Состояние канальцевого транспорта натрия белых крыс, подвергшихся воздействию радиоактивного йода Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

ОРИГИНАЛЬНЫЕСТАТЬИ

Экспериментальные исследования

© С.И. Доломатов, А.И.Гоженко, О.В.Клыков, B.C. Калистратова, Г, Н.Мигур, В.Ю.Карчаускас, 2002 УДК [616.612:615.849]:546.33.001.5

С.И.Доломатов, А.И.Гоженко, О.В.Клыков, В.С.Калистратова, Г.Н.Мигур, В. Ю. Карчаускас

СОСТОЯНИЕ КАНАЛЬЦЕВОГО ТРАНСПОРТА НАТРИЯ БЕЛЫХ КРЫС, ПОДВЕРГШИХСЯ ВОЗДЕЙСТВИЮ РАДИОАКТИВНОГО ЙОДА

S. I. Dolomatov, А. 1. Gozhenko, О. V. Klykov, V. S. Kalistratova, G. N. Migur, V, Yu. KiirchaiLskas

THE STATE OF TUBULAR TRANSPORT OF SODIUM IN WHITE RATS EXPOSED TO THE ACTION OF RADIOACTIVE IODINE

Одесский Государственный медицинский университет, Украина

РЕФЕРАТ

На беспородных белых крысах с использованием клиренс-методов проведено исследование нефротоксического эффекта йода-131. Через 70 суток после внутрибрюшинного введения 2 МБк/кг массы тела в условиях 5% водной нагрузки установлено, что ,э,1 при поступлении в организм оказывает существенное влияние на гомеостатические механизмы почки. Под действием радиойода у животных происходит стойкое снижение экскреции креатинина, нарушение проксимальной реабсорбции натрия, усиление экскреции титруемых кислот и аммиака, возрастает экскреция калия, а фракционная экскреция натрия имеет тенденцию к повышению.

Ключевые слова: йод-131, функция почек, крысы ABSTRACT

Non-linear white rats were used to investigate the nephrotoxic effect of iodine-131 by the clearance method. In 70 days after an intraabdominal injection of 2 MBq/kg of body weight under conditions of 5% water loading it was established that t3,[ exerts a significant influence on homeostatic mechanisms of the kidney. Radioiodine induces a stable decrease of creatinine excretion, disturbance of the proximal reabsorption of sodium, intensification of excretion of titratable acids and ammonia, growing excreation of potassium, and the fractional excreation of sodium has a tendency to increase.

Keywords: iodine-131, renal function, rats.

ВВЕДЕНИЕ

Общепризнанными биологическими эффектами радиоактивных изотопов йода являются его тиреотоксические свойства, однако накопленные результаты требуют более глубокого анализа биологических эффектов данного радиоизотопа. В литературе немного данных об изменении деятельности почек при поступлении в организм радиойода. Мониторинг состояния здоровья специалистов, принимавших участие в ликвидации аварии на ЧАЭС в "йодный период", не выявил суще-ственных изменений тиреоидного статуса. В то же время величина активности ренина плазмы крови на порядок превышает аналогичный показатель в группе сравнения, а концентрация вазопрессина в плазме крови - в два раза. Наблюдались также существенные изменения в метаболизме производных арахидоновой кислоты [ 10]. Экспериментально установлено, что П|1 преимущественно повреждает

кровеносные сосуды почки. При анализе ка-нальцевого отдела нефрона наибольшие повреждения найдены в извитых сегментах [&]. Хроническое введение т1 сопровождается повышением проницаемости кровеносных сосудов и нефросклерозом [5]. Кроме того, однократное введение крысам 1Э11 приводит к повреждению кровеносных сосудов мозгового вещества надпочечников и гиперплазии клеток клубочкового слоя железы [3]. Учитывая исключительную роль почек в механизмах гомеостаза, а также их тесное участие в регуляции тиреоидного статуса, мы полагаем, что анализ их функционального состояния при поступлении в организм радиоактивного йода имеет высокую научную и практическую значимость.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Исследования нефротоксического действия радиойода проведены на белых крысах-

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ Экспериментальные исследования

