авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Биохимические механизмы нарушения метаболизма костной ткани под действием низкомолекулярных хлорорганических соединений (клинико-экспериментальные исследования)

На правах рукописи

Рамазанова Лейсан Миннимухаматовна БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ НАРУШЕНИЯ МЕТАБОЛИЗМА КОСТНОЙ ТКАНИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ (клинико-экспериментальные исследования) 03.00.04 – биохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Уфа - 2009

Работа выполнена на кафедре биологической и биоорганической химии ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Росздрава»

Научный консультант:

доктор медицинских наук, профессор Камилов Феликс Хусаинович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Шараев Петр Низамиевич Ижевская государственная медицинская академия Росздрава доктор биологических наук профессор Мустафина Ольга Евгеньевна Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН

Ведущая организация:

Челябинская государственная медицинская академия Росздрава

Защита состоится «» 2009г. в «_» часов на заседании Диссертационного совета ДМ 002.133.01 при Учреждении Российской Академии наук Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН по адресу: Уфа, пр. Октября,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского научного центра РАН (Уфа, пр. Октября, 71) и на сайте ИБГ УНЦ РАН www.ibg.an rb.ru/dissov.html, e-mail: [email protected] Автореферат разослан «_»200г.

Ученый секретарь диссертационного совета Бикбулатова С.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Химические загрязнители занимают ведущее место в комплексе антропогенных воздействий на окружающую среду и здоро вье населения. Синтез и внедрение в промышленное производство все новых соединений неуклонно увеличивает состав и объемы экотоксикантов.

Республика Башкортостан является крупнейшим регионом России с неф техимической и химической промышленностью. По Республике Башкортостан профессиональная патология в химической отрасли в 2002-2006г.г. составила 3,1 случаев на 10000 работающих [Кондрова, 2008]. Вредные условия труда яв ляются причиной формирования не только профессиональной патологии, но становятся патогенетическим фактором развития и прогрессирования общих за болеваний, не относящихся к категории профессиональных. Все чаще при об следовании рабочих регистрируется нарушения здоровья в виде функциональ ных и метаболических изменений отдельных органов и тканей, подчас скры тых, но имеющих тенденцию к росту по мере увеличения стажа работы в не благоприятных условиях труда.

К важнейшим социально-медицинским проблемам современности, наря ду с сердечно-сосудистыми, онкологическими заболеваниями и сахарным диа бетом, относится остеопороз [Казимирко и др., 2006]. Эпидемиологические ис следования состояния минеральной плотности костной ткани (МПКТ) свиде тельствуют о широкой распространенности остеопороза и существенном нега тивном влиянии этого заболевания на состояние здоровья населения.

Остеопороз у мужчин остается малоизученной проблемой [Мсахалая, Ка линченко, 2004]. Остеопоротические переломы у мужчин регистрируются в 2- раза реже, чем у женщин. Частота переломов бедра среди мужчин составляет 10,3-11,0%, у женщин 23,0-26,9%, но смертность мужчин в результате осложне ний от данной патологии с возрастом повышается в 3,2 раза, тогда как у женщин – в 2,2 раза [O'Nell et al., 1996]. По переломам позвоночника смертность среди муж чин в 2,4 раза выше, чем среди женщин с аналогичными переломами [Melton, 1988]. Среди факторов риска развития остеопороза у мужчин отмечаются пожилой возраст, курение, алкогольная зависимость, прием медикаментов, неадекватная фи зическая активность и иммобилизация, но основное внимание уделяется гипогана дизму [Мсхалая, Калинченко, 2004]. Отмечается корреляция между снижением уровня свободного тестостерона и падением МПКТ, резкое уменьшение МПКТ по сле кастрации молодых мужчин [Jackson et al., 1992].

В литературе практически отсутствуют сведения о влиянии химических фак торов, загрязняющих воздушную среду рабочих помещений, на МПКТ у мужчин– работников химических производств. Изучение влияния вредных производствен ных факторов на состояние здоровья, разработка стратегии патогенетически обос нованных профилактических и лечебных мероприятий, является актуальной меди ко-социальной задачей.

Цель исследования. Охарактеризовать метаболизм костной ткани у муж чин-работников химического предприятия, контактирующих с низкомолекулярны ми хлорорганическими соединениями, и при хронической интоксикации ди хлорэтаном самцов-крыс в эксперименте.

Задачи исследования:

1. Оценить состояние минеральной плотности костной ткани у мужчин-работников химического производства (ЗАО «Каустик» г. Стерлитамак) в зависимости от воз раста и стажа работы и изучить содержание в периферической крови показателей кальциево-фосфорного обмена (Са общий, фосфор, активность общей щелочной фосфатазы).

2. Определить содержание в крови фолликулостимулирующего, лютеинезирующе го гормонов, пролактина, тестостерона и эстрадиола у работников химического производства в зависимости от возраста.

3. Изучить состояние оксидантно-антиоксидантной системы у работников произ водства, контактирующих с низкомолекулярными хлорорганическими соеди-нени ями.

4. Исследовать в трубчатых костях самцов белых крыс при хроническом дей ствии дихлорэтана содержание свободного и белковосвязанного оксипролина, гликозаминогликанов, интенсивность биосинтеза коллагена и уровень общего Са, Mg, Р, С-телопептидов, активность общей и костной щелочной фосфатаз в сыворотке крови.

