ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ПРОИЗВОДНЫХ N-ОКСИД ПИРИДИНА НА МЕМБРАНЫ МИТОХОНДРИЙ ПЕЧЕНИ КРЫС ПРИ СУБХРОНИЧЕСКОМ ПЕРОРАЛЬНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Институт экогигиены и токсикологии им. Л.И. Медведя МЗ Украины, Киев

В последние годы в Украине создан ряд регуляторов роста растений (РРР) широкого спектра действия на основе производных N-оксид пиридина — ивин, потейтин, оксалин, зеастимулин, бетастимулин, триман. Эти вещества при минимальных нормах расхода позволяют существенно повысить урожай и улучшить качество растительной продукции [1].

По параметрам острой токсичности все они относятся к малотоксичным веществам. В высоких дозах оказывают преимущественно гепатотоксическое действие, угнетают деятельность центральной нервной системы [1, 2].

Механизм ростстимулирующего действия ивина на организм растений заключается в том, что он легко проникает через клеточные мембраны, повышает активность Н⁺-АТФазы цитоплазматических мембран и интенсифицирует окислительно-восстановительные процессы, увеличивает степень деконденсации хроматина, синтез РНК, белка, что и обусловливает активность ростовых процессов [3-6]. Триман — активизирует синтез стрессовых белков в корнях проростков пшеницы, синтез низкомолекулярных полипептидов и белков с молекулярной массой 72 и 70 кД [7].

Влияние РРР из группы производных N-оксид пиридина на мембраны теплокровных животных недостаточно изучено. Имеются данные о том, что ивин в опытах in vitro и in vivo не оказывал повреждающего действия на мембраны эритроцитов крыс. Однако, при однократном воздействии на организм крыс ивин в токсических и субтоксических дозах вызывал снижение активности мембраносвязанных ферментов митохондрий печени крыс, ответственных за окислительно-восстановительные процессы, что может привести к нарушению функции мембран [1, 8]. Влияние тримана на функциональное состояния биомембран, как растительного, так и животного организмов не изучено.

Несмотря на то, что многие РРР широко применяются в сельском хозяйстве, до настоящего времени механизм их токсического и избирательного действия не изучен.

В связи с этим, целью настоящей работы было изучение влияния РРР — ивина (2,6-диметил N-оксид пиридина) и тримана (аква-N-оксид-2-метилпиридин марганец-2-хлорида) на мембраны митохондрий печени теплокровных животных.

Материалы и методы исследования

Эксперименты проведены на белых крысах-самках линии Вистар. Препараты вводили в желудок крыс в виде водного раствора с помощью металлического зонда в дозах, соответствующих 1/100, 1/1000, 1/10000 и 1/100000 ЛД₅₀ (ивин — 13, 1,3, 0,13, 0,013 мг/кг массы тела, триман — 30, 3, 0,3, 0,03 мг/кг массы тела) в течение 3-х месяцев. В динамике через 1, 2 и 3 мес изучали состояние мембран митохондрий печени крыс.

Известно, что вследствие нарушения сбалансированного переокисления липидов могут накапливаться токсичные продукты (перекиси), изменяться проницаемость мембран и активность мембраносвязанных ферментов, что и обуславливает нарушение их структуры и функции [9—12].

В связи с этим, для оценки состояние мембран митохондрий гепатоцитов крыс при действии ивина и тримана изучали интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ), контрактильность митохондрий и активность мембраносвязанных ферментов — сукцинатдегидрогеназы (СДГ) и цитохромоксидазы (ЦО).

Интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) митохондрий оценивали по накоплению конечного продукта — малонового диальдегида [13].

Способность к пассивному набуханию и сокращению митохондрий определяли спектрофотометрически по изменению светорассеивания суспензии митохондрий в 0,25 и 0,07 М растворе сахарозы при длине волны 520 нм [14].

Активность СДГ в мембранах митохондрий печени изучали по реакции окисления янтарной кислоты в фумаровую [15], ЦО — по методу [16], содержание белка в митохондриях определяли по методу [17].

Полученные результаты подвергались математической обработке методами вариационной статистики на микро-ЭВМ [18].

Результаты и их обсуждение

Результаты исследований интенсивности ПОЛ в мембранах митохондрий печени крыс при субхроническом действии ивина представлены на рис. 1 из которого видно, что ивин в изученых дозах вызывает фазовые изменения интенсивности ПОЛ. В дозе 13 мг/кг через 1 мес и в дозе 1,3 мг/кг через 2 мес исследований наблюдалась тенденция к снижению интенсивности ПОЛ на 21 и 13%, соответственно. Незначительное повышение интенсивности ПОЛ на 16,7% отмечено в дозе 13 мг/кг через 3 мес, на 10,5% в дозе 1,3 мг/кг через 1 мес исследований. С уменьшением воздействующей дозы ивина интенсивность ПОЛ снижалась в большей степени. Так, в дозе 0,13 мг/кг через 1 и 3 месяца исследований снижение ПОЛ составляло 22 и 55%, в дозе 0,013 мг/кг — 33 и 45%, соответственно. В конце эксперимента эти изменения были достоверными. В минимальной дозе через 2 мес исследований выявлена тенденция к повышению интенсивности ПОЛ (на 20%).