Изучаемые показатели

самцах с массой тела 100-120 г. Животным внутрибрюшинно вводили |311 в составе изотонического раствора хлорида натрия. Подопытные крысы были разделены на 2 группы: в первую группу вошли 18 крыс, получившие 2 МБк количества активности ,3|1 на кг массы тела; во вторую группу - 8 контрольных крыс, получивших эквивалентный объём изотонического раствора хлорида натрия, не содержащего радиойода. Функция почек изучалась через 70 суток после введения йода-131 в условиях индуцированного диуреза. Водная нагрузка производилась с 8°° до 830 ежедневно. Отстоявшуюся водопроводную воду вводили внутрижелудочным зондом из расчета 5% от массы тела. Мочу собирали в течение 2 часов с момента введения порции воды. К+ и Ыа+ мочи определяли с помощью метода фотометрии пламени. Белок в моче-фотометрически на "КФК-3" сульфосалициловым методом; креати-нин плазмы и мочи определяли фотометрически на спектрофотометре "СФ-46" и фотоэлектроколори-метре "КФК-3" (/=520 нм) по реакции с пикриновой кислотой. Содержание титруемых кислот и аммиака определяли титрометрически [9]. рН мочи определяли на микробиоанализаторе. Расчетные показатели функционального состояния почек вычисляли согласно методам, предложенным Ю.В.-Наточиным [6] и О.Шюк [13].

Достоверность межгрупповых отличий показателей определяли используя критерий Стью-дента, коэффициенты линейной корреляции рассчитывали общепринятым методом.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В табл. 1 представлены параметры кислотовы-делительной функции почек через 70 суток после введения изотопа в количестве 2 МБк на 1 кг массы. На 70-е сутки эксперимента величина рН мочи и показатели экскреции протонов у крыс после введения 2 МБк/кг не отличаются от контрольных. При этом экскреция аммиака снижается до 42,9% от величины аналогичного показателя в контроле. Однако расчеты показывают, что экскреция аммиака на единицу объема фильтрата имеет тенденцию к повышению, так же как и экскреция титруемых кислот и активных ионов водорода. Поскольку такие интегральные показатели, как экскреция протонов и величина рН мочи через

Таблица 1

Состояние кислотовыделительной функции почек в условиях водного диуреза через 70 суток после введения 1311 в количестве 2 МБк на кг массы тела

(X ± т)

рН мочи, ед.

Экскреция титруемых кислот, мкмоль за 2 ч Экскреция аммиака, мкмоль за 2 ч

Концентрация протонов в моче, мкмоль/л

Экскреция активных ионов водорода, нмоль за 2 ч

Экскреция активных ионов водорода, нмоль/100 мкл фильтрата Экскреция титруемых кислот, мкмоль/100 мкл фильтрата Экскреция аммиака, мкмоль/100 мкл фильтрата

Контроль, п=8

6,70 ±0,14 47,60 ±6,32

157,77 ±9,82

(2,90 ± 1,00)

1,36 ±0,45

(1,84 ±0,54) •

6,58 ±0,78

22,02 ± 1,29

10 1

10-'

п=19

6,76 ±0,11 29,76 ±7,63

67,73 ±6,17 р<0,01 (2,77 ±1,18)

1,73 ±0,85

(8,78 ±4,93) ■

13,56 ±4,50

29,21 ±4,16

10 1

10 1

Примечение: р - показатель достоверности отличий в сравнении с контролем; п - количество наблюдений.

70 суток после введения 2 МБк не отличаются от контрольных значений, то можно предположить, что почкам удается компенсировать метаболические последствия радиационного воздействия. В табл. 2 представлены данные о состоянии почечных механизмов поддержания гомеостаза натрия в организме через 70 суток после введения 13Ч. У животных, которым был введен |3|1 в количестве 2 МБк/кг, наблюдается достоверное повышение концентрации натрия плазмы на 9%. В 2,34 раза снижается фильтрационный заряд натрия и абсолютная величина реабсорбции данного катиона. Показатель проксимальной реабсорбции натрия на единицу объёма клубочкового фильтрата у крыс, подвергшихся воздействию радиойода, не отличаются от контрольных значений, а дистальный транспорт натрия на единицу объема фильтрата в 2,89 раза превосходит аналогичный показатель в контроле. Фракционная экскреция белка, в группе животных, которым был введен радиойод, в 2,33 раза превосходит контрольные значения. Отмечается достоверное снижение реабсорбции воды, тенденция к увеличению экскреции натрия на единицу фильтрата и слабая тенденция к увеличению фракционной экскреции натрия. Величина дистального транспорта натрия не отличается от контрольных значений, а стандартизация данного параметра на единицу объема фильтрата в 2,89 раз превышает аналогичный показатель в контроле. Через 70 суток после поступления йода в организм на 67,8%

