Луганський державний медичний університет

Пальона Юлія Володимирівна

УДК 612.014.48:577.15+57.081

МЕХАНІЗМИ ПОРУШЕНЬ ГУМОРАЛЬНИХ СИСТЕМ ЗА УМОВ ДІЇ ІОНІЗУЮЧОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ

14.03.04 – патологічна фізіологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Луганськ-2007

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Кримському державному медичному університеті ім. С.І. Георгієвського МОЗ України (м. Сімферополь)

Науковий керівник: доктор медичних наук, професор Харченко Володимир Захарович, Кримський державний медичний університет ім. С.І. Георгієвського МОЗ України, завідувач кафедри патологічної фізіології

Офіційні опоненти:

доктор медичних наук, професор Непорада Каріне Степанівна, Українська медична стоматологічна академія (м. Полтава) МОЗ України, завідувач кафедри біоорганічної та біологічної хімії

доктор біологічних наук, доцент Смірнов Сергій Миколайович, Луганський державний медичний університет МОЗ України, професор кафедри медичної біології

Провідна установа: Кафедра загальної та клінічної патологічної фізіології ім. В.В. Підвисоцького, Одеський державний медичний університет МОЗ України, м. Одеса

Захист відбудеться 13.04.2007 р. об 11.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д29.600.02 при Луганському державному медичному університеті (91045, м. Луганськ, кв. 50-річчя Оборони Луганська, 1)

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Луганського державного медичного університету (91045, м. Луганськ, кв. 50-річчя Оборони Луганська, 1)

Автореферат розісланий 05.03. 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради, доцент В.М. Шанько

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Розвиток сучасної променевої терапії базується на постійному поглибленні знань не тільки з етіології і патогенезу злоякісних новоутворень, клінічного перебігу захворювань, але й на оцінці реакцій пухлинних і нормальних тканин організму на різні види іонізуючих випромінювань (Акимов А.А., 2003; Ferrer І., 1999; Zhіvotovsky B., 1999). В даний час загальне опромінення хворих широко використовують при лікуванні гемобластозів, зокрема онкологічних захворювань лімфатичної системи, що за частотою виникнення у дітей займають друге місце серед усіх пухлин, а також при трансплантації кісткового мозку (Удатова Т.В., 2001; Гранов А.М., 2002; Важенін А.В., 2003; Канаев С.В., 2004; Yan R., 1991).

Особливого значення набуває виявлення метаболічно важливих показників, визначення яких дозволяє представити зміни всієї системи клітинного метаболізму, за умов радіоактивного техногенного забруднення, променевої терапії (Удатова Т.В., 2001; Чорна В.І., 2001). Одним з таких перспективних напрямків є дослідження клітинних і сироваткових протеїназ та їх інгібіторів, антиоксидантної системи (АОС) і рівня ендогенної інтоксикації (ЕІ) (Кубышкин А.В., 1994; Ліхолат О.А., 2000; Марченко М.М., 2006; Hallіwell B., 1990).

Методи комплексного лікування онкологічних захворювань включають також низькоінтенсивні електромагнітні випромінювання надвисокої частоти (ЕМВ НВЧ) як фактор, що сприяє зниженню токсичної і підвищенню протипухлинної дії хіміо- і променевої терапії, а також для профілактики післяопераційних ускладнень, рецидивів, метастазів (Резункова О.П., 2005; Чуян Е.Н., 2005; Badzhіnіan S.A., 2002; Ogaі V.B., 2003; Makar V.R., 2005).

Таким чином, вивчення змін у системі протеолітичних ферментів та їх інгібіторів, АОС і ЕІ при одноразовому впливі тотального гамма-випромінювання на метаболічні процеси в різних тканинах організму тварин дозволить з'ясувати основні механізми дії фактора, який ушкоджує, і експериментально обґрунтувати нові шляхи корекції пошкоджень організму за допомогою електромагнітного випромінювання надвисокої частоти (ЕМВ НВЧ).

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана в рамках наукової тематики кафедри патофізіології Кримського державного університету ім. С.І. Георгієвського “Патофізіологія, імунохімія, цитохімія ферментопатій при екстремальних станах” (номер державної реєстрації 0197U014234) і “Протеоліз і вільнорадикальне окиснення ліпідів в патогенезі екстремальних станів” (номер державної реєстрації 0101U006553). Шифр теми 2.223.

Мета роботи: встановити роль протеолітичних ферментів та їх інгібіторів, компонентів системи АОС і середньомолекулярних олігопептидів (СМО) у механізмах дії на організм щурів одноразового тотального іонізуючого випромінювання в дозі 6 Гр і експериментально обґрунтувати нові підходи до їх корекції.

Для досягнення мети були поставлені наступні задачі:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Об’єкт дослідження – щури, піддані впливу гамма-випромінювання, ЕМВ НВЧ та їх комбінації.

Предмет дослідження – стан протеїназ-інгібіторної системи, АОС та рівня СМО при дії гамма-випромінювання, ЕМВ НВЧ, їх комбінації та обгрунтування патогенетичної корекції патологічних змін, що розвиваються.

Методи дослідження – біохімічні: визначення ТПА та ЕПА, рівня ?-1-ІП, антитриптичної активності (АТА), активності СОД, каталази, пероксидази, концентрації СМО та статистичні методи дослідження.

