МИТОХОНДРИАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ СЕЛЕЗЕНКИ КРЫС В УСЛОВИЯХ ИНКОРПОРАЦИИ 137Cs

внешнего гамма-облучения в дозах 0,5 и 1 Гр отражают высокую чувствительность тонкого кишечника к радиационному воздействию в малых дозах. В этот срок после облучения наблюдаются значительные изменения дыхательной активности как на эндогенных, так и на экзогенных субстратах, которые подтверждают ведущую роль глута-мата в энергетике тонкого кишечника. Нарушения в энергетическом метаболизме, вызванные внешним облучением, могут служить одной из причин структурно-функциональных повреждений тонкого кишечника.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Влияние инкорпорированных радионуклидов цезия на ультраструктуру и процессы тканевого дыхания митохондрий кардиомиоцитов / А. И. Грицук [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларуси Сер. мед.^ялапч. навук. — 2002. — № 2. — С. 63-70.

2. Тяжелова, В. Г. Кинетический принцип в межвидовых экстраполяциях / В. Г. Тяжелова. — М.: Наука, 1988. — 192 с.

3. Руководство по изучению биологического окисления полярографическим методом / Г. М. Франк [и др.]; под общ. ред. Г. М. Франка. — М.: Наука, 1973. — 196 с.

4. Николс, Д. Дж. Биоэнергетика. Введение в хемоосмоти-ческую теорию / Д. Дж. Николс. — М.: Мир, 1985. — 190 с.

5. Кочетов, Г. А. Практическое руководство по энзимоло-гии / Г. А. Кочетов. — М., 1980. — 272 с.

6. Biologi of Disease / N Ahmed [et al.]. — Garland Science, 2006. — 600 p.

7. Мохова, Е. Н. Дыхание митохондрий в тканевых препаратах / Е. Н. Мохова // Регуляция энергетического обмена и физиологическое состояние организма: сб. науч. ст. / Академия наук СССР, Институт биологической физики; под ред. д.б.н. М. Н. Кон-драшовой. — М.: Наука, 1978. — С. 67-72.

8. Droge, W. Free radicals in the physiological control of cell function / W. Droge // Physiol. Rev. — 2002. — Vol. 82. — Р. 47-95.

9. Глутамин и его роль в интенсивной терапии / С. Н. Ложкин [и др.] // Вестник интенсивной терапии. Клиническое питание. — 2003. — № 4. — С. 1-10.

Поступила 03.09.2007

УДК 614.876:546.36]:576.353.3.001.6

МИТОХОНДРИАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ СЕЛЕЗЕНКИ КРЫС В УСЛОВИЯХ ИНКОРПОРАЦИИ 137Cs

Альжабар Абдулкадер Гомельский государственный медицинский университет

В работе представлены результаты изучения влияния инкорпорации 137Сб в количестве 60 Бк/кг на ми-тохондриальное окисление кусочков селезенки крыс. Показано увеличение доли БЛО-зависимого окисления и наличие разобщения в системе сопряжения тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования селезенки, которое не сопровождается выраженной стимуляцией ее дыхательной активности.

Ключевые слова: селезенка, митохондриальное окисление, инкорпорация, 137Сб.

MITOCHONDRIAL OXIDATION OF A SPLEEN OF RATS IN CONDITIONS INCORPORATION 137Cs

Aljabar Abdulkader Gomel State Medical University

In the paper results of studying of influence of incorporation 137Cs in quantity of 60 Bq/kg on mitochondrial oxidation of slices of a spleen of rats are presented. It is shown, increase in a share of FAD-dependent oxidation and presence the uncoupling of oxidative phosphorilation spleens which is not accompanied by the expressed stimulation of its respiratory activity.

Key words: spleen, mitochondrial oxidation, incorporation, 137Cs.

Введение

Спустя более 20 лет после Чернобыльской катастрофы проблема последствий радиационного воздействия на иммунную систему человека остается одной из наиболее актуальных, а выявленные нарушения иммунитета [1] во многих случаях не находят научного обоснования с позиций «классической» радиобиологии [4]. Имеется точка зрения, согласно которой ведущая роль при этом принадлежит не прямому воздействию радиации, а социально-психологическим эффектам, однако экспе-

рименты на животных, у которых указанные факторы практически отсутствуют, свидетельствуют о наличии выраженных эффектов малых доз радиации на все звенья иммунной системы.

