Сельскохозяйственное производство в последние десятилетия не обходится без применения пестицидов, аккумулирующая способность которых является фактором загрязнения окружающей среды. Широко применяемый почвенный гербицид системного действия 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты диметиламмониевая соль (2,4-ДА) в процессе биотрансформации образует токсичные метаболиты, активирующие перекисное окисление липидов. Другим распространенным экотоксикантом являются тяжелые металлы, обладающие выраженным прооксидантным эффектом при их аккумуляции в организме в условиях низкодозированного хронического воздействия. Логично предположить, что присутствие двух прооксидантов, действующих через различные механизмы, приведет к взаимно потенцирующему эффекту, и при этом в концентрациях ниже предельно допустимых вызовет развитие окислительного стресса (ОС). Вместе с тем подобные исследования до настоящего времени не проводились, что и послужило основанием для выполнения данной работы. Таким образом, цель настоящей работы заключалась в изучении сочетанного влияния пестицидов и катионов железа на выраженность окислительного стресса у животных.
Материалы и методы. Экспериментальные исследования выполнены на 100 взрослых крысах-самцах линии Вистар массой 250-300 г. Животные были разделены на 4 группы и содержались на стандартном пищевом рационе, 1-я группа являлась контролем (n = 24). Животные контрольной группы потребляли бутилированную воду из местных артезианских источников. Животным 2-й группы (n = 26) на протяжении 45-и суток в питьевую воду добавляли Fe2+ из расчета 0,5 ПДК, животным 3-й группы (n = 24) 2,4-ДА из расчета 1 ПДК, животные 4-й группы (n = 26) с питьевой водой получали смесь 0,5 ПДК железа (П) и 1 ПДК 2,4-ДА. По окончании эксперимента животных под эфирным рауш-наркозом декапитировали в соответствии с этическими нормами и рекомендациями по гуманизации работы с лабораторными животными.
Интенсивность процессов липопероксидации определяли по уровню диеновых коньюгатов (ДК) (Z. Placer e.a., 1966) и малонового диальдегида (МДА) в сыворотке крови и тканях сердца и печени. Ткани сердца и печени гомогенизировали с помощью микроизмельчителя при температуре 4 °С, гомогенат центрифугировали при 5000 G для осаждения нарушенных фракций тканей и клеток. В супернатанте определяли ДК и МДА по методикам, указанным выше, содержание МДА рассчитывали с учетом коэффициента молярной экстинкции на грамм белка по методу Лоури с реактивом Фолина. Статистическую обработку проводили при помощи программ Microsoft Exel ХР и STATISTICA 6.0, математическую – методами непараметрической статистики, независимые выборки сравнивали с помощью U-критерия Манна-Уитни.
Результаты исследований и их обсуждение.
Показатели интенсивности процессов ПОЛ в сыворотке подопытных животных, M ± m
|
Показатель |
1 группа – интактные n = 24 |
2 группа – железо(П) n = 26 |
3 группа – 2,4-ДА n = 24 |
4 группа – смесь железо(П) и 2,4-ДА n = 26 |
Достоверность различий |
|
МДА сыв. мкмоль/л |
181,54± 35,731 |
206,75± 50,512 |
228,86± 45,391 |
277,61± 66,490 |
P1-2, 1-3, 1-4 >0,05 |
|
МДА сердце мкмоль/л |
0,423± 0,029 |
0,471± 0,058 |
0,401± 0,046 |
0,662± 0,041 |
P1-2, 1-3, 1-4 >0,05 |
|
МДА печень мкмоль/л |
0,355± 0,057 |
0,416± 0,048 |
0,403± 0,046 |
0,517± 0,051 |
P1-2, 1-3, 1-4 >0,05 |
|
ДК сыв. мкмоль/л |
456,111± 3,011 |
537,500± 57,590 |
454,722± 47,763 |
625,694± 74,214 |
P1-2, 1-3, 1-4 >0,05 |
|
ДК сердце ед.опт.пл. |
0,455± 0,037 |
0,472± 0,045 |
0,450± 0,038 |
0,524± 0,073 |
P1-2, 1-3, 1-4 >0,05 |
|
ДК печень ед.опт.пл |
0,475± 0,105 |
0,545± 0,090 |
0,468± 0,089 |
0,556± 0,081 |
P1-2, 1-3, 1-4 >0,05 |
|
СОД, у.е./гНв |
257,0± 26,192 |
157,81± 9,031 |
159,04± 8,025 |
155,58± 9,792 |
P1-2, 1-3, 1-4 < 0,01 |
|
Каталаза, у.е./гНв |
200,77± 28,489 |
131,11± 9,202 |
109,04± 6,900 |
169,02± 24,140 |
0,01<P1-2<0,05; P 1-3 < 0,01; P1-4 >0,05 |
Как видно из приведенных данных, отражающих интенсивность процессов липопероксидации, концентрация ДК увеличилась на 18 % в группе, получавшей Fe2+ , на 37 % в группе с сочетанным применением веществ и практически не изменилась в сыворотке крови животных группы, употреблявшей 2,4-ДА. Концентрация МДА в сыворотке повысилась на 14, 26 и 53 % во 2, 3 и 4-й группах соответственно относительно интактной группы.
В гомогенатах сердца концентрация ДК практически не изменилась в группах с раздельным применением веществ и увеличилась на 15 % при их совместном применении, содержание МДА увеличилось на 11 и 6 % в группах, употреблявших железо и 2,4-ДА соответственно, на 57 % при совместном применении относительно контроля.
В тканях печени уровень ДК вырос во 2-й и 4-й группах, употреблявших Fe2+ и сочетание веществ, примерно на 16 %, в группе, принимавшей 2,4-ДА, остался на прежнем уровне. Также отмечена тенденция к повышению уровня МДА на 14-17 % в группах с раздельным употреблением веществ и на 46 % в группе с совместным употреблением по сравнению с интактной группой. Отмечена общая зависимость к повышению концентраций МДА и ДК в опытных группах, особенно значительная в группе, где животные подвергались сочетанному воздействию изучаемых соединений.
Таким образом, результаты проведенных исследований показали, что введение как катионов железа, так и 2,4-ДА в дозах, составляющих 0,5 и 1 ПДК соответственно, вызывает умеренную активацию процессов СРО. Вместе с тем их комбинированное поступление в организм оказывает наиболее выраженное влияние на липопероксидацию. На наш взгляд, основная причина потенцирующего влияния друг на друга указанных веществ связана с тем, что Fe2+ и 2,4-ДА активируют процессы СРО с помощью разных механизмов. Например, Fe2+ ведет к активации ПОЛ через механизм реакции Фентона:
Fe2+ + Н2О2 = Fe3+ + ОН. + ОН-.
В то же время основной путь активации СРО при введении 2,4-ДА заключается в образовании АФК на этапах его биотрансформации. При этом идет генерация супероксид-анион-радикала О2- , превращаемого в менее токсичный пероксид водорода Н2О2 , но в условиях избытка катионов Fe2+ идет образование гидроксильного радикала ОН., усиливающего СРО.
В целом полученные результаты свидетельствуют о том, что при оценке возможных последствий загрязнения окружающей среды следует принимать во внимание не только содержание поллютантов в окружающей среде, но и их сочетание.