Автореферат и диссертация по медицине (14.00.16) на тему:Состояние аминокислотного обмена кроветворной ткани при экстремальных воздействиях на организм

РГб ОА

На правах рукописи

ГРЕБЕНЮК Оксана Анатольевна

СОСТОЯНИЕ АМИНОКИСЛОТНОГО ОБМЕНА КРОВЕТВОРНОЙ ТКАНИ ПРИ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ НА ОРГАНИЗМ

(14.00.16 — патологическая физиология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Екатеринбург 1997

Работа выполнена в Уральской государственной медицинской академи на кафедре патологической физиологии.

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ, академик РАЕН А.П. Ястребов.

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук,

профессор А.Г.Васильев

доктор медицинских наук, профессор С.В.Цвиренко

Ведущее учреждение: Челябинская государственная

медицинская академия

Защита диссертации состоится 'ЬСЮоих_199 У г.

в У/ часов на заседании диссертационного совета КР. 084.10.03. в Уральской государственной медицинской академии по адресу 620019, г.Екатеринбург, ул. Репина, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральской государственной медицинской академии по адресу: г. Екатеринбург, ул. Ключевская, 5А.

Автореферат разослан " " ьХ^ОйлЯ_199 ^ г.

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук, профессор

М.В. Северин

Актуальность проблемы. В настоящее время может считаться доказанным уществование тесной взаимосвязи между энергетическими и пластическими роцессами в клетках. Это позволяет предположить существование еще одного еханизма регуляции регенерации тканей - метаболического. Поскольку при экс-ремальных воздействиях на организм происходит срочное вовлечение крове-ворной системы в процессы адаптации и аварийного регулирования, участие ме-аболических факторов в этих условиях может оказаться весьма существенным 1В. Цвиренко, 1979; О.Г. Макеев, 1981; А.П. Ястребов, 1988; В.В. Базарный, 1992; .Г. Юшков, 1994; M. Tavassoli, 1973). Можно допустить участие в такой регуля-ии метаболитов, способных включаться как в энергетические, так и пластичес-ие процессы - аминокислот (АК) (F. Kiyotaka et al., 1983; КЕ. Nichols, 1989; G. unie et al., 1993).

В качестве экспериментальных моделей для изучения состояния обмена АК кроветворной ткани в процессе индуцированного гемопоэза были выбраны ио-изирующее излучение и гистотоксическая гипоксия. Имеются немногочисленные ведения, характеризующие состояние АК обмена при действии этих экстре-альных факторов, причем данные касаются, в основном, плазмы крови (JI.H. Ко-ылянский, 1978; Т.А. Лаптева, 1988; А.П. Довганский, 1989; JI.A. Безкровная, 990; Л.И. Нефедов, 1993; A.M. Al-Bekari, 1989; J.C. Oki, 1989; M.J. Martinez, 1993; .В. Deijen, 1994). В единичных работах отражен АК спектр костного мозга (JI.B. [ортная, 1973; Б.М. Курцер, 1980; В.А. Павлов, 1987), однако без дифференциро-анного анализа их содержания в миелокариоцитах и эктрацеллюлярной жидко-ги. Известно, что процессы пролиферации, дифференцировки и созревания раз-ичных клеток костного мозга обеспечиваются определенным составом межкле-эчной среды, включающим в том числе и АК. Поэтому без раздельного анали-а АК спектра в миелокариоцитах и костно-мозговой жидкости не представляет-я возможным вести целенаправленный поиск АК, способных повлиять на гемо-оэз.

Кроме того, детальное изучение состояния обмена АК в кроветворной тка-и при действии на организм экстремальных факторов позволит пролить свет на частие АК в процессах гемопоэза в этих условиях.

Все вышеизложенное и явилось основанием для постановки основной цели задач настоящего исследования.

Цель: Охарактеризовать состояние аминокислотного обмена в кроветво! ткани при экстремальных воздействиях, сопровождающихся изменением гем эза.

Задачи:

1. Изучить аминокислотный состав костного мозга (экстрацеллюля} жидкости и миелокариоцитов) и плазмы крови в различные сроки после де: вия нитрата кобальта и ионизирующего излучения на организм.

2. На основании изменений аминокислотного спектра костного мозга и п. мы крови предложить использование отдельных аминокислот или их смесей коррекции аминокислотного метаболизма и оптимизации процессов регенера кроветворной ткани при действии экстремальных факторов.

3. Исследовать действие природных растительных адаптогенов на ам! кислотный состав костного мозга в условиях хронического облучения в "мал дозах.

Научная новизна и теоретическая значимость. В работе впервые с пс щью современного метода ионообменной хроматографии дана количественна качественная оценка состояния АК фонда миелокариоцитов и костно-мозгс жидкости. Описан АК пул в костном мозге и плазме крови в динамике п< действия экстремальных факторов. Установлены специфические изменения в стно-мозговой ткани при гипоксии и ионизирующем излучении. Обнаружено, наблюдаемые изменения в костно-мозговой жидкости, миелокариоцитах и п; ме крови, зависят от продолжительности действия экстремального факторе организм. Установлено, что снижение концентрации отдельных АК в каст мозге может лимитировать его регенерацию. Показана возможность путем вв( ния АК, находящихся в дефиците в костно-мозговой ткани, активировать г« поэз в условиях гистотоксической гипоксии, вызванной введением нитрата бальта. Обнаружено корригирующее действие природных растительных экст] тов-золотого корня и чаги на состояние АК пула костного мозга в условиях з нического облучения.

