ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МЕТАБОЛИЗМА И ФУНКЦИИ ПОЧЕК  ИНТАКТНЫХ КРЫС ПОСЛЕ ПАРЕНТЕРАЛЬНОГО ВВЕДЕНИЯ ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ

В.И. Кирпатовский, А.П. Данилков, В.В. Иващенко, С.А. Салманов, Ю.В. Кудрявцев, С.А. Голованов,

В.В Дрожжева , Л.А. Михеева, Т.А. Бойко, Е.В. Сыромятникова

НИИ урологии ( дир.-акад. РАМН  Н.А. Лопаткин ) Минздрава РФ, Москва

В экспериментальных работах на крысах мы выявили повышение структурно-функциональной толерантности почек к ишемии при парэнтеральном введении 0,06 %  раствора гипохлорита натрия (ГН) в предишемическом периоде. Снижалась выраженность альтерации эпителиоцитов почечных канальцев и ускорялось развитие репаративной фазы воспалительной реакции. Выживаемость крыс на 7 сутки постишемического периода в исследуемой группе составила 80 %. В контрольной группе животных, которым в предишемическом периоде внутрибрюшинно вводили физиологический раствор, выживаемость составила     33 %. Полученные результаты оказались сравнимыми с результатами противоишемической защиты органов препаратами с мембранотропным действием: преднизолон,  лидокаин, a-токоферол [4]. Реализация механизма их защитного действия включает в себя неспецифический компонент, заключающийся в индукции энергетического дефицита в клетках, модификации клеточных мембранных структур и ферментных комплексов, активациии резервных путей образования энергии, в первую очередь гликолиза, а также в стимуляциии синтетических процессов, лежащих в основе обновления клеточных структур [5,10].

В связи с этим, целью данного исследования явилось выяснение вопроса, связано ли повышение толерантности почки к ишемическому воздействию под влиянием ГН с аналогичным механизмом действия, как у вышеназванных мембранотропных препаратов, и в какой зависимости находятся  метаболические показатели и функциональные способности почек от концентрации введенного парэнтерально раствора ГН.

Материалы и методы.

Экспериментальную работу выполнили на 15 белых беспородных крысах массой 150-250 грамм. Контрольную группу  № 1 составили 5 крыс, их не подвергали никаким воздействиям. Экспериментальная группа  № 2 состояла из 5 крыс, им в течение 4 дней в/б вводили 1 мл 0,02 % раствора ГН. В исследуемую группу № 3 вошли также 5 крыс, им в течение 4 дней в/б вводили 1 мл 0,06 % раствора ГН. Указанные концентрации ГН были выбраны в связи с тем, что для концентрации 0,06 % мы доказали наличие достоверного противоишемического эффекта, однако в этой концентрации препарат можно вводить только в центральную вену с высокой скоростью кровотока из-за опасности химического повреждения сосудистой стенки. Концентрация 0,02 % обладает значительно менее выраженным повреждающим эффектом, и в этой концентрации ГН можно вводить в периферическую венозную систему.

Животных всех исследуемых групп выводили из эксперимента на 5 сутки наблюдения. Крыс помещали в обменные клетки, собирали мочу в течение 24 часов. Измеряли массу животного. В условиях тиопенталового наркоза брали кровь пункционно из нижней полой вены, а также удаляли почки и готовили из их коркового слоя гомогенат для последующих исследований. Крыс забивали избыточной дозой тиопентала натрия.

Биохимические исследования крови и мочи (мочевина, креатинин, калий, натрий, осмолярность) проводили на аппарате «ФП-901М» с помощью стандартных наборов реактивов. Из этих данных рассчитывали клиренс креатинина и экскретируемую фракцию отфильтрованного натрия (EF_Na).             Кроме того, в моче исследовали активность ферментов, локализованных преимущественно в щеточной кайме эпителиальных клеток извитых канальцев: нейтральная-a-гликозидаза (н-АГЗ), g-глутамилтрансфераза (ГГТ), щелочная фосфотаза (ЩФ), - и ферментов цитозоля клеток - аспартатаминотрансфераза (АСТ), аланинаминотрансфераза (АЛТ), лактатдегидрогеназа (ЛДГ) [2,6,9].

