Изучение индукции синтеза металлотионеина в печени крыс при внутрижелудочном введении ацетата цинка и хлорида кадмия

Пыхтеева Е. Д.

Научные руководители: к.м.н., доцент Л. Г. Коваленко

д.м.н., профессор Л. М. Шафран

«Одесский национальный медицинский университет»,

«Украинский НИИ медицины транспорта»

г. Одесса, Украина

Введение

Металлотионеин, более 50 лет тому назад обнаруженный и охарактеризованный B. L.Vallee с сотрудниками (1957) транспортер Cd и Zn, оказался представителем уникального семейства многофункциональных белков, которые играют центральную роль в обмене и детоксикации тяжелых металлов и в управлении различными формами стресса. МТН был выделен как белок, связывающий Cd и Zn, и получил свое название в связи с высоким содержанием в нём металлов и серы.

Металлотионеины (МТН) относятся к многофункциональным низкомолекулярным белкам, индукция синтеза которых вызывается многими агентами химической (тяжелые металлы (ТМ), некоторые органические растворители) и физической (переохлаждение, перегревание) природы, а также голодом, психо-эмоциональным стрессом и др. Основная физиологическая роль МТН состоит в обеспечении гомеостаза цинка, транспорта его к местам синтеза цинксодержащих ферментов и регуляции практически всех цинк-зависимых процессов в организме, а также в участии его в атиоксидантной системе в роли регулятора активных форм кислорода и свободно-радикальных процессов за счет согласованного действия окисленных и восстановленных цистеиновых SH-групп (которых в МТН до 30) [1].

Материалы и методы

Работа выполнялась на базе Украинского НИИ медицины транспорта (отдел токсикологии). Эксперимент проведен на белых нелинейных крысах массой 300–350 г, содержавшихся на общевиварном рационе, которые были разделены на 3 группы по 3 животных. Животным первой группы ввели однократно внутрижелудочно ацетат цинка в дозе 50 мг/кг (по металлу), второй — хлорид кадмия в дозе 3,7 мг/кг (по металлу, 1/10 ЛД50). Животным контрольной группы вводили воду, чтобы нивелировать влияние психо-эмоционального стресса на синтез МТН. Животных декапитировали под эфирным наркозом через 48 часов после введения, отбирали печень, в которой определяли интегральное содержание МТН методом замещения кадмием с АЭС-детектированием. Все манипуляции с животными проводили в соответствии с требованиями биоэтики по работе с позвоночными животными.

В литературе описано несколько способов определения содержания металлотионеинов в биологических объектах [2]. Они основаны на том, что в организме МТН всегда стехиометрически связаны с ионами металлов [3]. Группа методов, основанная на полном замещении эссенциальных металлов в МТН другим металлом с более прочным и быстрым связыванием в условиях in vitro (обычно, кадмием или ртутью) с последующим удалением избытка несвязанного металла и количественным высокоточным определением связанного, получила название «заместительных» методов. На первом этапе анализа необходимо удалить из гомогената ткани высокомолекулярные белки, что достаточно легко сделать осаждением 30 % трихлоруксусной кислотой (ТХУ). В дальнейшем осажденные белки удаляются, а вся работа проводится с надосадочной жидкостью, которая содержит низкомолекулярные белки. Используемый метод количественного определения МТН подробно описан в монографии Л. М. Шафрана с соавт. [1]. Время экспозиции низкомолекулярнойфракции гомогената тканей избытком кадмия — 1 час при комнатной температуре.

Результаты исследования

Результаты эксперимента приведены в таблице. При определении концентрации кадмия методом АЭС в спектрах образцов были обнаружены интенсивные пики цинка, что свидетельствует о неполном замещении его кадмием в МТН за 1 час. Были рассчитаны концентрации МТН по кадмию и цинку, исходя из литературных данных о связывании 7 моль металлов на 1 моль МТН.

Таблица 1 — Среднее интегральное содержание МТН (мкмоль/кг) в печени крыс

Анализ данных, приведенных в таблице, позволяет сделать выводы:

1. Однократное внутрижелудочное введение солей кадмия и цинка в дозе 1/10 ЛД50 вызывает индукцию синтеза металлотионеина в печени для обеспечения активного связывания и элиминирования избытка тяжелых металлов.

2. Соли цинка являются более сильными индукторами синтеза металлотионеинов в условиях эксперимента.