АНАЛІЗ ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ ЗНАЧИМОСТІ ЗМІН іонного СКЛАД ПЛАЗМИ КРОВІ В ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕННЯХ З ВИКОРИСТАННЯМ ЩУРІВ ЯК БІОЛОГІЧНИХ ТЕСТ-СИСТЕМ.

1. бібліографічна ПОСИЛАННЯ

1 Привалова І.Л. 1 Горпинич А.Б. 2 Озерова І.Ю. 1 Глотова І.В. 1 Богданова Є.І. 1

1 ФГБОУ ВО «Курський Державний Медичний Університет» МОЗ України, м Курськ

2 ФГБОУ ВО «Орловський державний університет імені І.С. Тургенєва », м Орел, Російська Федерація

У статті наведено огляд вітчизняної та зарубіжної літератури, в якій розглядається функціональна значимість змін іонного складу плазми крові в експериментальних дослідженнях. Мікроелементи відіграють важливу роль у функціонуванні організму, а іонні коливання можуть бути маркерами починаються патологічних процесів. Аналіз літератури показав, що найчастіше в зв'язку з вмістом мікроелементів в плазмі крові в якості біологічних тест-систем використовуються лабораторні пацюки. Значний інтерес представляє діагностична значимість порушень балансу цинку, міді, заліза, магнію як кофакторів і активаторів безлічі ферментних систем організму. Зміна магній-кальцієвих співвідношень дозволяє судити про порушення системної регуляції. Дисбаланс кальцію, магнію, заліза, міді, цинку часто провокується захворюваннями шлунково-кишкового тракту в зв'язку з порушенням їх всмоктування, тому зміст цих мікроелементів в плазмі або сироватці крові може відображати функціональний стан травної системи. Аналіз сучасних літературних даних та власних досліджень іонного складу плазми крові в умовах експериментального моделювання патології шлунково-кишкового тракту дозволяє зробити висновок про їх доцільність в зв'язку з можливістю вироблення рекомендацій з планування клінічних досліджень.

плазма крові

лабораторні пацюки

кальцій

магній

залізо мідь

цинк

1. Conforti A., Franco L., Milanino R., Totorizzo A. Copper metabolism during acute inflammation: studies on liver and serum copper concentrations in normal and inflamed rats // Br. J. Pharmacol, 1983, vol. 79 (1), pp. 45-52.

2. Новожилов А.В. Динаміка реологічних і гематологічних показників крові у незрело- і зрелорождающихся тварин в постнатальному патогенезі: автореф. дис. ... канд. мед. наук. - Санкт-Петербург, 2009. - С. 20-54.

3. Guofen Gao, Shang-Yuan Liu, Hui-Jie Wang et al. Effects of Pregnancy and Lactation on Iron Metabolism in Rats // BioMed Research International, 2015-го, vol. 16, pp. 86-94.

4. Голубєва Є.К. Вікові особливості резистентності еритроцитарної мембрани щурів до гемолітичних факторів in vitro / Є.К. Голубєва, С.Б. Назаров // Вісник нових медичних технологій. - 2011. - Т. XVIII. - № 4. - С. 93-95.

5. Ferraro S., Nasuti C., Piangerelli M. et al. Hair Microelement Profile as a Prognostic Tool in Parkinson's Disease. 2016, vol. 4, no 4, pp. 390-402.

6. Pavlyushchik O., Afonin V., Fatykhava S. et al. Macro- and Microelement Status in Animal and Human Hypertension: the Role of the ACE Gene I / D Polymorphism // Biological Trace Element Research 2017, vol. 180, no 1, pp. 110-119.

7. Tunakova YA, Novikova SV, Faizullin RI, Valiev VS Approximation of the Dependency of Trace Elements Concentrations in Internal Media upon their Contents in Environment Objects // BioNanoScience, 2018, vol. 8, no 1, pp. 288-295.

8. Sipponen P., Maaroos HI Chronic gastritis // Scand J Gastroenterol, 2015-го, vol. 50 (6), pp. 657-667.

9. Гусєва С.А., Димніч Т.Ф., Пустовалов А.П. Регуляція дилтиаземом балансу електролітів в тканинах серця і судин і в'язкості крові щурів при експериментальній гіпертензії у щурів // ВНМТ. - 2000. - № 1. - С. 25-28.

