Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Исследование механизма действия ионов неблагородных металлов - компонентов стоматологических сплавов на процессы окислительного и гликолитического фосфилирования в тканях организма

ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Исследование механизма действия ионов неблагородных металлов - компонентов стоматологических сплавов на процессы окислительного и гликолитического фосфилирования в тканях организма"

• , МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ здоров’я УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАУКОВО - ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ СТОМАТОЛОГІЇ

На правах ріКопису

■ КНАВА ОЛЬГА ВДУАРДІВНА

ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЗМУ ДІЇ ІОНІВ НЕЕЛАГОРОД ,Л МЕТАЛІВ - / .КОМПОНЕНТІВ СТОМАТОЛОГІЧНИХ СПЛАВІВ НА ПРОЦЕСИ ОКИСЛЮВАЛЬНОГО ТА ГЛІКОЛІТИЧНОГО ФОСФОШЮВАННЯ в ТКАНИНАХ ОРГАНІЗМУ •

Спеціальність

03.00.02 - біофізика- •

Автореферат дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата біологічних наук

Одеса - 1993

Робота виконана в лабораторії? біофізики та радіоізотопних дослідаень Одеського науково-дослідного інституту ' стоматології

Науковий керівник Науковий консу^ьтаьг Офіційні олоненти

- кандидат біологічних наук с.н.с. ПЄШКОВА JI.B.

- доктор медичних наук _

» доцентГсКЛЯР В.єЛ

- доктор медичних наук професор БЕРЕЗОБСЬКИЙ В.Я.

- кандидат біологічних наук с.н.с. РОГОВСЬКИЙ С.П.

- Київський державний універ-о . ситет ім. Т.Г,Шевченко

Захист дисертації відбудеться 11 " ÜL/./.Ocij 1993р.

о "______" годині на ісіданні Спеціалізованої ради Д.ОІб..

15.01 в Інституті фізіології ім. 0.0.Богомольця АН України за адресов: 252024, м.Київ, вул. Богомольця, 4.

З дисертаціє» можна ознайомитися у бібліотеці Інституту фізіології іи. 0.0.Богомольця АН України.

Ведуча установа.

Автореферат розісланий

" /V " 62U?Jc/vf\

1993 р.

Вчений секретар Спеціалізованої ради

доктор біологі их наук З.О.Оорокіна-Маріна

' І. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Іони металів, які маять високу біологічну активність, приймають безпосередню участе у ході метаболічних процесів організму.

' Разом з тим, пси їх надмірному проникненні спостерігається інгібування переносу іонів через клітинні мембрани, інактівація Ферментів циклу Кребса, цитохромів дихального ланцюга мітохондрій, процесів гліколітичногс фосфорилювання, в зв’язку з чим відбувається гальмування процесів трансформації енергії в організмі /Бурханов А.і., ІІічхадзе Г.М., 1987; Скулачев В.П. 1969; Hibarov s. et al., 193?; Ligeti et al., 19B1j Wiegani H., 1988/.

Надмірне накопичення іонів металів у клітинах печінки, яка є органом - мішенню для багатьох з них /feabbioni Е,^?/, порушує процеси енергетичного обміну мітохондрій, у внутрішній мембрані котрих лока ізовані механізми основного засобу трансформації енергії в аеиобних умовах - процеси окислювального фосфорилювання. .

При транспортуванні іонів металів з кров’ю відбувається зв’язування їх та накопичення в еритроцитах, в решті чого вони починають справляти модіфікований вплив на процеси альтернативного засобу енергообміну в анаеробних умовах - реакціі гліколітичного фосфорилювання, які з’являються сдиним джерелом.енергіі для еритроцитів /Ноздрюхина Л.В., 1987; Ізтлецов М.К. та інші, 1984; Шкреб-нева І.І., т982/. •

Проявлення дії та ступінь змін, які викликани надходженням в організм іонів металів, будуть залежати від їх кількості, ступеня окислення, форми і засобу уведення, а також від віку та фі-зіологичного стану організму / Морозова В.В., Векленко В.П.,

1969 ; Авц*»н А.П. та інші, 1991/.

Металеві консгрукціі, які використовують у стоматології дяя усунення дефектів зубо-щелепної системи, несучи фізіологичну функцію, з’являються, проте, постійним джерелом іонів, які, накопичуючись в організмі, викликать цідий ряд метаболічних порушень /Дойніков А.І. та інші, 1988; Пухаев В. І., 1905; Седов С.Е., 1983; Гожая Л.Д., 1988/.

Дослідження, посвячені вивченню механізмів впливу іонів металів - компонентів стоматологічних сплавів на процеси трансформації енергії в організмі, нечисленні і в більшості випадків чають суперечний характер.

Засіб введення в організм (в експерименті) іонів металів -компонентів сплавів, який уодалгавгн би реальні електрохімічні та фізіологічні процеси, які відсуваються в порожнині рота у протезо-носіїв, ми не знайшли. .

