ВПЛИВ ІОНІВ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ НА мембрани СТІЙКІСТЬ ЕРИТРОЦИТІВ У нормі І ПРИ РІЗНОГО ПАТОЛОГІЇ ОРГАНИЗМА
1 Бакинський державний університет
Вивчено вплив іонів важких металів (Pb2 +, Co2 +, Zn2 +) на мембранну стійкість еритроцитів крові здорової людини і # 8239; різних хворих. Встановлено, що іони важких металів призводять до # 8239; зменшення мембранної стійкості еритроцитів крові. Зменшення стійкості еритроцитів залежить від концентрації і # 8239; тривалості експозиції іонів металів: чим вище концентрація і # 8239; час дії, тим більше зменшується щільність еритроцитів. При обстеженні захворювань (гостра пневмонія, пухлина щитовидної залози, цукровий діабет) спостерігається зниження стійкості еритроцитів крові хворих до # 8239; кислотному гемолизу. Швидкість кислотного гемолізу зменшується в # 8239; еритроцитах крові хворого в порівнянні з # 8239; еритроцитами крові здорової людини і # 8239; залежить від характеру хвороби. Отримані дані дозволяють вважати, що зміна фізико-хімічного складу еритроцитів, що виявляється в # 8239; непостійність їх стійкості, є наслідком пошкодження мембрани еритроцитів при впливі іонів важких металів.
іони важких металів
2. # 8239; Гітельзон М.І. Ерітрограмм як метод клінічного дослідження крові / М.І. Гітельзон, І.А. Терсков. - Красноярськ: Вид-во Сибірського відділення АН СРСР, 1954. - 246 с.
Останнім часом велика увага приділяється вивченню впливу іонів важких металів на стійкість еритроцитів крові людини.
Основною мішенню токсичної дії важких металів є біологічна мембрана [5].
Еритроцити - універсальна модель для вивчення процесів, що відбуваються в клітинній мембрані під дією найрізноманітніших агентів. Детальне дослідження змін морфофункціональних показників еритроцитів під впливом різних хімічних подразників, з якими людина стикається в процесі природних взаємин з природою, дозволяє повніше встановити можливі наслідки і визначити найбільш ефективні шляхи їх корекції в умовах дії еколого-хімічних факторів навколишнього середовища. Токсична дія різних сполук важких металів переважно зумовлено взаємодією з білками організму, тому їх називають білковими отрутами. Одним з таких металів є кадмій [6].
А.А. Тугаревим запропонований комплекс інформативних критеріїв для оцінки токсичного впливу іонів кадмію на морфофункціональні показники еритроцитів периферичної крові людини і тварин [6, 7].
Зовнішня оболонка клітин крові багата функціональними групами, здатними зв'язувати іони металів [1].
Біологічна роль вторинного зв'язування металів вельми неоднозначна і залежить як від природи металу, так і його концентрації і часу експозиції [7].
У роботах С.М. Охріменко показано підвищення ступеня гемолізу еритроцитів після введення тваринам солей CaCl і HgCl2 [4].
Іони кобальту здатні безпосередньо ініціювати перекисне окислення ліпідів (ПОЛ), витісняти залізо з гема і гемопротеинов, в той час як механізм дії ртуті полягає в зв'язуванні SH-груп білкових і небілкових тіолів. Попередньо введений триптофан частково обмежує посилення спонтанного гемолізу еритроцитів, викликане ввденія хлориду кобальту. Відсутність такого ефекту в разі введення в організм хлориду ртуті свідчить про наявність іншого механізму, мабуть, пов'язаного з високою спорідненістю іонів ртуті до тіогруппам мембранних білків [4].
Матеріали і методи дослідження
У даній роботі вивчено вплив важких металів (Pb2 +, Co2 +, Zn2 +) на мембранну стійкість еритроцитів крові здорової людини і різних хворих (цукровий діабет, пухлина щитовидної залози, гостра пневмонія).
Для дослідів використовували кров, узяту з пальця. Набирали 20 мм 3 крові в 2 мл фізіологічного розчину.
Ерітрограмм будувалася за методом кислотних ерітрограмм, запропонованих Гітельзоном і Терсковим [2].
Для спостереження за кінетикою гемолізу використовували фотоелектричний колориметр КФК-2. За стандартну прийнята концентрація еритроцитів, оптична щільність якої в даних умовах становила 0,700.
Результати дослідження
і їх обговорення
У суспензію еритроцитів додавали розчини важких металів (хлориди Pb, Co, Zn) в кінцевих концентраціях від 10-5 до 10-3 М. Отримані зразки інкубували протягом 10-60 хвилин. Потім визначалася оптична щільність еритроцитів в залежності від концентрації і часу впливу іонів важких металів. Крім того, вивчено кінетику кислотного гемолізу еритроцитів в крові здорової людини і крові хворих в залежності від концентрації іонів важких металів. Відомо, що в залежності від віку людини змінюється мембранна стійкість еритроцитів крові. У зв'язку з цим при взятті крові враховували вік.