10. Іванов Д.Г. Метаболізм колагену і показники мінерального обміну у щурів при емоційному стресі // Вісник ВДУ. - 2011. - № 1. - С. 105-110.

11. Макарова В.Г. Довідник. Фізіологічні, біохімічні та біометричні показники норми експериментальних тварин. - СПб., 2013. - С. 53-58.

12. Желнін Є.В. Маркери остеогенеза і їх зв'язок з процесами ремоделювання альвеолярної кістки в експерименті // Актуальні проблеми сучасної медицини: Вісник Української медичної стоматологічної академії. - 2012. - № 4. - С. 126-130.

13. Воронков А.В. Вивчення впливу різних доз сульфату магнію на утримання // Pharmacy & Pharmacology. - 2016. - № 2 (15). - C. 23-25.

14. Повєткіна В.Н. Рівень магнію в біологічних рідинах на тлі застосування магнійсодержащіе композиції у стресснеустойчівих щурів з експериментальною виразкою шлунка / В.М. Повєткіна, Л.Н. Рогова // Людина і ліки: мат. XVIII Російського національного конгресу. - 2011. - № 1. - С. 470-471.

15. Старавойтов В.А. Патогенетичне обгрунтування застосування магнійсодержащіе лікарської композиції при лікуванні експериментальної виразки шлунка // Вісник нових медичних технологій. - 2009. - Т. ХVI, № 2. - С. 202.

16. Вплив магнійсодержащіе композиції на інтенсивність пероксидації, магнієвий баланс і показники запальної клітинної інфільтрації у щурів з експериментальним хронічним запаленням ендометрія / Л.М. Рогова, К.Ю. Тіхаева, Н.В. Григор'єва та ін. // Вісник Волгоградського державного медичного університету. - 2015. - № 2 (54). - С. 127-130.

17. Фастова І.А. Осмотична резистентність еритроцитів, рівень магнію в еритроцитах і плазмі крові, при експериментальному перитоніті у щурів // Здоров'я та освіта в XXI столітті: журнал наукових статей. - 2012. - № 14 (1). - С. 246-247.

18. Боброва С.В. Динаміка вмісту міді та цинку в плазмі крові і лімфі у щурів при вібраційних впливах, в ранній і пізній відновний періоди // Вісник нових медичних технологій. - 2007. - № 4. - С. 24-26.

19. Ikewuchi JC Alteration of plasma biochemical, haematological and ocular oxidative indices of alloxan induced diabetic rats by aqueous extract of Tridax procumbens Linn (Asteraceae) // Excli J. 2012, vol. 18, no 11, pp. 291-308.

20. Matsuzaki H., Kajita Y., Miwa M. Effects of a high-calcium diet on serum insulin-like growth factor-1 levels in magnesium-deficient rats // Magnesium Research, 2012 vol. 25 (3), рр. 126-130.

21. Kiełczykowska M., Kocot J., Kurzepa J. et al. Could selenium administration alleviate the disturbances of blood parameters caused by lithium administration in rats? // Biological Trace Element Research, 2014 року, vol. 158 (3), pp. 359-64.

22. Suzuki T., Kajita Y., Katsumata S. et al. Zinc Deficiency Increases Serum Concentrations of Parathyroid Hormone through a Decrease in Serum Calcium and Induces Bone Fragility in Rats // J. Nutr. Sci. Vitaminol, 2015-го, vol. 61 (5), pp. 382-90.

23. Tashiro M., Inoue H., Konishi M. Magnesium homeostasis in cardiac myocytes of Mg-deficient rats // PLoS One, 2013, vol. 8 (9), pp. 73-71.

24. Suliburska J., Bogdański P., Szulińska M. Iron excess disturbs metabolic status and relative gonad mass in rats on high fat, fructose, and salt diets // Biol. Trace Elem. Res., 2013, vol. 151 (2), pp. 263-268.

25. Sreedhar B., Madhavan NK Concurrent repletion of iron and zinc reduces intestinal oxidative damage in iron- and zinc-deficient rats // World J. Gastroenterol, 2007, vol. 21, no. 13 (43), pp. 5707-5717.

