CC BY
63
УДК: 546.41:616.12-008.331.001.6
ВЛИЯНИЕ МОЛИБДЕНА
НА ПОКАЗАТЕЛИ СИСТЕМНОЙ ГЕМОДИНАМИКИ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ГИПОКАЛЬЦИЕМИИ
К.Г. Митциев1, В.Б. Брин12, А.К. Митциев1'2, О. Т. Кабисов1
1ФГБУН «Институт биомедицинских исследований Владикавказского научного центра РАН Владикавказ, Россия
2ФГОУ ВО «Северо-Осетинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации Владикавказ, Россия
Аннотация. Молибден относится к жизненно важным микроэлементам, необходимым для функционирования биологических систем, поскольку является составной частью ферментов, катализирующих различные метаболические реакции. Сердечно-сосудистая система, одной из первых подвергается токсическому влиянию ксенобиотиков, однако работ посвященных изучению токсических эффектов молибдена на сердечно-сосудистую систему крайне мало. Целью исследования было изучение сердечно-сосудистых эффектов молибдена в условиях экспериментальной гипокальциемии. Результаты экспериментальных исследований позволили установить, что в условиях чрезмерного поступления в организм молибден приводит к увеличению артериального давления, при этом, наряду с развитием артериальной гипертензии у животных, получавших молибден, отмечается снижение насосной функции сердца. Состояние искусственной гипокальциемии в значительной степени усиливает токсические эффекты молибдена на сердечно-сосудистую систему, способствуя развитию более выраженной артериальной гипертензии.
Ключевые слова: системная гемодинамика, молибден, кальцитонин, гипокальциемия, крысы.
Введение. Молибден относится к жизненно важным микроэлементам, необходимым для функционирования биологических систем, поскольку является составной частью ферментов, катализирующих различные метаболические реакции. Сам металл является биологически неактивным, если он не образует комплекс с помощью специальных кофакторов. Молибден принимает участие в регуляции процессов синтеза белка, поскольку входит в состав трех основных ферментов: альдегидокси-дазы, ксантиноксидазы и сульфита оксидазы, отвечающих за процессы метаболизма ДНК и РНК [5]. Ионы молибдена обладают выраженной антиканцерогенной активностью, принимают участие в процессах метаболизмы оксида азота и мочевой кислоты. Молибден в основном содержится в пи-
щевых продуктах, вследствие чего алиментарный путь, является основным способом поступления молибдена в организм [4].
Чрезмерное поступление молибдена в организм в большинстве случаев регистрируется у людей занятых в промышленном производстве молибдена. Поскольку сердечно-сосудистая система является основной транспортной системой организма, она одна из первых подвергается высокой токсической нагрузке [2, 3]. Токсические эффекты молибдена на сердечно-сосудистую систему имеют неоднозначный характер, поскольку наряду с работами, описывающими гипертоническую направленность кардиотоксического влияния молибдена, встречаются также исследования демонстрирующие гипотонический эффект молибдена в условиях чрезмерного поступления в организм.
Митциев К.Г. и др. Влияние молибдена на показатели системной гемодинамики..
----—-
Обладая выраженными ионообменными свойствами, кальций относится к конкурентным биометаллам по отношению к большинству ксенобиотиков, а в условиях повышенных концентраций способен значительно снижать токсические эффекты тяжелых металлов. Однако работ, посвященных изучению сердечно-сосудистых эффектов молибденовой интоксикации в условиях гипокальцие-мии, в современной литературе не имеется.
Цель исследования: изучение сердечно-сосудистых эффектов молибдена в условиях экспериментальной гипокальциемии.
Материал и методы. Работа выполнена на 45 крысах-самцах линии Вистар массой 200— 300 г. При проведении экспериментов руководствовались статьей 11-й Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации (1964), «Международными рекомендациями по проведению медико-биологических исследований с использованием животных» (1985) и Правилами лабораторной практики в Российской Федерации (приказ МЗ РФ от 19.06.2003 г. № 267). Эксперименты проводились в 3 группах животных: 1-я группа — интактные животные; 2-я группа — животные с внутрижелудочным введением молибдата аммония; 3-я группа — животные с внутрижелудочным введением молибдата аммония в условиях экспериментальной гипокальциемии. Крысы в течение эксперимента находились на стандартном пищевом рационе, имели свободный доступ к воде и пище в течение суток. Световой режим — естественный. Экспериментальная модель гипокаль-циемии у животных создавалась путем ежедневного подкожного введения препарата «Миакаль-цик» — синтетического кальцитонина лосося в дозировке 0,6 МЕ/100 г веса животного в течение 20 дней. Для этого 1 мл (100 МЕ) препарата разводили в 9 мл физиологического раствора, а затем на 100 г массы тела крыс инъецировали 0,06 мл полученного раствора. Спустя 20 дней эксперимента определяли уровень кальция в плазме крови (фон — 2,42 ± 0,049 ммоль/л; 2-я группа — 2,37 ± 0,046; 3-я группа — 1,19 ± 0,034, р < 0,001) и отбирали животных с наиболее выраженной ги-покальциемией для дальнейших экспериментов.
