Изменение антиоксидантного статуса и свободнорадикальных процессов в крови белых крыс при хроническом воздействии сероводородсодержащего газа

Важная роль антиоксидантной системы в формировании адаптации к воздействию токсикантов различной химической природы не вызывает сомнений. Интерес к изучению влияя-ния сероводорода на организм человека вызван эколого-региональными особенностями Астраханской области. Астраханское газоконденсатное месторождение (АГКМ) представляет собой уникальное геологическое образование не только в России, но и в мире. Содержание сероводорода в пластовом газе доходит до 22-24% и выше. Основным промышленным источником вредных выбросов среди всех объектов Астраханского газового комплекса является Астраханский газоперерабатывающий завод, на выбросы его приходится 90% химических веществ от выбросов всего предприятия. Являясь высокотоксичным газом, сероводород даже в низких концентрациях оказывает выраженное влияние на организм, поражая многие системы организма. Согласно действующим представлениям, сульфгидрильные низко- и высокомолекулярные соединения являются хорошими антиоксидантами [1], но в ходе их метаболизма возможна продукция активных радикалов. Кровь, являясь межорганным связующим звеном, характеризует состояние всего организма в целом.

Цель нашего исследования — выявить изменение антиоксидантно-прооксидантного статуса крови на фоне хронического воздействия сероводородсодержащего газа Астраханского месторождения и возможность его антиоксидантной коррекции.

Для достижения поставленной цели группы животных формировали по половому и возрастному признакам: самцы и самки 6-ти месячного и 24-х месячного возраста. Животные содержались в условиях вивария на стандартном рационе при свободном доступе к воде и пище. Учитывая, что наиболее стабильной стадией цикла самок является диэструс [7], в день декапитации самки отбирались в фазе диэструса. Декапитацию животных производили после наркотизации этаминалом натрия (внутрибрюшинно в дозе 5 мг на 100 г массы тела). Спектрофотометрическими методами в плазме крови определяли уровень свободнорадикальных процессов: перекисное окисление липидов (ПОЛ) по уровню малонового диальдегида (МДА) и скоростям спонтанного и аскорбат-зависимого процессов [8, 9], окислительную модификацию белков (ОМБ) [2], содержание конечных метаболитов NO [6], окислительновосстановительный потенциал (ОВП), а также антиоксиданты: каталазу [5], СОД [10] и жирорастворимые антиоксиданты: витамин А, β-каротин, α-токоферол, оксотокоферол и α-токоферил-хинон [11]. Кроме того, определяли общую антиокислительную активность (АОА) [4]. Сероводородсодержащий газ (ССГ) животные получали ингаляторно в дозе 150 мг/м3 в течение 1,5 месяцев по 4 часа в день понедельник – пятница. Для изучения возможности антиоксидантной коррекции в последние 2 недели опыта на фоне ингаляций крысам перорально вводили 5% масляный раствор D, L, α-токоферол ацетата в дозе 1 мг/100 г массы тела. Также исследовали влияние эмоксипина на изучаемые процессы, для чего на фоне хронического воздействия ССГ в последние 2 недели перед декапитацией внутримышечно вводили

1%-ный водный раствор эмоксипина гидрохлорида в дозе 5 мг/100 г массы тела.

Результаты исследования уровня свободнорадикальных процессов и антиоксидантной защиты плазмы крови разнополых молодых и старых животных на фоне хронического воздействия ССГ свидетельствуют о том, что на фоне хронического воздействия сероводородсодержащего газа Астраханского месторождения в плазме крови животных, независимо от возрастной и половой принадлежности развивается оксидатив-ный стресс, который проявляется в усилении ПОЛ, увеличении ОМБ и ОВП. Указанные изменения ярче проявились у самцов обеих возрастных групп, чем у самок того же возраста.

Обращает на себя внимание факт повышения концентрации суммарных метаболитов NO в плазме крови молодых самцов, получавших сероводородсодержащий газ (Р<0,001). У контрольных молодых самок содержание суммарных продуктов окисления NO достоверно выше (78,35±5,103 мкмоль/мл плазмы, Р<0,001), чем у интактных самцов-ровесников (30,28±1,828 мкмоль/мл плазмы), а после ингаляции показатель снижается до (43,51±3,171 мкмоль/мл плазмы, Р<0,001) и выравнивается с показателями опытной группы самцов. Таким образом, у животных разного пола наблюдали противоположную картину изменения содержания NO-метаболитов, что вероятно связано с различным исходным уровнем NO, различиями в антиоксидантном статусе на гормональном уровне и различными путями вовлечения NO в свободнорадикальные процессы на фоне развивающегося оксидативного стресса. Об этом говорит анализ изменения уровня малонового диальдегида, который показал увеличение уровня этого продукта и у самцов (Р<0,001), и у самок (Р<0,001), что соответственно составило 3,39±0,142 и 1,66±0,067 нмоль/0,05 г сырого веса ткани. Однако у самцов наблюдали более резкое увеличение уровня МДА (на 200%), чем у самок (≈ на 63%). Скорости спонтанного и аскорбатзавимо-го ПОЛ у животных опытных групп оказались достоверно выше, чем в контроле. Вероятно, у самок снижение уровня NO плазмы крови связано с вовлечением его в свободнорадикальные реакции и расход его в ходе обрыва цепи окисления липидов, что объясняет более пологий рост уровня конечного продукта окисления липидов. Также возможно подобные результаты связаны с выраженным эстрогенным фоном, который определяет более высокий уровень антиоксидантного статуса самок.