Практическая денность. Полученные результаты расширяют представле о механизмах метаболической регуляции кроветворения при действии на о; низм экстремальных факторов. Проведенные исследования обосновывают 1

можность направленного влияния на гемопоэз через АК при различных экстремальных воздействиях.

Исследование особенностей АК обмена костного мозга при лучевой патологии имеет важное значение в связи с оценкой перспективности лечебного применения отдельных аминокислот и их смесей для парентерального питания.

Реализация результатов исследования. Результаты работы используются в учебном процессе на кафедрах патологической физиологии и биохимии Уральской Государственной Медицинской Академии при преподавании следующих разделов: экстремальные состояния, система крови, белковый и аминокислотный обмен, регенерация органов и тканей.

Освоенная методика определения свободных АК в различных средах организма внедрена в ОДКБ № 1 (г. Екатеринбург).

Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ. Основные положения диссертации изложены и обсуждены на 49-й и 50-й годичных конференциях молодых ученых УрГМА (г. Екатеринбург, 1994; 1995); на научной конференции, посвященной 30-летшо ЦНИЛ (г. Екатеринбург, 1994); на П1 Международном семинаре "Проблемы безопасности в трансфузионной медицине" (г. Екатеринбург, 1995); на научной сессии УрГМА "Актуальные вопросы медицины" (г. Екатеринбург, 1995); на 1-ом Российском конгрессе по патофизиологии с международным участием (Москва, 1996). По материалам диссертации сделаны сообщения на заседаниях Екатеринбургского отделения Уральского общества патофизиологов (г. Екатеринбург, 1995; 1996; 1997).

Объем и структура. Диссертация изложена на Л "Ю страницах машинописного текста. Она состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, двух глав результатов собственных исследований, общего заключения, выводов и списка литературы, включающего 391 источник, из которых 283 работы на русском и 108 на иностранных языках. Работа иллюстрирована 41 таблицей и 16 рисунками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материал и методы исследования. Эксперименты выполнены на 242 поле возрелых крысах-самцах породы Wistar, массой от 150 до 200 г.

В качестве экстремальных воздействий, вызывающих возмущение гемопос за, использовали введение нитрата кобальта и внешнее облучение.

Нитрат кобальта вводили внутрибрюншнно из расчета 3 мг/кг веса живот ного (А.П. Ястребов, 1965) в 2-х режимах: остром и хроническом. При остро: воздействии нитрат кобальта вводили однократно, при хроническом - ежедневн< в течение 7 дней.

Внешнее облучение осуществляли от цезиевого источника на установк ИГУР-1 в 2-х режимах, в связи с чем животные были подразделены на группь Первую группу составили животные, облученные однократно в поглощенной до зе 2 Гр. Животных второй группы облучали по 0.5 Гр с интервалом в 5 дней д получения суммарной поглощенной дозы - 2 Гр.

На основании изучения изменений АК состава плазмы крови, костно-моз говой жидкости и миелокариоцитов, в процессе 7-кратного действия нитрата ко бальта, были выбраны АК, которые, по нашему мнению, могли повлиять на те чение гемопоэза. В условиях хронического действия нитрата кобальта, на протя жении всего периода его введения, экспериментальные животные получали вну тримышечные инъекции смеси АК (рН=7.3-7.4), включающей аспартат (30 мг/ki (В.С. Якушев, 1972); глутамат (120 мг/кг) (О.Н. Глотова, 1985); аргинин (120 мг/ki (Н.П. Милютина, B.C. Шугалей и др., 1990).

В процессе хронического действия ионизирующего излучения, в связи "малой" используемой дозой (А.М. Кузин, 1991), в качестве препаратов, способ ных изменить состояние АК обмена и течение регенераторных процессов в кост но-мозговой ткани использовали экстракты родиолы розовой (в виде 0.25% сус пензии) и чаш (2.5% суспензии). Указанные перепараты вводили внутрижелудоч но через зонд, ежедневно, в течение 30 дней от начала облучения, из расчета мл на 200 г. веса животного.

На основании гемопоэзстимулирующей способности некоторых АК (Л.1 Портная, 1973; В.К Рудзит, 1973; М.И. Шиенок, 1989; В.Г. Белокрылов, 1991; B.I Базарный, 1992; D.A. Lipschitz, 1986) для исследования была выбрана аспараги

новая кислота, в связи с отсутствием данных об ее использовании при действии ионизирующего излучения, В условиях хронического облучения проводили внутримышечные инъекции аспартата (100 мкг/кг) на протяжении 15 дней после 1-го облучения с последующ™ изучением гематологических показателей и АК пула костно-мозговой ткани и плазмы крови на 30 сутки. В условиях однократного облучения (2 Гр) животные получали внутримышечные инъекции аспартата (30 мг/кг) в течение первых 7 дней. Забой проводили на 15 сутки после облучения.

Для характеристики состояния гемопоэза определяли содержание в крови эритроцитов, ретикулоцитов, гемоглобина, лейкоцитов, а также подсчитывали лейкоцитарную формулу и клеточность костного мозга.

Состояние АК обмена в кроветворной ткани оценивали методом ионообменной хроматографии (Т.Д. Казаренко, 1975) с помощью автоматического анализатора аминокислот ААА-339 M (Микротехна, Прага) (А.Р. Williams, 1986).

АК пул определяли в 3-х биологических средах организма: плазме крови, костно-мозговой жидкости и миелокариоцитах. Подготовку образцов к исследованию проводили по стандартной методике, включающей добавление к исследуемой жидкости 50% сульфосалициловой кислоты, 7% гидрооксида лития и норлейцина (2.5 мкмоль/мл) в качестве внутреннего стандарта (A. Charles et al., 1985; S. Sahai, 1985; A. Briddon, 1987; L.B. James, 1987; A. Schaefer, 1987). Для каждой исследуемой жидкости на хроматограмме прописывали весь спектр свободных АК. Расшифровку хроматограммы проводили на основании идентификации полученных пиков со стандартным раствором АК, предствляющим собой хроматографи-чески гомогенную смесь из 36 АК.

