Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ВЛИЯНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ГИПЕРКАЛЬЦИЕМИИ НА ПОКАЗАТЕЛИ КРОВИ, ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И ВОДОВЫДЕЛИТЕЛЬНУЮ ФУНКЦИЮ ПОЧЕК

Козаев А.В. 1 Джиоев И.Г. 1, 1 Кабоева Б.Н. 1 Караева Д.А. 1
1 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северо-Осетинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации
В силу чрезвычайной важности для нормальной жизнедеятельности кальция изучение различных нару-шений его гомеостаза остается актуальным, поэтому целью работы было экспериментальное исследова-ние влияния гиперкальциемии, созданной пероральным ежедневным введением крысам линии Вистар витамина D (Аквадетрим) в дозе 10 000 МЕ/100 г в течение двух недель, на показатели крови, функции почек, состояние перекисного окисления липидов и антиоксидантной системы. Проведенные исследова-ния выявили повышение в крови содержания кальция и неорганического фосфора, креатинина и моче-вины, количества эритроцитов и гемоглобина; усилилась пероксидация липидов с повышением содер-жания гидроперекисей и малонового диальдегида и ослабла антиоксидантная защита со снижением ак-тивности супероксиддисмутазы и каталазы. Уровень общего белка в плазме крови не менялся. Недельное введение аквадетрима снизило спонтанный диурез за счет усиления канальцевой реабсорбции воды, а двухнедельный гипервитаминоз D – еще и за счет снижения скорости клубочковой фильтрации.
каталаза.
супероксиддисмутаза
малоновый диальдегид
гидроперекиси
протеинурия
реабсорбция
фильтрация
диурез
эритроцитоз
гиперкальциемия
аквадетрим
гипервитаминоз D
1. Гайтон А.К., Холл Дж.Э. Медицинская физиология / пер. с англ. – М. : Логосфера, 2008. – 1296 с.
2. Справочник по лабораторным методам исследования / под ред. Л.А. Даниловой. – СПб. : Питер, 2003. – 736 с.
3. Рябов С.И., Наточин Ю.В., Бондоренко Б.Б. Диагностика болезней почек. – Л. : Меди-цина, 1979. – 256 с.
4. Чеснокова Н.П., Понукалина Е.В., Бизенкова М.Н. Молекулярно-клеточные механиз-мы инактивации свободных радикалов в биологических системах // Международный жур-нал экспериментального образования. – 2006. – № 7. – С. 29-36.
5. Atkinson M.A., Melamed M.L., Kumar J. et al. Vitamin D, race, and risk for anemia in chil-dren // J. Pediatr. – 2014. – Vol. 164, N. 1. – P. 153-158.
6. Dijkhuizen M.A., Wieringa F.T., West C.E. et al. Effects of iron and zinc supplementation in Indonesian infants on micronutrient status and growth // J. Nutr. – 2001. – Vol. 131. – Р. 2860-2865.
7. Golbahar J., Altayab D., Carreon E., Darwish A. Association of vitamin D deficiency and hyperparathyroidism with anemia: a cross-sectional study // J. of Blood Medicine. – 2013. – N. 4. – P. 123-128.
8. Norman A.W. From vitamin D to hormone D: fundamentals of the vitamin D endocrine sys-tem essential for good health // Am.J.Clin.Nutr. – 2008. – Vol. 88, N. 2. – P. 491-9.
9. Sim J.J., Lac P.T., Liu I.L. et al. Vitamin D deficiency and anemia: a cross-sectional study // Ann Hematol. – 2010. – Vol. 89, N. 5. – P. 447-452.
10. Suzuki Y.J., Forman H.J., Sevanian A. Oxidants as stimulators of signal transduction // Free Radical Biol. Med. – 1996. – Vol. 22, N. 1/2. – P. 269-285.