Среди различных органов иммунной системы селезенка, которую долго считали необязательным органом, занимает особое место. В настоящее время установлено, что она выполняет исключительно важную, хотя не до конца понятную функцию в инициации, формировании и поддержании иммунного ответа, особенно при попадании антигена

в кровеносное русло. В ней происходят процессы дифференцировки Т и В лимфоцитов с образованием эффекторных клеток, их кооперативное взаимодействие с макрофагами, концентрируются супрессорные, хелперные и часть эффекторных клеток, а также — процесс активного образования антител и продукции гуморальных медиаторов. Известны ее другие функции — эритропоэз, тром-боцитопоэз, депонирование крови и др. [5].

Экспериментальное удаление селезенки у крыс вызывает развитие иммуносупрессии и инволюции тимуса, которое проявляется в виде уменьшения размеров его коркового и мозгового вещества, значительного изменения морфо-функ-ционального состояния его структур, содержащих биогенные амины, увеличения содержания гистамина и количества тучных клеток, а также в виде вторичного иммунодефицита, развития ДВС синдрома и тяжелой анемии [9].

Удаление селезенки по медицинским показаниям приводит к развитию синдрома «спленэк-томического» иммунодефицита, при котором в раннем послеоперационном периоде было отмечено резкое повышение восприимчивости к хирургической инфекции, наличие легочно-плев-ральных осложнений, а в отдаленном послеоперационном периоде на фоне супрессии Т и В клеточного иммунитета заметно активировалась условно-патогенная флора, что сопровождалось повышенной склонностью к развитию гнойных кожных и бронхо-легочных заболеваний [12]. Другое название этого состояния — синдром «пост-спленэктомического гипоспленизма», который, как отмечают авторы [11], характеризуется молниеносным развитием сепсиса, снижением антимикробной и противоопухолевой резистентности, а также развитием астенического синдрома.

Для данного синдрома характерно нарушение процессов активации, дифференцировки и регуляции иммунной системы. На нарушение регу-ляторной функции в системе клеточного иммунитета указывает умеренный дефицит Т-клеток за счет фракции Т-хелперов, а умеренное повышение активированных иммунокомпетентных (ВЯ+) клеток и более чем трехкратное повышение лимфоцитов, несущих БЛ8-антиген, свидетельствует о нарушении процессов активации в иммунной системе. Изменение со стороны гуморального иммунитета проявлялись в виде 50-70% повышения в крови низкомолекулярных циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК). Проведение орга-носохраняющих операций позволило избежать указанных нарушений иммунитета [8].

Недавно установлено, что селезенка взрослых мышей содержит пул стволовых клеток с большим потенциалом дифференцировки в функционально разнообразные линии. Эти клетки экс-

прессируют Нох11-ключевой эмбриональный фактор транскрипции, который регулирует органогенез. Это дает основания надеяться, что в будущем взрослая селезенка может быть важным источником мультилинейных стволовых клеток.

Селезенка как иммунокомпетентный орган отличается высокой радиочувствительностью к действию малых доз, причем это касается не только внешнего, но и внутреннего облучения, обусловленного инкорпорацией основного радионуклида «постчернобыльского» пространства — 137Cs.

Последнее связано, прежде всего, с ее выраженной способностью к аккумуляции поступающего с пищей 137Cs [13]. По результатам аутоп-сийных исследований в более загрязненном Гомельском регионе установлено, что уровни накопления радионуклида заметно выше у детей [14]. Более того, имеются сведения о том, что Сs как аналог и антагонист калия является токсичным для развивающегося потомства. Потребление самками мышей с питьевой водой 1 мЭкв CsCl до окончания кормления потомства приводило к начальному уменьшению массы всего тела и веса мозга у мужского потомства. Обнаруженное у потомства обоих полов увеличение веса селезенки, по мнению автора, может ускорить в последующем развитие феномена «иммунотоксичности» [16].