5. Изучить интенсивность свободнорадикального окисления и состояния анти оксидантной защиты (хемилюминесценция, продукты перекисного окисления липидов, общую антиокислительную активность, активность супероксиддисму тазы, каталазы и глутатионпероксидазы) в крови и гомогенате костной ткани у самцов крыс, подвергшихся интоксикации дихлорэтаном в дозах 0,05LD50 и 0,1LD50.

6. Определить содержание половых и гонадотропных гормонов в перифериче ской крови (фолликулостимулирующего и лютеинезирующего гормонов, про лактина, тестостерона и эстрадиола) у самцов - крыс при хроническом действии дихлорэтана.

7. Изучить патогистологические изменения в структуре костной ткани при хро ническом действии ДЭ в суммарной дозе 0,1LД50 у крыс-самцов.

Научная новизна. Впервые получены данные, характеризующие метабо лизм костной ткани при воздействии производственных факторов у работников химического предприятия. Показано, что у мужчин, имеющих производствен ный контакт с различными хлорорганическими веществами (дихлорэтан, хлор пропан, хлорвинил, хлорпропен, дихлорпропан, эпихлоргидрин и др.), во всех возрастных группах чаще, чем у работников контрольной группы, обнаружива ются остеопения и остеопороз. Установлено, что в группе этих мужчин более, чем в два раза чаще выявляется интенсификация процессов свободно-радикаль ного окисления (СРО), наблюдается дезинтеграция гормонального статуса со снижением уровня тестостерона, повышением содержания эстрадиола, фолли кулостимулирующего (ФСГ) и лютеинизирующего (ЛГ) гормонов.

Выявлены особенности изменений метаболизма основных компонентов органического матрикса костной ткани (коллаген, гликозаминогликаны (ГАГ)) и патогистологической картины трубчатых костей самцов крыс при хрониче ском воздействии дихлорэтана в низких концентрациях.

Эксперименты с хронической интоксикацией самцов крыс дихлорэтаном в суммарных дозах 0,05 LD50 и 0,1 LD50 позволили выявить, что основными ме ханизмами развития нарушений метаболизма костной ткани в мужском орга низме при длительном воздействии хлорорганических соединений являются интенсификация свободнорадикальных процессов в костях и снижение про дукции половых гормонов.

Теоретическая и практическая значимость. Впервые оценена распро страненность остеопенического синдрома у мужчин-работников химического предприятия, имеющих производственный контакт с хлорорганическими со единениями в низких концентрациях. Выявлены ведущие механизмы остеоток сического действия хлорорганических токсикантов в мужском организме.

Полученные результаты являются фундаментальной основой для разра ботки, апробации и внедрения оптимальных схем профилактики и лечения остеопенических состояний у работников химических предприятий, связанных с хлорорганическим производством.

Разработаны и предложены профилактические мероприятия для работни ков ЗАО «Каустик» с установленными изменениями минеральной плотности костной ткани.

Внедрение результатов исследования в практику. Результаты и основ ные положения диссертационной работы включены в педагогическую практику и учебный процесс кафедры биологической и биоорганической химии ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию», внедрены в диагно стическую и лечебно-профилактическую деятельность муниципальных учре ждений здравоохранения «Городская поликлиника №1» и «Городская поликли ника №6» г. Стерлитамака Республики Башкортостан, ООО «Проммедэко» г.

Уфы Республики Башкортостан.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертации до ложены на 72, 73, 74-й итоговых Республиканских научных конференциях сту дентов и молодых ученых с международным участием «Вопросы теоретической и практической медицины» (Уфа, 2007, 2008, 2009), на Всероссийской научно практической конференции, посвященной 75-летию башкирской нефти (Уфа, 2007), на Республиканской конференции молодых ученых Республики Башкор тостан «Медицинская наука-2007», (Уфа, 2007), на Всероссийской научно практической конференции «Актуальные вопросы современной биохимии», (Киров, 2007), на IV съезде Российского общества биохимиков и молекулярных биологов (Новосибирск, 2008), на второй Международной научно-практиче ской конференции «Проблемы биологии, экологии, географии, образования: ис тория и современность» (Санкт - Петербург, 2008), на 6-й международной науч но-практической конференции «Достижения фундаментальных наук в решении актуальных проблем медицины» (Астрахань, 2008), на Всероссийской научно практической конференции «Нефть и здоровье» (Уфа, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 работ, из них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 172 страни цах, содержит 20 таблиц, 33 рисунка и приложение (31 рисунок);

включает вве дение, обзор литературы, результаты исследования и их обсуждение, заключе ние, выводы, практические рекомендации и список литературы, включающий 284 источника, из которых 121 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования. В работе представлены результаты обследования 212 работников ЗАО «Каустик» (г. Стерлитамак, Республика Башкортостан). Исследования проводились во время плановых профилактиче ских медицинских осмотров с участием терапевта, невропатолога, окулиста, отоларинголога, травматолога-ортопеда и других специалистов. Обследуемые работники были разделены на 2 группы: основную – мужчины - работники про фессий, имеющие постоянный производственный контакт с различными угле водородами и их хлорированными производными и контрольную - работники административно-управленческого аппарата предприятия. Возраст обследуе мых в обеих группах колебался от 20 лет до 61 года.