Что касается старых животных, то ингаляции ССГ привели к значимому увеличению NO-метаболитов у животных обоего пола, что может быть связано с усиливающимся каскадом окислительных процессов, которые в свою очередь вовлекают все большее число физиологически важных для крови и всего организма молекул. Об этом же свидетельствуют результаты изучения антиоксидантов плазмы крови животных. Активность каталазы в крови как самцов, так и самок обоих возрастов после ингаляторного воздействия сероводородсодержащим газом снизилась и составила у молодых самцов – 23,11±1,39 (Р<0,01), у молодых самок – 19,34±0,89 у.е./мг белка (Р< 0,001), у старых животных: 21,98±1,51 у.е./мг белка у самцов (Р<0,001) и 26,44±1,78 у.е./мг белка (Р<0,05) у самок.

Та же направленность изменений имеет место и с активностью СОД, которая снизилась в плазме крови на фоне ингаляции ССГ у животных всех групп. В свою очередь NO может оказывать прооксидантное действие в плазме крови, в результате того, что его молекулы могут окислять α-токоферол, что мы имеем в плазме крови старых самок: на фоне резкого роста NO-метаболитов почти на 56%, содержание токоферола снижено до 0,18± 0,0087 мкмоль/мл плазмы (Р<0,05). Инактивации СОД может способствовать то, что этот фермент в условиях оксидативного стресса теряет ионы меди и цинка, что ведет к увеличению супероксиданио и накоплению пероксинитрита при взаимодействии с NO [3], которые усиливают оксидатив-ный стресс.

Таким образом, нарастающий вал свободнорадикальных процессов, вызванный хроническим ингаляторным воздействием ССГ, приводит к усилению ПОЛ, ОМБ и истощению антиоксидантного пула плазмы крови крыс, что усугубляет токсический эффект сероводорода.

Для изучения антиоксидантной коррекции нами выбраны 2 препарата: широко изученный и применяемый α-токоферол и активно используемый в последнее десятилетие эмоксипин – производное 3-окси пиридина. Результаты исследования скорости свободно-радикальных процесс-сов и уровня антиоксидантной защиты плазмы крови в ходе совместного введения токсиканта и антиоксидантов как корректоров изучаемых процессов показали, что и α-токоферол, и эмоксипин значимо снизили ПОЛ (P<0,05), ОМБ (P<0,05) и ОВП (P<0,05) в плазме крови молодых животных. Однако витамин Е изменил большее число показателей. Так, эмоксипин не привел к до-стоверному снижению скорости спонтанного ПОЛ. NO-метаболиты на фоне введения антиоксидантов увеличились в плазме крови только у самок, что, учитывая изначально высокий уровень NO-метаболитов в плазме контрольных крыс и снижении его на фоне ингаляций ССГ можно рассматривать как нормализацию уровня этого эндогенного модулятора. Снижение интенсификации свободно-радикального окисления под действием ССГ произошло на фоне увеличения активности каталазы и АОА плазмы крови под влиянием обоих антиоксидантов. Витамин Е также повы-сил уровень витамина А (P<0,05) у молодых самцов и β-каротина (P<0,05) у молодых самок, а эмоксипин – активность СОД (P<0,05) у молодых самок.

Оба антиоксиданта снизили уровень МДА, ОМБ, NO-метаболитов, ОВП, скорости ПОЛ у старых самцов. У старых самок более значимо снизил уровень МДА и ОМБ витамин Е, чем эмоксипин. Если у старых самцов возросший на фоне ингаляций ОВП в ходе антиоксидантной терапии снизился, то у старых самок эмоксипин резко увеличил этот показатель. Таким образом, антиоксиданты оказали больший эффект в плазме старых самцов, нежели самок, что также проявилось в повышении АОА, активности каталазы плазмы крови старых самцов, но не самок. Помимо этого, у старых самцов витамин Е увеличил активность СОД (0,69±0,042 у.е./мг белка, P<0,05), витамина А (0,013±0,011 мкмоль/мл плазмы, P<0,05) β-каротина (0,042±0,019 мкмоль/мл плазмы, P<0,05) и α-ТФХ (1,52±0,087 ед. оптической плотности, P<0,05), а эмоксипин – активность СОД (0,072±0,044 у.е./мг белка, P<0,05) и уровень витамина А (0,011±0,001 мкмоль/мл плазмы, P<0,05). У старых самок введение витамина Е на фоне игаляторного воздействия ССГ увеличилась активность СОД, уровень β-каротина, α -токоферола и α-ТФХ (P<0,05) по сравнению с опытной группой, а эмоксипин увеличил активность СОД и уровень β-каротина (P<0,05).

Выводы: своевременная антиоксидантная терапия может снизить риск развития оксидатив-ного стресса, развивающегося на фоне хронического воздействия сероводородсодержащего газа.