Динамика инициации синтеза металлотионеина в печени крыс на фоне контаминации рациона 2ПДК кадмия и применения различных доз бентонита

Металлотионеины представляют собой одну из нескольких систем специфичных низкомолекулярных металлопротеинов [1]. Молекулы металлотионеинов (МТН) содержат 20 остатков цистеина (до 30% всех аминокислот), которые формируют тиолатные кластеры [2,3]. МТН проявляют высокую аффинность к ионам многих одно- и двухвалентных металлов и выполняют в организме человека и животных транспортную и целый спектр других физиологических функций [4,5]. Благодаря наличию и функционированию редокс-системы апотионеин – металлотионеин МТН участвуют в транспортных, антиоксидантных, детоксицирующих, модулирующих, регуляторных, сигнальных и других цитопротекторных функциях [6,7]. С учетом изложенного целью исследований явилось изучение динамики металлотионеинов в печени при контаминации рационов белых крыс кадмием в дозе 2ПДК и применении различных доз высокодисперсного (1-6 мкм) бентонита Биклянского месторождения Республики Татарстан.

Материал и методы исследований. Эксперименты провели на 25 белых крысах, сформированных в 5 групп по 5 животных в каждой. Средняя живая масса животных составляла 100,0 г, длительность контаминации рациона кадмием и применения высокодисперсного бентонита составила 5 суток. В конце опыта крыс декапитировали, в печени определяли концентрацию металлотионеинов методом Л.М. Шафрана и соавт. (2011).

Результаты исследований. Схема опыта и результаты представлены в таблице 1. Как видно из таблицы, 5-дневная контаминации рационов 2ПДК кадмия инициировала 3-кратное увеличение синтеза МТН (2-я группа). Введение в рацион 1,0% бентонита способствовало повышению синтеза МТН только на 25%, что свидетельствует об адсорбции кадмия сорбентом около 75% от поступившего с кормом (3-я группа). На фоне введения в рацион бентонита в дозе 0,5% отмечено 2-кратное повышение синтеза МТН, что указывает на снижение адсорбции поступающего с кормом кадмия (4-я группа). Доза бентонита 0,25% (5-я группа) оказалась совершенно недостаточной – синтез МТН повысился почти в три раза.

Таблица 1 – Концентрация металлотионеинов в печени крыс, нмоль/г

Очевидно, на фоне уменьшения концентрации бентонита резко снижается уровень контактирования сорбента с кадмием в поверхностной фазе содержимого желудочно-кишечного тракта.

Таким образом, результаты эксперимента показали, что доза бентонита 1% от сухого вещества рациона оказывается эффективной при контаминации рационов 2ПДК кадмия и может применяться в лечебных целях, так как повышение инициации синтеза металлотионенинов только на 25% означает, что цитопротекторные системы обеспечивают удаление токсиканта из организма. Относительно результатов по контрольной группе можно отметить, что значения 28,2±0,3 нмоль/г имеют минимальный разброс. Поэтому очевидно, что они характеризуют физиологическую норму содержания металлотионеинов в печени крыс.

В последнее время появляются новые данные о важной роли МТН в патогенезе нейродегенеративных заболеваний, аутоиммунных и аллергических процессов в организме, канцерогенеза [8-10].

ЛИТЕРАТУРА: 1. Margoshes, M. A

Появляются сообщения, свидетельствующие о неоднозначном значении экспрессии генов и индукции синтеза МТН при старении и онкологических заболеваниях [11- 12].

Применительно к практике кормления сельскохозяйственных животных необходимо учитывать, что многие сорбенты по мере продвижения химуса адсорбируют отчасти и жизненно необходимые микроэлементы. Поэтому с учетом реального загрязнения кормов кадмием менее предельно допустимой концентрации профилактическая норма ввода в рацион высокодисперсного бентонита должна быть в пределах 0,4-0,5% от сухого вещества при одновременной коррекции содержания в рационе микроэлементов в сторону повышения.

Заключение. Исследование содержания металлотионеинов в органах и тканях животных позволяет выявлять напряженность течения металлотоксикозов (в том числе субклинических) и устанавливать оптимальную норму ввода в рационы энтеросорбентов.

cadmium protein from equine kidney cortex P.4813. 2. Пыхтеева, Е.Г.