С целью выявления остеопении и остеопороза у работников была прове дена ультразвуковая остеоденситометрия на определение МПКТ [(Speed of Sound – SOS, м/с) на приборе «Omnisense 7000S» фирмы Sunlight Medical Ltd (Израиль) с применением общеевропейской программы]. Числовым выражени ем состояния МПКТ является Т–критерий – количество стандартных отклоне ний (SD) от данного показателя молодых здоровых лиц (20-29 лет) в возрасте достижения максимальной МПКТ. Колебания Т–критерия в размахе 1,0 SD со ответствует норме. При снижении МПКТ от -1 до -2,5 SD диагностируется остеопения. Если показатели МПКТ равны -2,5 SD и ниже, выявляется ОП;

ис следовано состояние СРО с использованием отечественного хемилюминометра ХЛ-003 [Владимиров, 1989] и ОАА плазмы крови [Клебанов и др., 1988];

изучены в плазме крови уровни гонадотропных и половых гормонов с помощью стандарт ных наборов [тестостерон – RIA Testosterone, direct (Франция), эстрадиол - RIA ES TRADIOL (Франция), пролактин (ЛТГ) - PROLACTIN IRMA KIT (Чехия), ЛГ – LH IRMA KIT (Чехия), ФСГ – FSH IRMA KIT (Чехия)], содержание общего кальция, фосфатов, магния и активности общей щелочной фосфатазы (ОЩФ) с использова нием наборов реактивов [общего кальция, фосфора, магния - «HUMAN» (Герма ния), ОЩФ – «Новофосфаль» фирмы ЗАО «Вектор-Бест»].

Экспериментальные исследования выполнены на 220 белых беспородных самцах крыс половозрелого возраста массой 180-230 г. Животные содержались в одинаковых условиях, на стандартной диете вивария. При проведении опытов соблюдали положения Хельсинской декларации о гуманном отношении к живот ным.

Учитывая, что работники ЗАО «Каустик» находятся под влиянием произ водственных факторов, в основном постоянного интермитирующего действия низкомолекулярных ациклических хлорорганических соединений, включая ДЭ, были проведены эксперименты с хронической интоксикацией животных ДЭ.

ДЭ в оливковом масле вводили ежедневно внутрижелудочно с помощью специ ального металлического зонда в течение 60 дней в суммарных дозах 25 мг/кг (0,05 LD50) и 50 мг/кг (0,1 LD50). Контрольная группа животных получала толь ко оливковое масло.

У животных в крови и гомогенатах эпифизов трубчатых костей (бедренная) ис следовали состояние оксидантно-антиоксидантной системы (хемилюминесцентный анализ по Владимирову (1989);

содержание ТБК-реагирующих продуктов (ТБК-РП) с помощью набора реактивов «ТБК-АГАТ», ООО АГАТ-МЕД, Москва;

уровень про дуктов ПОЛ по Волчегорскому (1989). Активность каталазы [КФ 1.11.1.6] определяли по методу Королюк с соавт.(1988), СОД [КФ 1.15.1.1] и ГПО [КФ 1.11.1.9] с помощью наборов RANSOD и RANDOX фирмы Randox Labor. Ltd., ОАА по методике, описан ной Клебановым (1988). В сыворотке крови изучали уровни маркеров костного мета болизма: ОЩФ и КЩФ наборами ИФА Metra BAR EIA Kit фирмы Quidel Corporaa tion, С-концевых телопептидов – ИФА Serum Cross Laps ELISA фирмы Nordic Bios cience Diagnostic A/S (Дания), содержание кальция, магния и фосфора.

У животных определяли массу тела, печени и трубчатых костей: бедрен ной, большеберцовой, плечевой - на электронных весах Scout Pro (Китай).

Окраской гематоксилином-эозином изучали гистологическую картину срезов бедренной кости. В гомогенатах костной ткани определяли содержание СО и БСО, общих ГАГ по Шараеву с соавт. (1990), интенсивность включения мечен ного 14С-пролина в коллаген костной ткани на установке «Бета-2» с использова нием сцинтилляционной жидкости (раствор Брея).

В плазме крови определяли уровни половых и гонадотропных гормонов.

Статистические методы исследования. Статистическую обработку по лученных данных проводили с помощью профессионального пакета Statistica 6,0 фирмы Stat Soft. В группах выборки оценивали следующие параметры: зна чения средних величин, среднеквадратичные отклонения, соответствие распре деления признака закону нормального распределения. Сравнение групп прово дили с использованием параметрических (t – критерий Стьюдента) методов.

Различия считали достоверными при уровне значимости Р0,05.

Благодарности. Выражаем благодарность директору ООО «Проммедэко» Г.В. Ивановой и профессору кафедре гистологии ГОУ ВПО «БГМУ Росздрава» Ф.А. Каюмову за помощь в проведении данной работы.

Результаты исследования мужчин - работников химического производства У 113 работников проведено обследование МПКТ основных профессий химического предприятия (ЗАО «Каустик»), имеющих производственный кон такт с различными хлорорганическими соединениями (ДЭ, хлорпропан, хлор пропен, хлорвинил, дихлорпропан, эпихлоргидрин и др.) и алифатическими уг леводородами жирного ряда, и у 31 работника административно-управленче ского аппарата, бухгалтерии (группа контроля) в возрасте 20-61 года.

Состояние минеральной плотности костной ткани У мужчин работников основной группы снижение МПКТ составило 94,7%, а контрольной группы – 61,3%. В основной группе остеопения была вы явлена у 69,0% (Т-критерий от -1,0 до -2,5 SD), остеопороз – у 25,7% (Т-крите рий от -2,5 SD) (рис.1).

основная группа контрольная группа % 20-29 30-39 40-49 50-61 20-29 30-39 40-49 50-61 годы остеопения остеопороз норма Рисунок 1. Частота остеопении и остеопороза у работников в зависимости от возраста Показатели кальций-фосфорного обмена и активность ОЩФ Результаты исследования биохимических показателей, характеризующих состояние минерального обмена: общего Са, Р, Mg и активность ОЩФ (рис.2), не противоречат данным, полученным при остеоденситометрии. Са и Р входят в состав основного вещества костной ткани – гидроксиапатита кальция. Недоста ток Са2+ приводит к снижению пика костной массы, дефицит Р и Mg – к подавле нию функции остеобластов и ограничению костной минерализации [Marie et al,1993].