Наукова новизна отриманих результатів. Наукова новизна полягає в експериментальному обгрунтуванні патогенетичної значимості порушень в протеолітичній системі та АОС, рівні ЕІ при дії іонізуючого випромінювання та немедикаментозної їх корекції за допомогою ЕМВ НВЧ. Уперше, у результаті комплексного вивчення динаміки змін у сироватці крові, бронхоальвеолярному змиві, тканинах тонких кишок і великих півкуль головного мозку виявлені нові механізми, які пояснюють дію іонізуючого випромінювання на організм тварин. Уперше встановлені взаємозалежні порушення в системах протеолізу, антиоксидантного захисту, збільшення рівня ЕІ. Встановлено, що дисбаланс протеїназ-інгібіторної системи та АОС виникає не тільки в сироватці крові, але й у бронхоальвеолярному змиві, тканинах тонкої кишки і великих півкуль головного мозку. Розроблений принципово новий спосіб визначення тяжкості пошкоджень організму та новий підхід до патогенетичної корекції змін, що відбуваються в організмі при впливі гамма-випромінювання, що включає застосування ЕМВ НВЧ.

Практичне значення отриманих результатів. В результаті проведених експериментальних досліджень одержані дані, які при дії гамма-випромінювання можуть служити підставою для рекомендацій щодо клінічного використання способу оцінки ступеня пошкодження організму та способу немедикаментозної корекції порушень у системі протеолітичних ферментів та їх інгібіторів за допомогою ЕМВ НВЧ.

Матеріали роботи використані в навчальному процесі кафедр патофізіології Кримського державного медичного університету ім. С.І. Георгієвського, Харківського державного медичного університету, Сумського державного університету, Буковинського державного медичного університету, Донецького державного медичного університету ім. М. Горького, Івано-Франківського державного медичного університету; кафедри променевої діагностики та променевої терапії Кримського державного медичного університету ім. С.І. Георгієвського, а також в радіологічному відділенні КРУ “Клінічна лікарня ім. М.О. Семашка” м. Сімферополя.

Особистий внесок здобувача. Авторкою самостійно проведено патентно-інформаційний пошук, аналіз актуальності і ступеня вивчення проблеми, визначені напрямки досліджень, мета і задачі роботи, огляд і аналіз літератури, визначені методологічні підходи, відпрацьовані моделі, у відповідності з якими особисто проведені експериментальні дослідження, вивчені та узагальнені результати проведених досліджень, обгрунтовані наукові висновки і рекомендації для практичного використання одержаних результатів. Розроблено спосіб оцінки ступеня пошкодження організму та спосіб немедикаментозної корекції порушень у системі протеолітичних ферментів та їх інгібіторів за допомогою ЕМВ НВЧ при дії гамма-опромінення (деклараційні патенти України на корисну модель № 17295 (А61В 5/145) від 15.09.2006 р. та № 15402 (А61К 35/02) від 15.06.2006 р.).

Апробація результатів. Результати досліджень повідомлені на: V Всеукраїнській науковій конференції студентів і аспірантів (Київ, 2005 р.), 76-й науково-практичній конференції молодих вчених (Сімферополь, 2005 р.), наукових конференціях “ІV і V-і читання ім. В.В. Підвисоцького”, (Одеса, 2005-06 р.), VI з’їзді Українського біофізичного товариства (Донецьк, 2006 р.), ІX Міжнародній науково-практичній конференції “Наука та освіта 2006” (Дніпропетровськ, 2006 р.), 2-й міжнародній науковій конференції студентів і аспірантів “Молодь та поступ біології” (Львів, 2006), Міжнародній науково-практичній конференції “Актуальні питання клінічної і військово-морської медицини. Досягнення і перспективи” (Севастополь, 2006 р.), І Міжнародній науково-практичній конференції “Наука і технології: крок у майбутнє-2006” (Бєлгород, 2006 р.), міжнародній конференції “Механізми функціонування фізіологічних систем” (Львів, 2006 р.), Міжнародній науковій конференції “Механізми функціонування фізіологічних систем” (Львів, 2006), науково-практичній конференції "Актуальні питання патофізіології" (Сімферополь, 2006 р.), конференції “Еколого-фізіологічні проблеми адаптації” (Партеніт, 2006 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 16 наукових праць, з них 5 - статті в затверджених ВАК України журналах і збірниках, 3 з котрих – одноосібні, 2 – в співавторстві, 11 – в матеріалах і тезах з’їздів, симпозіумів, наукових конференцій. Одержані 2 деклараційних патенти України на корисну модель.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, огляду літератури, матеріалів і методів дослідження, розділу власних досліджень, розділу аналізу та узагальнення результатів, висновків, практичних рекомендацій, списку використаних джерел. Бібліографічний перелік містить 285 найменувань, із них 173 кирилицею і 112 латиницею. Текст викладено на 170 сторінках, ілюстровано 12 таблицями, 25 графіками.