Разим з тим,-знання реальних механізмів участі іонів металів в метаболізмі клітин є одною з необхідних умов створення біологічно індиферентних сплавів для ортопедичної стоматології.

Кета і задачі дослідження.

Метою цього дослідження е вивчення механізмів впливу іонів -компонентів сплавів з неблагородних металів на основні шляхи трансформації енергії в клітинах.

Відповідно поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі: :

1. Вивчити механізм дії іонів металів, які елімінують із . сплавів неблагородних металів (кобальто-хромового і нержавіючої сталі), на процеси окислювального і гліколітичного іросфорилювання.

2. Вивчити вплив іонів хрому, які елімінують з хромованого покриття сплавів, на процеси енергообміну в клітинах.

3. Розробити засіб введення (в експерименті) іонів металів -

компонентів сплавів, який моделюе процес їх проникнення е організм з ротовою рідиною, з метою оцінки їх вплизу на клітинний метаболізм. •

Наукова, новизна. Виявлено, що елімінуючі з кобальто-хромового сплаву іони пригнічують процеси гліколізу в еритроцитах і активуюто аеробний шях трансформації енергії в клітині (збільшують ступінь сппкгання процесів дихання з фасфори-люванням). Останнє розглядається нами як компенсаторний ефект . клітинного метаболізму. ’

Встановлено, що іони металів, які надходять з нержавіючої сталі, не справляють вираженої інгібуючої дії на аерсбний та анаеробний енергообміни у клітинах.

Доведено, що інгібуючий вплип іонів хрому, які надходять з хромованого покриття, виражається в зниженні швидкості реакцій гліколітичного фосфорилювання, в збільшенні протонної провідності мітохондрівльних мембран, в шунтуванні другого пункту спрягання дихального ланцодл.

' Показано, що інгібуючий вплив іонів хрому, які елімінують а хромованого покриття; на процеси клітинного енергообміну зумовлений дією іонів Сг .

з

Практична цінність роботи.

1. Розроблено засіб введення в організм іонів металів (компонентів сплавів) з метою оцінки їх впливу на клітинний метаболізм. .

2. Показана необхідність урахування фізіологічного статусу

пацієнта при протезуванні сплавами неблагородних металів. .

. 3. Обгрунтована недоцільність подальшого використання в стоматології хромування ортопедичних конструкцій. '

Апробація роботи.. Основні матеріали дисертації доповідались та були обговорені на Всесоюзному сімЯозіумі "Молеку-ляр ¡не механизмьі и регуляция знергетичесхого обмена" (Нущіно, 1986), № XII з’їздї Українського фізіологічного товариства (Львів, 1986), на підсумковій науковій сесії Одеського науково-дослідного інституту стоматології U987), на засіданні обласного науково-практичного товариства стоматологів (1987), на конферен- . ціях молодих вчених Одеського науково-дослідного інституту стоматології (1986, 1988). '

Об'єм і структура дисегтації.

Дисертація складається із вступу, аналітичного огляду літератури, глави з описом матеріалів та мєї^дів дослідження, трьох глав особистих досліджень, заключної частини, висновків, списку літератури, який містить у собі 145 джерел (вітчизняних 73, іноземних 72). .

ОСНОЗИїЛ ЗМІСТ РОБОТИ .

П. МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ

Дослідження характеру впливу на організм іонів металів, які вивільняються із стоматологічних сплавів в елкну, з якою вони контактують, було проведено на експериментальних тчаринах по розробленому нами засобу (A.c. J?I309962j який модєлк«з реальні умови порожнини рота. При цьому ураховувалась площа поверхні сплавів, які знаходяться в порожнині ротя, об’єм уживаної рідини та періодичність ковтання слини. Ступінь впливу зведених в організм іонів металів сцік залась по характеру їх впливу на клітинний метаболізм. ' '

Експерименти проводили на білих щурах-самцях стадного роз-плодчення різних вікових груп (від 1,5 до 22 місяців), кожна з

котрих була розподілена на д^лід-іу та контрольну. Дослідні тварини пили воду з судин, в яких знаходились зразки сплавів. Тварини контрольних груп знаходились на звичайному питному режимі. • Дослідження впливу іонів металів на тварин різних вікових груп було продиктовано тим, що стоматологічне протезування прово- . дять в широкому ві овому діапазоні, а як відомо швидкість метаболічних реакцій з віком зменьцуєтьея / Пешкова Л.В. та інші, 1984/.

Особливе зацікавлення вимикали дослідження впливу іонів металів на клітинний енергообмін при такому широко поширеному стоматологічному захворюванні як пародонтит, яким уражено більш 75$ дорослого населення йланети /Іванов B.C., IS89/. Отож моделлю для дослідження були вибрані щурі зі спонтанною атрофією відростка щелеп, яка розвивається в умовах віварію. Ступінь ураження тканин пародонта огінювали( в $> за методом Л.В.Ніколаєвої, О.С.Розовсь-кої /1965/.