% * * * контроль рабочие Са Р Mg ОЩФ Рисунок 2. Изменения содержания Са, Р, Mg и ОЩФ у мужчин–работников химического производства У работников основной группы в сыворотке крови выявлено повышение активности ОЩФ и снижение содержания Са, Mg и Р. Показатели фосфорно кальциевого обмена, активность ОЩФ подтверждают развитие у работников основных профессий химического предприятия остеопенического синдрома.

Интенсивность СРО и состояние антиокислительной защиты У 92 мужчин основной группы и у 30 – контрольной была исследована интенсивность течения процессов СРО методом хемилюминесценции плазмы крови и оценена антиокислительная активность плазмы (табл.1).

Таблица 1–Показатели процессов СРО в плазме крови у работников основной и контрольной групп со снижением антиоксидантной защиты Показатели ХЛ, усл.ед.

Группа обследо- Спонтанная ОАА, % Быстрая Светосумма ванных светимость вспышка Контрольная 0,44±0,012 4,27±0,9201 3,13±0,123 79,4±1, Основная 0,89±0,053* 5,29±0,25* 3,57±0,191* 73,3±2,44* Примечание: в данной и последующих таблицах *) Р0,05 по сравнению с контрольной группой.

У рабочих повышены в плазме крови все показатели СРО, ОАА плазмы крови у рабочих по сравнению с контролем, наоборот, снижена.

Изменение содержания половых и гонадотропных гормонов Литературные данные [Галимова, Камилов, 2002;

Козярин, 2003;

Мухоря мов и др., 2005] свидетельствуют, что одним из вероятных механизмов остеопе нического воздействия хлорорганических соединений может быть развитие де фицита андрогенов, контролирующих метаболизм костной ткани. Результаты исследований мужчин, работающих в производственных цехах, во всех воз растных группах уровень тестостерона, контролирующего анаболические реак ции в костной ткани, существенно снижен, что обнаруживается на фоне неиз менного содержания эстрадиола в возрасте 20-39 лет и статистически значимо го его повышения в возрастных группах с 40 лет до 61 года (табл. 2). Это при водит к выраженному падению коэффициента отношений мужских и женских половых гормонов.

Таблица 2 – Уровень половых и гонадотропных гормонов у мужчин - работников химического предприятия Воз- Группы Гормоны раст обследу- Тестосте- Эстрадиол, ФСГ, Ед/л ЛГ, Ед/л Пролактин, емых рон, нМ/л пг/мл нг/мл 20-39 Контроль, 24,2±2,32 34,3±3,06 13,1±1,50 7,0±0,40 14,7±0, лет n= Рабочие, 13,6±2,75* 43,5±9,04* 20,5±8,52* 25,9±7,97* 3,5±0,35* n= 40-49 Контроль, 20,2±3,41 31,2±2,70 12,7±1,91 6,8±0,76 12,3±1, лет n= Рабочие, 8,8±2,52* 140,6±12,1* 41,4±10,39* 25,0±5,93* 20,1±4,02* n= 50-61 Контроль, 15,6±1,83 38,6±3,10 12,0±1,38 4,8±0,36 12,0±0, лет n= Рабочие, 10,3±1,42* 128,5±27,61* 48,4±10,33* 15,2±3,92* 8,9±3,07* n= С целью выявления особенностей влияния хлорорганических производ ных низкомолекулярных алифатических углеводородов на метаболизм костной ткани и уточнения основных патохимических механизмов развития остеопени ческого синдрома у работников химического производства, в дальнейшем были проведены серии экспериментов с интоксикацией самцов крыс одним из соеди нений, постоянно присутствующих в атмосфере производственных помещений - ДЭ.

Результаты экспериментальных исследований самцов - крыс при интоксикации дихлорэтаном Характеристика метаболизма костной ткани У подопытных групп крыс при действии ДЭ наблюдалось дозозависимое снижение концентрации Са, Р и Мg в плазме крови, что является отражением нарушении кальций - фосфорного обмена и метаболизма костной ткани, по скольку в обмене этих макроэлементов важнейшую роль играет костная ткань [Скальный, Рудаков, 2004].

Состояние костного метаболизма, характеризующие активность остеокла стов и остеобластов, уровень компонентов костного матрикса, которые высво бождаются и поступают в кровь в процессе формирования или резорбции кост ной ткани, отражают ряд биохимических маркеров [Ермакова, Пронченко, 2003]. Определение ОЩФ и КЩФ, показывающих интенсивность процессов остеогенеза, и С – концевых телопептидов ( - Cross Laps), отражающие, выра женность костной резорбции с катаболизмом органического матрикса костей, выявило, что у подопытных животных увеличиваются показатели как процес сов остеогенеза, так и резорбции. При этом у крыс, получивших ДЭ в суммар ной дозе 0,05 LD50 повышение активности КЩФ составляет 213,8% к контролю, а С – телопептидов лишь 161,7%. При действии большей дозы токсиканта – 0, LD50 катаболические процессы начинают превалировать над анаболическими (рис. 3).