Введение. Кальций, так же как натрий и калий, обеспечивая постоянство внутренней среды, участвует во многих процессах жизнедеятельности. И несмотря на то что суточная потребность кальция для взрослого человека около 1 г, в организме взрослого человека в виде различных малорастворимых соединений его находится от 1 до 2 кг кальция, при этом основная масса сосредоточена в костях, где он выполняет структурную функцию опорных тканей [1]. Кроме того, этот металл с 20-м порядковым номером в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева оказывает и другие функции: транспортную, обеспечивая перенос различных веществ через мембраны; регуляторную, которая обусловлена способностью поддержания сосудистого тонуса и постоянства гемостаза, как IV фактора свертывающей системы крови; метаболическую - как триггер активации многих ферментов и протеинов и их ингибирования; защитную, благодаря участию в дезинтоксикационных, антистрессовых и антиаллергических процессах [1].

Регуляция обмена кальция осуществляется паратгормоном, кальцитонином и кальцитриолом [9], причем каждый из этих гормонов воздействует на разные звенья метаболизма кальция и органы-мишени. Так, паратгормон преимущественно влияет на резорбцию кости, повышая в крови содержание кальция, а в почках увеличивает обратное всасывание и активирует образование кальцитриола, преимущественное действие которого направлено на всасывание кальция из кишечника [1].

Несмотря на то что большая часть кальция, поступающего в организм человека, выделяется через желудочно-кишечный тракт (до 25 ммоль), в почках за сутки фильтруется до 270 ммоль, но, в зависимости от суточного ритма (максимум в утренние часы), уровня гормонов, кислотно-основного состояния, характера пищи (углеводы усиливают выведение кальция), экскретируется с мочой только от 1,5 до 15 ммоль. При этом 2/3 профильтровавшегося кальция с помощью ионных кальциевых каналов и АТФ-зависимых кальциевых насосов и обменных механизмов реабсорбируется в дистальных канальцах нефрона, 10-15% - в проксимальных, до 20% в петле Генле, и 2-8% в собирательных трубочках [1].

Так как в почках протекающие процессы аэробны и сопровождаются образованием таких токсических кислородных радикалов, как супероксидный анион радикал (О2), перекись водорода (Н2О2), гидроксил перекиси (НО), синглетный кислород, озон, гипохлорит, пероксинитрит и другие [4], то будет логичным посмотреть состояние перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты в зависимости от различного уровня кальция, в частности при гиперкальциемии, создаваемое избытком витамина D, к тому же в литературе встречались данные о том, что гипервитаминозы D и А увеличивают образование активных форм кислорода [10].

Целью нашего исследования было экспериментальное изучение влияния гиперкальциемии, созданной введением витамина D, на функции почек, состояние перекисного окисления липидов и антиоксидантной системы и некоторые показатели крови.

Материалы и методы исследований. Модель гиперкальциемии создавали на 30 крысах линии Вистар путем ежедневного, в течение 14 дней, введения им через зонд в желудок аптечного препарата «Аквадетрим» (Польша) в дозе 10 000 МЕ/100 г вместе с 1,5-2 мл водопроводной воды. Введение аквадетрима с таким количеством воды позволяет и полностью его ввести, и избежать гидратации, которая могла бы усилить вымывание препарата и уменьшить его влияние. Для корректного сопоставления полученных результатов контрольная группа из 15 крыс также получала эквивалентное количество водопроводной воды. При этом все животные на протяжении всего эксперимента имели свободный доступ к пище и воде, которая за 30-40 минут до начала опытов убиралась из клеток для предотвращения как обезвоживания, так и гипергидратации, то есть проводили исследования в условиях водного баланса. Световой режим соответствовал естественному.