1 ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріал і методи дослідження. Експериментальні дослідження проведені на 116 білих щурах-самцях лінії Вістар масою 180-200 г. Експериментальну дію іонізуючого випромінювання здійснювали шляхом впливу на тварин одноразового тотального опромінення з використанням гамма-кобальтової гармати “АГАТ-Р1” (60Со) за наступних умов: осередкова доза 6 Гр, поле 20х20 см, відстань до предмету = 75 см, РІК=90 см, глибина = 3 см (89,6 %), Р=1,155 сГр/с, тривалість експозиції 580 с. Під час дій гамма- та ЕМВ НВЧ тварини знаходились у виготовлених клітках-фіксаторах з органічного скла з отворами для вільного надходження повітря (Кузьменко І.А., 2004). Вплив низькоінтенсивного ЕМВ НВЧ проводили за допомогою терапевтичного генератора “КВЧ. РАМЕД-ЭКСПЕРТ – 01” з довжиною хвилі 7,1 мм (частота випромінювання - 42,3 ГГЦ) і щільністю потоку потужності 0,1 мвт/кв. см, виготовленого Центром радіофізичних методів діагностики і терапії “РАМЕД” Інституту технічної механіки НАНУ, м. Дніпропетровськ (реєстраційне свідчення № 783/99 від 14.07.99, видане КНМТ МОЗ України про право на застосування в медичній практиці в Україні). Вплив здійснювався по 30 хвилин на потилично-комірцеву ділянку протягом 9 днів експерименту (Чуян Е.Н., 2005).

Кров для досліджень у щурів отримували шляхом декапітації під легким ефірним наркозом, потім одержували бронхоальвеолярний змив (БАЗ) шляхом шестиразового промивання легень 10 мл фізіологічного розчину (Кубышкин А.В., 1994), гомогенати тканин слизової оболонки тонкої кишки і великих півкуль головного мозку одержували при механічній гомогенізації (Барабой В.А., 1994) з використанням 0,05 М трис-Нсl буфера, рн 7,4.

Для проведення експериментального дослідження лабораторні тварини були розділені на 4 групи: 1 - контрольна група щурів, що знаходились у звичайних умовах віварію - 32 тварини; 2 - щури, піддані дії тотального одноразового іонізуючого випромінювання в дозі 6 Гр з декапітацією через 24 години, 3, 7, 14 і 30 днів після впливу, відповідно - 60 тварини; 3 - щури, піддані ізольованому впливу ЕМВ НВЧ - 12 тварин; 4 - щури, піддані послідовній дії спочатку ЕМВ НВЧ протягом 9 днів, а потім іонізуючого випромінювання з наступною декапітацією через 3 дні після дії гамма-випромінювання - 12 тварин.

Трипсиноподібну активність плазми крові, БАЗ та супернатантів гомогенатів тканин вимірювали спектрофотометричним методом (А.В. Кринская та співавт., 1977). Вимір еластазоподібної активності проводили за гідролізом синтетичного субстрату N-t-BOC-аланіл-p-нітрофінілового ефіру (Reanal) (О.Г. Оглоблина та співавт., 1980). Визначення рівня альфа-1-ІП у сироватці крові та АТА в супернатантах гомогенатів тканин та бронхоальвеолярному змиві проводили уніфікованим методом В.Ф. Нартикової і Т.С. Пасхіної (1977). Визначення антиокислювального потенціалу включало дослідження активності пероксидази, каталази (Т. Попов та співавт., 1971; М.А. Королюк та співавт., 1988) та СОД (С. Чевари та співавт., 1985). Рівень СМО визначали за методикою Н.І. Габрієлян та співавт., 1981; концентрацію загального білка за методом Лоурі (Lowry O.H., 1951). Статистична обробка одержаних цифрових даних проведена з використанням методів варіаційної статистики з обчисленням середніх величин (M), їх похибки (m), вірогідними вважали показники при р<0,05. Крім того, нами були використані регресійний та кластерний аналізи. Статистичні розрахунки виконували в середовищі електронних таблиць Excel для Microsoft Office та програми Statistica v.6.0.