% * ОЩФ 450 КЩФ С-телопептиды * * * * * 0 К К 0,05 0,1 0,05 0, 0,05 0,1 К ДЭ LD Рисунок 3. Изменения показателей биохимических маркеров с увеличением дозы интоксикации самцов – крыс ДЭ, *) Р0, В эпифизах трубчатых костей подопытных животных были исследованы содержание коллагена и ГАГ, интенсивность биосинтеза коллагена, выражен ность ПОЛ и состояние антиоксидантной защиты.

В таблице 3 представлены данные содержания фракций оксипролина и ГАГ в эпифизах бедренной кости самцов крыс при хронической интоксикации ДЭ. Как видно, у подопытных животных наблюдается некоторое снижение со держания БСО, общих ГАГ и повышение уровня СО. Эти данные характеризу ют превалирование катаболических процессов.

Таблица 3 – Изменение содержания фракций оксипролина и уровня ГАГ в костной ткани у самцов крыс при интоксикации ДЭ, n= Группа живот- Показатели ных СО, БСО, ГАГ, мкмоль/г мкмоль/г мкмоль/г Контрольная 0,48±0,01 3,59±0,47 1526±56, ДЭ, 0,05 LD50 0,50±0,01 3,52±0,23 1508±9, ДЭ, 0,1 LD50 0,51±0,01 3,51±0,12 1487±12, Об интенсивности синтеза коллагена в костной ткани самцов крыс в усло виях интоксикации ДЭ судили по включению в его состав С-пролина. При этом мы исходили из данных, свидетельствующих о том, что пролин в костной ткани преимущественно включается в состав основного белка костного матрик са - коллагена I типа [Ravn, 1997]. Интоксикация ДЭ приводит к падению тем пов инкорпорации 14С-пролина в коллагеновые белки. Эти изменения носили отчетливый дозозависимый характер. У животных, получавших ДЭ в дозе 0, LD50 отмечалось статистически значимое снижение биосинтеза коллагена в костной ткани по сравнению с контролем (рис. 4).

% * 100 контроль 0,05LД 50 0,1LД Рисунок 4.Уровень удельной радиоактивности коллагена костной ткани при введении 14С – пролина у самцов крыс, *) Р0, Гистологические показатели изменения костной ткани при действии дихлорэтана У подопытных групп крыс, получавших ДЭ в суммарной дозе 0,1LД50 в течение 2-х месяцев, и у контрольной группы животных исследовали гистоло гическую картину состояния бедренных костей (рис. 5). Гистологическая карти на, свидетельствует о развитии остеопороза со снижением содержания мине рального вещества, истончением, рассасыванием и дезорганизацией расположе ния костных пластинок, явлениями деструкции и остеодистрофии, активацией остеогенеза в отдельных участках эпифиза и диафиза кости, заменой костной ткани волокнистой соединительной тканью и нарушением минерализации вновь образованных остеонов.

А Б В Г Рисунок 5. А. Остеоны с кровеносными сосудами бедренной кости контрольной группы животных Б. Остеодистрофия бедренной кости подопытных животных В. Разрастание соединительной ткани с ангиогенезом бедренной кости подо пытных животных Г. Деформация костных пластинок и сужение просвета кана ла остеона бедренной кости подопытных животных. Окраска гематоксилином – эозином. Микрофотография. Ок. 10, об. Показатели состояния окидантно-антиоксидантной системы Об активности процессов свободнорадикального окисления и липоперок сидации судили по изменению параметров железоиндуцированной хемилюми несценции и накоплению продуктов ПОЛ в плазме крови и гомогенате эпифи зов бедренной кости экспериментальных животных (табл. 5).

Таблица 5 - Влияние дихлорэтана на содержание продуктов ПОЛ в плазме крови и в гомогенате костной ткани у самцов крыс Плазма крови Группа ТБК – пр.

Гептановая фаза Изопропановая фаза крыс ДК КД и СТ ДК КД и СТ Контроль, 1,06±0,02 1,03±0,01 0,89±0,03 0,84±0,03 1,26±0, n= 0,05LД50, 1,07±0,04 0,98±0,05 1,04±0,01* 1,05±0,08* 2,23±0,31* n= 0,94±0,03*,# 2,05±0,11*,# 2,63±0,13*,# 0,1LД50, 1,16±0,07* 1,03±0,02* n= Гомогенат эпифиза бедренной кости Контроль, 1,05±0,09 0,97±0,09 1,08±0,10 0,96±0,11 1,48±0, n= 0,05LД50, 1,05±0,02 0,92±0,03 1,30±0,16 1,12±0,17 1,50±0, n= 1,11±0,02# 2,79±0,23*,# 1,85±0,11*,# 0,1LД50, 1,05±0,06 1,04±0, n= Примечание: в данной и последующих таблицах #) Р0,05 между подо пытными группами Результаты исследования показали, что при интоксикации ДЭ в дозе 0,1LД50 в плазме крови наблюдалось статистически значимое повышение пер вичных – диеновых конъюгатов ацилгидроперекисей (ДК) и вторичных продук тов липопероксидации (ПОЛ) – кетодиенов и сопряженных триенов (КД и СТ) изопропаноловой фазе, содержащей преимущественно полярные липиды (фосфолипиды и др.). У данной группы животных было выявлено повышение содержания продуктов, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой (ТБК – про дукты). Усиление процессов ПОЛ выявлялось уже при интоксикации дозой 0,05LД50, что сопровождалось повышением содержания вторичных продуктов липопероксидации в плазме крови до 176,9% от аналогичных показателей у контрольных животных. У крыс, получавших ДЭ в дозе 0,1 LД50, было выявле но особенно резкое повышение уровня ТБК – продуктов: в плазме крови до 208,7%, в гомогенатах эпифиза бедренной кости до 125,0%.