Через семь дней введения аквадетрима ставили первые опыты, которые повторялись через неделю. Во время экспериментов животных помещали на шесть часов в специальные клетки для сбора мочи, в которой, а также в плазме крови, определяли содержание креатинина (метод Поппера) и мочевины (наборы фирмы «Лахема»), степень протеинурии и общего белка (методы Лоури и биуретовый), кальция (метод Radin, Gramza) и неорганического фосфора [3]. В крови также определяли количество эритроцитов и содержание гемоглобина с помощью гематологического анализатора фирмы Erma (Япония), а о перекисном окислении липидов судили по содержанию гидроперекисей в плазме крови и малонового диальдегида в эритроцитах, а об антиоксидантной защите - по активности каталазы и супероксиддисмутазы в эритроцитах [2]. С помощью формул рассчитывали часовой спонтанный диурез (мл/час/100 г), скорость клубочковой фильтрации (мл/час/100 г) и канальцевую реабсорбцию воды (%). Об объемной скорости почечного кровотока судили по результатам, полученным инвазивным способом на ультразвуковом флуометре Transonic НТ 313.

Полученные результаты статистически обрабатывались с применением параметрического метода сравнения средних величин, а степень достоверности оценивалась по t-критерию Стьюдента.

Полученные результаты. О гиперкальциемии можно говорить только при повышении в плазме крови содержания кальция, и его определение после недельного введения аквадетрима выявило достоверное (р<0,05) повышение с контрольной величины в 2,32±0,17 ммоль/л до 2,95±0,21 ммоль/л. Продолжение введения витамина D еще в течение одной недели повысило содержание кальция в плазме крови до 3,24±0,28 ммоль/л (р<0,002). То есть развивающаяся гиперкальциемия, очевидно, вызывала изменения исследуемых показателей.

Обмен кальция в организме человека и млекопитающих наиболее тесно связан с фосфором, и изменение одного из этих элементов непременно сказывается на другом, к тому же 85,0% соединений кальция костей приходится на долю его ортофосфорной соли. Повышение концентрации кальция в плазме крови после введения крысам аквадетрима сопровождалось увеличением содержания неорганического фосфора с 1,28±0,1 ммоль/л (контроль) до 1,69±0,12 ммоль/л (р<0,02) через одну неделю введения аквадетрима и 1,82±0,15 ммоль/л (р<0,01) при завершении двухнедельного эксперимента.

Одновременно с нарушением постоянства кальция в крови отмечалось повышение содержания конечного продукта креатин-фосфатной реакции, и являющегося важным показателем работы почек - креатинина, который у контрольных животных был 70,52±2,65 мкмоль/л, а после введения аквадетрима в течение одной недели стал 79,62±3,12 мкмоль/л (р<0,05), двух недель - повысился до 86,63±4,22 мкмоль/л (р<0,002).

В то же время гипервитаминоз D на конечный продукт метаболизма белка - мочевину, не оказал столь выраженного влияния, и недельное введение аквадетрима лишь незначительно повысило его содержание в плазме крови (4,85±0,39 ммоль/л - контроль, 5,49±0,42 ммоль/л - опыт), но после двух недель ежедневного введения витамина D отличие стало достоверным (6,95±0,53 ммоль/л, р<0,05).

Практически без изменений оставался уровень общего белка в плазме крови (62,46±2,18 г/л - контроль, 60,74±2,88 г/л - после недельного и 59,12±3,35 г/л - двухнедельного введения аквадетрима).

Недельное введение аквадетрима крысам оказало только активирующее влияние на количество эритроцитов в периферической крови (6,32±0,42·1012/л) и содержание гемоглобина (143,22±2,94 г/л), которые у контрольных крыс были 5,65±0,37·1012/л и 132,08±1,82 г/л. Достоверные же отличия эти показатели приобрели только после двухнедельного введения аквадетрима, когда концентрация эритроцитов в крови стала 7,25±0,5·1012/л (р<0,02), а содержание гемоглобина достигло уровня в 149,35±3,73 г/л (р<0,002). На то, что витамин D оказывает стимулирующее влияние на эритропоэз и его недостаточное поступление может способствовать развитию анемии, в литературе имеются ссылки [5; 7; 9], а повышение количества эритроцитов в периферической крови крыс только после двухнедельного введения аквадетрима, очевидно, можно объяснить тем, что на рост, созревание эритроцитов в красном костном мозге и их выход в периферическую кровь требуется пять дней, поэтому после недельных опытов только отмечалось стимулирующее влияние на эритропоэз.