Результати власних досліджень та їх аналіз. У результаті проведених досліджень встановлено, що реакція організму на дію тотального опромінення з'являється вже через 24 години після опромінення. Так, у сироватці крові відзначали підвищення активності протеолітичних ферментів і незначне зниження активності альфа-1-ІП. При цьому ЕПА була на 26 % вищою контрольних показників (р<0,01), а рівень СМО був на 19 % вищим у порівнянні з контролем (p<0,05). У бронхоальвеолярному змиві відзначали незначне збільшення ТПА, виражене підвищення ЕПА та АТА, які на 54 % (p<0,01) і 109 % (p<0,001) перевищували показники контрольної групи. Рівень СМО в бронхоальвеолярному змиві при цьому незначно знижувався. Зростання ЕПА спостерігали і в тканинах тонких кишок, ТПА знижувалась при цьому на 18 % (p<0,01), а АТА збільшувалась на 30 % (p<0,001) у порівнянні з контролем. Більш виражене зниження ТПА зареєстроване в тканинах великих півкуль головного мозку, але, разом з тим, тут спостерігали зниження і АТА на 40 % у порівнянні з контрольними показниками (p<0,001). Дані зміни відбувались при незначному підвищенні ЕПА на тлі вираженого ендотоксикозу. Рівень СМО в тканинах тонких кишок і великих півкуль головного мозку на 165 % (p<0,001) і 199 % перевищував контрольні показники (p<0,001). Надалі, на 3 добу в сироватці крові збільшувалась ТПА і на 76 % перевищувала контрольні значення (p<0,001), на високому рівні залишалась ЕПА, а рівень альфа-1-Іп продовжував знижуватися. В бронхоальвеолярному змиві знижувались ТПА і ЕПА, а АТА продовжувала зростати. Незважаючи на різке падіння ферментативної активності, концентрація СМО в бронхоальвеолярному змиві збільшувалась і на 116 % перевищувала контрольні показники (p<0,01). У тканинах тонких кишок надалі зростали ЕПА та АТА, а також відзначали збільшення ТПА на відміну від тканин великих півкуль головного мозку, де ТПА продовжувала знижуватися разом з ЕПА й АТА. При цьому ЕПА мозку в цей період максимально знижувалась, а її показник на 30 % був нижчим за контроль (p<0,01). Рівень ендотоксикозу в тканинах тонких кишок і великих півкуль головного мозку продовжував зростати, про що свідчить підвищення концентрації СМО в тканинах тонких кишок на 271 % (p<0,001), а в тканинах великих півкуль головного мозку - на 136 % вище контрольних значень (p<0,001). Через 7 днів після опромінення в сироватці крові відбувалося зниження ТПА, ЕПА й альфа-1-Іп, однак контрольних значень дані показники не досягали. На тлі триваючого зниження ЕПА в БАЗ, коли вона була на 64 % нижче контролю (p<0,001), відбувалося поступове підвищення ТПА і зниження АТА. Максимальних значень ТПА в даний період дослідження досягала в тканинах тонких кишок, перевищуючи контрольні показники на 66 % (p<0,001). В тканинах великих півкуль головного мозку відмічено зниження ТПА на 86 % порівняно з контролем (p<0,001), різко зростав рівень ЕПА. Дані зміни відбувались на тлі низької АТА. На 14 добу експерименту в сироватці крові відзначали різке падіння ТПА і ЕПА, коли ТПА була на 28 % нижчою показників, зареєстрованих у контрольній групі (p<0,001). Через 30 днів після опромінення ТПА сироватки крові відновлювалась, а ЕПА мала тенденцію до відновлення. Рівень альфа-1-Іп також залишався досить низьким. Через 14 днів після опромінення в бронхоальвеолярному змиві різко зростала ТПА, що зберігалось до 30 дня експерименту, і на 229 % перевищувала контрольні показники (p<0,001). В цей час висока активність була зареєстрована і для АТА бронхоальверолярного змиву. ЕПА в бронхоальвеолярному змиві на 30 день експерименту наближалась до контрольних значень. Максимальний рівень СМО бронхоальвеолярного змиву зареєстрований на 14 день досліду, коли він на 207 % перевищував контрольні показники (p<0,001). У тканинах тонких кишок відзначали тенденцію до зниження протеолітичної та антипротеолітичної активності. При цьому концентрація СМО продовжувала зростати. У тканинах великих півкуль головного мозку ТПА, починаючи з 14 дня після опромінення, поступово підвищувалась, а ЕПА максимально зростала і на 101 % перевищувала контрольний рівень (p<0,001). При цьому різко знижувалась АТА, а через 30 днів після опромінення вона мала тенденцію до відновлення. Рівень СМО в тканинах великих півкуль головного мозку на 14 добу був максимально високим і на 286 % перевищував контроль (p<0,01). На 30 добу після опромінення в тканинах великих півкуль головного мозку відзначали зниження рівня ЕІ.

Результати наших досліджень свідчать про те, що на тлі дисбалансу протеазної активності сироватки крові, бронхоальвеолярного змиву та тканин кишок та мозку щурів відзначають істотні зміни рівня інгібіторів протеїназ, які призводять до підвищення концентрації СМО, що і є наслідком впливу тотального гамма-випромінювання.