После идентификации, для каждой АК определяли ее концентрацию и выражали для плазмы в [мкмоль/л], для костномозговой жидкости и миелокарио-цитов в [нмоль/106 клеток].

Кроме того, рассчитывали суммарные концентрации: 1) незаменимых АК; 2) заменимых АК; 3) протеиногенных АК; 4) гликогенных АК; 5) кетогенных АК (группа АцКоА); 6) АК с разветвленной углеводородной цепью (АКРУЦ): валин, лейцин, изолейцин; 7) ароматических АК (фенилаланин и тирозин).

Проводили анализ содержания отдельных АК по месту включения их в ЦТК. На основании этого АК были подразделены на следующие группы: 1) труп-

па пирувата (ПВК); 2) группа АцКоА; 3) группа оксалоацетата (ОА); 4) груш а-кетоглутарата (а-КГ); 5) группа сукцинил КоА.

Математическую обработку полученных результатов осуществляли на ЕС 1061 по стандартным пакетам программ. Определяли стандартные эмпиричесш статистики (среднее, дисперсию, коэффициент вариации) (Ю.И. Иванов, 19ЭС Для определения количественных связей между изучаемыми признаками и пользовали метод корреляционного анализа (коэффициент корреляции Пирсош

Результаты собственных исследований и их обсуждение. Однократное вв( дение нитрата кобальта (3 мг/кг) вызывает развитие гистотоксической потоки: и сопровождается индукцией гемопоэза. Известно, что действие нитрата кобал) та приводит к усилению продукции эритропоэтина, с последующей активацис эритроидного кроветворения и развитием (на 48 часов) ретикулоцитоза. Меж; тем, относя воздействие кобальта к факторам экстремальным, изменение ря; показателей крови укладывается в рамки стресс-реакции, с известными несш цифическими проявлениями в организме. Так, на протяжении 1-х суток поел воздействия, в периферической крови отмечалось снижение общего количест! лимфоцитов и эозинофилов. В связи с этим значительная часть изменений А состава плазмы, отмеченных за 24 часа, также может быть отнесена к неспещ фическим. Исходя из данных литературы (М.Л. Магйпег, 1993), к ним отнесл повышение концентрации таурина и снижение содержания глутамина и аспарг гина.

На протяжении всего периода после однократного действия нитрата кобал! та отмечается снижение суммарной концентрации свободных АК плазмы (табл.1 среди которых наиболее всего снижалось содержание АК следующих метабол! ческих груш: ПВК, а-кетоглутарата и оксалоацетата. Данные изменения след] ет рассматривать, как компенсаторную реакцию, направленную на усиление пр! тока субстратов к ЦТК для адекватного энергообеспечения различных тканей условиях энергодефицита, развивающегося при гипоксии.

На протяжении первых часов (3, 6, 12) после однократного действия нитрг та кобальта суммарная концентрация свободных АК в костно-мозговой жидко< ти и миелокариоцитах поддерживалась в пределах нормальных величин, за сче усиленного потребления АК из плазмы крови. Наблюдаемая в этот период гипс аминоацидемия в определенной мере зависит от усиленного поглощения А

Таблица 1

Содержание свободных АК в плазме крови крыс при однократном действиям нитрата кобальта.

Аминокислоты, Сроки после воздействия

мкмоль/л Контроль 6 часов 12 часов 24 часа 48 часов

п- : 15 п-10 п=5 п= :10

Цистеинов.к-та 24.1 ± 4.1 41.5 л 5.3* 37.3 + 9.1 22.7 + 4.2 42.4 + 9.2*

Танрин 30?. 1 ± 20.0 363.3 + 54.8 310.6 + 39.5 273.7 + 21.1 256.2 + 24.8

Аспарагинов.к-та 61.8 2.6 59.0 + 6.9 64.5 + 4.2 50.4 + 7.2 44.1 + 5.3*

Треонин 324,7 ± 30.2 287.5 + 47.5 373.6 ± 81.3 321,8 +107.0 247.4 + 32.4

Серии 505.4 + 41.4 404.3 + 83.2 321.0 + 57.3* 518.1 + 32.4 477.7 + 34.2

Аспарагин 126.0 + 6.6 77.5 ± 7.9* 67.3 1 9.8* 135.1 ± 12.7 111.3 7.1

Глцтаминов.к-та 178.3 + 16.1 139.0 + 22.7 87.9 1 15.4* 131.9 + 16.8 125.4 + 14.5*