Модель хронической молибденовой интоксикации создавалась путём внутрижелудочного введения раствора молибдата аммония в дозировке
50 мг/кг (в пересчете на металл) в течение 30 дней, ежедневно, 1 раз в сутки.
Определение гемодинамических показателей проводилось в остром эксперименте. Животные находились под тиопенталовым наркозом. Определялись следующие показатели: артериальное давление — инвазивно (кровавым способом) путем введения в бедренную артерию пластикового катетера, заполненного 10%-ным раствором гепарина и подключенного к электроманометру «ДДА». Регистрация данных проводилась на мониторе МХ-04 с распечаткой данных на принтере Epson LX-1050+.
При измерении минутного объема крови через левую общую сонную артерию в дугу аорты вводился термистор МТ-54М. Физиологический раствор фиксируемой температуры объемом 0,2 мл вводился в правое предсердие через катетеризируемую правую яремную вену. Кривые термодилю-ции регистрировались на самописце Э1II1-5. В ходе эксперимента животным с целью изучения реактивности сердечно-сосудистой системы в бедренную вену через катетер вводились ингибитор ан-гиотензинпревращающего фермента (АПФ) капто-прил в дозе 30 мг/кг и а1-адреноблокатор доксазо-зин в дозе 20 мг/кг. Показания регистрировались с помощью монитора МХ-04, распечатка данных велась на принтер «Epson-1050+». Рассчитывались среднее артериальное давление (САД) по формуле САД = ДД + 73 ПД, где ДД — диастолическое давление, ПД — пульсовое давление; частота сердечных сокращений (ЧСС) — с помощью монитора МХ-04; по специальным формулам [1] рассчитывались сердечный индекс (СИ), ударный индекс (УИ) и удельное периферическое сосудистое сопротивление (УПСС). Результаты обработаны статистически с использованием t-критерия Стьюден-та по программе «Prizma 4.0».
Результаты и обсуждение. Определение гемодинамических показателей у крыс, получавших изолированное введение молибдена, позволило установить наличие ярко выраженной гипертен-зивной реакции сердечно-сосудистой системы у животных, характеризовавшейся достоверно значимым ростом среднего артериального давления, относительно фоновых значений интактного контроля (табл. 1). Следует отметить, что причиной роста артериального давления, явилось достоверно значимое увеличение удельного периферического сосудистого сопротивления (табл. 1).
The Journal of scientific articles "Health and Education Millennium", 2016. Vol. 18. No 8
----—-
Таблица 1
Влияние молибдата аммония на основные гемодинамические показатели у крыс в условиях экспериментальной гипокальциемии
Условия опыта Стат. показатель Среднее артериальное давление (мм рт. ст.) Удельное периферическое сосудистое сопротивление (усл. ед.) Сердечный индекс (мл/кг) Ударный индекс (мл/кг)
Фон М ± m 108,4±1,3 1,63±0,09 57,23 ± 1,44 0,158 ± 0,004
Группа № 2 М ± m 134,3±3,1 2,48±0,11 44,28 ± 1,32 0,108 ± 0,003
р *) *) *) *)
Группа № 3 М ± m 142,3±2,2 3,05±0,13 34,16 ± 1,52 0,084 ± 0,004
р *) *) *) *)
Примечание: * достоверное (р < 0,001) изменение по сравнению с фоном; М — выборочное среднее, т — ошибка среднего, р — достигнутый уровень значимости.
Определение реактивности сердечно-сосудистой системы у животных, получавших только молибден, не установило наличия значимых изменений, относительно интактного контроля. Однако способность сердечно-сосудистой системы к восстановлению исходных гемодинамических значений в условиях хронического отравления молибденом, была значительно сниженной, что подтверждалось наличием более выраженной реакции снижения САД и УПСС спустя 60 минут после введения доксазозина и каптоприла (табл. 2).
Кардиотоксические эффекты молибдена в условиях искусственной гипокальциемии, вызванной подкожным введением кальцитонина, проявлялись в виде достоверно значимого роста среднего артериального давления, сочетавшегося со снижением как ударного, так и сердечного индексов, относи-
Выводы. Таким образом, молибден в условиях чрезмерного поступления в организм экспериментальных животных приводит к формированию артериальной гипертензии сочетающейся со снижением компенсаторной способности системы кровообращения к восстановлению исходных показа-
тельно показателей группы животных № 2, что свидетельствует о развитии выраженных нарушений насосной функции сердца в условиях экспериментальной гипокальциемии (табл. 1). Внутривенное введение доксазозина и каптоприла не выявило изменений реактивности сердечно-сосудистой системы в группе животных № 3, однако, как и в группе животных № 2, отмечалось снижение способности сердечно-сосудистой системы к восстановлению исходных показателей (табл. 2). Изменения а1-адренореактивности и реактивности ренин-ан-гиотензиновой системы в условиях экспериментальной гипокальциемии, имели аналогичную направленность, и не имели достоверно значимых отличий от показателей животных, изолированно получавших молибден (табл. 2).