Как видно из представленых в табл. 1 данных, при действии ивина в дозе 13 мг/кг изменений набухания митохондрий и активности ферментов СДГ и ЦО во все сроки исследований не отмечено. В дозе 1,3 мг/кг выявлено достоверное повышение пассивного набухания митохондрий в гипотоническом растворе сахарозы через 2 мес (на 80%) и активности ЦО через 3 мес исследований (на 118%).

В группе животных, получавших ивин в дозе 0,13 мг/кг, изменений активности ферментов внутренней мембраны митохондрий не выявлено. Через 1 и 3 мес исследований наблюдалось достоверное повышение пассивного набухания митохондрий в изотоническом растворе сахарозы на 62 и 52%, соответственно.

В наименьшей из исследованных доз (0,013 мг/кг) изменений набухания митохондрий и активности СДГ и ЦО не установлено.

Полученные результаты свидетельствуют, что ивин в дозе 13 мг/кг и 0,013 мг/кг не изменяет функциональное состояние мембран митохондрий. Выявленное снижение интенсивности ПОЛ может быть связано с изменением вязкости мембран. При чем эти изменения были более значимы в меньшей дозе.

В дозе 1,3 мг/кг в отдельные сроки исследований ивин повышает проницаемость мембран митохондрий и может интенсифицировать окислительно-восстановительные процессы в них, о чем свидетельствует повышение активности ЦО.

С уменьшением дозы на порядок (0,13 мг/кг) отмечается более выраженное снижение ПОЛ и значительное повышение набухания митохондрий, что может быть связано с нарушением вязкости мембран и ауторегуляторных процессов в митохондриях.

Результаты исследований интенсивности ПОЛ в мембранах митохондрий крыс при субхроническом действии тримана свидетельствует (рис. 2), что триман снижал интенсивность ПОЛ во всех изученых дозах. Однако эти изменения не зависели от времени воздействия, за исключением дозы 3 мг/кг.

Так, в дозах 30 и 0,3 мг/кг достоверное снижение ПОЛ отмечалось только через 2 мес исследований и составляло 47 и 57%, соответственно. В дозах 3 и 0,03 мг/кг эти изменения носили стабильный и выраженный характер. Через 1, 2 и 3 мес исследований интенсивнось ПОЛ достоверно снижалась: в дозе 3 мг/кг на 27, 41 и 55%; в дозе 0,03 мг/кг — 30, 70 и 48% соответственно.

Как видно из табл. 2, при действии тримана в дозе 30 мг/кг только через 1 месяц исследований наблюдалось достоверное увеличение пассивного набухания митохондрий в изотоническом (на 43%) и гипотоническом (на 15%) растворах сахарозы. Изменений активности мембраносвязанных ферментов не выявлено во все сроки исследований.

В дозе 3 мг/кг через 1 мес исследований отмечались достоверное снижение активности ЦО (на 41%) и повышение активности СДГ (на 43,5%). Выявлено также достоверное повышение пассивного набухания митохондрий: в изотоническом растворе сахарозы через 1 и 3 мес исследований (на 31 и 45%, соответственно), через 2 мес — в гипотоническом растворе сахарозы (на 77%).

При введении тримана в дозе 0,3 мг/кг через 2 мес наблюдалось достоверное повышение пассивного набухания митохондрий в изотоническом растворе сахарозы (на 45%) и через 3 мес исследований — снижение активности СДГ (на 50%). Изменений активности ЦО не выявлено во все сроки исследований.

В дозе 0,03 мг/кг через 2 мес воздействия тримана наблюдалось повышение пассивного набухания митохондрий в изотоническом растворе сахарозы (на 65%), через 3 мес — достоверное снижение активности СДГ (на 58%). Изменений активности ЦО не выявлено во все сроки исследований.

Полученные результаты свидетельствуют, что триман в дозе 30 мг/кг снижает интенсивность ПОЛ и повышает проницаемость мембран. Эти изменения носят обратимый характер. Триман в меньших дозах оказывает мембраноповреждающее действие, которое характеризуется более стойким и выраженным снижением интенсивности ПОЛ, повышением проницаемости мембран и снижением активности СДГ.

Таким образом, можно сделать вывод, что ивин в изученных дозах оказывает дестабилизирующее действие на мембраны, триман мембраноповреждающее. Под воздействием обоих препаратов может изменяться вязкость мембран, ауторегуляторные и окислительно-восстановительные процессы в митохондриях, что проявляется снижением интенсивности ПОЛ, повышением пассивного набухания и изменением активности маркерных ферментов митохондрий. Неисключено также, что стойкое снижение интенсивности ПОЛ, может быть связано с антиоксидантным действием препаратов. Однако, для подтверждения этого предположения необходимо провести дополнительные исследования по изучению антиоксидантных свойств данных веществ.