Исследования, проведенные группой казахских и немецких ученых, показали, что наиболее высокий уровень передачи 137Cs по пищевой цепи у лошадей Семипалатинского полигона обнаружен в селезенке, затем в порядке убывания следуют легкие, сердце, мышцы, почки, кишечник, и, наконец, кожа и кости [18].

У коров, длительно обитающих на лугах со следами аварийного выброса Чернобыльской АЭС, в селезенке обнаружены резко выраженные дегенеративные изменения макро- и микроструктуры [3].

Спленоциты лягушек (Rana arvalis), обитающих в 30-километровой зоне ЧАЭС, оказались более чувствительны к дополнительному облучению. Исследования показали, что процент погибших клеток селезенки животных с загрязненных территорий в 1,5 раз выше по сравнению с таковыми в контрольной группе [2].

Достаточно давно известно, что одно из центральных мест в развитии радиационного поражения организма принадлежит нарушениям энергетического обмена [15, 17, 19, 20].

Представленные выше работы показывают влияние внешнего ионизирующего излучения при действии сублетальных и летальных доз, в то же самое время проблема эффектов малого и сверхмалого радиационного воздействия, полученного от инкорпорации 137Cs на процессы тканевого дыхания и окислительного фосфорилиро-вания (ТД и ОФ) селезенки, остается открытой.

Целью данного исследования явилось изучение влияния перорально поступающего в организм 137С8 на процессы митохондриального окисления кусочков селезенки.

Материалы и методы

В работе использовались половозрелые лабораторные крысы-самцы стадного разведения массой 200-220 г. При этом соблюдались все требования нормативных актов, принятых в международной практике лабораторного животноводства: Хельсинкская Декларация по гуманному обращению с животными (1975, пересмотр. 1993), Директива Совета Европейского Сообщества по защите животных, используемых в экспериментальных и других научных целях (1986).

При вскармливании в течение 7 дней радиоактивным кормом (сушеными белыми грибами с удельной радиоактивностью 44 кБк/кг) была сформирована подопытная группа с накоплением радионуклида в количестве 60 Бк/кг, что соответствует расчетной дозе облучения — 1,5 мкГр. Животные контрольной группы находились на стандартном рационе вивария.

Дозиметрический контроль проводился на сцинтилляционном гамма-спектрометре ЬР4900 В (Финляндия). После забоя животных путем де-капитации извлеченную селезенку отмывали от крови физиологическим раствором, охлаждали в растворе Хэнкса и продавливали через плунжер, имеющий отверстия диаметром 0,5 мм. В полученных таким образом тканевых препаратах изучали показатели ТД и ОФ на поляро-графе ПЛС-1 (РБ) в ячейке объемом 2 мл закрытым платиновым электродом Кларка при температуре 30°С в растворе Хэнкса.

Определяли скорость дыхания на эндогенных субстратах (Уэнд), при добавлении 5 мМ сукцината (Уяк), 5 мМ глутамата (Углу) и разобщителя ОФ — 100 мкМ 2,4-динитрофенола (Уднф). Скорость поглощения кислорода тканью выражали в нМ кислорода за 1 мин на мг белка исследуемого тканевого препарата. Количество белка определяли биуретовым методом.

Наряду с этим рассчитывали величину стимулирующего действия янтарной кислоты СДяк = Уяк/V энд, глутамата СДглу = Углу/У энд и 2,4-динитрофенола СДднф = Уднф/ Уяк/Углу. Перечисленные выше параметры ТД и ОФ позволяют достаточно полно охарактеризовать состояние энергетического обмена ткани [6].

Оценку вариационного ряда и определение так называемых «выскакивающих» вариантов, а также расчет основных статистических показателей и оценки достоверности различий производили с использованием программ «Статистическая диалоговая система Stadia», версия 4.10/9.91. Сравнение вариационных рядов производили с использованием непараметрического критерия U (критерий Вилкоксона-Манна-Уитни).

Результаты и обсуждение

Полученные результаты исследований влияния малых количеств инкорпорированного радионуклида подтверждают существующие представления о селезенке как о высокорадиочувствительном органе [15, 17, 19, 20].