Глутамин 87?.? + 52.1 723.6 + 64.9 734.6 + 85.5 956.5 ± 64.7 792.4 ± 51.7

Пролин 470.8 + 51.0 178.5 + 31.8* 297.2 22.1* 265.0 + 5.4* 317.3 + 16.4*

Глицин 910.2 + 69.0 638.8 + 51.6* 609.7 + 99,8* 853.9 + 77.5 648.2 ± 49.5*

Алании 886.4 ± 68.2 378.1 + 42.1* 593.0 + 93.9* 753.0 + 61.7 657.9 + 31.2*

Валин 182.7 + 8.6 151.4 + 9.1* 85.7 + 12.3* 140.4 ± 9.3* 118.5 + 18.1*

Цистин 78.8 + 3.2 62.3 7.0* 43.5 + 6.3* 36,0 + 3.9* 71.5 + 8.1

Метионин 59.8 + 3.9 49.0 + 4.4 51.3 + 9.4 72.4 ± 4.7 49.9 ± 3.2

Изолейцин 78.8 2.9 89.1 + 12.8 68.0 + 9.2 72.7 ± 4.5 67.0 1 3.5

Лейцин 166.8 + 2.9 124.1 + 10.6* 103.9 + 37.0* 127.7 + 6.6* 110.5 + 13.5*

Тирозин 76.7 + 8.3 91.6 + 8.6 90.4 + 9.6 75.3 ± 6.3 107.3 + 12.1

Фенилаланин 85.1 ± 5.7 90.1 ± 9.1 51.4 + 6.7* 75.2 ± 6.4 67.7 + 6.1*

Орнитин 99.3 ± 7.8 153.5 + 17.0* 88.7 + 11.7 82.5 + 3.0 125.7 + 10.0

Лизин 181.9 ± 9.2 256.2 + 37.2* 264.2 + 42.0* 422.6 ± 46.0* 171.1 + 11.5

Гистидин 80.5 ± 5.4 27.3 + 2.3* 37.0 + 3.5* 37.4 + 3.8* 68.8 ± 8.0

Аргинин 160.8 ± 6.5 47.6 + 11.6* 146.0 + 7.5 143.7 ± 9.3 114.2 ± 9.6*

Обч.кол-во св.АН 5860.7+252.6 4208.7±214.6* 4328.3+204.5* 5381.4+242.2 4680.6 ±183.1* Примечание : * -показатели достоверно отличается от контроля» где р^О.05-0.001.

костным мозгом. На 24-48 часов суммарная концентрация свободных АК в кост но-мозговой жидкости и миелокариоцитах снижалась, что связано с повышение» функциональной активности костного мозга и усиленным потреблением АК мие локариоцитами из экстрацеллюлярното пространства и их дальнейшим использо ванием в синтетических процессах.

Снижение суммарной концентрации свободных АК в миелокариоцитах н; 24-48 часов происходило практически за счет всех изученных метаболически; груш АК (рис. 1). Так, наблюдалось снижение концентрации протеиногенных АК кетогенных АК, АК группы ПВК, а-кетоглутарата, сукцинил КоА, а также за менимых и незаменимых АК. Таким образом, усиленная пролиферация эритро идного ростка костного мозга, индуцированная однократным действием кобальта сопровождалась снижением суммарной концентрации свободных АК различны: метаболических групп в миелокариоцитах на фоне более стабильного их поддер жания в костно-мозговой жидкости. Наибольший дефицит костно-мозговая ткан] испытывала в незаменимых и кетогенных АК. Возможно, что в условиях гисто токсической гипоксии, субстратами окисления в костномозговой ткани могут был не только жиры и кетокислоты, но также и такие ценные субстраты, как АК.

На основании проведенного анализа можно полагать, что АК, концентраци; которых снижена во всех 3-х исследуемых жидкостях (плазме крови, костно мозговой жидкости и миелокариоцитах), способны лимитировать гемопоэз в ус ловиях однократного введения нитрата кобальта в организм: аспартат, глутамат пролин, глицин, аланин, валин, лейцин, аргинин.

При 7-кратном введении нитрата кобальта активность эритропоэза сущест венно возрастала, о чем свидетельствует значительный ретикулоцитоз в перифе рической крови.

Среди изменений содержания свободных АК в плазме крови после 7-крат ного введения нитрата кобальта следует выделить снижение суммарной концен трации АК групп ПВК (на 23%), а-кетоглутарата (на 27%), оксалоацетата (н; 14%). Известно, что образовавшиеся, в том числе из АК, а-кетоглутарат и сук цинат при гипоксии окисляются интенсивнее, чем глюкоза, что и обеспечивае' нормальное течение субстратного фосфорилирования и адекватное энергообеспе чение в условиях хронической гипоксии. Снижение концентрации АК в плазм!

6 часов

24 часа

48 часов

Хроническое действие кобальта

Хроническое действие кобальта + смесь АК

П Общее кол-во свободных АК И Общее кол-во незаменимых АК П Общее кол-во заменимых АК

■ Общее кол-во протеиногенных АК И Общее кол-во кеютенпых АК

□ АК группы ПВК

ВАК группы а-кетоглутарат

■ АК группы сукципил-КоА

Рис. 1. Содержание различных групп свободных АК в миелокариоцитах при однократном и хроническом действии нитрата Со и на фоне использования АК смеси (в % от контроля, принятого за 100%).

происходило за счет пролина, глицина, аланина, валина, цистеина, фенилала на, гистидина, аргинина.

В условиях 7-кратного действия нитрата кобальта суммарная концентра] свободных АК в костно-мозговой жидкости и миелокариоцитах поддерживал в пределах контрольных значений, что осуществлялось за счет активного потр ления их из циркулирующей крови, в которой при этом отмечалась гипоами ацидемия. В связи с тем, что приток субстратов в костный мозг усилен, а к ветворная ткань особенно нуждается в незаменимых АК, наблюдаемое зна тельное (на 23.4%) снижение концентрации незаменимых АК в плазме связав интенсивным потреблением их костным мозгом. Концентрация незаменимых в костно-мозговой жидкости при этом не отличалась от контрольных значеню в миелокариоцитах незначительно снижалась, что связано с их активным уч тием в протеосинтезе, гемоглобинообразовании и других метаболических прев щениях.