Состояние почечного транспорта натрия в условиях водного диуреза через 70 суток после введения 1Э1( в количестве 2 МБк/кг массы тела (X ± т)

Таблица 2 емых кислот и аммиака, возрастает экскреция калия, а фракционная экскреция натрия имеет тенденцию к повышению.

Изучаемые Контроль, 13t |

показатели п =8 п=19

Диурез 4,8±0,3 4,2+0,3

мл за 2 часа

Относительный диурез, % 94,9+5,9 87,1 ±4,5

Концентрационный индекс 12,94±1,75 6,83±0,81

креатинина р<0,01

Концентрация натрия плазмы, 133,44 ± 1,56 145,53 + 2,21

м моль/л р<0,01

Клиренс креатинина 726,15+47,89 269,05±38,31

мкл в минуту р<0,01

Реабсорбция воды 94,39 ± 0,46 84,34+ 1,31

% р<0,01

Фильтрационный заряд натрия, 96,99 ± 6,62 41,46 + 4,82

мкмоль/мин р<0,01

Абсолютная реабсорбция натрия, 96,97 ± 6,62 41,43 ±4,82

мкмоль/мик р<0,01

Относительная реабсорбция 99,98 ±0,01 99,85 + 0,09

натрия, %

Дистальный транспорт натрия, 632,29 + 44,03 632,21 +35,31

мкмоль за 2 ч

Проксимальная реабсорбция 11,0 ±0,80 4,34 ±0,55

натрия, ммольэа2 ч р<0,01

Фракционная экскреция натрия, 0,39 + 0,06 1,61 +0,55

мкмоль/100 мкл фильтрата

Фракционная экскреция белка 0,06 ±0,01 0,14 ±0,01

мг на 100 мкл фильтрата р<0,01

Проксимальная реабсорбция 12,59 ± 0,15 12,37 ±0,32

натрия, мкмоль/100 мкл

фильтрата

Дистальный транспорт натрия, 0,75 ± 0,06 2,17 + 0,17

мкмоль/100 мкл фильтрата р<0,01

Примечание: р - показатель достоверности отличий в сравнении с контролем; п - количество наблюдений.

возрастает концентрация креатинина в плазме крови, а концентрация его в моче уменьшается на 34,3%, при этом клиренс креатинина снижается в 2,58 раза.

Коэффициент корреляции стандартизированных на единицу объема фильтрата величин проксимальной реабсорбции и дистального транспорта натрия через 70 суток после введения 2 МБк/кг радиойода имеет негативный знак (г= -0,741; р<0,01). Клиренс креатинина в этой группе положительно связан с величиной проксимальной реабсорбции натрия (г= +0,739; р<0,01) и негативно сдистальным транспортом натрия на единицу фильтрата (г= -0,850; р<0,01).

Полученные данные свидетельствуют о том, что i3lI при поступлении в организм оказывает существенное влияние на гомеостатичес-кие механизмы почки. Поддействием радиойода у животных происходит стойкое снижение экскреции креатинина, нарушение проксимальной реабсорбции натрия, усиление экскреции титру-

ОБСУЖДЕНИЕ

У млекопитающих почки являются одним из важнейших органов, регулирующих водно-солевой гомеостаз организма. Практически все водорастворимые химические вещества (ксенобиотики и продукты обмена), удаляются из организма преимущественно почками. Поэтому характер изменения почечных процессов является адекватной оценкой патогенетического влияния физических, химических и биологических факторов внешней среды на организм и, в частности, на почки [4]. На основании существующих представлений о кинетике радиоизотопов йода в организме можно предположить, что 1311 при поступлении в организм вызывает преимущественно поражения щитовидной железы, на фоне минимального воздействия на внетирео-идные компартаменты [7]. Однако анализ функционального состояния почек крыс через 70 суток после введения радиойода позволяет констатировать, что при поступ-лении в организм |3|1 существенные изменения показателей почечных функций, о чем свидетельствует достоверное снижение в 2,5 раза концентрационного индекса эндогенного креатинина,клиренса креатинина и экскреции аммония.

