 |
НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Изменение активности пероксидазы при воздействии экотоксикантов на организм лабораторных животных
Изменение активности пероксидазы при воздействии экотоксикантов на организм лабораторных животных
Изменение активности пероксидазы при воздействии экотоксикантов на организм
лабораторных животных.
Одним из наиболее опасных и масштабных
по характеру воздействия на окружающую среду является химическое воздействие. В
настоящее время в результате хозяйственной деятельности человека в биосфере
циркулирует большое число различных чужеродных для человека и животных
соединений, или ксенобиотиков (термин «ксенобиотики» дословно обозначает
«чуждый жизни»), многие из которых имеют исключительно высокую токсичность. Наиболее
опасные соединения называются экотоксикантами.
Экотоксиканты
- ядовитые химические загрязнители окружающей среды, способные долгое время
сохраняться, мигрировать и накапливаться в ее биотических и абиотических
компонентах, оказывая длительное токсическое воздействие на человека и
животных. В экологическом аспекте любые химические загрязнения являются
чужеродным комплексом в экосистеме, и их принято подразделять на четыре класса
опасности: I - чрезвычайно опасные, II – высоко опасные, III - умеренно опасные
и IV – малоопасные. В настоящее время скорость увеличения вредного воздействия
средовых химических факторов и интенсивность их влияния выходит за пределы
биологической приспособляемости экосистем к изменениям среды обитания и создает
прямую угрозу жизни и здоровью населения, поэтому требуется всестороннее
изучение экотоксикантов и разработка мер борьбы с их распространением и
повреждающим действием являются актуальной проблемой всемирного значения.
Поступление
токсичных веществ в организм осуществляется различными путями, в частности
через желудочно-кишечный тракт, кожные покровы, через легкие. Процесс,
посредством которого токсиканты попадают в организм из воздуха, почвы и воды и
накапливаются в нем, называется биоаккумуляцией. С возрастанием силы и
длительности воздействия ксенобиотика в организме происходят поэтапные
процессы. Важнейшее значение играет транспорт веществ через клеточные мембраны,
поэтому наибольшей способностью к биоаккумуляции обладают жирорастворимые
вещества. Ксенобиотики адсорбируются волосами, ногтями, кожей и депонируются в
ткани подкожной клетчатки. В результате накопления биоцидов в организме
нарушается деятельность ферментных систем, регулирующих процессы обмена
веществ, иммунологическая реактивность, деятельность органов дыхания,
кровообращения, нервной, эндокринной, репродуктивной системах. На следующем
этапе возникают симптомы болезни, развертывается клиническая картина
заболевания, и при неблагоприятном варианте течения наступает смерть. Не менее
опасным является и канцерогенное и эмбриотоксическое действие ксенобиотиков, их
способность вызывать повреждение структуры ДНК (Mn, V, Pl, Zn) и пикоз ядер.
Вся
совокупность ксенобиотиков, находящихся в окружающей среде в определенных
количествах, называется ксенобиотическим профилем среды. Ксенобиотический
профиль различных регионов Земли формировался постепенно в течение многих
миллионов лет и активно изменяется в настоящее время. Особенности
ксенобиотического профиля Самарской области заключается в высоком содержании
высоколорированных диоксинов почве, водоемах и атмосфере, в связи с работой
завода химических удобрений в г. Чапаевск. Опасение вызывает загрязнение
окружающей среды соединениями тяжелых металлов, такими как ртуть, свинец,
кадмий, цинк, ванадий.
В данной работе
будет рассмотрено влияние пятиокиси ванадия на ферментативную систему и
состояние организма в целом.
Ванадий – один
из токсикантов, широко представленный в окружающей среде. Он относится к группе
микроэлементов и является жизненно необходимым, так как участвует в процессах
метаболизма и подавляет образование холестерина в кровеносных сосудах. С
химической точки зрения ванадий довольно инертен. С кислородом он образует
несколько оксидов: VO, V2O3, VO2,V2O5. В ходе работы использовался V2O5 —
кислотный водорастворимый оксид оранжевого цвета. Поступления этого соединения
в организм происходит преимущественно через органы дыхания, выводится из
организма экскреторными органами.
По характеру
поражений органов и тканей водорастворимые соединения ванадия могут быть
отнесены к ядам общетоксического действия. Пятиокись ванадия в больших
количествах вызывает поражение ЦНС, сердечнососудистой и дыхательной систем. Установлено,
что ванадий может тормозить синтез жирных кислот, подавлять образование
холестерина, что способствует развитию атеросклероза. Ванадий ингибирует ряд
ферментных систем, тормозит фосфорилирование и синтез АТФ, снижает уровень
коэнзимов А и Q, стимулирует активность моноаминоксидазы и окислительное
фосфорилирование. Известно также, что при шизофрении содержание ванадия в крови
значительно повышается.
Избыточное
поступление ванадия в организм обычно связано с экологическими и
производственными факторами. При остром воздействии токсических доз ванадия у
рабочих отмечаются местные воспалительные реакции кожи и слизистых оболочек
глаз, верхних дыхательных путей, скопление слизи в бронхах и альвеолах.
Возникают и системные аллергические реакции типа астмы и экземы; а также
лейкопения и анемия, которые сопровождаются нарушениями основных биохимических
параметров организма.