Для оценки активности процессов перекисного окисления мембранных фосфолипидов (ПОЛ) определяли уровень продуктов распада гидроперекисей  по содержанию малонового диальдегида (МДА) и диеновых конъюгатов (ДК) в плазме крови, содержащей 0,2 % натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), моче и гомогенате почечной ткани [3]. Гомогенат коркового вещества почки готовили на фосфатном буфере (рН=5,9) с добавлением ЭДТА из рассчета 10 мг ткани на 1 мл буфера. Показатели ПОЛ определяли в супернатанте

Для определения тканевого содержания адениннуклеотидов и молочной кислоты готовили гомогенат коркового вещества почки на фосфатном буфере с рН 5,9 в соотношении 1:10, после чего добавляли равное количество 0,6н перхлорной кислоты. Пробы центрифугировали и в супернатанте определяли концентрацию аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), аденозиндифосфорной кислоты (АДФ), аденозинмонофосфорной кислоты (АМФ) и лактата методом жидкостной хроматографии.

Раствор ГН готовили на аппарате «ЭДО-4» на основе стерильного физиологического раствора в электрохимической камере. Концентрацию полученного раствора определяли методом оксидометрического титрования согласно материалам технической документации.

            Статистическую обработку данных производили на персональном компьютере в программе «Statistica 5,0» с расчетом достоверности по непараметрическому U- критерию Манна-Уитни.

Результаты исследования и их обсуждение

Поскольку ГН (NaClO^-), попадая в биологическую среду (кровь, лимфа),  моделирует функцию микросомального окисления цитохрома Р₄₅₀, то есть монооксигеназный путь окисления с образованием активных форм кислорода, таких как супероксидный анион радикал, перекись водорода, гидроксильный радикал, которые инициируют реакции свободнорадикального окисления [1, 8], мы провели определение влияния парэнтерального введения ГН на активность ПОЛ в крови, моче и ткани почки (таблица 1).

Таблица 1. Содержание МДА и ДК в крови, моче и гомогенате почечной ткани крыс (М±m).

Примечание:  ¹ - различия достоверны (р<0.05) по сравнению с данными группы 1  (контрольная);  

                            ² - различия достоверны (р<0.05) по сравнению с данными группы 2

При этом мы обнаружили, что концентрация МДА в ткани почки в 3 группе достоверно превышала аналогичные данные во 2 группе. Тканевая концентрация ДК во 2 и 3 группах была на 50% больше средних значений, полученных в  1 группе, но эта разница оказалась статистически недостоверной в связи с большим разбросом величины этого показателя в группах. В крови показатели активности ПОЛ существенно не менялись, за исключением снижения концентрации ДК в 3 группе. Содержание МДА в моче в пересчете на 1 ммоль креатинина мочи в исследуемых группах по сравнению с данными в контрольной группе различалось незначительно, а содержание ДК мочи в аналогичном пересчете в 3 группе  в 2,5 раза превышало  средние показатели в группах 1 и 2, однако статистически значимой достоверности эта разница не достигла.

            В целом можно утверждать, что в результате воздействия 0,02 % и 0,06 % растворов ГН в ткани почки  происходит активация процессов ПОЛ, однако при использовании концентрации 0,02 % эта активация менее выражена и происходит не у всех животных. При этом в крови содержание продуктов распада гидроперекисей фосфолипидов не увеличивалось, а концентрация ДК крови в группе 3 даже снижалась, что, по нашему мнению, свидетельствует об эффективной работе антиоксидантной системы крови. По-видимому, происходит увеличение мощности естественного антиоксидантного статуса организма (антиоксидантных систем) под влиянием усиленного образования свободных радикалов [7]. В моче показатели активности ПОЛ также существенно не изменялись за исключением возрастания ДК у ряда животных после введения   0,06 % раствора ГН.