телей системной гемодинамики. Экспериментальная гипокальциемия, существенно усиливает токсические эффекты молибдена на сердечно-сосудистую систему, что является свидетельством значимой роли кальция в токсикокинетических процессах действия молибдена.
Таблица 2
Относительные сдвиги показателей системной гемодинамики у экспериментальных животных после введения доксазозина и каптоприла по сравнению с исходными данными
Условия САД УПСС САД УПСС
опыта (каптоприл) (каптоприл) (доксазозин) (доксазозин)
1 мин 60 мин 1 мин 60 мин 1 мин 60 мин 1 мин 60 мин
Фон -38% -22% -45% -23% -39% -10% -39% -9%
Группа № 2 -41% -40% -49% -37% -40% -32% -41% -30%
— *) — *) — *) — *)
Группа № 3 -44% -45% -50% -43% -46% -35% -44% -33%
— *) — *) — *) — *)
Примечание: * достоверное (р < 0,001) изменение по сравнению с фоном.
Митциев К.Г. и др. Влияние молибдена на показатели системной гемодинамики..
—--
ЛИТЕРАТУРА
1. Брин В.Б., Зонис Б.Я. Физиология системного кровообращения. Ростов н/Д: Изд-во Ростовского университета, 1984. С. 1—80.
2. Митциев А.К., Брин В.Б., Бабаниязов Х.Х., Пронина Н.В. Способ профилактики токсического действия свинца у экспериментальных животных при хроническом отравлении. Патент на изобретение RUS 2358328 06.03.2008.
3. Митциев А.К., Брин В.Б., Митциев К.Г., Каби-сов О.Т. Коррекция мелаксеном изменений процессов свободнорадикального окисления и кардиотоксического
действия кадмия в эксперименте // Вестник новых медицинских технологий. 2013. Т. 20. № 2. С. 400—402.
4. Diamantino T.C., Guilhermino L., Almeida E., So-ares A.M. Toxicity of sodium molybdate and sodium di-chromate to Daphnia magna straus evaluated in acute, chronic, and acetylcholinesterase inhibition tests // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2000. Vol. 45. № 3. Р. 253—259.
5. Stafford J.M., Lambert C.E., Zyskowski J.A., Eng-fehr C.L., Fletcher O.J., Clark S.L., Tiwary A., Gulde C.M., Sample B.E. Dietary toxicity of soluble and insoluble molybdenum to northern bobwhite quail (Colinus virginianus) // Ecotoxicology. 2016. Vol. 25. № 2. Р. 291—301. doi: 10.1007/s10646-015-1587-5.
INFLUENCE MOLYBDENUM SYSTEMIC HEMODYNAMIC PARAMETERS IN EXPERIMENTAL HYPOCALCEMIA
K.G. Mittsiev1, V.B. Brin1'2, A.K. Mittsiev1'2, O.T. Kabisov1
1 Federal State Instituting of Science "Institute for Biomedical Research" of Vladikavkaz Scientific Center RAS Vladikavkaz, Russia
2Federal State Educational Institution of Higher Education "North-Ossetian State Medical Academy", the Ministry of Health of the Russian Federation Vladikavkaz, Russia
Annotation. Molybdenum belongs to the essential trace elements, essential for the functioning of biological systems as an integral part of enzymes which catalyze various metabolic reactions. Cardiovascular system, one of the first exposed to the toxic effects of xenobiotics, but works devoted to the study of toxic effects of molybdenum on the cardiovascular system is extremely small. The aim was to study the cardiovascular effects of molybdenum in experimental hypocalcemia. The experimental results revealed that under the conditions of excessive intake of molybdenum has a pronounced increase in blood pressure, along with the development of hypertension in animals treated with molybdenum, a decline of cardiac pump function. Artificial condition hypocalcemia greatly increases molybdenum toxic effects on the cardiovascular system, contributing more of hypertension.
Key words: systemic hemodynamics, molybdenum, calcitonin, hypocalcemia, rats.
REFERENCES
.1 Brin V.B. Zonis B.Ja. Fiziologija sistemnogo kro-voobrashhenija. Rostov-na-Donu, Izdatelstvo Rostovskogo universiteta, 1984, pp. 1—80.
2. Mittsiev A.K., Brin V.B., Babanijazov H.H., Pronina N.V. Sposob profilaktiki toksicheskogo dejstvija svinca u jeksperimental'nyh zhivotnyh pri hronicheskom otravlenii. Patent na izobretenie R US 2358328 06.03.2008.
3. Mittsiev A.K., Brin V.B., Mittsiev K.G., Kabisov O.T. Korrekcija melaksenom izmenenij processov svo-
bodnoradikal'nogo okislenija i kardiotoksicheskogo dejstvija kadmija v jeksperimente. Vestnik novyh medicinskih tehno-logij, 2013, vol. 20, no. 2, pp. 400—402.
4. Diamantino T.C., Guilhermino L., Almeida E., Soares A.M. Ecotoxicol Environ Saf 2000;45(3):253—9.
5. Stafford J.M., Lambert C.E., Zyskowski J.A. Ecotoxicology. 2016;25(2):291—301. doi: 10.1007/s 10646015-1587-5.