Уменьшение более, чем в 2 раза величины клубочковой фильтрации свидетельствует об уменьшении количества функционирующей паренхимы почек, которое может быть обусловлено как прямым повреждающим действием радиойода на клубочки, так и следствием активации внутрипочечной ренин-ангиотен-зиновой системы. Анализ почечного транспорта натрия не выявил достоверных повышений потерь катиона с мочой. В то же время дисталь-ный транспорт натрия на единицу объема клу-бочкового фильтрата выше контрольных значений, а проксимальная реабсорбция натрия на единицу объема фильтрата не отличатся от контрольных значений. Приведенные данные говорят о том, что потерь натрия удается избежать, как за счет уменьшения фильтрационной загрузки, так и за счет компенсаторных механизмов дистального отдела нефрона [2]. По таким показателям кислотовыделительной

функции почек, как величина рН мочи, экскреция активных протонов, а также фракционная эк-скреция аммиака и титруемых кислот, экспериментальная группа не отличается от контрольной. У крыс, которым был введен радиойод, установлена положительная корреляция экскреции калия и экскреция титруемых кислот и положительная корреляция между экскрециями натрия и калия, на фоне достоверного (р<0,05) усиления калийуреза до 35,48±7,13 мкмоль/2ч (п=19) против 17,53±3,36 мкмоль/2ч в контрольной группе (п=8). Повышение калийуреза может быть связано с системными мемб-ранотропными эффектами радиойода, в том числе и гемолизом эритроцитов [17]. Поданным литературы, с изменением показателей рН и рО, среды приток калия в эритроциты, при прохождении через сосуды почки, может сокращаться [18]. Возможно также, что увеличение доставки нереабсорбируемых анионов в дистальный отдел нефрона тоже является фактором, стимулирующим увеличение экскреции катионов [12]. Действительно, результаты наших исследований указывают на тесную положительную корреляцию экскреции калия и титруемых кислот у облученных крыс.

Величина клиренса креатинина имеет отрицательный знак коэффициента корреляции с показателем дистального транспорта натрия на единицу объема фильтрата, как в контрольной, так и в экспериментальной группе, что свидетельствует о функционирующей тубуло-гломерулярной обратной связи. Через 70 суток после введения радиойода (2 МБк/кг) у крыс обнаружена отрицательная корреляция проксимальной реабсорбции натрия на единицу объема фильтрата и фракционных экскреций аммония и титруемых кислот. Приведенная закономерность косвенно подтверждает ведущую роль проксимального натрий/протонного противо-транспорта в под держании кислотно-основного равновесия в организме и компенсаторном характере усиления экскреции общих кислот. Возможно, следствием нарушения кислотовыделительной функции было вовлечение внутриклеточных буферных систем в регуляцию кислотно-основного равновесия, сопровождавшееся повышением концентрации калия во внеклеточной жидкости. Калий, в свою очередь, способен оказывать прямое стимулирующее действие на секрецию минерало-кортикоидов в клубочковой зоне надпочечников. Потеря оснований, вследствие нарушения кислотовыделительной функции почек, также может рассматриваться как одна из вероятных причин активации ренин-ангиотензин-альдостероновой

системы в более отдаленные сроки после введения радионуклида. Возможно, что преобладание факторов, стимулирующих ренин-ангиотензин-альдосте-роновую систему в условиях радиационного поражения способно повышать риск дальнейшего фиброза клубочков и интерстиция канальцев [14,18]. Негативным фактором, в данных обстоятельствах является прямое действие радиойода на клубочковую зону надпочечников [5] и гипофиз [3,11]. Совокупность перечисленных факторов может являться одной из причин возникновения стойкого вазопрессорного потенциала, способного нарушить параметры системной гемодинамики, а также ионного гомеостаза. Уместно напомнить, что почки тесно вовлечены в физиологические механизмы регуляции тиреоидного статуса организма, в том числе реализуемые благодаря высокой активности ферментных систем монодей-одирования тироксина [ 1 ], локализованных на ба-золатеральной мембране нефроцитов проксимального отдела нефрона. Поэтому взаимосвязь нарушения функции почек с изменением тиреоидного статуса организма в условиях поступления радиоактивных изотопов йода в организм, по нашему мнению, является одним из перспективных направлений исследования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, йод-131 может вызывать как непосредственное нарушение механизмов почечного транспорта веществ, так и опосредованное через нейроэндокринное звено регуляции функции почки и почечный кровоток. Существующие, на первый взгляд, противоречия между полученными нами данными и сведениями о тканевых дозах, формируемых йодом-131 при поступлении его в организм, устранимы, если учесть:

