Введение к работе
Актуальность темы. Интенсивное применение азотсодержащих соединений (АС) в сельском хозяйстве и промышленности значительно повышает вероятность поступления нитратов, нитритов, аминов и нитрозоаминов (НА) в организм человека и животных. Многие из этих соединений или исходно обладают канцерогенными свойствами, или же приобретают таковые в результате метаболической трансформации в организме. Поэтому понятен и оправдан интерес к проблемам, связанным с изучением влі. лия потенциально опасных для человека и животных АС на систему биотрансформации ксенобиотиков (СБК), обеспечивающую не только опосредованное цитохромом Р-450 превращение лнпофильных соединений в падрофильные (I стадия биотрапсформацин) и последующее включение последних в различного рода реакции коньюгапин (II стадия), но и ферментативную, а также неферментативную защиту клетки от реакционноспособных продуктов метаболизма ксенобиотиков (III стадия) (Guengerich F.P., 1990; Listowsky I., 1993).
Несмотря на существование большого объема информации об ответной реакции СБК на поступление в организм АС, в данной области исследований обнаруживаются определенные пробелы.
В настоящее время достаточно убедительно показана возможность эндогенного синтеза канцерогенных НА из попавших в организм неканцерогенных предшественников (Рубенчик БЛ., 1990). Однако, действие последних на СБК при их совместном и раздельном введении пока мало изучено.
Не проводилось сопоставление ответных реакций СБК на хроническое и однократное введение одной и той же дозы нитрозоамина.
Не сравнивалось влияние, оказываемое НА различной химической структуры на СБК, при их поступлении в организм в дозах, вызывающих одинаковый токсический эффект.
Кроме того, до настоящего времени анализ ответной реакции СБК на поступление в организм АС, как правило, основывался на изучении лишь отдельных компонентов, участвующих в той или иной стадии биотрансформации. Между тем, очевидно, что биологический эффект, обуславливаемый ксенобиотиком, в конечном итоге будет зависеть от сбалансированности процессов, протекающих во время всех стадий его биотрансформации. Поэтому особую актуальность приобретает комплексный подход, включающий в себя одновременный анализ наиболее важных параметров, характеризующих основные направления метаболизма ксенобиотиков.
Связь работы с крупными научными програмаммц, Настоящая работа является частью плановой темы кафедры биохимии Белгосуниверситета "Установить закономерности совместного действия внешнего облучения и иитросоединений - ксенобиотиков на обмен веществ в головном мозге и
функциональное состояние систем обезвреживания ксенобиотиков в животном организме (№ гос. регистрации 01010043612).
Цель н задачи исследования. Дать оценку функционального состояния СБК в печени крыс при пролонгированном и однократном действии на организм канцерогенных НА ра- ичной химической структуры, а также их неканцерогенных предшественников. Для этого было необходимо решить ряд задач:
- провести комплексный биохимический анализ ферментных систем, обеспечивающих первую (монооксигеназная система), а также вторую и третью (каталитическая редокс-система глугатиона) стадии биотрансформации ксенобиотиков в печени крыс:
а) при поступлении в организм в течение месяца разных доз N-нитрозр-
диэтнламина (ДЭНА) и его возможных предшественников - нитрита натрия
(НН) и диэтиламина (ДЭА);
б) после однократного воздействия на животных алифатических (ДЭНА)
и ароматических (N-нитрозодифениламин (НДФА)) интрозоаминов.
Научная новизна. Впервые проведен комплексный биохимический анализ состояния СБК прн поступлении з организм ряда АС. Установлено, что при пролонгированном введении 0,02% ДЭНА наблюдается снижение содержания и ферментативной активности основных компонентов монооксигепазиой системы, а повышение активности большинства глутатионзависимых ферментов сопровождается существенным падением содержания свободных SH-rpynn. При десятикратном уменьшении суммарной дозы ДЭНА увеличение содержания и активности отдельных ферментов как первой, так и второй стадий биотрансформации ксенобиотиков происходит на фоне роста содержания SH-rpynn, не связанных с белком. Обнаружено, что совместное введение в течение 1 месяца 0,005 НН и 0,02% ДЭА, в отличие от действия этих же соединений отдельно друг от друга, приводит к росту содержания и активности ферментов всех стадий биотрансформации ксенобиотиков. Найдено, что при однократном поступлении в организм ДЭНА достоверные изменения в содержании ферментов I стадии биотрансформации ксенобиотиков отмечаются на 2, 8 и 15 сутки после введення, а функциональные сдвиги, затрагивающие II и III стадии, наблюдаются в основном на 8, 15 и 31 сутки. Выявлено, что на 2 сутки после однократного введения НДФА повышение активности ферментов II и III стадий биотрансформацни ксенобиотиков параллельно росту содержание цитохрома Р-450. Установлено, что ДЭНА практически не вступает в реакцій неферментативного или ферментативного взаимодействия с восстановленнык глугатионом (GSH). Показано, что цАМФ - зависимое фосфорнлировашк глутатион S-трансфераз цнтозоля печени крыс является одним из механизмої регуляции активности этих ферментов.
Научно-практическое значение, Полученные данные существенно расширяют имеющиеся в ксенобиохимни представления о характере влияния канцерогенных НА и их неканцерогенных предшественников на СБК и могут быть использованы как для поиска путей целенаправленной коррекции патологий, обусловленных АС, так и для разработки научно обоснованных принципов повышения резистентности организма к действию ксенобиотиков.
Положення, выносимые на зашиту:
- пролонгированное поступление е организм больших доз ДЭНА, в
отличие от относительно малых, вызывает отчетливо выраженный дисбаланс в
функционировании СБК, проявляющийся в снижении содержания и фермента
тивной активности основных компонентов монооксигеназной системы, а также
в повышении активности большинства глутатионзависимых ферментов на фоне
значительного падения свободных SH-rpynn;
длительное совместное введение больших доз НН и ДЭА, в отличие от действия этих же соединений порознь, приводит к росту содержания и активности ферментов всех стадий биотрансформашш ксенобиотиков;
при однократном поступлении в организм ДЭНА статистически достоверные изменения в содержании ферментов I стадии биотрансформации отмечаются на 2, 8 и 15 сутки после введения, а функциональные сдвиги, затрагивающие II и III стадии, наблюдаются в основном на 8, 15 и 31 сутки:
характер ответной реакции СБК на 2 сутки после однократного поступления в организм НА зависит от химической структуры вводимых соединений. В отличие от НДФА, вызывающего повышение активности ферментов II и III стадий биотрансформации, а также рост содержания цитохрома Р-450, введение ДЭНА приводит к уменьшению содержания гемо-протеина и не влияет на активность ряда глутатионзависимых ферментов;
цАМФ зависимое фосфорилирование растворимых глутатион S-транс-фераз является одним из механизмов регуляции активности этих ферментов.
Личный вклад. Работа выполнена автором самостоятельно. Научный руководитель принимал участие в определении цели и задач исследования, а также в обсуждении полученных результатов.
Апробация работы и публикации. Результаты работы представлены на международной конференции "Критические аспекты свободных радикалов в химии, биохимии и медицине", Вена, Австрия, 14-17 февраля 1993.
По теме диссертации опубликовано 5 научных работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, обзора литературы (две главы), главы "Материалы и методы исследования", двух глав собственных исследований, заключения, выводов и списка литературы (253 источника). Работа изложена на 131 странице машинописного текста, содержит 19 таблиц и 14 рисунков.