При анализе отдельных метаболических групп АК в костно-мозговой ж кости отмечено сохранение концентрации большинства из них в пределах нор на фоне снижения их концентрации в миелокариоцитах (особенно кетогенных и АК группы сукцинил Ко А) (рис. 1). Активация энергетических систем кост го мозга при этом является одним из непременных условий усиленной регене ции эритроидного ростка (А.П. Ястребов, 1965), а ограничить этот процесс мо> субстратный дефицит. В большинстве работ показано, что основным источщц энергии для усиления регенерации костного мозга являются жиры. Наши дат иллюстрируют участие АК в этом процессе. Наибольший дефицит в костно-м говой ткани, как в жидкости, так и в клетках отмечен для АК группы сукцю КоА, концентрация снижена в среднем на 45% (р<0.02). При анализе концент ции отдельных АК в костно-мозговой жидкости и миелокариоцитах отмечено вышение концентрации аспартата (на 45%, р<0.05) и серина (на 86.7%, р<0.00

Снижение концентрации АК в миелокариоцитах, а именно: цистеина, и лейцина, фенилаланина, аргинина, очевидно, способно ограничивать дальней! усиление гемопоэза в условиях 7 кратного действия нитрата кобальта за с субстратного дефицита.

При исследовании измененного АК фонда костного мозга в условиях од кратного и хронического действия нитрата кобальта установлено, что повыше:

его пролиферативной активности протекает при дефиците некоторых АН. В этой связи представляет интерес вопрос, не влияет ли наблюдаемый дисбаланс на характер гемопоэза в этих условиях. Учитывая вышесказанное, было решено вводить внутримышечно смесь из 3 АК (глутамата, аспартата, аргинина), снижение концентрации которых отмечалось в нашем эксперименте, а благоприятный эффект от их действия описан в литературе для различных видов гипоксий.

При использовании АК смеси в условиях 7-кратного действия нитрата кобальта отмечали повышение количества ретикулоцитов крови в среднем на 36.6% (р<0.1) и клеточности костного мозга в среднем на 20.4% (р>0.1). Данные изменения свидетельствуют о том, что дополнительное поступление субстратов с АК смесью усиливает регенераторный ответ костного мозга.

Концентрация отдельных метаболических групп свободных АК в костномозговой жидкости при использовании АК смеси в условиях хронического действия кобальта повышалась по сравнению с группой без ее использования Так, отмечалось повышение концентрации АК группы а-КГ на 40.7% (р<0.001), группы ПВК на 66% (р<0.05), сукцинил-КоА до уровня контрольных значений. Все это свидетельствовало о более полном АК обеспечении костного мозга в условиях введения АК смеси по сравнению с хроническим действием кобальта без ее использования.

Концентрация отдельных метаболических групп свободных АК в миелока-риоцитах при использовании АК смеси не отличалась от контрольных значений (рис. 1), за исключением сниженного содержания кетогенных АК. Наиболее значительно в миелокариоцитах снижалась концентрация цистеина, изолейцина, лейцина, фенилаланина, лизина, аргинина.

Таким образом, использование АК смеси в условиях хронического введения нитрата кобальта способствует поддержанию концентрации отдельных АК и их метаболических групп в миелокариоцитах на уровне контрольных значений, а в костно-мозговой жидкости незначительно превышая их.

Среди разнообразных экстремальных факторов ионизирующее излучение до сих пор привлекает к себе пристальное внимание исследователей. В остром опыте животных облучали однократно в дозе 2 Гр. При этом наблюдалось снижение общего количества эритроцитов в крови на 4-5 сутки после облучения на 29% и 33%, с последующей нормализацией их количества к 15 суткам. Концент-

рация гемоглобина была сниженной на протяжении всего постлучевого период вплоть до 30 суток. Общее количество лейкоцитов при остром облучении снижг лось начиная с 1 суток, причем как за счет лимфоцитов, число которых умет шалось на 68% (р<0.001), так и за счет нейтрофильных гранулоцитов. К 15 сут кам общее количество лейкоцитов достигало контроля. Лимфопения сохранялас до 30 суток, составляя 81% от контроля (р<0.05). Облучение в указанной доз приводит к опустошению костного мозга. На 1 сутки отмечалось снижение клс точности костного мозга на 73.3% от контроля (р<0.001). К 5 суткам происходил частичное восстановление клеточности костного мозга до 52% (р<0.001) от контре льных значений. Низкий уровень клеточности костного мозга сохранялся до 3 суток. Таким образом, анализ полученных результатов показал, что при одне кратном облучении крыс в дозе 2 Гр частичное восстановление гематологически показателей наступает к 15 суткам. Однако окончательной нормализации не прс исходит даже спустя месяц после воздействия ионизирующей радиации, т. к. сс храняется анемия, ретикулоцитоз, лимфопения, сдвиг лейкоцитарной формул] влево, поддерживается на низком уровне клеточность костного мозга.

При однократном облучении в дозе 2 Гр наблюдалось снижение суммарно концентрации свободных АК плазмы крови на 1-5 сутки на 13.5% и 35.2< (р<0.05) соответственно, причем наиболее всего за счет незаменимых АК АКРУЦ. Известно, что ранний постлучевой период сопровождается развитие) энергодефицита (Е.Ф. Романцев и др., 1980; Б.Б. Мороз и др., 1987). И хотя непо средственный вклад АК в реакции энергетического обмена невелик, он сущест венно возрастает в экстремальных условиях (М.Н. Кондрашова, 1991). Поэтом} наблюдаемое снижение в плазме крови концентрации АК следующих групп: сук цинил КоА, ПВК, АцКоА, АКРУЦ, расценивается нами, как адаптивная реакцш направленная на покрытие энергетического дефицита. Отдельные АК плазм! также претерпевают существенные изменения. На 1 сутки после облучения от мечается снижение концентрации: серина, глутаминовой кислоты, глицина, вали на, цистеина, лейцина, фенилаланина и аргинина в плазме. Повышение концент рации отмечено для тирозина и таурина. Повышение концентрации таурина плазме на 1 сутки (на 30.2% (р< 0J35)) является ранней дозозависимой реакцие: на действие ионизирующей радиации (JI.A. Коннова, 1986) и обусловлено дест рукцией радиочувствительных тканей (ЛИ. Нефедов, 1990, Е.И. Ярцев, 1975). На