Данные по исследованию хемилюминесценции в гомогенатах эпифиза бедренной кости и плазме крови крыс, при интоксикации ДЭ, также свидетель ствует об усилении всех показателей, характеризующих интенсификацию про цессов СРО в гомогенатах эпифиза бедренной кости и в сыворотке крови жи вотных, подвергнутых воздействию ДЭ, особенно в суммарной дозе 0,1LД (рис. 6).

А Б * 160 * * * * * * * * * * * * 20 0 0,05LД50 0,1LД 0,05LД50 0,1LД SFe2+ Sp h HFe2+ Рисунок 6. Показатели хемилюминесценции сыворотки крови (А) и гомогената бедренной кости (Б) крыс-самцов (в % к контролю);

SFe2+- светосумма, Sp – спонтанная светимость, h – амплитуда быстрой вспышки, HFe2+ - максимальная амплитуда медленной вспышки При поступлении ДЭ в дозе 0,1LД50 отмечалось наиболее выраженное уменьшение длительность латентного периода (R) между быстрой и медленной вспышками железоиндуцированной хемилюминесценции, что свидетельствует о снижении антиоксидантных резервов или угнетении их антиокислительной способности. При воздействии ДЭ суммарной дозой 0,05LД50 продолжитель ность интервала R в сыворотке крови и в гомогенатах бедренной кости не отли чались от контрольных показателей.

О негативном влиянии ДЭ на состояние антиокислительной защиты у живот ных свидетельствуют и результаты определения активности основных антиокси дантных ферментов, и ОАА плазмы крови, и гомогенатов кости (табл. 6).

ОАА, которая отражает, в основном, неферментативное звено антиокис лительной защиты, и в плазме крови, и в гомогенате костной ткани падала ста тистически несущественно. При интоксикации дозой ДЭ 0,05LД50 в сыворотке крови и эритроцитах отмечалось достоверное ингибирование активности анти оксидантных ферментов – каталазы и СОД, а в гомогенате бедренной кости эти изменения носили лишь характер тенденции. Увеличение дозы ДЭ приводило к более выраженному подавлению активности ферментов в сыворотке крови и гомогенате бедренной кости. Так, в гомогенатах кости активность каталазы снизилось до 74,34%;

СОД – до 86,49%;

ГПО – до 89,52% по сравнению с контрольными показателями.

Таблица 6 - Активность антиоксидантных ферментов и общая антиокислитель ная активность костной ткани и крови при хронической интоксикации ди хлорэтаном самцов крыс Группа крыс Фермент Контроль, 0,05LД50, 0,1LД50, n=7 n=13 n= Сыворотка, 9,77±0,66 6,90±0,89* 5,37±0,88* мкмоль/л 1480,68±64,14*,# Эритроциты, 2946,88±196,89 1979,96±128,83* мкмоль/л Гомогенат Каталаза бедренной ко- 7,56±0,37 6,17±0,42* 5,62±0,41* сти, мкмоль/мг Сыворотка, 157,57±11,43 122,75±13,04* 133,0±16, Е/мл Гомогенат 131,1±12,11 122,8±11,84 113,4±13,07* СОД бедренной ко сти, Е/мг 279,465±124,180*,# Кровь, 1288,73±240,36 698,546±131,420* Е/л Гомогенат ГПО бедренной ко- 180,9±10,56 209,3±30,28* 129,9±53,37* сти, Е/мг ОАА, Плазма 26,6±4,62 - 21,3±6,06 * Гомогенат 67,8±2,46 - 49,4±11,31* % ингиби кости рования Изменение содержания половых и гонадотропных гормонов Хроническое воздействие химических агентов воздуха производственных помещений является сильным стрессорным фактором, приводящим к сдвигам гормонального фона в мужском организме [Козярин, 2003;

Мухорямов и др., 2005]. Особое внимание при длительном воздействии органических соединений привлекают половые гормоны, оказывающие существенное влияние на метабо лизм костной ткани.

При интоксикации ДЭ в дозе 0,05LД50 изменения уровня ФСГ и тестосте рона носили характер тенденции и не претерпевали статистически значимых отклонений от контрольных значений. Более выраженные сдвиги были зареги стрированы при поступлении токсиканта в дозе 0,1LД50. Обращает внимание снижение до 79% от контроля содержания основного мужского гормона – те стостерона. А уровень эстрадиола статистически значимо повышался до 173%.

Содержание гипофизарных гонадотропинов при интоксикации дозой 0,1LД50 снижалось: ЛГ – до 58,4%, ФСГ – до 75,4% от референтных значений, а содержание пролактина, наоборот, увеличивалось по сравнению с контролем в 1,3 раза. В целом, изменения уровней определяемых гормонов носили отчетли вый дозозависимый характер (табл. 7).

Таблица 7 – Уровень гонадотропных и половых гормонов у самцов крыс при хронической интоксикации ДЭ Гормон Группа жи вотных ФСГ, Ед/л ЛГ, Ед/л Пролактин, Эстрадиол, Тестостерон, нг/мл пг/мл нмоль/л Контрольная, 5,01±0,06 1,42±0,06 1,25±0,04 18,75±2,34 26,47±1, n= ДЭ 0,05LD50, 4,81±0,06 1,02±0,04* 1,44±0,04 * 25,54±0,86 * 19,26±2,81* n= 3,77±0,07*,# 0,83±0,04*,# 1,66±0,04*,# 32,48±1,36*,# ДЭ 0,1LD50, 20,95±1,46* n= Таким образом, отравление ДЭ сопровождается изменениями профиля половых гормонов в сыворотке крови подопытных животных с преимуществен ным снижением содержания тестостерона и одновременным повышением кон центрации эстрадиола.