- высокую скорость фильтрации в почках;

- высокую интенсивность кровотока и реабсорбции фильтрата в сравнительно небольшом объеме коркового вещества почечной ткани.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Верещагина Г.В., Трапкова A.A., КашулинаА.П. Взаимодействие трийодтиронина с ядерно-рецепторным комплексом клетки - ключевое звено физиологического контроля жизнедеятельности организма//Успехи современной биологии.-1991.-Т. 111,вып.1.-С.59-72.

2.Гоженко А.И. ЭнерУетическое обеспечение основных почечных функций и процессов в норме и при повреждении почек: Дис... д-ра мед. наук.-Черновцы.1987.-368 с.

3.Калистратова B.C. Особенности кинетического и биологического действия радиоактивного йода -131 //Здравоохранение Белоруссии.-1986.-№12.-С.26-30.

4.Методические указания "Методы изучения почек при

токсиколого-гигиеническихисследованиях"//Гоженко А. И., Войтенко A.M., Кухарчук А.Л. и др.-Одесса.:ВНИИ гигиены водного транспорта МЗ СССР, 1991,-23 с.

5.Москалев Ю.И. Отдаленные последствия воздействия ионизирующих излучений.-М.:Медицина, 1991 .-463 с.

6.Наточин Ю.8. Физиология почки. Формулы и расчёты.-Л.:Наука,1974.-68 с.

7.0саное Д.П., Лихтарев И.А. Дозиметрия излучений инкорпорированных радиоактивных веществ. М,:Атомиздат, 1977.

8.Рябов К.П. О влиянии ионизирующих излучений на структуру почки//Здрааоохранение Белоруссии .-1965.-№6.-С, 23-26.

9.Рябое С.И., Наточин Ю.В., Бондаренко Б.Б. Диагностика болезней почек.-Л.:Медицина,1979.-256 с.

Ю.Сушкевич Г.Н., Цыб А.Ф., Ляско Л,И, Патофизиологические подходы к анализу медицинских последствий аварии на Чернобыльской АЭС// Медицинская радиология, -1992, -N=9-10.-С.50-59,

11.Шаврина Е.А., Калистратова В.С.Дищенко Г.С. Значение модифицирующих факторов для решения вопросов нормирования радиоактивных изотопов йсда//Кинетика

обмена, биологическое действие радиоактивных изотопов Йода.-М.:Институт биофизики МЗ РФ.- 1989.-С.218-227.

12.Шейман Дж.А. Патофизиология почки: Пер, с англ,-М.:6ином, 1997.-220 с.

13.1±1юк О. Функциональное исследование почек.-Прага:Авиценум, 1981 ,-463с,

14.Anderson P.W., Do V.S., Hsueh W.A. Angiotensin II causes mesangial cell hypertrophy//Hypertension.-1993.-Vol. 21 ,N1 .-P29-35.

15.Hulbert A.J. Thyroid hormones and their effects: a new perspective//Biol.Rev.-2000.-Vol, 75,N4.-P.519-631.

16.Ketteler M., Noble N.A., Border W.A. Transforming growth factor-/i and angiotensin II: The missing link from glomerular hyperfiltration to glomerulo-sclerosis?//Ann. Rev. Physiol.-1995.-Vol. 57.-P.279-295.

17.Kokot F. Abnormalities of potassium metabolism in chronic uremia//Ctin. Nephrol.-1996.-Vol. 46.N4.-R276-277.

18,Speake PR, Gibson J.S. Urea-stimulated KCi co-transport and oxygenation activation in equine red cells//J. Physiol. Proc.-1996.-Vol. 493.-P.63.

Поступила в редакцию 22.11.2001 г.