блюдаемая гипертауринемия сопровождалась максимальной лейкопенией, лимфо-пенией, снижением клеточности костного мозга. Кроме того, наиболее значительно в плазме крови снижалась концентрация цистеина, входящего в состав группы эндогенных радиопротекторов организма. До конца исследования (30 сутки) в плазме крови оставалась сниженной концентрация глицина, лейцина, аргинина, аспарагиновой кислоты, треонина.

Суммарная концентрация свободных АК и их метаболических групп в ко-стно-мозговой жидкости после однократного облучения (2 Гр) превышала контрольные значения, наиболее всего на 1 и 30 сутки (рис. 2). Повышение концентрации свободных АК костно-мозговой жидкости происходило за счет таурина, аспарагиновой кислоты, треонина, серина, глутамина, валина, цистеина, изолей-цина, лейцина, тирозина, гистидина. Наблюдаемые изменения в ранний период (на 1 сутки) после облучения обусловлены массовым разрушением миелокарио-цитов (клеточность костного мозга снижается при этом на 75%) и выходом их содержимого в экстрацеллюлярную среду, а в более поздние сроки (на 30 сутки), возможно, активным потреблением АК из циркулирующей крови Повышение концентрации свободных АК костно-мозговой жидкости, скорее всего, следует расценивать как благоприятное метаболическое условие, так как на этом фоне клеточность костного мозга на 5 сутки повышалась на 95.5% по сравнению с первыми сутками облучения

Концентрация ряда АК в миелокариоцитах на 1 сутки после однократного облучения снижалась, в особенности аспартата, валина, цистеина, изолейцина, лейцина, гистидина, аргинина (табл. 2), а также АК групп АцКоА и сукцинил КоА (рис. 3). Возможно, что снижение концентрации указанных АК в миелокариоцитах в поздний период (15-30 сутки) способно лимитировать гемопоэз в данных условиях (табл. 2).

Хроническое облучение сопровождаось менее значительными изменениями гематологических показателей, чем острое. Что касается аминокислот, то содержание большинства из них в крови, костно-мозговой жидкости и клетках снижалось. Интересно, что на фоне сниженной концентрации АК в миелокариоцитах (рис. 3) клеточность костного мозга поддерживалась в пределах нормы. Очевидно, это свидетельствует об усиленном включении АК в синтетические процессы.

300 Т

250

#150

1 сутки

после облучения

5сутки после облучения

15 сутки

после облучения

30 сутки

после облучения

П Общее кол-во свободных АК И Общее кол-во незаменимых АК П Общее кол-во заменимых АК

■ Общее кол-во протеиногенных АК Ш Общее кол-во кетогеттых АК ^АК группы ПВК

ПАК группы а-кетоглутарат

■ АК группы сукцинил-КоА

Рис. 2. Содержание различных групп свободных АК в костномозговой жидкости в различные сроки после однократного облучения в дозе 2 Гр (в % от контроля, принятого за 100%).

Таблица 2

Содераание свободных аминокислот в миелокариацитах крыс в условиях острого облучения ( 2 Гр )

Аминокислоты. Сроки после воздействия

нмоль /Л 0е клеток Контроль 1 сутки 5 сутки 15 сутки 30 сутки

п=15 п=5 п=5 п=5 п=5

Цистеинов.к-та 0.538 + 0.037 0 .507 + 0, .079 0.377 + 0.034* 0.300 + 0.021* 0.525 + 0.067

Таурин 13.272 + 1.376 17 .427 + 1. .413 11.150 + 1.393 7.110 + 0.543* 11.517 + 0.392

Аспарагинов.к-та 4.450 + 0.451 2 .353 + 0, .317* 1.973 + 0.187* 3.715 + 0.721 2.586 + 0.289*

Треонин 1.334 + 0.162 1 .472 + 0. .442 4.303 + 0.467* 0.655 + 0.095* 0.844 + 0.036

Серии 1.371 + 0.206 1 ,307 + 0, .180 1.301 + 0.300 0.750 + 0.112 0.936 + 0.183

Глутаминов.к-та 3.012 + 0.329 3. .700 + 0. .313 4.150 + 0.247 2.628 + 0.223 3.908 + 0.444

Глутамин 0.944 + 0.108 2 .567 + 0. .540* 1.177 0.103 0.950 + 0.090 2.056 + 0.161*

Глицин 2.944 * 0.290 3 .807 * 0. .560 4.457 + 0.427* 3.083 * 0.487 3.599 + 0.190

Алании 2.071 + 0.193 3 .053 + 0 .387* 2.699 + 0.150 1.760 + 0.260 3.269 + 0.032*

Валин 0.668 + 0.049 ----* 0.319 + 0.051* 0.220 + 0.020* 0.424 + 0.099*

Изолейцин 0.771 + 0.077 ----* 0.239 * 0.012* 0.155 + 0.016* 0.357 + 0.051*

Лейцин 0.908 * 0.100 ----* 0.393 + 0.017* 0.338 t 0.026* 0.590 + 0.088

Тирозин 2.259 + 0.202 3 .060 + 0 .167* 1.361 + 0.323* 1.405 + 0.096* 1.838 + 0.221