Антагонистическое влияние эстрогенов по отношению к андрогенам, а их уровень при введении ДЭ резко увеличивается, прежде всего, сказывается на подавлении гипоталамо – гипофизарно – гонадного секреторного механизма.

При интоксикации ДЭ у подопытных животных снижалась относительная масса печени, нарушались метаболические функции: уменьшался уровень аль бумина, повышалось содержание общего билирубина и активность аланиновой и аспарагиновой трансаминаз. Печень является органом, участвующим в акти вации витамина Д, контролирующего абсорбцию Са в кишечнике, принимаю щего активное участие в метаболизме костной ткани [Шварц, 2005].

Обобщая результаты исследования влияния хронической интоксикации ДЭ, можно констатировать, что патохимические механизмы токсического дей ствия хлорпроизводных алифатических углеводородов на состояние костной ткани связаны с интенсификацией процессов СРО с одновременным снижени ем активности ферментов физиологической антиокислительной защиты;

акти вацией костного ремоделирования с превалированием процессов резорбции;

снижением уровня половых гормонов, изменениями фосфорно–кальциевого обмена, а также с поражением печени.

ВЫВОДЫ 1. Выявлено, что у работников химического предприятия, имеющих произ водственный контакт с хлорорганическими соединениями остеопенический синдром наблюдается в 1,5-2 раза чаще, чем у мужчин других профессий, во всех возрастных группах 2. Установлено, что производственный контакт с хлорорганическими поллю тантами приводит у работников химического предприятия к интенсификации процессов свободно-радикального окисления, снижению антиокислительной защиты, изменению кальций-фосфорного обмена и содержания в крови поло вых и гонадотропных гормонов, независимо от возраста.

3. Показано, что интоксикация самцов крыс дихлорэтаном в течение двух ме сяцев в суммарных дозах 0,05LД50 и 0,1LД50 приводит к дезорганизации микро структуры костной ткани, характерным изменениям гистологической картины с развитием в отдельных участках эпифизов и диафиза деструкции и остеодис трофии, сочетающихся с активацией остеогенеза, заменой костной ткани во локнистой соединительной, нарушением минерализации вновь образованных остеонов.

4. Установлено, что патогенетическую роль в развитии остеопенического син дрома при хроническом действии хлорорганических соединений играет усиле ние свободнорадикального окисления с развитием недостаточности антиокис лительной защиты. При интоксикации дихлорэтаном самцов крыс наблюдает ся активация перекисного окисления липидов, снижение общей антиокисли тельной защиты и активности антиоксидантных ферментов – супероксиддис мутазы, каталазы, глутатионпероксидазы - в гомогенате костной ткани на фоне повышения в крови уровня С-терминального полипептида коллагена I типа.

5. Нарушения метаболизма костной ткани в мужском организме при действии дихлорэтана связаны со снижением уровня основного полового гормона – те стостерона. Дефицит половых гормонов у самцов крыс неблагоприятно сказы вается на метаболизме основных компонентов органического матрикса (колла ген, гликозаминогликаны) и структуре костной ткани с интенсификацией ре зорбтивных и снижением анаболических процессов.

6. Выявлено, что нарушению минерального обмена при интоксикации ди хлорэтаном способствует и токсическое поражение печени, о чем свидетель ствуют снижение в сыворотке крови уровня альбумина, повышение билируби на и активности аланиновой и аспарагиновой трансаминаз.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ Высокая распространенность остеопении и остеопороза среди мужчин, имеющих производственный контакт с хлорорганическими соединениями, свидетельствует о необходимости периодического контроля минеральной плотности костной ткани у работников химического предприятия. Полученные данные позволяют выделить группу риска костных переломов у работников предприятия и обосновывают необходимость планирования и проведения про филактических мероприятий, направленных на повышение сопротивляемости организма к неблагоприятным производственным факторам, изменение реак тивности и укрепление здоровья. Установленные патогенетические механизмы развития остеопенического синдрома у мужчин – работников химического производства являются теоретической базой для использования в профилакти ческих мероприятиях антиоксидантов, мембрано- и гепатопротекторов, препа ратов кальция, магния и витамина Д.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Л.М. Рамазанова, И.А. Меньшикова, Ф.Х. Камилов. Нарушения минеральной плотности костной ткани у мужчин работников химического производства // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2008. - №9 (91). С. 199-203.

2. Ф.Х. Камилов, И.А. Меньшикова, Л.М. Рамазанова. Корригирующее влияние триовита на остеопеническое действие дихлорэтана // Вестник Уральской ме дицинской академической науки. – Екатеринбург, 2009. - № 1 (23). – С. 74-77.

3. Ф.Х. Камилов, И.А. Меньшикова, Л.М. Рамазанова. Влияние хлорорганиче ских поллютантов на метаболизм костной ткани // Медицинская наука и об разование Урала. – 2008. - № 6. – С. 47-50.

4. Ф.Х. Камилов, И.А. Меньшикова, Р.З. Нурлыгаянов, Л.М. Рамазанова и др.

Состояние минеральной плотности костной ткани у рабочих химического производства // Мед. вестник Башкортостана. – 2007. – Т. 2, № 1. – С. 78-82.