Таким образом, ежедневное пероральное введение крысам линии Вистар аквадетрима в течение двух недель повышает в плазме крови содержание кальция и неорганического фосфора, креатинина и мочевины, в крови увеличивается количество эритроцитов и содержание гемоглобина, уровень общего белка в плазме крови не меняется.

На водовыделительную функцию почек введение аквадетрима оказало тормозящее влияние, и спонтанный диурез (табл. 1) у крыс после недельного приема витамина D снизился на 20,0% (р<0,05), а при завершении двухнедельных экспериментов еще на столько же (р<0,01). Изначально уменьшение количества выделяющейся мочи было обусловлено только усилением (р<0,02) обратного всасывания воды в канальцах почек, так как скорость клубочковой фильтрации увеличилась на 14,0% (табл. 1), но с продолжением введения аквадетрима к остающейся на прежнем повышенном уровне канальцевой реабсорбции воды присоединилось уменьшение на 25,4% скорости клубочковой фильтрации, что и усилило снижение спонтанного диуреза (табл. 1). То есть при двухнедельном введении крысам аквадетрима изменения обоих основных процессов мочеобразования способствовали уменьшению спонтанного диуреза.

Таблица 1

Спонтанный диурез, скорость клубочковой фильтрации, объем канальцевой реабсорбции воды и протеинурия у крыс при двухнедельном введении аквадетрима

Условия опытов

Стат. показат.

Диурез (мл/час/100 г)

Клубочковая фильтрация (мл/час/100 г)

Канальцевая реабсорбция (%)

Протеинурия (мг/мл)

Контроль

M±m // n

0,2±0,014 // n 14

13,76±1,15

98,51±0,08

0,076±0,006 // n 12

 

1 неделя

M±m

0,16±0,012

15,69±1,68

98,98±0,09

0,114±0,007

n // p

14 // <0,05

>0,1

<0,02

12 // <0,05

 

2 неделя

M±m

0,12±0,009

10,26±0,64

98,87±0,1

0,145±0,011

n // p

13 // <0,001

<0,02

<0,05

12 // <0,001

Отмеченное снижение скорости клубочковой фильтрации при завершении опытов, очевидно, было обусловлено уменьшением объемной скорости почечного кровотока, которая у контрольных крыс (n=7) была 11,48±0,72 мл/мин, а у экспериментальных (n=6) - 7,26±0,68 мл/мин (р<0,002), а при недельном введении аквадетрима особых изменений почечного кровотока (12,08±1,18 мл/мин, n=8) не отмечалось.

Несмотря на то что гипервитаминоз D не оказал влияние на содержание общего белка в плазме крови, однако в моче, как в конце первой, так и второй недели, определялась протеинурия, которая превышала величину контроля в 1,6 и в 2,1 раза соответственно (табл. 1).

При изучении влияния гиперкальциемии на пероксидацию липидов, о которой судили по содержанию в эритроцитах малонового диальдегида и гидроперекисей в плазме крови, было выявлено, что недельное введение аквадетрима способствовало достоверному повышению уровня гидроперекисей в 1,9 раза и малонового диальдегида в 1,6 раза, и при завершении экспериментов двухнедельного введения витамина D эти показатели еще больше увеличились - в 2,22 раза гидроперекиси и в 1,94 раза малонового диальдегида (табл. 2). То есть гиперкальциемия, создаваемая введением крысам витамина D, способствует развитию и усилению оксидативного стресса, и при этом прослеживается связь соразмерности изменений исследуемых показателей - в большей степени гидроперекисей, как первичных промежуточных липидных радикалов, по сравнению с малоновым диальдегидом, который относится ко вторичным продуктам пероксидации.