Об’єктами досліджень були ерітроцити та суспензії ізольованих Діітохондрій і.ечінки експериментальних тварин,

Мітохондрії виділяли за методом w.Schneider у невеликій модифікації /Скулачов В.П., 1989/. Дня визначення швидкості окислення субстратів .міцохондріши використовували полярографічний метод з застосуванням [«харківського електроду..

Інкубаційне середовище вмістило в Üi) 0,1 сахарози; 0,1

КСІ; 2,0.І0~3 їріс‘ (оксіметіл)-амінометану; I.O.IO^HgPO^; pH інкубаційного середов^ первісних розчинів АДР (5.10“%) та янтарної кислоти (5.Ю"%) доводили до величини 7,5.

В ході експерименту до 2 мл інкубаційного середовища додава-' ли мітохондрії в кі-окості "6-8 мг/мл середовища, ротенон - 0,5 ■

мкг/мг білку, АДР - від 0,05.10"^ до 0,2,10"^ М, янтарну кислоту-від 0,4.10"^ до 5,0,IQ“3 М.

Кількість білку визначали по загальноприйнятому методу Лоурі - Лотоа. ,

Швидкість гліколізу в ерітроцитах реєстрували за Допомогою установки,яка дозволяє проводити дослідження ь вузькому діапазоні pH і, таким чином, виключити вплив ка активність ферментів гліколізу іонів Н+, які надходять в інкубаційне середовище у ході утворення молочної.кислоти /Ачауадаханов Ф.1. та інші, 1979/. Кількість еритсоцит і в підраховували в камері Горяєва /Мартинова 15.А., Коздовська Л.В., 1975/.

Було досліджено механізм впливу на клітинний метаболізм іонів металів, які надходять з кобэльто-хромового сплаву (КХС), нержавіючої сталі, а такок з хромованого покриття (електролітичне осадженний хром на поверхні зразків о КХС).

Кількісне визначення іонів хрому в аналізованих рідинах проводили за методикою А. Д. Семенова /1977/.

При статистичному оброблюванні стриманих даних використовували критерій Ст’юдснтп.

і!і. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ ї 1'Л ОБГОВОРЕННЯ

Як відомо, при занурюванні-металу (сплаву' у розчин електроліту або в дистильовану воду іони цього метала (металів - компонентів сплаву) будуть переходити у рідку фазу до установлення рівноважного електрохімічного потенціалу, коли настає стан рухомої рІЕноваги і кількість іонів, які вийшли із металу та перейшли із розчину в метал буде- приблизно однаковим.

В реальні« умовах ця система частій усього не досягає стану ' рівноваги. Тоді настає стаціонарний стан, коли рівень електрохімічного потенціалу збільшується на таку малу величину, г,о практично потенціал (а також концентрацій іонів в рідкої фазі) мовна ввалити незмінюваним. Рівень стаціонарного потенціалу буде нижче рівкозпжного, розраховуваного відповідно до формули Нернста, Рівень різновзкного та стаціонарного потенціалів визначається природою металів, а швидкість їх установлення і наближення значення стаціонарного потенціалу до рівноважного (тобто максимально можливого відповідно до фоомули Нернста) - площею поверхні зразка та співвідношенням площі поверхні до об’єму.

В г личина електрохімічного потенціалу та швидкість Ясго, установлення визначають кількість та швидкість вихода іонів у контактуючу з металом (сплавом! рідку фазу. В порожнині рота створюються умови для безперервного з макімальною швидкістю переходу іонів

із сплава у слину (періодичне ковтання слини і з’явлення її свіжої порції, яка не містить цих іонів) з подальшим їх потраплянням у шунноэо-ккшковнй тракт. ■

В зв’яізку з чим тами були проведені дослідження швидкості установлення то реєстрація рівня стаціонарних електрохімічних потенціалів зразків сплавів та покрить, які застосовуються у вітчизняній стоматології, з метоп моделювання у експерименті реальних умов потрапляння 'зазначених іонів в організм. .

Нами виявлено, по стаціонарний електрохімічний потенціал зразка нераавігчої сталі ІХІ8Н9Т (гладка нерозвинена поверхня) установлюється на 120 хвилині і досягає величини (+0,26 + 0,03)В.

Електрохімічний потенціал зразка КХС устаїїеалюеться нп протязі 50 хвилин і становить величину (+0,17 + 0,03)В. Електрохімічний потенціал хромованого зразка нержавіючої сталі (ІХІ8Н9Т). (електролітично осаджений хром) установлюється на 80 хвилині і становить (-0,201 + 0,05)В. •

При покритті зразка нітридом титану (вакуум-плаЗмове напиг леннн) величина електрохімічного потенціалу обумовлюється матеріалом, з якого виготовлений зразок; Так, коди основу складає нержавіюча сталь (рівень потенціалу (+0,26 + 0,03)В) , то величина стаціонарного потенціалу нітрид-титанового покриття становить (+0,30 + С,05)В , а якщо покриття нанесено на хромований зразок нериавівчої сталі, стзціонарниП потенціал нітрвд-гитанового покриття установлюється на 120 хвилині і досягав'(-0,108 + 0,02 В), тобто також обумовлюється природою основи, що. свідчить пре пористість ніїрид-титаноього покриття. .