Одним из прямых следствий активации ПОЛ в клетках является повышение проницаемости клеточных мембран в результате образования  гидрофильных каналов в липидном бислое под действием гидроперекисей фосфолипидов и изменение внутримембранных белково-липидных взаимодействий. Через эти каналы усиливается поток ионов, молекул, вплоть до макромолекул по градиенту концентрации. Это может вести к усиленному выходу в мочу внутриклеточных ферментов. Кроме того, в результате мембранотропного действия свободных радикалов может повреждаться самый чувствительный участок нефрона - щеточная каемка эпителия проксимальных извитых канальцев, что сопровождается повышением активности в моче связанных с нею ферментов. Мы изучили изменение активности некоторых мембраносвязанных и цитозольных ферментов эпителиальных клеток извитых канальцев нефронов в моче после парентерального введения ГН (таблица 2).

Таблица 2. Активность ферментов мочи крыс в контрольной группе и в исследуемых группах после введения ГН (M±m).

Примечание:     ¹ - различия достоверны (р<0.05) по сравнению с данными группы 1  (контрольная);

                               ² - различия достоверны (р<0.05) по сравнению с данными группы 2

При анализе полученных результатов обращает на себя внимание, что в исследуемых группах активность мембраносвязанных ферментов щеточной каймы эпителиальных клеток извитых канальцев нефронов (н-АГЗ, ГГТ, ЩФ) снижается, причем в 3 группе - статистически достоверно (p<0.05). Активность цитозольных трансаминаз (АЛТ, АСТ) во 2 группе в среднем повышалась, однако из-за большого разброса данных разница не достигала статистически достоверной значимости, тогда как активность ЛДГ практически не менялась. В 3 группе активность всех 3 цитозольных ферментов снижалась, причем для АЛТ - статистически достоверно.

Таким образом, при 4-дневном введении 0,06 % раствора ГН интактным крысам, несмотря на активацию ПОЛ в почечной ткани, ферментурия не возрастает. Наоборот, отмечается снижение активности в моче всех исследованных ферментов щеточной каемки (н-АГЗ, ГГТ, ЩФ) и одного из цитозольных ферментов (АЛТ) при тенденции к снижению остальных цитозольных ферментов (АСТ, ЛДГ). С одной стороны, этот эффект можно объяснить стабилизацией клеточных мембран канальцевого эпителия, что уменьшает поступление внутриклеточных ферментов в мочу, но нельзя исключить и прямого влияния ГН, или индуцируемых им свободных радикалов кислорода, на каталитическую активность исследуемых энзимов. На мысль о возможности такого действия ГН наводят данные, полученные в группе 2 с введением 0,02 % раствора ГН. В этой группе отмечена тенденция к снижению активности мембраносвязанных ферментов (ГГТ и ЩФ) при повышении активности цитоплазматических ферментов (АЛТ, АСТ). Видимо, возможно сочетание эффекта стабилизации цитоплазматической мембраны и опосредованного этим изменения активности мембраносвязанных ферментов с прямым действием ГН на каталитическую активность ферментов.

Одним из основных показателей, характеризующих адекватность клеточного метаболизма, является состояние энергопродуцирующих систем клетки, индикатором работы которых служит содержание адениннуклеотидов и молочной кислоты в ткани органа. Тканевое содержание АТФ и других макроэргических соединений характеризует баланс между энергообразованием и энергорасходом в клетках, а концентрация лактата указывает на вклад в энергопродукцию гликолиза - резервного пути образования АТФ. Оказалось, что после 4-дневного парентерального введения  ГН показатели энергообеспеченности клеток почки существенно меняются (таблица 3).

Таблица 3. Показатели состояния энергетического метаболизма в ткани почек крыс после введения ГН (М±m)

Примечание: ¹- различия достоверны (р<0.05) по сравнению с данными группы 1  (контрольная)

Тканевая концентрация АТФ во 2 и 3 группах достоверно снижалась (p<0.05) по сравнению с данными в контрольной группе, причем наиболее выраженным это снижение было в 3 группе, в которой использовалась наибольшая концентрация ГН. Концентрации АДФ и АМФ изменялись недостоверно с тенденцией к возрастанию  в 3 группе. В то же время концентрация в почечной ткани лактата увеличивалась пропорционально увеличению концентрации ГН, вводимого животным парэнтерально. Имелось достоверное различие между величинами показателей лактата в 3 группе по сравнению с  контрольной группой.