Металлотионеин: биологические функции. Роль металлотионеина в транспорте металлов в организме /Е.Г. Пыхтеева //Актуальные проблемы транспортной медицины. – 2009. – № 4(18). – С.44-58. 3. Kagi J.H.R. Metallothionein: a cadmium and zinc-containing protein from equine renal cortex/J.H.R.Kagi, B.L.Vallee // J.Biol.Chem.-1961.-V.236. – P.2435-2442. 4. Ngu T.T. Metalation of metallothionein / T.T.Ngu, M.J.Stillman // IUBMB Life. – 2009. – V. 61, № 4. – Р.438-446. 5. Пыхтеева, Е.Г. Металлотионеин: биологические функции. Роль металлотионеина в защите от оксидативного стресса / Е.Г. Пыхтеева // Актуальные проблемы транспортной медицины. -2010. - № 1 (19). – С.114-120. 6. Vallee, B.L. The function of metallothionein / B.L.Vallee // Neurochem. Int. – 1995. – V. 27, № 1. – Р. 23-33. 7. Maret, W. Molecular aspects of human cellular zinc homeostasis: redox control of zinc potentials and zinc signals / W.Maret // Biometals. – 2009. – V. 22, № 1. – Р. 149-157. 8. Satoh, M. Role of metallothionein as a protective factor against radiation carcinogenesis / M.Satoh, K.Shibuya, N.Nishimura, J.S.Suzuki, C.Tohyama, A.Naganuma // J Toxicol Sci. – 2008, Dec. – 33(5). – P.651-655. 9. Nakayama, A. A new diagnostic method for chronic hepatitis, liver cirrosis, and hepatocellular carcinoma based on serum metallothionein, copper and zinc levels / A.Nakayama, H.Fukuda, M.Ebara, H.Hamasaki, K.Nakajima, H.Sakurai // Biol. Pharm. Bull. 2002. - № 25(4). – Р. 426-431. 10. Espejo, C. The role of metallothioneins in experimental autoimmune encephalomyelitis and multiple scierosis / C.Espejo, E.M.Martinez-Caceres //Ann NY Acad Sci. –Jun.2005/ - V.1051/ - P. 88-96. 11. Eckschlager, T. Metallothioneins and cancer / T. Eckschlager, Y.Adam, J.Hrabeta, K.Figova, R.Kizek // Curr. Protein Pept. Sci. – 2009. – V.10, № 4. – Р. 360-375. 12. Mocchegiani,E. Brain, aging and neurodegeneration: role of zinc ion availability / E. Mocchegiani, C.Bertoni-Freddari, F.Marcellini, M.Malavolta //Prog. Neurobiol. Apr. – 2005. - V.75 (6). - P. 367-390. 13. Шафран Л.М. Металлотионеин как биомаркер в эксперименте и клинике / Л.М.Шафран, Е.Г.Пыхтеева, Д.В.Большой // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. – 2011, № 9. – С.60-64.

ДИНАМИКА ИНИЦИАЦИИ СИНТЕЗА МЕТАЛЛОТИОНЕИНА В ПЕЧЕНИ КРЫС НА ФОНЕ КОНТАМИНАЦИИ РАЦИОНА 2ПДК КАДМИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ

ДОЗ БЕНТОНИТА

Бикташев Р.У., Буланкова С.Р., Конюхова В.А. Резюме

Контаминация рациона 2ПДК кадмия вызывает 3-кратное повышение синтеза металлотионеина в печени белых крыс. При вводе высокодисперсного бентонита в дозе 1,0% от сухого вещества рациона синтез металлотионеина повышается только на 24% ,и эту дозу можно рассматривать как лечебную, так как цитопротекторная функция металлотионеиновой системы обеспечивает вывод кадмия из организма животных. Профилактическая норма ввода в рацион бентонита составляет 0,4-0,5% при загрязнении рациона кадмием менее предельно допустимой концентрации (ПДК).

INITIATION DYNAMICS OF METALLOTHIONEIN SYNTHESIS IN RATS’ LIVER AT PHONE OF DIET CONTAMINATION BY 2MPC OF CADMIUM AND USING OF BENTONITE IN VARIOUS DOSES

Biktashev R.U., Bulankova S.R., Konyukhova V.A. Summary

Diet contamination by 2MPC of cadmium causes 3-multiple increase of metallothionein synthesis in liver of white rats. At introduction of highdispersed bentonite in dose 1,0% from dry matter of diet metallothionein synthesis increases up to 24% and this dose can be considered as medical dose becfuse the cytoprotective function of metallothionein system provides the removal of cadmium from animal organism. Preventional norm of bentonite introduction into diet is 0,4-0,5% at cadmium pollution of diet less than maximum permissible concentration (MPC).