Результати проведених досліджень свідчать про те, що через 24 години після дії іонізуючого випромінювання в сироватці крові тварин відзначали незначне зниження активності СОД. При цьому відбувалося збільшення активності каталази, яка на 300 % перевищувала контрольні значення (p<0,001). Активність пероксидази в сироватці крові при цьому знижувалась. У бронхоальвеолярному змиві значно зростала активність СОД і пероксидазоподібна активність (ППА), перевищуючи контрольні значення на 175 % (p<0,01) і 84 % (p<0,01). Через 24 години після дії тотального опромінення активність СОД зростала більш інтенсивно в тканинах великих півкуль головного мозку - на 68 % (p<0,001), а каталазоподібна активність (КПА) - у тканинах тонких кишок - на 116 % (p<0,001), у порівнянні з контролем. ППА в тканинах тонких кишок збільшувалась більш інтенсивно в порівнянні з СОД і з КПА, на 195 % перевищуючи контрольні показники (p<0,001), а в тканинах великих півкуль головного мозку спостерігали вірогідне її зниження. Через 3 дні в сироватці крові продовжувалось зниження активності СОД і КПА При цьому ППА різко зростала і була на 64 % більшою в порівнянні з контрольними показниками (p<0,001). У бронхоальвеолярному змиві продовжувалося збільшення активності СОД, яка на 391 % перевищувала контрольні показники (p<0,01). При цьому відбувалося зниження КПА і різке падіння ППА. У тканинах тонких кишок на 3 день після опромінення збільшувалась активність СОД і КПА, а в тканинах великих півкуль головного мозку відбувалося поступове зниження активності СОД і ППА. КПА в тканинах великих півкуль головного мозку максимально зростала і була на 56 % вищою контрольних значень (p<0,001). На 7 день досліду в сироватці крові різко збільшувалась активність СОД і пероксидази. Їх показники на 173 % (p<0,001) і 196 % (p<0,001) перевищували контрольні, а активність каталази незначно знижувалась. У бронхоальвеолярному змиві і тканинах великих півкуль головного мозку відбувалося загальне зниження активності всіх ферментів, які ми досліджували. Активність СОД досягала рівня 24-годинних показників, а ППА максимально знижувалась і була на 88 % нижчою контрольних показників (p<0,001). У тканинах великих півкуль головного мозку також різко зменшувалась активність антиоксидантних ферментів. У тканинах тонких кишок знижувалась тільки активність СОД і каталази, а ППА досягала максимальних значень, що на 421 % перевищували контрольні (p<0,001). У сироватці крові через 7 днів після опромінення відбувалась рівномірна активація ферментів першої і другої лінії захисту, а у бронхоальвеолярному змиві і тканинах великих півкуль зареєстроване зниження антиоксидантної активності. Максимальне підвищення активності СОД і каталази в сироватці крові відбувалось на 14 добу після опромінення, при цьому їх рівні на 299 % (p<0,001) і 366 % (p<0,001) перевищували контрольні значення. У бронхоальвеолярному змиві активність СОД зростала і на 304 % перевищувала контрольні показники (p<0,05), КПА зберігалась на достатньо низькому рівні, а ППА знижувалась практично до рівня, зареєстрованого на 3 день після опромінення. У тканинах тонких кишок і великих півкуль головного мозку відзначали різке зниження активності СОД, КПА і ППА. В той же час активність СОД великих півкуль зменшувалась максимально на 60 % (p<0,001) у порівнянні з контрольними показниками, а рівень ППА і КПА мав тенденцію до підвищення. Через 30 днів після опромінення активність СОД у сироватці крові різко знижувалась і сягала контрольних значень, пероксидази - зростала, перевищуючи на 220 % контрольні значення (p<0,001), а активність каталази мала тенденцію до зниження. У бронхоальвеолярному змиві через 30 днів після опромінення активність СОД зберігалась на максимально високому рівні, на відміну від КПА і ППА, що знаходились на рівні, нижчому контрольних значень. У тканинах тонких кишок активність антиоксидантних ферментів залишалась високою, при цьому КПА і ППА сягали максимальних значень, перевищуючи контрольні на 475 % (p<0,001) і 485 % (p<0,001). У тканинах великих півкуль головного мозку в даний період активність СОД і каталази залишалась нижче контрольних показників, а ППА перевищувала їх на 24% (p<0,05).

Таким чином, результати проведених нами досліджень свідчать про те, що при дії тотального гамма-випромінювання в сироватці крові, бронхоальвеолярному змиві, тканинах тонких кишок і великих півкуль головного мозку відбувалась активізація АОС протягом усіх днів дослідження.

Отримані нами цифрові дані були піддані регресійному та кластерному аналізу, результати якого свідчать про взаємозв’язок між змінами показників сироватки крові, бронхоальвеолярного змиву та тканин організму тварин при дії гамма-випромінювання. Наявність такого зв’язку дозволила нам запропонувати спосіб оцінки ступеня пошкодження організму при дії гамма-опромінення.

Ізольований вплив ЕМВ НВЧ призводив до змін активності протеолітичних ферментів у сироватці крові. Так, ТПА знижувалась на 28 % (р<0,001), ЕПА зростала на 9 % щодо значень контрольної групи тварин (р<0,05). Активність альфа-1-ІП і рівень СМО при даному виді впливу також мали тенденцію до зниження. При порівнянні змін активності протеолітичних ферментів, їх інгібіторів, а також рівня ЕІ було встановлено, що на третій день після одноразової тотальної дії іонізуючого випромінювання в сироватці крові тварин ТПА на 76 % перевищувала контрольні значення (р<0,001). Цей показник у групі тварин, підданих комбінованій дії ЕМВ НВЧ і іонізуючого випромінювання, наближався до контрольних значень. Так, на третій день після дії гамма-випромінювання рівень альфа-1-ІП був на 16 % нижчим показників контрольної групи тварин (p<0,05). При комбінованому впливі показники альфа-1-ІП були на 17 % вище контрольних (р<0,001). При цьому рівень еластази зростав щодо значень у контрольній групі як при ізольованому впливі гамма-випромінювання, так і при комбінованій дії ЕМВ НВЧ і іонізуючого випромінювання на 27 % (р<0,05) і 19 % (р<0,05) відповідно. Зміни ТПА знаходились в суворому взаємозв'язку з рівнем ЕІ. Дисбаланс у протеазо-антипротеазній системі міг стати причиною підвищення рівня СМО. При цьому концентрація СМО в сироватці крові тварин, підданих впливу тільки гамма-випромінювання, на 159 % (р<0,001) перевищувала контрольні показники, а при комбінованій дії ЕМВ НВЧ і іонізуючого випромінювання рівень СМО був вищим контрольних значень лише на 31 % (р<0,01).

Дані результатів наших експериментальних досліджень дозволили встановити, що ТПА сироватки крові при комбінованій дії двох видів випромінювань була значно нижчою в порівнянні з результатами, отриманими при ізольованій дії іонізуючого випромінювання. Відзначена тенденція до зниження протеолітичної активності і збільшення рівня інгібіторів протеїназ свідчить про те, що превентивна дія ЕМВ НВЧ сприяє активації компенсаторних механізмів інтактних тканин щурів.