При кратковременном поступлении 137Cs и его инкорпорации в количестве 60 Бк/кг отмечается тенденция к увеличению дыхательной активности Мх селезенки на эндогенных — Уэнд и используемых экзогенных субстратах—Уяк, Углу (таблица 1).

Обнаруженная тенденция к росту дыхательной активности кусочков селезенки экспериментальных животных обусловлена повышением активности соответствующих дегидрогеназ. Низменные величины относительных показателей — коэффициентов СДяк и СДглу в экспериментальной группе животных отражают, вероятно, стабильный уровень эндогенных пулов сукцината и глутамата.

Результаты ингибиторного анализа свидетельствуют об отсутствии достоверных различий величин Уам и Умал (таблица 2), однако более подробная оценка метаболической ситуации указывает на то, что накопление в организме животных 137Cs в количестве 60 Бк/кг оказывает влияние на соотношение субстратов, поступающих в ДЦ Мх.

Группа Уэнд Уяк СДяк Углу СДглу

Контроль 3,46±0,45 4,42±0,39 1,42±0,10 4,37±0,44 1,18±0,06

60 Бк/кг 4,32±0,35 5,39±0,48 1,41±0,06 4,92±0,39 1,17±0,04

Таблица 2 — Влияние ингибиторов на ТД селезенки животных при инкорпорации 137С8

Группа Уэнд Уам АРД Умал МРД

Контроль 3,64±0,48 3,05±0,56 0,68±0,09 2,25±0,33 0,51±0,06

60 Бк/кг 4,02±0,35 3,55±0,49 0,90±0,03* 2,62±0,35 0,65±0,10

Примечание: * — р < 0,05

Таблица 1 — Показатели митохондриального окисления селезенки крыс при инкорпорации 137С8 в количестве 60 Бк/кг

Таблица 3 — Влияние разобщителя 2,4-ДНФ на тканевое дыхание селезенки животных при инкорпорации 137С8

Группа ^энд Уднф СДднф

Контроль 3,06±0,45 4,42±0,35 1,19±0,09

60 Бк/кг 4.53±0,84 4,89±0,46 1,04±0,01*

Так, например, достоверный рост показателя АРД с 0,68±0,09 в контроле до 0,90±0,03 указывает на увеличение БЛО-зависимого окисления. Наличие на этом фоне тенденции к увеличению показателя МРД с 0,51±0,06 в контроле до 0,65±0,10 указывает на возрастание роли жирных кислот в энергетике селезенки.

В пользу этого предположения свидетельствуют также пробы, характеризующие степень сопряжения ОФ Мх селезенки экспериментальных животных. Достоверное снижение показателя СДднф с 1,19±0,09 в контроле до 1,04±0,01 указывает на наличие разобщения в системе сопряжения ОФ Мх селезенки (таблица 3).

Механизм разобщения ОФ, вероятнее всего, обусловлен действием естественных разобщителей — жирных кислот, данные в пользу интенсивного окисления которых в ткани селезенки получены методом ингибиторного анализа.

Полученные результаты о наличии разобщения в системе ОФ Мх кусочков селезенки находятся в хорошем соответствии с имеющимися в литературе представлениями о разобщающем действии общего облучения ионизирующим (рентгеновским) излучением различных животных в больших, сублетальных и летальных дозах [15, 17, 19, 20].

Резкое нарушение в системе сопряжения ОФ селезенки обнаружено также и при облучении крыс быстрыми нейтронами дважды по 0,5 Гр через неделю. Если в отсутствии АДФ в изолированных Мх селезенки облученных животных отмечалось полуторократное снижение скорости дыхания, то в присутствии АДФ этот показатель снижался более чем в два раза. Выявлены также резкие и достоверные различия в показателях, характеризующих механизмы регуляции ТД и ОФ. В частности, коэффициент дыхательного контроля достоверно снижался с 2,77±0,17 до 1,65±0,13, а показатель степени сопряжения окислительного фосфорилирования — коэффициент АДФ/О уменьшался до 1,20±0,10 против 1,83±0,20 в контроле. Соответственно в 3,5 раза снижалась скорость фосфорилирования АДФ. Введение кортизола одновременно с облучением резко ухудшало метаболическую ситуацию в изолированных Мх спленоцитов, тогда как инсулин оказывал некоторое нормализующее влияние на показатели ТД и ОФ.