Как для ивина, так и тримана характерно отсутствие зависимости "доза-время-эффект". При действии веществ в более низких дозах наблюдается более выраженные изменения показателей состояния мембран, чем в высоких дозах.

Литература
1. Пономаренко С.П. Регуляторы роста растений на основе N-оксидов производных пиридина (физико-химические свойства и биологическая активность). —К.: Техника, 1999. —С. 150—221.
2. Сергеев С.Г., Повякель Л.И., Любинская Л.А. К гигиеническому нормированию рострегулятора триман-1 // Аммонийно-карбонатные соединения и регуляторы роста растений в сельском хозяйстве. Сборник научных трудов. Под ред. В.П. Кухаря. —Киев: Наукова думка, 1995. —С. 194—197.
3. Пономаренко С.П., Николаенко Т.К. и др. Регуляторы роста растений на основе N-оксидов производных пиридина. Физико-химические свойства и механизм действия // Регуляторы роста растений. —К., 1992. —С. 28—52.
4. Палладина Т.А., Беляева Н.В., Пономаренко С.П., Кухарь В.П. Влияние регулятора роста Ивина на активность Н⁺-АТФазы плазматических мембран клеток корней кукурузы // Докл. АН УССР (сер. Б). —1991. —С. 96—99.
5. Кухар В.П., Пушкарьов В.М. и др. Стимуляція Івіном біосинтезу цитоплазматичних рибонуклеопротеїдних частинок клітин зародків пророслого насіння квасолі // Доповіді АН УССР. —1987. —№7. —С. 73—78.
6. Колесников В.А., Троян В.М., Зеленин А.В. Исследование содержания ДНК и доступности хроматина к красителям в ядрах клеток корневой меристемы прорастающих семян гороха // Сб. Клеточный цикл растений. К.: Наукова думка, 1983. —С. 32—43.
7. Шумік С.А., Таран Н.Ю., Драга М.В., Мусієнко М.М. Вивчення особливостей дії регуляторів росту на адаптивні властивості зернових культур // Регулятори росту рослин у землеробстві. Збірник наукових праць за редакцією А.О. Шевченка. —Київ: УДНДПТІ "Агроресурси", 1998. —С. 40—43.
8. Жминько П.Г., Янкевич М.В., Лысенко Е.А., Каган Ю.С. Токсические свойства ивина при действии на биологические мембраны // Регуляторы роста и развития растений. 4-я Международная конференция. —М., 1997. —С. 279.
9 Введение в биомембранологию / Под ред. А.А. Болдырева. —М.: Изд-во МГУ, 1990. —208 с. 10. Курчий Б.А. Мембранные аспекты механизма действия биорегуляторов небелковой природы / Киев: ИФРИГ, 1988. —43 с.
11. Бондаренко Л.Б., Коваленко В.М. Мембранні механізми віддалених ефектів алкілуючих агентів // Совр. пробл. токсикол. —2000. —№1. —С. 13—17.
12. Лютге У., Хигинботам Н. Передвижение веществ в растениях. Перевод с англ. Ю.Я. Мазеля, П.В. Мельникова, Э.Е. Хавкина / Под ред. А.Е. Петрова-Спиридонова. —М.: Колос, 1984. —С. 97—103.
13 Гацко Г.Г., Мажум Л.М., Познякова Е.А. Перекисное окисление липидов в тканях крыс разного возраста в норме и при голодании // Бюлл. експерим. биол. и мед. —1982. —№4. —С. 30—32.
14. Каргаполов А.В. Изменение фосфолипидного состава интактных митохондрий при набухании их в гипотоническом растворе сахарозы // Биохимия. —1979. —Т. 44, Вып. 2. —С. 293—295.
15. Кривченкова Р.С. Определение активности сукцинатдегидрогеназы в суспензии митохондрий // Современные методы в биохимиии Под ред. В.Н. Ореховича.-М.: Медицина, 1977. —С. 44—46.
16. Кривченкова Р.С. Определение активности цитохромоксидазы в суспензии митохондрий // Там же. —С. 47—49.
17. Lowry O.H., Rosenbrougn N.I., Farr A.L., Randall R.I. Protein measurement with the folin phenol reagent / J Biol. Chem. —1951. —193. —P. 265—275.
18. Шевченко А.М., Богорад В.С., Яворовский А.П. Программированная обработка результатов токсиколого-гигиенических экспериментов на микро-ЭВМ типа "Электроника Б3-34" / Методические рекомендации. —Киев: Изд. Киевского мединститута, 1987. —22 с.

| Зміст |