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 [1, 4, 8]. Другим распространенным экотоксикантом являются тяжелые металлы, обладающие выраженным прооксидантным эффектом при их аккумуляции в организме в условиях низкодозированного хронического воздействия [5, 6, 9, 10, 14]. 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 окисидативного стресса (ОС) и как следствие, к изменению ферментативного звена антиоксидантной системы организма. 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 антиоксидантный статус в условиях 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.
В лизатах эритроцитов определяли активность супероксиддисмутазы (СОД) по скорости аутоокисления адреналина в адренохром и активность каталазы кинетическим методом прямой регистрации разложения пероксида водорода на спектрофотометре Genesys 5 (США) [7, 15]. 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. Как видно из приведенных данных, у животных опытных групп отмечено примерно равное снижение СОД в сыворотке на 38-40 %, каталазы на 15-45 % относительно контрольной группы, причем более выраженный эффект депрессии каталазы наблюдался у животных 3-й группы (2,4-ДА), минимальный – в 4-й группе (сочетанное воздействие). Полученные результаты демонстрируют чувствительность антиоксидантных ферментов эритроцита к воздействию нетоксичных концентраций Fe2+, гербицида 2,4-ДА, а также их комбинации.
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 приводит к наиболее выраженному оксидативному стрессу. 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 [11, 13]:
Fe2+ + Н2О2 = Fe3+ + ОН. + ОН-.
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 железо(П) +2,4- ДА n = 26 |
Достоверность различий |
|
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 |
P1-2<0,01 P2-3<0,05; P1-3 < 0,01; P1-4 >0,05 |
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 с участием СОД, 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.