            Таким образом, парэнтеральное введение раствора ГН интактным животным приводило к развитию энергодефицитного состояния в клетках почки, проявляющемуся в снижении концентрации АТФ и возрастанию тканевого содержания молочной косилоты. Снижение концентрации АТФ, по-видимому, связано с его усиленной деградацией до АДФ и АМФ, свидетельством чего является рост содержания этих метаболитов в 3 группе. Увеличение концентрации лактата в исследуемых группах свидетельствует об активации анаэробных процессов синтеза АТФ - гликолиза, являющегося резервным путем дополнительного образования АТФ при недостаточной мощности аэробного пути его образования.

Поскольку  были выявлены данные, свидетельствующие об активации ПОЛ и развитии энергодефицитного состояния в почке после курса терапии ГН, мы считали необходимым изучить влияние этого препарата на функциональное состояние интактных почек. Полученные результаты  представлены в таблице 4.

Таблица 4. Показатели функционального состояния почек интактных крыс после парентерального введения ГН (М±m)

Примечание: ¹ - различия достоверны (р<0.05) по сравнению с данными группы 1 (контрольная)

                           ² - различия достоверны (р<0.05) по сравнению с данными группы 2

Оказалось, что после 4-дневого введения 0,06 % раствора ГН суточный и минутный диурез у животных 3 группы был заметно меньше, чем в 1 и 2 группах. Такую реакцию водовыделительной функции почек под действием ГН в предыдущих работах мы объясняли увеличением реабсорбции осмотически свободной воды, повышением активности канальцевой функции собирательных трубочек и поворотного сегмента петли Генле. В 3 группе животные меньше потребляли воду, поилки в обменных клетках оставались полными. Большинство биохимических показателей, характеризующих функцию почки, в 3 группе достоверно не изменялись, определяли лишь некоторый рост концентрации креатинина, мочевины и натрия в моче, что, возможно, связано с низким диурезом. В то же время мы получили достоверное возрастание концентрации калия в крови, достигающей верхней границы нормы, и концентрации калия в моче. Тенденция к гиперкалиемии связана с уменьшением суточной экскреции калия с мочой, которая в 1 группе составляла 1,01 ммоль/сутки, а в 3 группе уменьшилась до 0,79 ммоль/сутки. В то же время у ряда животных 3 группы отмечалось возрастание реабсорбции натрия (уменьшение EF_Na c 1,0 до 0,6 %). У крыс 2 группы наблюдали достоверное уменьшение осмолярности мочи, несмотря на то, что концентрация натрия в моче несколько возрастала по сравнению с данными в контрольной группе.

            Анализ данных биохимических исследований и функциональных способностей почек крыс позволяет заключить, что в/б введение 0,02 % или 0,06 % раствора ГН в течение 4 дней не оказывало какого-либо негативного воздействия на функцию почек. Все основные показатели, характеризующие функцию клубочков и почечных канальцев оставались в пределах нормы.  Отмеченные изменения в реабосорбции воды и выведении катионов у крыс 3 группы, по всей видимости, связаны с активизацией функции собирательных канальцев и поворотного отдела петли Генле.

Заключение.

Полученные нами данные дают основания полагать, что в механизме противоишемического действия ГН существенную роль играет неспецифический компонент, сходный с таковым для других противоишемических препаратов с мембранотропным действием. Введение ГН вызывает  изменения клеточного метаболизма в ткани почек подобные изменениям, развивающимся при ишемии этого органа, а именно: активация процессов ПОЛ и развитие энергодефицитного состояния, - но выраженным в значительно меньшей степени. Пусковым моментом реализации механизма действия ГН является, по-видимому, увеличение содержания кислородных радикалов во внутренней среде организма, что должно вести к активизации свободнорадикальных процессов. ГН и реакционные метаболиты, образующиеся в результате его монооксигеназной активности, способны ковалентно модифицировать биомакромолекулы, в том числе и фосфолипиды клеточных мембран [8,11]. Следствием этого могут быть определенные сдвиги в реакциях метаболизма и барьерных свойствах клеточных мембран, приводящие к изменению параметров внутриклеточной среды. В условиях сохраненного кровотока и возможностей системной регуляции метаболизма происходящие процессы не приводят к повреждению клеток, а активируют компенасаторно-приспособительные реакции, направленные на  восстановление клеточного гомеостаза и приводящие к усилению энергопродукции, реализуют эффект стабилизации клеточных мембран и оптимизируют работу ферментных систем клеток. Все это и создает основу повышенной толерантности почки к ишемическому воздействию.