Фенилаланин 0,664 + 0.047 0 .193 + 0 .015* 0.227 + 0.020* 0.275 + 0.040* 0.319 + 0.025*

Лизин 0.859 + 0.088 1 .300 » 0 .173* 1.227 + 0.040* 0.646 0.114 0.792 + 0.064

Гистидин 0.178 + 0.020 — ----- ----* 0.190 + 0.019 0.146 + 0.008 0.197 + 0.039

Аргинин 0.722 + 0.048 ----* 0.388 + 0.027* 0.262 + 0.051* 0.417 + 0.033*

Об*.кол-во св.АК 38.405 * 4.033 39.459 + 3.985 36.529 + 3.010 24.370 + 2.309* 34.399 + 0.413

Примечание : * -показатели достоверно отличаится от контроля, где р^ 0.05-0.001.

#60

15 сутки острое облучение

30 сутки острое облучение

15 сутки хроническое 30 сутки хроническое облучение облучение

И Общее кол-во свободных АК О Общее кол-во незаменимых АК П Общее кол-во заменимых АК

■ Общее кол-во протеиногенных АК И Общее кол-во кетогенных АК □АК группы ПВК

ВАК группы а-кетоглутарат

■ АК группы сукцинил-КоА

Рис. 3. Содержание различных групп свободных АК в миелокариоцитах на 15-30 сутки в режимах "острого" и "хронического" облучения (в % от контроля, принятого за 100%).

С целью защиты кроветворной ткани от повреждающего действия внешнего ионизирующего излучения применяют разнообразные средства. Наиболее перспективным в условиях действия "малых" доз облучения является поиск таких веществ, которые бы повышали неспецифическую резистентность организма и ускоряли постлучевую регенерацию гемопоэтической ткани. Этим требованиям отвечают препараты растительного происхождения, проявляющие свойства адап-тагенов (П.К. Булатов и др., 1959; А.С.Саратиков, 1974; Е.В. Симанина, 1988; Е.Д. Гольдберг, 1995). Кроме растительных препаратов, к числу наиболее эффективных адаптагенов, относят некоторые витамины, микроэлементы и АК (М.Г. Зотова, 1969; П.П. Саксонов, 1976).

При использовании аспарагиновой кислоты (30 мг/кг) на фоне острого облучения происходило снижение концентрации отдельных АК и их метаболических групп в костно-мозговой жидкости до уровня контрольных значений параллельно с повышением их концентрации до уровня контроля в миелокариоцитах. Однако такие изменения аминокислот в костномозговой ткани существенного влияния на характер гемопоэза не оказали.

Использование аспартата в "микродозах" (100 мкг/кг) в условиях хронического облучения не привело к изменениям в АК спектре кроветворной ткани по сравнению с группой без его использования и не повлияло на течение гемопоэза в этих условиях, повышая лишь концентрацию гемоглобина.

Использование экстрактов золотого корня и чаги в условиях хронического облучения оказывает заметный защитный эффект на кроветворную ткань, снижая степень постлучевой лейкопении и лимфопении, повышая уровень гемоглобина. Так, уже на 1 сутки после облучения, отмечено менее значительное снижение общего количества лейкоцитов - на 48.7% при использовании золотого корня и на 19.7% при использовании чаги, по сравнению с уменьшением их количества на 67.9% (р<0.01) в условиях облучения без их применения Однако полной нормализации показателей крови в этих условиях не происходит даже по истечению месяца после облучения.

На 30 сутки от начала хронического облучения концентрация большинства АК в миелокариоцитах снижена: таурина, аспартата, треонина, серина, глутама-га, глицина, аланина, лейцина, лизина, гистидина, аргинина, а также шинокислот следующих метаболических групп: ПВК, АцКоА, а-КГ, сукцинил

90 т

И Общее кол-во свободных АК И Общее кол-во незаменимых АК П Общее кол-во заменимых АК

■ Общее кол-во протевногенных АК И Общее кол-во кетогенных АК ПАК группы ПВК

ПАК группы а-кетоглутарат

■ АК группы сукцшшл-КоА

30 сутки хроническое облучение

30 сутки хр. облучение+

30 сутки хр.

облучение+ золотой корень

Рис. 4. Содержание различных групп свободных АК в миелокариоцитах на 30 сутки хронического облучения на фоне использования природных растительных экстрактов - золотого корня и чаги (в % от контроля, приня-

КоА. При использовании растительных экстрактов в условиях хронического облучения в миелокариоцитах отмечалось повышение концентрации указанных АК и их метаболических групп до уровня контрольных значений (рис. 4).

Таким образом, при использовании растительных экстрактов отмечалось более экономное расходование костно-мозговой тканью таких ценных субстратов, как АК на энергетические нужды. Это происходит благодаря усиленному вовлечению в энергообразование углеводов и жиров, а также дополнительному субстратному обеспечению, в том числе АК и интермедиатами ЦТК, поступившими с растительными препаратами (А.С. Саратиков, 1974; В.А. Куркин и др., 1986). Таким образом, нормализация до уровня контрольных значений концентрации АК различных метаболических групп (кроме сукцинил КоА) в миелокариоцитах и костно-мозговой жидкости, является, на наш взгляд, благоприятным метаболическим условием, способным обеспечить при этом регенерацию. Зарегистрированная более полная субстратная обеспеченность костного мозга позволяет поддерживать его пролиферативный потенциал на высоком уровне, тогда как формирующийся при хроническом облучении дефицит отдельных АК, возможно, является лимитирующим фактором, тормозящим регенераторные процессы в костно-мозговой ткани в этих условиях.

