STUDY ACRYLATE'S NEUROTOKSICYTI - ACRYLONITRILE AND ACRYLAMIDE
Тарских М.М.
Доцент, кандидат медицинских наук, Красноярский государственный педагогический университет им. В.П.Астафьева
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЙРОТОКСИЧНОСТИ АКРИЛАТОВ АКРИЛОНИТРИЛА И АКРИЛАМИДА
Аннотация
Инкубация 10мМ акриламида с гомогенатом головного мозга крыс in vitro показала снижение активности каталазы на 48% уже через 5 минут после добавления акрилата в инкубационную среду. Активность фермента оставалась сниженной и через 30 минут с начала опыта. Острое отравление крыс этим акрилатом сопровождалось стимуляцией ПОЛ в головном мозге животных через 24 часа с момента затравки. На основании совокупности имеющихся данных предложена современная схема нейротропного действия акрилонитрила и акриламида, объясняющая особенности клинических синдромов, возникающих при остром и хроническом воздействии этих ядов.
Ключевые слова: акрилаты, ПОЛ, эксайтотоксичность.
Tarskikh M. M.
Docent, the candidate of medical sciences, Krasnoyarsk state pedagogical university im. V.P. Astafeva
STUDY ACRYLATE'S NEUROTOKSICYTI - ACRYLONITRILE AND ACRYLAMIDE
Abstract
In vitro homogenate of the rats brain incubation with 10mM of acrylamide showed 48% reduction of the catalase activity in 5 minutes period. The activity of enzyme remained lowered after 30 minutes of the beginning of incubation. The acute poisoning of rats by this acrylate was accompanied by peroxidation of lipids stimulation in the brain of experimental animals 24 hours after poisoning. On the basis obtained data in previous our laboratory experiments was proposed scheme of the neurotropic action of acrylonitrile and acrylamide, which explains special peculiarities of the clinical syndromes, which appear under the sharp and chronic influence of these poisons.
Keywords: acrylates, PLO, excitotoxicity.
Известно, что акрилонитрил (АН) и акриламид (АА) – яды общетоксического действия и вероятные канцерогены [4], которым уделяется мало внимания. Описаны случаи их воздействия на различные органы и системы, однако механизмы повреждающего действия акрилатов на организм изучены недостаточно.
Целью данной работы является сравнительное изучение механизмов нейротропного действия близких по строению АА и АН в модельных экспериментах и по клиническим лабораторным показателям, а также обобщение полученных нами данных о патогенезе их нейротоксичности и создание современной схемы нейротропного действия этих широко распространенных промышленных мономеров. Работа выполнена в рамках Международной программы ВОЗ/ООН по химической безопасности [1,11].
Методика исследования
Исследования проведены на 160 белых беспородных крысах-самцах массой 150 – 200 г. Содержание, питание, уход за животными и выведение их из эксперимента осуществляли в соответствии с принципами Хельсинской декларации. Головной мозг крыс промывали 1,15% раствором KCl, содержащим 100 мМ трис-HCl буфер, рН 7,4, измельчали, гомогенизировали в гомогенизаторе Даунса; активность каталазы (КТ) в гомогенате головного мозга определялась по уменьшению оптической плотности инкубационной смеси при длине волны 230 нм в результате разложения перекиси водорода ферментом [5]. Динамика активности фермента выражалась в процентном отношении по сравнению с исходной активностью, принятой за 100%. Для создания экспериментальной модели острого отравления АА вводился однократно внутрибрюшинно в дозе 4/5 от LD50 (1,4 ммоль/кг) [6,8]. При изучении спонтанного перекисного окисления липидов на экспериментальной модели острой интоксикации его активность определялась по скорости образования малонового диальдегида (МДА) [7]. Содержание белка в биологических препаратах определялась биуретовым методом [2].
Результаты исследования
Эксперименты продемонстрировали снижение в гомогенате головного мозга крыс на 48% активности КТ – одного из важнейших ферментов антиоксидантной защиты при прямом воздействии 10мМ АА in vitro уже через 5 минут после добавления акрилата в инкубационную среду (рис.1). Активность фермента была пониженной до 30-ой минуты опыта, не достигая исходного значения (рис.1).
Рис. 1 Влияние акриламида (АА) на активность каталазы в гомогенате головного мозга крыс.
В этой связи представляет интерес представленная на рис.2 динамика развития прооксидантного эффекта АА в головном мозге крыс, из которого видно, что острое отравление АА вызывало стимуляцию перекисного окисления липидов в плазме крови экспериментальных животных: увеличение скорости образования МДА в гомогенате головного мозга крыс отмечалось лишь через 24 часа после введения опытным животным мономера (р<0,05). Полученные результаты указывают на важную роль ПОЛ в патогенезе токсического действия АА и объясняют нейротоксические эффекты яда, показанные ранее [9,11]. Что же касается АН, то его нейротоксические эффекты и прооксидантный механизм воздействия на клетки центральной нервной системы как один из возможных способов токсического влияния на нее также были показаны ранее [6]. Последующие исследования также показали возможность образования аддуктов АН и АА с гемоглобином крыс, а также у людей, профессионально подверженных действию этого яда [3,6,9]. Это свидетельствуют, что одним из вероятных механизмов нейротоксичности АН является образование связей исходной молекулы и ее метаболитов с биомакромолекулами, в том числе и в клетках нервной системы. Учитывая близость строения АА и АН, а также доказанность появления в системе микросомальных оксидаз более активных метаболитов этих акрилатов [6,8] можно считать, что связывание с белками нейронов головного мозга людей как АН, так и АА и играет важную роль в патогенезе их нейротропного действия.
Кроме того, представляются очень важными ранее полученные в нашей лаборатории результаты, свидетельствующие о снижении активности в головном мозге отравленных АН крыс гамма - аминомасляной кислоты (ГАМК) – важнейшего тормозного медиатора, что связывалось с ингибированием фермента биосинтеза ГАМК– глутаматдекарбоксилазы [6]. Это, в свою очередь, приводит к накоплению глутамата в головном мозге отравленных животных и сопровождается стимуляцией NMDA - рецепторов, то есть к развитию феномена эксайтотоксичности [10]. Ряд симптомов острого отравления акрилатами - повышенная возбудимость, гиперрефлексия, тремор, переходящий в судороги, галлюцинации, завершающиеся параличом и смертью [1,11] могут быть связаны именно с высокой концентрацией глутамата в центральной нервной системе и
Время с начала затравки (час)
Рис. 2. Динамика скорости образования МДА в головном мозге крыс при остром отравлении акриламидом (АА)
Примечание: инкубационная смесь, термостатируемая при 37°С в 2,1 мл объема содержала: 100 мМ трис-HCl буфер, рН 7,4; или 1 мг/мл белка гомогената головного мозга контрольных и отравленных животных. * — достоверность отличия от исходной скорости образования МДА: Р < 0,05. пониженным уровнем ГАМК. Это позволяет предположить единый механизм нейротоксического действия этих акрилатов, современная схема которого представлена на рис.3:
Рис.3 Патогенез нейротоксичности акрилатов