Таким образом, механизм противоишемического действия ГН может заключаться в том, что после его парентерального введения возникают условия, подобные предварительной имитации состояния ишемии, которые индуцируют заблаговременное включение защитных приспособительных реакций.

В наибольшей степени этот эффект реализуется при введении 0,06 % раствора ГН, однако, в меньшей степени аналогичные изменения мы отмечали и при использовании ГН в концентрации 0,02 %.

Назад >>>

Список литературы

1. Арчаков А.И., Карузина И.И. Модификация макромолекул в реакциях окисления низкомолекулярных чужеродных соединений, как основа развития патологических состояний. // Тез. докл. науч. конф.: Эфферентные методы в медицине. - Анапа. - 1992. - С.5-6.

2. Бабаева Н.И., Липицкая И.Я., Творогова М.Г. и др. Диагностическое значение исследования активности  N-ацетил-b-D-глюкозаминидазы в моче (обзор литературы). // Лабораторное дело 1. - Москва, «Медицина» - 1991. -  С.9-16.

3. Гаврилов В.Б., Мишкорудная М.И. Спектрофотометрическое определение содержания гидроперекисей липидов в плазме крови. // Лабораторное дело. - 1989. - № 3. - С. 33-35.

4. Кирпатовский В.И., Онищенко Н.А., Козырева Т.А., Блюмкин В.И. Сравнительная оценка эффективности препаратов различных фармакологических групп, используемых для фармакологической защиты почек  от ишемического повреждения. // Вестник Академии медицинских наук СССР. - 1981. - № 10. - С. 48-52.

5. Кирпатовский В.И., Онищенко Н.А., Петросова В.Н., Козырева Т.А. Фармакологическая защита почек от ишемического повреждения. О механизме реализации противоишемической защиты донорских почек препаратами различных фармакологических групп. // Вестник Академии медицинских наук СССР. - 1982. - № 1. - С. 73-78.

6. Лавренова Т.П. Определение активности ферментов мочи при поражениях почек. // Лабораторное дело. - № 7. - 1986. - С.430-432.

7. Меерсон Ф.З. Антиоксидантные факторы организма как система естественной профилактики стрессорных и гипоксических повреждений. В кн.: Адаптация, стресс, профилактика. - М., «Наука». - 1981. - С. 226-257.

8. Панасенко О.М. Механизм взаимодействия электрохимически полученного гипохлорита натрия с липидами мембран и липопротеинов. // Труды Всероссийской конференции.: Сорбционные, электрохимические и гравитационные методы в современной медицине. - Москва. - 26-28 октября 1999 г. - С. 89-90.

9. Фоменко Г.В., Липицкая И.Я., Арабидзе Г.Г. и др. Диагностическое значение энзимурии (обзор литературы).  //  Клиническая лабораторная диагностика. - 1994. - № 4. - С. 3-7.

10. Шумаков В.И., Онищенко Н.А., Кирпатовский В.И. Адаптация донорских органов к воздействию повреждающих факторов консервации. В кн.: Фармакологическая защита трансплантата. - М., «Медицина». - 1983. -              С. 98-101.

11. Яковенко И.Н., Стефанов А.Ф., Формазюк В.Е., Сергиенко В.И. Исследование взаимодействия гипохлорит-аниона с одноламеллярными фосфатидилхолиновыми липосомами методом УФ-абсорбционной спектроскопии. // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2000. - № 3.- С. 287-290.

Назад >>>