ПЕРОКСИДАЗЫ - ферменты класса
оксидоредуктаз, катализирующие окисление с помощью перекиси водорода и
разлагающие неорганические и органические вещества по схеме:
E, E1 и E2- соответственно
исходная пероксидаза и ее окисленные формы; ДН2, ДН• и
Д-соответственно исходный, полуокисленный и окисленный субстраты; k-константа
скорости р-ции.
Молекула пероксидазы состоит из
следующих компонентов:полипептидной цепи, состоящей из около 300 аминокислотных
остатков, простетической группы, представленной протогематином IX в центре
молекулы, и гликопротеиновой части. Вокруг глобулы белка располагаются молекулы
воды. В составе молекулы имеется катион железа Fe III, связанный 5
координационными связями с белковой частью. В рабочем цикле белка шестое место
занимает молекула пероксида.
Пероксидазы широко
распространены в животных и растительных клетках, они могут находиться как в
связанном с клеточной стенкой состоянии, так и в цитоплазме. В организме
человека пероксидаза содержится преимущественно в лейкоцитах и слизистой
тонкого кишечника, где она существует в виде нескольких форм (изоферментов),
состав и соотношение между которыми зависит от состояния организма и влияния
факторов окружающей среды. Обширная
группа пероксидаз участвует в разрушении перекиси водорода и других перекисей,
превращая их в воду и спирты.
Например, лейкоцитарная пероксидаза - пероксидаза эозинофилов разрушают
перекись водорода, продуцируемую в легких клетками крови при их контакте с
кислородом. Поэтому эти энзимы могут участвовать в биопревращении чужеродных
веществ в легких.
Простогландинсинтетаза активирует образование простогландинов
(гидроперекисей жирных кислот) из арахидоновой кислоты. В ходе последующего
восстановления гидроперекисей окисляются другие субстраты и среди них
ксенобиотики, содержащиеся в тканях. В ходе процесса потребляется арахидоновая
кислота и ксенобиотики, а продуцируются простогландины и окисленные формы этих
ксенобиотиков. Широкое распространение ПГС в тканях млекопитающих позволяет
предположить, что этот механизм может лежать в основе целого ряда реакций
биопревращения чужеродных соединений, особенно в тканях с низкой активностью,
например, мозговом слое почек, эндотелии мочевого пузыря.
В эритроцитах, печени, хрусталике глаза имеется глутатионпероксидаза,
которая содержит селен и специфично окисляет восстановленный глутатион.
Глутатиопероксидаза может восстанавливать гидроперекиси свободных жирных
кислот, гидроперекиси фосфолипидов, эстерифицированных жирных кислот, превращая
липоперекиси в менее токсичные оксикислоты и этим предупреждают повреждение
биоструктур.
Миелопероксидаза
разрушает токсическую перекись водорода, образующуюся внутриклеточно в процессе
жизнедеятельности клеток. Миелопероксидаза – железосодержащий геминовый
фермент, локализующийся преимущественно в специфической зернистости
цитоплазмы гранулоцитов и являющийся маркером клеток миелоидной природы. Активированное этим ферментом разрушение белка клеточной стенки
бактерий является смертельным для микроорганизма, а активированное
им йодинирование частиц относится к бактерицидной функции лейкоцитов.
Цель работы:
Определение активности пероксидазы в крови
лабораторных животных при воздействии на организм пятиокиси ванадия.
Объект
и методы исследования.
Исследования
проводились на лабораторных крысах Wistar, которые
содержались в виварии в НИИ Гигиены на стандартном кормовом рационе. Были
сформированы две группы животных: первая группа - 5 особей – экспериментальная,
вторая группа – также 5 особей – контрольная. Пятиокись ванадия вводилась
подкожно крысам экспериментальной группы в количестве 0,25 DL50, что
составляло 3 мг на килограмм массы тела. Необходимая концентрация V2O5 содержалась
в 2,3 мл исходного раствора. Крысам контрольонй группы вводили соответствующие
объёмы дистиллированной воды. «Затравка» проводилась пятикратно с интервалом в
три дня. На третий день после последнего введения пятиокиси ванадия был
произведен забор крови из хвостовой вены лабораторных животных экспериментальной
и контрольной групп для определения активности пероксидазы.
Ход работы:
Определение
активности пероксидазы проводилось по методу В.С.Асатиани. Принцип метода
основан на определении скорости реакции окисления индигокармина пероксидазы в
слабокислой среде в присутствии пероксидазы крови. Мерой активности пероксидазы
служит время, необходимое для окисления индигокармина. Пероксидазная активность
крови выражается в секундах. В норме этот показатель составляет 30-50 секунд.
В результате проведенного
исследования установлено, что в контрольной группе средний показатель
активности пероксидазы составлял 28,33 с. После введения пятиокиси ванадия
активность пероксидазы снизилась до 53,17 c.
Вывод:
В результате
проведенных исследований мы можем выявить действие на организм лабораторных
крыс пятиокиси ванадия. Очевидно, что по сравнению с контрольной группой, у
опытных животных активность пероксидазы снизилась в 1,88 раз. Данный
показатель превышает норму на 3,17 с.
Итак, целью нашей
работы являлось изучение влияния пятиокиси ванадия на ферментативную систему
организма. В работе представлено фактическое доказательство того, что ванадий
ингибирует ряд ферментных систем, тормозит фосфорилирование и синтез АТФ.
| |