При сравнении групп с использованием золотого корня или чаги на фоне хронического облучения достоверных различий между ними по гематологическим показателям и АК составу исследуемых жидкостей не выявлено, что позволяет предположить существование единого механизма их действия.

Результаты проведенных исследований позволили качественно и количественно оценить состояние АК обмена в кроветворной ткани при экстремальных воздействиях на организм и дали основание для описания возможного влияния его изменений на характер гемопоэза.

20

ВЫВОДЫ

1. При действии нитрата кобальта и ионизирующего излучения в кров творной ткани происходит перестройка азотистого метаболизма, проявляющая количественными сдвигами АК состава плазмы крови, костномозговой жидкое и миелокариоцитов. В условиях действия экстремальных факторов вклад АК реакции энергетического и пластического обменов возрастает, о чем свидетели: вует усиленное их расходование костно-мозговой тканью для адекватного обе печения процессов пролиферации и дифференцировки. Наблюдается перераспр деление АК фондов между плазмой крови, костно-мозговой жидкостью и миел кариоцитами.

2. На основании проведенного анализа изменений содержания отдельш АК в плазме крови, костно-мозговой жидкости и миелокариоцитах, в условш усиленной пролиферации эритроидного ростка при однократном введении нитр та кобальта, выделены АК, концентрация которых во всех трех исследуемь средах снижена, вследствие чего они способны лимитировать гемопоэз: аспарта глутамат, пролин, глицин, аланин, валин, лейцин, аргинин.

3. В сравнении с однократным действием кобальта при его хроническс введении в костном мозге отмечается более экономное расходование свободнь АК в различных метаболических процессах. Незначительный дефицит, в проце се индуцированного 7-кратным действием кобальта эритропоэза, миелокариоц ты испытывали в цистеине, изолейцине, фенилаланине и аргинине, а также АК группы АцКоА и сукцинил КоА, на фоне поддержания их концентращ (кроме сукцинил КоА) в пределах контрольных значений в костно-мозговой жи, кости.

4. Использование АК смеси (аспартат, глутамат, аргинин) в условиях хр нического действия нитрата кобальта способствует более полному обеспечен* костного мозга аминокислотами, поддерживая концентрацию отдельных АК и ] метаболических групп в миелокариоцитах на уровне контрольных значений, а костно-мозговой жидкости выше их, что обеспечивает дополнительную субстра ную стимуляцию эритропоэза, проявляющуюся в виде прироста ретикулоцит периферической крови.

5. Наиболее значительно на 1 сутки после однократного облучения в мие-яокариоцитах снижалась концентрация аспартата, валина, цистеина, изолейцина, лейцина, гистидина, аргинина. Концентрация указанных АК поддерживалась на сниженном уровне вплоть до 30 суток на фоне повышения их содержания в экс-грацеллюлярной среде и снижения в плазме. Данное перераспределение АК на £гане частичного восстановления клеточности костного мозга свидетельствует об активном их использовании в процессах гемопоэза, а их низкий уровень в мие-шжариоцитах следует рассматривать как один из факторов, лимитирующих ге-яопоэз в этих условиях.

6. В условиях хронического облучения отмечается снижение концентрации отдельных АК и их метаболических групп в костно-мозговой жидкости и миело-сариоцитах (незаменимых, заменимых, АК групп сукцинил-КоА, ПВК, а-КГ), а три введении природных растительных экстрактов чаги и золотого корня - по-зышение их концентрации, что является благоприятным метаболическим условием, способствующим более эффективному восстановлению гемопоэза.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Изменение аминокислотного обмена в кроветворной ткани при действ* острого облучения // Актуальные вопросы гигиены и эпидемиологии: Сб. науч трудов. - Екатеринбург, 1993. - С. 129-132. Соавтор А.П. Ястребов.

2. Изменение содержания свободных аминокислот в плазме крови в уел виях гистотоксической гипоксии //30 лет Центральной научно-исследовател: ской лаборатории: Тез. докл. научн. конф. - Екатеринбург, 1994. - С. 89-90.

3. Оценка радиопротекторных свойств препаратов золотого корня и чаги эксперименте по показателям эффективной концентрации альбумина и антиокс; дантов //30 лет Центральной научно-исследовательской лаборатории: Тез. док научн. конференции. - Екатеринбург, 1994. - С. 122-124. Соавторы: Л.Т. Шмелев Л.П. Ларионов, О.Л. Андреева и др.

4. Использование растительных экстрактов для коррекции гемопоэза и ам] нокислотного обмена в условиях внешнего облучения // Радиационный фактор здоровье человека на Урале: Сб. научн. трудов. - Екатеринбург, 1995.

5. Использование смеси аминокислот для коррекции гемопоэза в условие гипоксии и внешнего облучения // Проблемы безопасности в трансфузионн« медицине: Тез. докл. и сообщений Ш Международного научно-практического с минара. - Екатеринбург, 1995. - С. 36. Соавтор А.П. Ястребов.

6. Динамика изменений аминокислотного состава костного мозга в условга гистотоксической гипоксии // Актуальные вопросы теоретической и практиче кой медицины: Тез. докл. 49-50 научн.-практич. конференции студентов и мол дых ученых, г Екатеринбург, 1995. - С. 64-65.

7. Содержание аминокислот в кроветворной ткани в условиях гистотоксич ской гипоксии // Первый Российский конгресс по патофизиологии с междун родным участием: Тез. докл. - Москва, 1996. - С. 102. Соавтор А.П. Ястребов.