При облучении животных быстрыми нейтронами в изолированных Мх спленоцитов

были получены аналогичные изменения, наблюдаемые при рентгеновском облучении: достоверное угнетение скорости поглощения кислорода и особенно скорости ОФ с одновременным снижением уровня АДФ.

Эти результаты позволяют сделать предположение о существовании сходного механизма пострадиационного торможения генерации энергии для обоих видов лучевого воздействия, который состоит, по-видимому, в угнетении реакций, предшествующих ОФ, а также подавлении синтеза рибонуклеотидов de novo и ингибирования нуклеозид- и нук-лдеотидкиназных реакций [10].

Резюмируя вышеизложенное, отметим, что обнаруженные нами нарушения в системе сопряжения ОФ селезенки при ее минимальном повреждении наблюдались при суммарной дозе внутреннего облучения экспериментальных животных в 1,5 мкГр, тогда как в работах процитированных авторов дозы внешнего облучения были на несколько порядков выше. Это обстоятельство свидетельствует в пользу того, что ионизирующее излучение от инкорпорированных источников оказывается более «эффективным», т.е. обладает значительно более выраженным поражающим эффектом.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о высокой чувствительности митохон-дриального окисления селезенки к воздействию инкорпорации 137Cs в количестве 60 Бк/кг. Несомненно, это воздействие на митохондриальное дыхание в селезенке менее выражено по сравнению с таковым в миокарде и скелетных мышцах [6] и проявляется в виде увеличения доли FAD-зави-симого окисления и наличия разобщения в системе сопряжения ТД и ОФ. Примечательно, что это разобщение не сопровождается выраженной стимуляцией дыхательной активности селезенки на эндогенных и экзогенных субстратах.

Заключение

Представленные данные о влиянии инкорпорации 137Cs в сравнительно небольшом количестве — 60 Бк/кг дают все основания считать, что большие уровни накопления радионуклида могут вызвать более значительные негативные эффекты в системе энергетического обмена селезенки, а значит, и ее многочисленных, в том числе и иммунных функций, которые, как известно, обладают выраженной эненергозависимостью.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Аклеев, А. В. Иммунологические и цитогенетические последствия хронического радиационного воздействия на организм человека: автореф. дис. ... д-ра мед. наук. — М.: Институт биофизики, 1995. — 48 с.

2. Афонин, В. И. Воздействие ионизирующей радиации на процессы разрушения клетки селезенки лягушки / В. И. Афонин, А. М. Войтович // Вести национальной академии наук Беларуси. Серия биологические науки. — 1998. — № 4. — С. 153-154.

3. Великанов, В. И. Состояние селезенки и лимфатических узлов у коров, содержавшихся на следе аварийного выброса Чернобыльской АЭС / В. И. Великанов, А. И. Молев // Сб. матер. Российской научной конференции. Санкт-Петербург, 20-21 мая 2004. — СПб., 2004. — С. 60-62.

4. Иванов, А. А. Роль системы иммунитета в радиационном поражении организма. Развитие гипотезы / А. А. Иванов [и др.] // Медицинская радиология и радиационная безопасность. — 2001. — Т. 46, № 3. — С. 54-78.

5. Кашкин, К. П. Иммунная система: Морфо-функ-циональная организация периферических лимфоидных органов / К. П. Кашкин // Медицинская иммунология. — 1999. — Т. 1, № 1-2. — С. 11-16.

6. Коваль, А. Н. Состояние энергетического обмена мышечной ткани в условиях инкорпорации радионуклида 137сй: автореф. дис. . канд. биол. наук. — Гродно, 2004. — 24 с.

7. Манойлов, С. Е. Проблемы энергетики в облученном организме / С. Е. Манойлов. — М., Атомиздат, 1977. — 224 с.

8. Павлова, И. Е. Нарушение иммунной системы у пациентов, перенесших операции на селезенке, в связи с ее травмой / И. Е. Павлова, Л. Н. Бубнова, В. Д. Каргин // Медицинский академический журнал. — 2006. — Т. 6, № 4. — С. 74-79.