Таким чином, проведене нами комплексне дослідження патогенезу дії іонізуючого випромінювання дозволило зробити висновок про те, що розвиток радіаційного ушкодження супроводжується зміною активності протеолітичних і антиоксидантних ферментів, інгібіторів протеїназ, підвищенням концентрації СМО. При цьому превентивна дія ЕМВ НВЧ проявляє виражені протекторні властивості, що свідчить про перспективність його призначення при проведенні променевої терапії.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі подано обгрунтування і вирішення наукової задачі - встановлення ролі протеолітичних і антиоксидантних механізмів, ендогенної інтоксикації у розвитку пошкоджень при дії гамма-випромінювання, а також експериментальне обгрунтування патогенетичних підходів до його немедикаментозної корекції за допомогою електромагнітного випромінювання надвисокої частоти. Наукова задача вирішена шляхом використання біохімічних методів дослідження. Одержані результати доповнюють і уточнюють вже існуючі дані і розкривають нові ланки патогенезу пошкоджень, викликаних іонізуючим випромінюванням, а також дозволяють обгрунтувати нові підходи до корекції патологічних змін, що розвиваються.

1. Одноразове тотальне опромінення організму щурів призводить до збільшення трипсиноподібної та еластазоподібної активності сироватки крові через 3 дні після дії іонізуючого випромінювання на 76 % (р<0,001) та 26 % (р<0,05), відповідно у порівнянні з контролем, і зменшення рівня альфа-1-інгібітора протеїназ, ступінь зниження якого залежить від часу, що пройшов після опромінення.

2. Вплив тотального гамма-випромінювання у дозі 6 Гр на активність компонентів антиоксидантної системи сироватки крові щурів призводить до збільшення рівня каталази і пероксидази, з максимальним підвищенням активності каталази на 14 добу і пероксидази на 30 добу після опромінення на 87 % і 220 % (р<0,001), відповідно. Зміни рівня супероксиддисмутази носили фазний характер з максимумом підвищення її активності на 14 день дослідження.

3. При дії іонізуючого випромінювання у дозі 6 Гр відбувається збільшення трипсиноподібної та еластазоподібної активності бронхоальвеолярного змиву, тканин тонкої кишки та великих півкуль головного мозку щурів. В бронхоальвеолярному змиві та тканинах тонкої кишки антитриптична активність збільшується на 61 % на 3 день и на 173 %, і на 30 день після опромінення у порівнянні з показниками контрольної групи тварин (р<0,001), а в тканинах головного мозку - знижується протягом усього періоду досліджень.

4. При дії гамма-випромінювання активність антиоксидантних ферментів в тканинах великих півкуль головного мозку щурів динамічно змінюється з максимальним підвищення рівня супероксиддисмутази через 24 години після опромінення на 68 % (р<0,001), а в бронхоальвеолярному змиві і тканинах тонких кишок збільшення її активності зберігається на високому рівні і на 30 день експерименту. Зміни рівня пероксидази та каталази у тканинах тонких кишок та великих півкуль мають фазний характер зі збереженням високих значень до 30 дня досліду.

5. Дія іонізуючого випромінювання супроводжується підвищенням рівня середньомолекулярних олігопептидів в сироватці крові, бронхоальвеолярному змиві, тканинах тонких кишок та великих півкуль головного мозку в усі терміни досліду, що свідчить про розвиток ендогенної інтоксикації. На 30 день експерименту висока концентрація середньомолекулярних олігопептидів зберігається в сироватці крові, бронхоальвеолярному змиві, тканинах тонких кишок і великих півкуль головного мозку щурів та, в середньому, в 2,5-3 рази (р<0,001) перевищує контрольні показники.

6. Превентивне застосування електромагнітного випромінювання надвисокої частоти зменшує пошкодження від дії іонізуючого випромінювання у дозі 6 Гр на організм щурів, що виявляється в зниженні трипсиноподібної активності і рівня ендогенної інтоксикації сироватки крові на 82 % (р<0,001) і 128 % (р<0,01), відповідно, підвищенні рівня альфа-1-інгібітора протеїназ на 33 % (р<0,001) у порівнянні з показниками, які були отримані при дії тільки тотального гамма-випромінювання.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Палёная Ю.В. Состояние протеолиза и эндотоксикоза в радиочувствительных и радиорезистентных органах крыс при действии ионизирующего излучения // Экосистемы Крыма, их оптимизация и охрана. - 2006. – Вып. 16. – С. 18-23. (Збірник внесений до переліку № 13 (біологічні науки) Додатку до Постанови Президії ВАК України № 2-05/6 від 12.06.2002 р.)

2. Палёная Ю.В. Эндогенная интоксикация организма крыс при действии ионизирующего излучения // Світ медицини та біології. - 2006. - №2. – С.32-35. (Журнал внесений до переліку № 17 (біологічні науки) Додатку до Постанови Президії ВАК України № 2-05/1 від 19.01.2006 р.)

3. Харченко В.З., Палёная Ю.В., Казакова В.В. Эластазоподобная активность тканей крыс при действии тотального гамма-излучения // Таврический медико-биологический вестник. - 2006. – Т. 9, № 3, ч. III. – С.204-206. (Здобувачем проведено вивчення змін еластазоподібної активності при дії гамма-випромінювання та написання статті). (Вісник внесений до переліку № 1 (біологічні науки) Додатку до Постанови Президії ВАК України № 1-05/7 від 09.06.1999 р.)