Як свідчать отримані результати, установлшшя стаціонарних електрохімічних потенціалів аналізованих сплавів стається на протязі 1-2 годин та обумовлюється природою металів (компонентів сплавів) , які складають контактуючий з рідкою фазою поверхневий шар. ' .. ;

Отрш«ані дані дозволили розробити засіб введення в організм досліджуваних іонів, моделюючий реальні процеси, які проходять в порожнині рота (А.с, Jf1309962) та оцінити характер впливу цих іонів на метаболічні процеси,

У зв’язку з наявн>«н відомостями про змінений активності іонів металів при їх спільному надходженні внаслідок конкурентних взаємодій /Расулов II.Ю,, 1979; Казімсв ІЇ.А., 1985; RibarpV S et al., 198? ; . Hoxowlt*¡ 8.У. , 1.985-' '■ - /% нами буди проведені дослідження комплексної дії усіх іонів металів» які виходять анахізуемих сплавів, на клітинний метаболізм.

п.т показали »шши досліджрния, у експериментальних їварин ' спостерігаються аміни показників процесів метаболізму як при вбільиенні віку, так і при, збільшенні ступеня ураження тканин па родонта. V ' , -

• їак зі зміною віку ¿ід IQ до 22 місяців відбувається зни- ; жешія ступеня сполучення процесів окислювання з фосфорилюЕанням

від 3,6 + 0,3 до 2,1 + 0,1, р<0,001, що можна пояснити віковім зростанням провідності мітохондріальних мембран.

При змінюванні ступеня атрофії кістки яльвєолярного відростка щелеп від'(34,0 + 0,1) % до (39,3 + 1,3) %, р<0,001 стається зниження дихального контролю (ДК) від 3,6 + 0,3 до 2,5 + 0,2, р <0,02, що можна пояснити наявністю гіпоксії, яка супроводжує патологічні процеси в тканинах пародонта /Иєшксга Л.В., Орлова 0.JI.,

- 1986/.

У зв’язку з цим для адекватної оцінки отриманих результатів експериментальні дані оцінювали у порівнянні з контрольно« групоо тварин того ж віку, що + дослідна, та з анзлсгичним ступенем ураження пародонта. .

Іони металів, які вивільняються в процесі установлення стаціонарного електрохімічного потенціалу з кобальтс-хрсмового сплаву (Сг, Co. Ні, Fe до концентрації 3,9.10~'7; 2,1.10“®; 4,0.І0-Г;;

4,0.10 г/л, відповідно) впливають ка процеси аеробної трансфор-мяції енергії. Ступінь цього впливу може залежати як від віку тварин, так і від ступеня ураження пародонта /Седов С.Е., 1983; Авцин А.П. та інші, 1991/.

Так у щурів з високим ступенем атрофії (42,0 + 0,5)% - (42,6 + 0,5)£ вплив КХС на процеси мітохондріального дихання виражається сильніпз, ніж у щурів того ж віку, але з меньпшм ступенем ураження пародонта (33,8 + 0,3)" - (34,0 + 0,4)«. При цьому у дослідних тварин з низьким ступенем атрофії спостерігається достовірне збіль-. оення шзидкості окислення у 3-му стані по Чансу та збільшення сту- ’ пеня спрягання процесів дихання з фосфорилввачням тільки при кон-центраці І янтарної кислоти 4 *ЛЇ, тоді як у тварин з підвищеним ступенем атрофії при усіх навантаженнях субстратом окислення (І -5 vif янтарної кислоти) швидкість утилізації кисни достовірно вище, нтут. у відповідних контрольних групах. Ступінь спрягання значно збільшувалась з побільшенням навантаження субстратом окислення (до концентрації янтарної кислоти 5мМ).

У старих дослідних тварин (вік 22 місяці, ступінь атрофії (46,4 + 1,4)% - (48,0 + 1,6)% )vàe місце зниження швидкості окислення субстрату у Зуу стані ( (0,089 + 0,015).ІО-7 - (0,146 +

, 0,019) ЛО“7 відносно контрольної групи (0,174 + 0,022) Л0~7 -(0,213 + 0,018) .ІО-7 ІІО^/хеилин.мг білку при відповідних навантаженнях субстратом вія 0,4 до 1,7 мИ янтарної кислоти'1.

Показники ступеня спрягання процесів окислення з фосфорилю-ванням не відрізняються від контрольних груп при відповідних концентраціях янтарної кислоти. .