9. Иммунобиохимические и гематологические показатели крови крыс после удаления селезенки / Г. Ю. Стручко [и др.] // Иммунология. — 2003. — № 2. — С. 92-96.

10. Сутковой, Д. А. Об участии глюкокортикоидов и инсулина в изменении энергетического обмена в селезенке облученных крыс / Д. А. Сутковой // Укр. биохим. журн. — 1982. — T. 54, № 2. — С. 254-258.

11. Проблема послеоперационных гнойно-септических осложнений при травме живота с повреждением селезенки в свете иммунных нарушений / Э. Б. Усеинов [и др.] // Хирургия журнал им. Н. И. Пирогова. — 2006. — № 2. — С. 69-71.

12. Шапкин, Ю. Г. Иммунный статус в отдаленном периоде пациентов, оперированных по поводу повреждения селезенки / Ю. Г. Шапкин, В. Ю Киричук, В. В. Масляков // Хирургия журнал им. Н. И. Пирогова. — 2006. — № 2. — С. 14-17.

13. Transport of radiocaesium from a sheep's diet to its tissues / P. A. Assimakopoulos [et al.] // Sci Total Environ. — 1993. — Vol. 136, № 1-2. — P. 1-11.

14. Bandazhevsky, Y. I. Chronic Cs-137 incorporation in children's organs / Y. I. Bandazhevsky // Swiss Med Wkly. — 2003. — Vol. 133, № 35-36. — P. 488-490.

15. Maxwell, It. E. Effect of X-irradiation on phosphorus metabolism in spleen mitochondria / T. It. Maxwell, G.Ashwell //Arch, Biochem. Biophys. — 1953. — Vol. 43. — P. 389-398.

16. Messiha, F. S. Developmental toxicity of cesium in the mouse / F. S. Messiha // Gen Pharmacol. — 1994. — Vol. 25, № 3. — P. 395-400.

17. Potter, L. Oxidative phosphorilation in spleen mitochondria / L. Potter, F. H. Bethell // Fed. Proc. — 1952. — Vol. 11. — P. 270-277.

18. A pilot study on the transfer of 137Cs and 90Sr to horse milk and meat / N. Semioshkina [et al.] // J Environ Radioact. — 2006. — Vol. 85, № 1. — P. 84-93.

19. Thomson, J. F. Effects of total body X-irradiation on phosphate esterification and hydrolysis in mitochondrial preparation of rat spleen / J. F. Thomson // Rad. Res. — 1964. — Vol. 21. — P. 46-60.

20. Yost, M. T. Uncoupling of oxidative phosphorilation in rat liver and spleen mitochondria by exposure to total-body irradiation / M. T. Yost, H. H. Robson, H. T. Yost // Rad. Res. — 1967. — Vol. 32. — P. 187-199.

Поступила 26.09.2007

СЛУЧАЙ ИЗ КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ

УДК 616.5-002.524:616.11

МАССИВНЫЙ ЭКССУДАТИВНЫЙ ПЕРИКАРДИТ У БОЛЬНОГО СИСТЕМНОЙ КРАСНОЙ ВОЛЧАНКОЙ

Г. Г. Дундарова

Гомельская областная клиническая больница

MASSIVE ECSSUDATIV PERICARDIT AT THE PATIENT SYSTEMIC LUPUS ERYTHEMATOSUS

G. G. Dundarova

Gomel State Clinical Hospital

Системная красная волчанка (СКВ) — системное аутоиммунное заболевание неизвестной этиологии, развивающееся на основе генетически обусловленного несовершенства иммуннорегуля-торных процессов, приводящее к образованию антител к собственным клеткам организма и их компонентам и возникновению иммунокомплекс-ного воспаления с поражением многих органов и систем. Распространенность СКВ в популяции

составляет примерно 1-2 случая на 1000 населения [1]. Заболевание чаще развивается у женщин репродуктивного возраста (20-40 лет), соотношение мужчин и женщин 1:10 [1].

Одним из достаточно часто встречающихся клинических проявлений СКВ является полисерозит (один из основных диагностических критериев), в частности, перикардит. В подавляющем большинстве случаев перикардит бы-