5. И.А. Меньшикова, Л.М. Рамазанова, Э.У. Нуретдинова, Э.Р. Бикметова. Из менения уровня половых гомонов и минеральной плотности костной ткани у работников химического производства // Материалы 72-й итоговой Республи канской научно-практической конференции студентов и молодых ученых с международным участием «Вопросы теоретической и практической медицины». – Уфа, 2007. – С. 174-175.

6. Л.М. Рамазанова, И.А. Меньшикова, Э.У. Нуретдинова, Э.Р. Бикметова. По казатели антиоксидантной активности у работников химического производства // Материалы 72-й итоговой Республиканской научно-практиче ской конференции студентов и молодых ученых с международным участием «Вопросы теоретической и практической медицины». – Уфа, 2007. – С. 219-220.

7. Ф.Х. Камилов, В.О. Щепанский, И.А. Меньшикова, Л.М. Рамазанова, и др.

Структурно-метаболические изменения костной ткани у работников химиче ского производства // Материалы Всероссийской научно-практической конфе ренции, посвященной 75-летию башкирской нефти «Нефть и здоровье». – Уфа, 2007. – С. 386-390.

8. Л.М. Рамазанова, И.А. Меньшикова, Э.Р. Бикметова, Э.У. Нуретдинова, и др.

Состояние антиокислительной защиты крови и костной ткани у самцов крыс при длительном воздействии малых доз дихлорэтана // Материалы 73-й итого вой Республиканской научной конференции студентов и молодых ученых «Во просы теоретической и практической медицины». - Уфа, 2008. - С. 267-269.

9. Ф.Х. Камилов, Г.В. Иванова, И.А. Меньшикова, Л.М. Рамазанова, и др. Ха рактеристика метаболизма костной ткани при воздействии хлорорганических соединений // Материалы IV съезда Российского общества биохимиков и моле кулярных биологов. - Новосибирск, 2008. - С. 453.

10. И.А. Меньшикова, Л.М. Рамазанова, Г.В. Иванова, Ф.Х. Камилов. Влияние производственных факторов на структурно-метаболические изменения в кост ной ткани // Вестник Российской военно-медицинской академии. Приложение (часть I). Второй Санкт-Петербургский международный экологический форум «Окружающая среда и здоровье человека». - 2008. - С. 54.

11. Ф.Х. Камилов, И.А. Меньшикова, Л.М. Рамазанова. Метаболические нару шения кости при хронической интоксикации хлорорганическими соединениями // Астраханский медицинский журнал (приложение). 6-я международная науч но-практическая конференция «Достижения фундаментальных наук в решении актуальных проблем медицины». - Астрахань, 2008. – Т. 3, № 3. - С. 96-98.

12. Ф.Х. Камилов, З.С. Терегулова, И.А. Меньшикова, Л.М. Рамазанова, и др.

Памятка для работников ЗАО «Каустик» по профилактике остеопороза и остео пении. – Уфа-Стерлитамак, 2008. – 14 с.

13. Ф.Х. Камилов, Л.М. Рамазанова, И.А. Меньшикова, Г.В. Иванова, и др. Па тохимические механизмы действия малых доз хлорированных производных алифатических углеводородов на метаболизм костной ткани // «Нефть и здоро вье». Сборник научных трудов всероссийской научно – практической конфе ренции. – Уфа, 2009. – С. 247–249.

14. Л.М. Рамазанова, И.А. Меньшикова, Г.В. Иванова, Ф.Х. Камилов. Влияние неблагоприятных факторов производства на минеральную плотность костной ткани у работников – мужчин // Проблемы биологии, экологии, географии, об разования: история и современность. Материалы второй международной науч но – практической конференции. – Санкт - Петербург, 2008. – С. 216-218.

15. Л.М. Рамазанова, Э.Р. Бикметова, И.А. Меньшикова. Действие дихлорэтана на обмен коллагена костной ткани при хронической интоксикации самцов крыс //Вопросы теоретической и практической медицины. Материалы 74-й Респуб ликанской научной конференции студентов и молодых ученых, посвященной Году молодежи в России и Году поддержки и развития молодежных инициатив в Республике Башкортостан. Т 2.–Уфа, 2009. – С. 84-85.

16. Л.М. Рамазанова, Ф.Х. Камилов, Г.В. Иванова, И.А. Меньшикова. Механиз мы влияния неблагоприятных факторов производства на минеральную плот ность костной ткани // «Актуальные проблемы теоретической и прикладной биохимии» Материалы Российской конференции, посвященной 80-летию со дня рождения Р.И. Лифшица, приуроченной к 65-летию Челябинской государ ственной медицинской академии. – Челябинск, 2009. – С. 243-246.

Список сокращений БСО– белковосвязанный оксипролин СОД – супероксиддисмутаза ГАГ–гликозаминогликаны СРО – свободнорадикальное окисление ГПО – глутатионпероксидаза СТ – сопряженные триены ДК – диеновые конъюгаты ТБК – тиобарбитуровая кислота ДЭ – дихлорэтан ТБК-РП – ТБК-реагирующие продукты КД - кетодиены ТФР– трансформирующий фактор роста КЩФ – костная щелочная фосфатаза ФСГ– фолликулостимулирующий гормон МПКТ – минеральная плотность ХЛ – хемилюминесценция костной ткани ЛГ – лютеинизирующий гормон LD50 – доза, вызывающая гибель 50% животных ОАА – общая антиокислительная h – амплитуда быстрой вспышки активность HFe2+ - максимальная амплитуда ОП – остеопороз медленной вспышки ОЩФ – общая щелочная фосфатаза R – латентный период SFe2+ - светосумма ПОЛ – перекисное окисление липидов СО – свободный оксипролин Sp – спонтанная светимость

 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.