У. тварин за віком 4 місяці (ступінь атрофії (47,3 + 0,6)% -.(49,8 + 1,4)!? )не було знайдено залежності показників мітохоид-ріального дихання від величини навантаження субстратом окислення як в контрольній, так і в дослідній групах. Показники мітохонд-ріального дихання у тварин цього віку обумовлені впливом двох факторів: молодого віку, якому чинні високі показники окислювального фосфорилюєання, та наявністю у цих тварин високого ступеня ' ураження пародонтап яке супроводжується зниженням показників мі-тохондріал>ного дихання, У цьому випадку зазначені іони металів не викликали змін таких показників мітохондріального дихання, як шеидхість окислення у третьому стані та ДК, однак показник ефективності процесів фосфория«звання (відношення АД?:0 )в дослідній групі був знижений при усіх концентраціях субстратів (І - 1,5 мМ янтарної кислоти та 0,15 - 0,30 мМ АДР) (1,61 + 0,08 - 1,68 +

0,08 в дослідній та 2,04 + 0,08 - 2,30 _+ 0,08 в контрольній) , що може свідчити про шунтування іонами металів одного з пунктів спрягання процесів окислення з фосфоршівванням. Незмінне значення показника дихального контролю при цих обставинах свідчить про міцне спрягання у залюштваимуся пункті дихального ланцвга.

Дослідження впливу іонів металів, які виходять в процесі установлення стаціонарного електрохімічного потенціалу р КХС, на процеси гліколізу були проведені на еритроцитах, для яких цей механізм в єдиним джерелом енергії, '■ г

В усіх дослідних групах було знайдено зниження швидкості -гліколізу порівняно.з контрольним» групами. Так, при прийманні питної води з означеними іонами протягом 6 днів спостерігали зниження швидкості гліколізу з (6,9 + 1,7) ЛО“^ в контрольній групі до (5,8 + 0,6) .ІСГ^.мекв Н^/хвилин.І еритроцит в дослідній}

14 днів - зі 0,|05 + 0,013) Л0"ї3 до (0,057 + 0,005) ЛС"ІЗмекв Н/’ ' •хаилинЛ еритроцит, р-с0,002 і 35. днів - з (0^098 + 0,007) ДО“^ 7 до (0,054 + 0*,005) ЛСГр мекв Н^УхвилинЛ еритроцит, р<0,001* . . .

% показали нааі досдідкек.ія комплексна дія указаних іонів ; іістал^в проявляється в подавленні процесів гліколізу, що призво- . дитіь к зменьтпенню внеска ці і: енергодаячих реакцій в загальний , ' ’ енєргс,обч|ін. Збільшення ступеня спрягання процесів Дихання з *фос-

форилюванням з'ясовується нами ян компенсаційний ефеьт клітинного метаболізму.

При дослідженні впливу іонів металіь Ге, Си, Ні, Сг, Ійп, які вивільнюються в рідку фазу в процесі установлення стаціонарного електрохімічного потенціалу нержавіючої сталі до велячини(+С ,26 + 0,03) В , на процеси аеробного дихання нами не було знайдено змін показників дихального контролю при концентрації янтарної кислоти (5,6 мМ) ДК в дослідній групі зменьшується відносно контрольної (2,9 + 0,1 і 3,2 + 0,1, р<0,05 відповідне). Зменьшення постає за рахунок збільшення швидкості витрати кисню у четвертому стані по %нсу при зберіганні рівня швидкості в третьому стані. Значення показника ефективності фосфорилювання при усіх досліджених концентраціях янтарної кислоти в дослідній групі не відрізнялись під контрольної.

Для з’ясування причин зниження ДК у тварин дослідної гоупи при концентрації янтарної кислоти 5,6 мМ було проведено шунтування за допомогою ТМПД пункту сішягання, розміщеного між цитохромами з та Було знаГідено, що.швидкість утилізації кисню у третьему стані в дослідній групі не відрізнялась від контрольної. Ступінь спрягання процесів окислення з фосфорилюваннпм в дослідній групі виявилась зниженою відносно контрольної (1,3 + 0,03 та 1,5 +0,05, р<0,002 відповідно )за рахунок збільшення швидкості окислення в четвертому стані по Чансу. Значення показника ефективності фосфо-рилювання в дослідній групі не відрізнялося від контрольної.

Згідно о вищевикладеним можна зробити висновок, що іони Ре, Си, НІ, Сг, Мп з нержавіючої сталі при їх спільному надходженні в організм впливають на останній пункт спрягання дихального ланцюга, розташованого між цитохромами с та. а. .При використанні янтарної кислоти як субстрату окислення відбувається підключення дру-того пункту спрягання, розташованого між цитохромами в та (\, завдяки чому значення дихального контролю в дослідній групі підви-щуеться до значення, контрольної, і тільки при значних наванта-

- яєнпях субстратом окислення (5,6 їй янтарної км слоти), починав ; відчуватися вплив вищеозн«чених іонів металів, що виражається в ' зниженні дихального контролю. В зв'язку з чия, проявлення впливу ціх іоніе можна очікувати у лвдей! при наявності, у них різного .со- . ' ду гіпоксія, які супроводжуються метаболічними, порушеннями, і , При дослідженні комплексної діїзчзчччених іонів на другий

пиик накопичення ечсргії клітинами - глі.чолітичче фосфошілювяння, на було анаПдоні/ ймін пвидкості гліколізу в дослідній групі відносно контрольної. Отже, можна вивести, цо ступінь впливу нержавіючої сталі на прсцєси метаболізму виявлянться в значно неньшій мірі, ніж ступінь впливу ІЇХС. .