4. Палёная Ю.В. Изменение активности антиоксидантных ферментов под влиянием тотального гамма-излучения // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. – 2006. – № 2 (34). – С. 33-38. (Науково-практичний журнал внесений до переліку № 1 (біологічні науки) Додатку до Постанови Президії ВАК України № 1-05/7 від 09.06.1999 р.)

5. Палёная Ю.В., Филоненко Т.Г., Казакова В.В. Морфо-биохимические изменения в тонком кишечнике при воздействии ионизирующего излучения // Учёные записки Таврического университета им. В.И. Вернадского. Серия “Биология, химия”. – 2006. – Т. 19 (58), № 1. – С.80-85. (Здобувачем проведено вивчення патоморфологічних змін при моделюванні дії гамма-випромінення, написання статті). (Журнал внесений до переліку № 4 (біологічні науки) Додатку до Постанови Президії ВАК України № 2-02/2 від 09.02.2000 р.)

6. Харченко В.З., Пальона Ю.В., Кубишкін А.В., Опришко В.В., Казакова В.В., Алієв Л.Л. Спосіб оцінки ступеня пошкодження організму при дії гамма-опромінення. Деклараційний патент на корисну модель 17295 Україна, МПК А61В5/145. Заявлений 03. 04. 06, опублікований 15. 09. 06. Бюлетень № 9. (Здобувачем проведений аналіз результатів дослідження патогенетичної корекції метаболічних порушень при дії іонізуючого випромінення, обґрунтовано и оформлено запропонований метод).

7. Харченко В.З., Пальона Ю.В., Чуян О.М., Темурьянц Н.А. Спосіб корекції порушень у системі протеолітичних ферментів і їхніх інгібіторів. Висновок про видачу деклараційного патенту на корисну модель, МПК А61N2/00 (Україна). Заявлений 10. 08. 06. (Здобувачем проведений аналіз результатів дослідження патогенетичної корекції метаболічних порушень при дії гамма-випромінення, обґрунтовано та оформлено запропонований метод).

8. Палёная Ю.В., Алиев Л.Л, Ворошилов С.С. Влияние ионизирующей радиации на процессы антиоксидантной защиты в головном мозге крыс // Материалы 77-й научно-практической конференции. – Симферополь, 2005. – С.139-140. (Здобувачем проведено вивчення біохімічних змін при моделюванні дії іонізуючого випромінювання, написання тез).

9. Палёная Ю.В., Харченко В.З., Алиев Л.Л. Изменение активности пероксидазы тканей мозга и сыворотки крови при действии ионизирующего излучения // IV-і читання В.В. Підвисоцького: Бюлетень матеріалів наукової конференції (26-27 травня 2005 року). – Одеса: ОДМУ, 2005. – С. 81-82. (Особисто здобувачем здійснено моделювання дії іонізуючого випромінювання, вивчення метаболічних порушень цих пошкодження, статистична обробка отриманих результатів дослідження та написання тез).

10. Пальона Ю.В. Зміни активності протеолітичних ферментів під впливом іонізуючої радіації // Матеріали V Всеукраїнської наукової конференції студентів та аспірантів (15-16 вересня 2005 року). – К.: КНУ, 2005. – С. 74-75.

11.  Палёная Ю.В., Харченко В.З., Опрышко В.В., Алиев Л.Л. Состояние протеазо-ингибиторного потенциала в организме крыс при действии ионизирующего излучения // Вестник морского врача. - 2005. – Т. 1, № 1. – С. 246. (Особисто здобувачем проведено моделювання дії іонізуючого випромінювання, вивчення стану протеазо-інгібіторної системи).

12. Палёная Ю.В., Харченко В.З., Казакова В.В. Особенности изменения ферментативной активности тонкого кишечника в условиях действия ионизирующей радиации // Матеріали IX Міжнародної науково-практичної конференції “Наука та освіта 2006”. - Дніпропетровськ: Наука і освіта. - 2006. – Том 18. – С. 48-50. (Особисто здобувачем вивчено стан системи обмеженого протеолізу та антиоксидантної системи).

13. Харченко В.З., Пальона Ю.В., Алієв Л.Л., Казакова В.В. Антиоксидантні ферменти в організмі щурів при дії гамма-випромінювання // Збірник тез Другої міжнародної наукової конференції студентів і аспірантів “Молодь та поступ біології” (21-26 березня 2006 року, м. Львів). – Львів, 2006. – С. 448-449. (Здобувачем проведено моделювання дії іонізуючого випромінювання, вивчення стану антиоксидантної системи, проведений аналіз результатів дослідження).

14. Харченко В.З., Палёная Ю.В., Кубышкин А.В., Казакова В.В., Алиев Л.Л. Интенсивность процессов антиоксидантной защиты в головном мозге и сыворотке крови крыс под влиянием ионизирующей радиации // Материалы І Международной научно-практический конференции “Наука и технологии: шаг в будущее-2006”. Том 2. Биологические науки. – Белгород: Руснаучкнига, 2006. - С. 58-59. (Особисто здобувачем проведений аналіз результатів дослідження механізмів розвитку пошкоджень при дії іонізуючого випромінення і виконано написання тез).

15. Харченко В.З., Палёная Ю.В., Казакова В.В., Алиев Л.Л., Бобров С.Н. Действие ионизирующего излучения на протеазо-ингибиторный потенциал бронхосмыва крыс // V-і читання В.В. Підвисоцького: Бюлетень матеріалів наукової конференції (25-26 травня 2006 року). – Одеса: ОДМУ, 2006. – С. 97. (Особисто здобувачем вивчено стан протеазо-інгібіторної системи при дії іонізуючого випромінювання та виконано написання тез).