Встановлено, що використані іони важких металів впливають на мембранну стійкість еритроцитів, яка виражається в зміні щільності останніх. Так, наприклад щільність суспензії еритроцитів, підданих впливу іонів Pb2 + в концентрації 10-3 М протягом 60 хвилин, зменшується на 90%, а при впливі іонів Co2 + і Zn2 + відповідно на 70 і 60% (час дії 60 хвилин, концентрація 10-3 М), тоді як щільність суспензії еритроцитів необроблених іонами не змінюється.
Таким чином, встановлено, що щільність суспензії еритроцитів змінюється в залежності від концентрації і тривалості впливу іонів важких металів - чим вище концентрація і час впливу, тим більше зменшення щільності еритроцитів.
З ерітрограмм, що характеризує кислотний гемоліз еритроцитів крові здорової людини, видно, що початок гемолізу на 2-й хвилині, тривалість гемолізу становила 8 хвилин, максимум 6 хвилин. Швидкість кислотного гемолізу крові змінюється при дії іонів важких металів. Так, якщо порівняти ерітрограмм зразків крові, які підпадали під вплив іонів Pb2 + (концентрація 10-3 М, час впливу 30 хвилин), то можна помітити, що гемоліз триває в середньому 4 хвилини і максимум розподілу еритроцитів 2 хвилини; в порівнянні з іонами Pb2 + і Co2 + іони Zn2 + чинять слабкий вплив, і кислотний гемоліз триває 6, 5 хвилин, максимум 4 хвилини (рис. 1, 2).
У представленій роботі також вивчена кінетика кислотного гемолізу еритроцитів крові хворих на цукровий діабет, пухлиною щитовидної залози і на гостру пневмонію. Як видно з отриманих даних, в крові хворих на пневмонію і пухлини щитовидної залози відбувається накопичення в групі понижено-стійких, середньостійкі еритроцитів і зменшення кількості підвищено-стійких еритроцитів. А у хворих на цукровий діабет ерітрограмм крові з правого боку піднята. Це вказує на збільшення рівня еритропоезу в крові [2].
Вплив використаних в роботі іонів важких металів на еритроцити крові хворих відрізняється (рис 3, 4, 5). Так, наприклад, іони Zn2 + роблять сильний вплив на еритроцити крові хворого на гостру пневмонію і пухлиною щитовидної залози в порівнянні з еритроцитами крові здорової людини. Підтвердженням наших даних з'явилися результати досліджень, проведених у хворих із злоякісними пухлинами різної локалізації, де були виявлені виражені порушення білкового складу (зниження вмісту високомолекулярних поліпептидів при одночасному збільшенні частки низькомолекулярних білків), а також показано, що з низькомолекулярними білками в основному зв'язуються іони Zn2 + [ 3,1]. При впливі іонів Pb2 + на еритроцити крові хворих спостерігається зсув усієї ерітрограмм вліво, отже, втрачає стійкість вся маса еритроцитів.
Мал. 1. ерітрограмм крові здорової людини після впливу іонів Co2 +:
1 - контроль; 2 - 10-5 M; 3 - 10-4 M; 4 - 10-3 M.
Час впливу 30 хв P <0,5
Мал. 2. ерітрограмм крові здорової людини після впливу іонів Zn2 +:
1 - контроль; 2 - 10-5 M; 3 - 10-4 M; 4 - 10-3 M.
Час впливу 30 хв P <0,5
Отримані дані дозволяють вважати, що зміна фізико-хімічного складу еритроцитів, що виявляється в мінливості їх стійкості, є наслідком пошкодження мембрани еритроцитів при впливі іонів важких металів. Вплив іонів важких металів (Pb2 +, Co2 +, Zn2 +) залежить від концентрації, тривалості їх експозиції і попереднього стану здоров'я людини.
Мал. 3. ерітрограмм крові хворих на пневмонію після впливу іонів важких металів:
1 - кров хворих на пневмонію; 2 - Co2 + (10-5 M); 3 - Zn2 + (10-5 M); 4 - Pb2 + (10-5 M).
Час впливу 30 хв P <0,3
Мал. 4. ерітрограмм крові хворих пухлиною щитовидної залози
після впливу іонів важких металів:
1 - кров хворих пухлиною щитовидної залози; 2 - Co2 + (10-5 M); 3 - Zn2 + (10-5 M); 4 - Pb2 + (10-5 M). Час впливу 30 хв P <0,4
Мал. 5. ерітрограмм крові хворих на цукровий діабет після впливу іонів важких металів:
1 - кров хворих діабетом; 2 - Zn2 + (10-5 M); 3 - Co2 + (10-4 M); 4 - Pb2 + (10-3 M).
Час впливу 30 хв P <0,3
Халілов Р.І.Х. д.ф.-м.н. провідний науковий співробітник лабораторії радіоекології Інституту радіаційних проблем Національної академії наук Азербайджану, м.Баку;
Гусейнов Т.М. д.б.н. керівник лабораторії екологічної біофізики Інституту фізики Національної академії наук Азербайджану, м.Баку.
Пропонуємо вашій увазі журнали, що видаються у видавництві «Академія природознавства»
(Високий імпакт-фактор РИНЦ, тематика журналів охоплює всі наукові напрямки)