Іони хгту, г.кі виходять з хромованого покриття в процесі встановлення стаціонарного електрохімічного потенціалу (до(-0,201 + 0,0а)ь ), присутні в рідкій ({азі в двох станах Сг^+ та Сг?®+ (в концентрації 1,7 + 0,3 та 7,4 + 1,3 . 10"^ г-існ/л відповідно).

При дослідженні пгіливу іонів хрому на процеси окислювального фосфоршшвяннії у тварин дослідної грули (віком 4 місяці )спосте-рігали зниження ступеня спрягання процесів дихання з фосфорилю-ваниям від 2.6 + 0,1 - 2,8 + 0,0о в контрольній до 2,1 + 0,06 -2,3 + 0,2 в дослідній групі при усіх досліджених концентраціях субстратів окислення та фосфорилввання. ' .

Як показали наші дослідження, зниження дихального контролю стаеться за рахунок зниження швидкості утилізації кисню у третьому стані по Чэнсу від ( 0,102 + 0,000 ,І0-7 .- ( 0,103 + 0,010 ).І0-7 МО^/хпклин.мг білку^в контрольній тупі до ( 0,077 + 0,005 X10“^ -(С,08Х ^ 0,0С7) .10"' МО^/хвилин.кг білку п дослідній, що свідчить про інгібування іонями хрому процесів переносу.електронів по ди-хзльном.у ланцюгу пбо про інгібування 1:+-¥ГРсінтетази. _

Показник ефективності фосфорилюмкня також був білья низьким в дослідній групі відносно контрольної (2,4 + 0,08 - 2,30 + 0,08 та 1,61 + 0,07 - 1,70 + 0,17 відповідно ) при досліджених нагантакеннчх субстратами, лцо свідчить про щунтування -іонами хрому одного з пунктів спрягання дихального ланцюга у молодих . щурів. ; : :

Показники окислювального фосфорилввання у іцурів віком 10 місяців, як контрольної групи, так і дослідної, гчуцували в залежності від ступеня атрофії кістки альвеолярного відростка целеп ( 34 - 35% та 38 - 42^1. дослідній групі тварин з мешгим ступенем атрсЛії спостерігали зниження дихального контролюй від 3,4 + 0,2 - 3.8 + 0,3 в контрольній групі до 2*2 + 0,3 - 2,5, + 0,3 в дослідній'', яке посилюється зі збільшенням нягантаження субстга-том окислення ( від І до 5 мДО янтарної кислоти ).

Зниження показника ступеня спрягання процесів окислення з $осфорилюванн>:м було обумовлено зниженням швидкості дихання у ■

третьому стані по Ччксу.

У тварин цієї вікової групи, але з більп високим ступенем атрофії кістки алькеолявного відростка целеп вплив іонів хрому на показники окислювального фосфорилювання проявляється не так відчутно, як у групі з низьким ступенем атрофії. Це пов'язано зі зниженням до фізіологічного мінімуму вихідних показників окислювального фосфорилювання у тварин дослідної та контрольної груп, обумовлене наявністю високого ступеня патології в тквни-'. нах пародонта обох груп, яке супроводжується гіпоксією та зниженням ефективності метаболічних реакцій. Так при. максимальному навантаженні субстратом окислення (до 5 мМ янтарної кислоти) по. казник ступеня спрягання процесів дихання з фосфорилюванням зня-жується, в дослідній групі до 2,0 + 0,2 відносно контрольної (2,Є ¿0,1, р<0,01 )за рахунок звільнення швидкості утилізації кис-цю в четвертому стані по Чансу, що свідчить про збільшення протонної провідності мітохондріальних мембран твчрин з підвищеним ступенем ураження пародонта під впливом іонів хрому. •

У старих щурів (віком 22 місяці, ступінь атрофії 45 - 47$5 ) низькі вихідні показники дихального контролю дослідної та контрольної груп були обумовлені двома факторами: високим ступенем ураження пародонта, а також віком тварин, з зв’язку з чим показ. ники окислювального фосфорилювання знаходились на межі фізіологічних, і через те вплив іонів хрому також був меньш відчутним, ніж в групах молодих щурів з низьким ступенем ураження пародонта. А втім, в дослідній групі спостерігали достовірне зниження ступеня:спрягання процесів дихання з фосфорилюванням (від 2,1 + 0,1 - 2,3 + 0,01 в контрольній до 1,7 + 0,1 -1,9 + 0,2 в дослідній при усіх досліджених навантаженнях субстратом окислення ) за рахунок збільшення исидкості дихання а четвертому стані по Чансу, що обумовлено збільшенням протонної Провідності мітохонд-ріальних мембран під впливем іонів-хроцу.