16. Палёная Ю.В., Харченко В.З., Кубышкин А.В., Алиев Л.Л. Воздействие тотального гамма-излучения на ткани здоровых животных // Проблемы, достижения и перспективы развития биологических наук и практического здравоохранения, 2006. – Т. 142, № 3. – С.239-240 (Особисто здобувачем проведений аналіз результатів дослідження механізмів розвитку та патогенетичної корекції пошкоджень при дії гамма-випромінювання і виконано написання тез). (Збірник внесений до переліку № 1 (біологічні науки) Додатку до Постанови Президії ВАК України № 1-05/7 від 09.06.1999 р.)

17. Палёная Ю.В., Харченко В.З., Темурьянц Н.А., Чуян Е.Н., Кубышкин В.А. Коррекция нарушений протеазо-антипротеазной системы при воздействии ионизирующего излучения // VI з’їзд Українського біофізичного товариства (19-21 грудня 2006 року). – Донецьк: ДонНУ, 2006. – С.213-214 (Здобувачем проведено моделювання дії іонізуючого випромінювання та ЕМВ НВЧ, вивчення стану системи протеолітичних ферментів та їх інгібіторів та рівня інтоксикації).

18. Влияние сочетанного действия ЭМИ КВЧ и гамма-излучения на состояние протеазо-ингибиторной системы / Ю.В.Палёная, В.З. Харченко, А.В. Кубышкин, Н.А. Темурьянц, Е.Н. Чуян, А.А. Ворошилов // Матеріали Міжнародної наукової конференції “Механізми функціонування фізіологічних систем” (8-11 листопада 2006 року). – Львів: ЛНУ ім. І. Франка, 2006. – С. 116-117. (Здобувачем проведено вивчення показників протеїназ-інгібіторної системи та рівня інтоксикації при дії гамма-випромінювання і ЕМВ НВЧ та їх комбінації, написання тез).

2 АНОТАЦІЯ

Пальона Ю.В. Механізми порушень гуморальних систем за умов дії іонізуючого випромінювання. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 14.03.04 – патологічна фізіологія. – Луганський державний медичний університет. - Луганськ, 2007.

Дисертацію присвячено проблемі встановлення ролі протеолітичних ферментів та їх інгібіторів, антиоксидантних ферментів та рівня ендогенної інтоксикації у розвитку пошкоджень при дії іонізуючого випромінювання, а також експериментального обгрунтування патогенетичних підходів до їх немедикаментозної корекції. Дослідження базуються на аналізі результатів експериментів, які виконані на білих щурах. Встановлено, що при дії іонізуючого випромінювання у тварин спостерігається дисбаланс в системі протеолітичних ферментів та їх інгібіторів, зростання активності антиоксидантних ферментів та підвищення рівня ендогенної інтоксикації в сироватці крові, бронхоальвеолярному змиві, тканинах тонких кишок та мозку. Превентивна дія електромагнітного випромінення надвисокої частоти призводить до зниження трипсиноподібної активності та ендогенної інтоксикації, підвищення рівня альфа-1-інгібітора протеїназ.

Ключові слова: іонізуюче випромінювання, протеїназ-інгібіторна система, антиоксидантна система, ендогенна інтоксикація.

3 АННОТАЦИЯ

Палёная Ю.В. Механизмы нарушения гуморальных систем в условиях действия ионизирующего излучения. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности .03.04 - патологическая физиология. - Луганский государственный медицинский университет. – Луганск, 2007.

Диссертация посвящена проблеме установления роли протеолитических ферментов и их ингибиторов, антиоксидантных ферментов и уровня эндогенной интоксикации в развитии повреждений организма при действии ионизирующего излучения, а также экспериментального обоснования патогенетических подходов к их немедикаментозной коррекции. Исследования базируются на анализе результатов экспериментов, выполненных на белых крысах. Установлено, что при действии ионизирующего излучения наблюдается выраженный дисбаланс в системе протеолитических ферментов и их ингибиторов, повышение активности антиоксидантных ферментов в сыворотке крови, бронхоальвеолярном смыве, тканях тонкой кишки и головного мозга животных. Данные изменения наблюдаются на фоне выраженного эндотоксикоза, который сохраняется и в отдаленные сроки экспериментальных исследований. Изолированное действие электромагнитного излучения крайне высокой частоты приводило к незначительным изменениям в системе протеолитических ферментов и их ингибиторов и уровне эндогенной интоксикации сыворотки крови. Превентивное действие электромагнитного излучения крайне высокой частоты привело к менее выраженным повреждениям организма при последующем действии ионизирующего излучения. Выраженное протекторное действие электромагнитного излучения крайне высокой частоты при развитии повреждений, вызванных ионизирующим излучением, у животных является обоснованием для разработки новых экспериментальных способов коррекции повреждения органов. Раскрытие механизмов сочетанного применения немедикаментозной коррекции позволяет расширить объем исследований по изучению ее применения в практическом здравоохранении для профилактики и лечения патологических состояний, вызванных действием ионизирующего излучения.

Ключевые слова: ионизирующее излучение, протеиназ-ингибиторная система, антиоксидантная система, эндогенная интоксикация.

4 SUMMARY

Palyonaya Yu.V. The mechanisms of humoral systems’ damage due