Таблица 2

Показатели перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты у крыс при двухнедельном введении аквадетрима

Условия опытов

Стат. показат.

Гидроперекиси (мкмоль/л)

Малоновый диальдегид (мкмоль/л)

Каталаза (10-4 МЕ/1 г Hb)

Супероксид-дисмутаза (ед. ингибир.)

Контроль

M±m // n

4,12±0,29 // 12

28,96±1,56 // 13

6,88±0,29 // 11

68,84±2,49 // 10

 

1 неделя

M±m

7,89±0,41

47,05±3,24

5,64±0,37

80,16±3,55

n // p

14 // <0,001

12 // <0,001

10 // <0,02

9 // <0,02

 

2 неделя

M±m

9,16±0,38

56,28±4,12

5,12±0,42

85,73±4,56

n // p

12 // <0,001

13 // <0,001

11 // <0,002

12 // <0,01

Изменение перекисного окисления полиненасыщенных жирных кислот сопровождалось нарушением активности ферментов антиоксидантной защиты, особенно ферментов, составляющих первую линии защиты - супероксиддисмутазы и каталазы. Так, активность супероксиддисмутазы, способной к инактивации радикалов кислорода, возникающих в ходе биологических реакций переноса электронов, после недельного введения крысам аквадетрима достоверно (р<0,05) снизилась, и с усилением гипервитаминоза D продолжала слабеть (р<0,002) (табл. 2). Снижение активности этого фермента, чей каталитический цикл включает восстановление и окисление иона металла на его активном центре и имеет три формы (содержащий медь в цитозоле, цинк в эндотелии и марганец в матриксе митохондрий), может быть обусловлено тем, что кальций, а тем более повышенное его содержание, оказывает конкурирующее действие с цинком на уровне всасывания в кишечнике [6].

Аналогично супероксиддисмутазе снижалась активность другого фермента антиоксидантной защиты, способного восстанавливать перекись водорода до воды, максимальная концентрация которой обнаружена в эритроцитах - каталазы [4]. Активность каталазы по мере введения аквадетрима уменьшалась до значений, имеющих достоверное отличие как в конце первой (р<0,02), так и второй (р<0,002) недели (табл. 2).

Таким образом, ежедневное, в течение двух недель, введение половозрелым крысам линии Вистар водного раствора витамина D «Аквадетрим» в дозе 10 000 МЕ/100 г повышает в крови содержание кальция и неорганического фосфора, креатинина и мочевины, количество эритроцитов и гемоглобина, уровень общего белка в плазме крови не меняется, усиливает пероксидацию липидов (повышение гидроперекисей и малонового диальдегида) и ослабляет антиоксидантную защиту (снижение активности супероксиддисмутазы и каталазы). Недельное введение аквадетрима уменьшает спонтанный диурез за счет усиления канальцевой реабсорбции воды, а двухнедельный гипервитаминоз - еще и за счет одновременного снижения скорости клубочковой фильтрации.

Рецензенты:

Бибаева Л.В., д.м.н., профессор, проректор по НИР и заведующая кафедрой биологии и гистологии Северо-Осетинской государственной медицинской академии, г. Владикавказ.

Урумова Л.Т., д.м.н., доцент кафедры патологической физиологии Северо-Осетинской государственной медицинской академии, г. Владикавказ.


Библиографическая ссылка

Джиоев И.Г., Козаев А.В., Джиоев И.Г., Кабоева Б.Н., Караева Д.А. ВЛИЯНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ГИПЕРКАЛЬЦИЕМИИ НА ПОКАЗАТЕЛИ КРОВИ, ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И ВОДОВЫДЕЛИТЕЛЬНУЮ ФУНКЦИЮ ПОЧЕК // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=11825 (дата обращения: 03.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074