При порівнянні даних хімічного аналізу та результатів здійснених нами досліджень впливу іонів ~оому, які вивільняються з хромованого покриття (Сг^ тп Сг^+ - 1,7.10”® та 7,4.10“® г-іон/л відповідно), на процеси трансформації енергії нами встановлено, до описаний вище волив був обумовлений іонами хрому зі ступенем окислення три (Сг"}+).

Так гши внесенні в питну воду тваринам іонів Сг'^+ до концентрації 2,0.ІС~® г-іон/л ми спостерігали аналогічні зміни по-

камнигів окислювального фосфооилювання, що і лід вгіличом іонів хрому, елімінуючих з хромованого покриття.

Ян свідчить & вивезикладеного, іони Сг6'% елімінуючі з КХС, не спричиняли 3;/ІН ціх показників. В дослідній групі тварин під впливом іонів CrJ+ ьідбупалось зниження ступеня спрягання процесів окислення 3 фсрфорилИ'ВаННЯМ ДО 2,7 4 0,1, О<0,05 В ПОрІЕ-ІІЯННІ з 3,0 + 0,1 е контрольній групі. Показник ефективності процесі?. фосфориль'зання тої'ож зуеньиувався від 2,03 + 0,06 в контрольній до І,7Ь 0,10, р<0,02 в дослідній групі, г;о може свідчите про шунтування іонами Сг“4- одного з пунктів спрягання дихального ланцюга. ' __

ІІри дослідженні пітливу іонів Сг'3'*’ на останній пункт спрягання дихального ланцюга за допоуогог ТЩД та аскорбінової кислоти нчми не сзчайдгно ог/ін показників окислювального фосфорили-вання п дослідній г try пі відносно контрольної, з чого випливає, цо іони Сг'ІІ шунтують пункт спрягання дихяльного ланцюга, розміненого між цмтохромчмч р та cj.

ІІри дослідженні уеханізму впливу іонів Сг^+ на процеси аеробного дихання іоки хрому в аонцьнтраціїСН.О.ІО”^ г-іон/л ) вносил" безпосередньо в інкубаційне середонигц^ при призедекпі полярографічних досліджень. Отримані результати свідчать про ' інший механізм впливу іонів Сг на процеси окислювального фос-форилюванкгт в експериментах in vitro t «Іх в експериментах in vivo, y.f) свідчить про іонів Сг^+ на процеси аеробного ди-

хання на рівні плазматичних мембран, яке надалі опосереднено розпозсюдаувться на дихальний ланцюг.:

При дослідженні иівиру іонів хрому на процеси анаеробного дихання нами о’ясовано, що іони хрому, які надходять з хромованого покриття в рідку фазу, знижують швидкість гліколізу при прийомі пиття з означеними іонами на протязі 7 днів oCO.OSS +

0,007).10“*^ в контрольній групі цо (0,073 + 0,003).10“ , р

0,05 в дослідній, на протязі 14 днів - від (0,105 + 0,013).ІО-^ до (0,073 + 0,009). 10"^ кєкв Н+Двилин. І еритроцит, р<0,05.

Аналогічні зміни були.встановлені при дослідженні впливу ІОНІВ CrJ+, ЯКІ ВВОДИЛИ З ПИТНОЮ ВОДОП. ТаК,ШЕКД-*ІСТЬ гліколізу зменьту далась в дослідній групі відносно контрольної від (0,101 + 0,008). І О-'3 до (0,061 + 0,007). 10"^ мекв ^/хвилин .1 еритроцит, р<0,С0І.

> При дослідженні впливу іонів Сг^+ на процеси гл іколізу в дослідах in vitro , тобто при внесенні іонів у вигляді Сг^+, а також іонів Сг^+, надходячих з хромованого локриття, в інкубаційне середовище ерлтроцитів безпосередньо перед початком процесів гліколізу, зниження шеидкості гліколізу не знайдено. У зв’язку З '"ЇМ, монна припустити, шо іони Сг^+, які знижують ■ швидкість гліколізу при надходженні in vivo чер?гшлунков -кишковий тракт, але не впливають на цей показник в умовах in ' vitro при безпосередньому додаванні в інкубаційне сер довище еритроцитів, впливають на процеси гліколізу в еритроцитах опосереднено через .посередників, з якими, зважаючи на літературні •дані/üuttner В. et el. , 1988/,зв’язуваться р плазмі крові.

- ВИСНОВКИ '

1., Знайдено, що іони металів - чомполентів кобальто-хромо-вого сплаву впливають на процеси аеробного клітинного дчханн^,

а саме збільщують швидкість утилізації кисню мітохондріями печінки огфів в третьому стані по Чансу тп ступінь спрягання процесів дихання з фосфорилюванням.

2..Показано, що іони металів, які елімінують з КХС, інгібують процеси гліколітичисго фосфорилювання а еритроцитах.

' 3. Збільшення ступеня спрягання процесів дихання з фосфо-

рилюеанням. під впливом іонів'металів - компонентів КХС пояснюється нами лк компенсаційний відгук клітинного метаболізму на придушення іонами металів процесів гліколітичцбго (¡.ооформлювання. п'ясовако, що ступінь компенсації залежить від віку та фізі югічного статусу організму. '

4. Показано, що• компоненти нержавіючої с'їалі не виявляють

інгібуючого впливу на процеси трансформації енергії в аеробни: тп анаеробних умовах, - .

Проявлення впливу іонів металів, надходгчих з нержавіючої сталі, на процеси аеробного дихання можна очікувати при наявності патологічній процесів в організмі, які супроводжуються метаболічними порушеннями. В цьому випадку стаеться збільшення рс-токної провідності на термінальній ділянці дихального ланцета мітохондрій печінки. '

5. Встановлено, що інгібуючий вплив іонів хрому, які надходять з хромованого покриття, на процеси гліколітичного та окис-

лювальнпго фосфорилпвяння обумовлюється ДІЄЮ ІГЧІВ Сг^+.

6. Впдин іпнів Сг^+ на процеси окислювального фосфорилпвзння виявляється в зниженні ступеня спрягання процесів дихання з фосфорилпвяння , інгібуванні процесів переносу електронів по дихальному лчнцкгу, шунту.анні дного з пунктів спрягання.

Ступінь проявлення інгібуючого впливу іонів Сг^+ посилюється з.віком та наявністю патологічних процесів, пов’язаних з метаболічними порушеннями. .

7. Розроблено засіб введення іонії металлів (компонентів спла-

вів) в організм, який моделює умови їх пооникнення З рОТ'ВО» рідиною, куди вони надходять внаслідок протікання електрохімічних ітооцесів при контактуванні сплавів із слиною, інформаційним показником ступеня впливу іонів металів стає оцінка їх дії на процеси трансфог ації енергії з клітках. .

СПИСОК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, НАДРУКОВАНИХ ' ЗА ТЕЩО ДИСЕРТАЦІЇ •

1. Фосфорилирующее окисление в митохондриях печени крыс при гипоксии различной степени тяжести // Молекулярные механизмы и регуляци" энергетического обмена : Тез. докл. Всесоюзного сиі тозиума,- Пущино, I98o.- С. 138-139.

2. Фізіологічні особливості тканинного дихання п^и старій. І щурів // XII з’їзд Укр. фізіол. товариства : Тези доп.-Льв^в, 1986,- С.322. ( Соавт, Пешкова Л.В. ).

3. Предупреждение высокой электрохимической активности зубных протезов // Комплексов лечение и профилактика стоматологических заболеваний : материалы УІІ съезда стоматологов УССР, Львов, 3-5 октябр,. IS89.- K., 1969.- С.252.С Соавт. Пешкова Л.В, ).

4. Фосфорилирующеё окисление ^итохондрий печени крыс с различной интенсивностью поражения napcnoHTí.V/ Стоматология :

Респ. метаед. сб.-K., 1991.- Вып.26.- С.37-40. ( Сг->бт. Пешкова Л.В. ). .

5. Результаты токсикологического исследования стоматологических сплавов,.содержащих Nt, Сг, Сс, методом имплантации // Стоматология,- 1991.- Т.70, Кк,- C.I7-22. ( Соавт : Корень Б.Н., Радьппич Н.С., Борисов Г.Л., Клебанская С.л., Тимохина- В.И., Цап Ю.П., Козлов A.B., Иванов - Филиппов Ф.В. ).

6. Вплив Іонів тривалентного хрому на процеси трансформації енергії в клітинах // УІ Укр, біохім, з’їзд : Тези доп.- K., 1992.- Ч.2.- С.І9І-І92. ( Соавт. Пешкова Л.и.).

ВИНАХОДИ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

І. A.c. 1309962 СССР, МКИ А6ІЕ 10/00 ,

Способ оценки токсичности стоматологических сплавов / Пешкова Л.В., Лабунец В.А. ( СССР ) - Ш673973; Заявл 15.12.КЗ; Опубл. 15.05.87; Бюл. И8.

■ 2. Эталон для расчета по диаграммам скорости утилизации кислорода клеткой : Удостоверение W627 от 14.03.84, выданное

ониис.

3. Способ определения влияния металлических сплавов на ыета-. болизы клетки : Удостоверение )£613 от 08.08.83, выданной. 0НИ1Г. ( Соавт. Пешкова Л.В. ). •

Пог*.к печати 13.05.°3г. Формат 60x84 1/16.

0б’>м 0,7уч.изд.л. З.Оп.л. Заказ 1? 961. Тираж ЮОэкз. Горт^пография Олесского управления по печати,цех№3.

• Ленина 49.