26. Courtney J., Carolina H., Michael A. et al. The effect of high dose oral manganese exposure on copper, iron and zinc levels in rats // Biometals. Author manuscript; available in PMC 2017, vol. 17, pp. 547-555.

27. Izzet T., Osman K., Ethem U. et al. Oxidative stress in portal hypertension-induced rats with particular emphasis on nitric oxide and trace metals // World J. Gastroenterol, 2005 vol. 21, no. 11 (23), pp. 3570-3580.

28. Шестерина Н.В. Роль желатинази В і магнію в порушенні балансу між факторами агресії та механізмами захисту при експериментальної ацетатної виразки шлунка // Волгоградський науково-медичний журнал. - 2016. - № 3. - С. 41-44.

29. Conforti A., Franco L., Milanino R., Totorizzo A. Copper metabolism during acute inflammation: studies on liver and serum copper concentrations in normal and inflamed rats // Br. J. Pharmacol, 1983, vol. 79 (1), pp. 45-52.

30. Sara Castiglioni, Alessandra Cazzaniga, Laura Locatelli, Jeanette AM Maier. Burning magnesium, a sparkle in acute inflammation: gleams from experimental models // Magnesium Research 2017, vol. 30 (1), pp. 8-15.

31. Barbagallo M., Dominguez. Magnesium metabolism in type 2 diabetes mellitus, metabolic syndrome and insulin resistance // Archives of Biochemistry and Biophysics, 2007, vol. 458, no. 1, pp. 40-47.

32. Hatzistavri LS, Sarafidis PA, Georgianos PI Oral magnesium supplementation reduces ambulatory blood pressure in patients with mild hypertension // American Journal of Hypertension 2009, vol. 22, no. 10, pp. 1070-1075.

33. Привалова І.Л., Камал Е.Т., Озерова І.Ю. Зміни балансу цинку, магнію і кальцію в сироватці крові щурів з ацетатної моделлю ульцерогенеза // Сучасні проблеми науки та освіти. - 2017. - № 5 .; URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=27005 (дата звернення: 20.07.2018).

34. Горошинським І.А., Качесова П.С. Вплив наночастинок заліза на стан вільнорадикальних процесів в крові щурів з фібросаркоми при різному протипухлинному ефекті // Фундаментальні дослідження. - 2015. - № 7-1. - С. 9-13.

35. Beard JL, Dawson H., Pinero DJ Iron metabolism: a comprehensive review // Nutrition Reviews, 1996, vol. 54, pp. 295-317.

36. Хідірова Л.Д., Вохмінцева Л.В. Вміст заліза і параметри антиоксидантної активності крові у щурів при експериментальному інфаркті міокарда // Далекосхідний медичний журнал. - 2010. - № 1. - С. 103-105.

37. Лаврова А.Є. Дефіцит цинку в патогенезі хронічного гастродуоденіту у дітей дошкільного віку; обгрунтування методів корекції / А.Є. Лаврова, Л.А. Щеплягина // Ріс. педіатр. журн. - 2004. - № 4. - С. 44-46.

38. Moos Т., Morgan EH The metabolic of neuronal iron and its pathogenic role in neurological diseases // Annals of the New York Academy of Sciences, 2004, vol. 1012, no. 1, pp. 14-26.

39. Lutsenko S., LeShane ES, Shinde U. Biochemical basis of regulation of human copper-transporting ATPases // Archives of Biochemistry and Biophysics, 2007, vol. 463, no. 1, pp. 134-148.

40. Сизова Е.А., Мірошников С.А., Лебедєв С.В. Вплив багаторазового введення наночастинок міді на елементний склад печінки щурів // Вісник ОДУ. - 2012. - № 6 (143). - С. 188-190.

41. Слобідська А.А. Вплив внутрішньом'язового введення нанорозмірних частинок міді на біохімічні показники крові самок щурів при гестації // Сучасні проблеми науки та освіти. - 2014. - № 1 .; URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=12071 (дата звернення: 20.07.2018).

42. Marija K., James CR The Linoleic Acid: Dihomo-γ-Linolenic Acid Ratio (LA: DGLA) -An Emerging Biomarker of Zn Status // Nutrients 2017, vol. 9, pp. 825-830.

43. Шувалова Н.А. Баланс міді і цинку при експериментальному токсичному гепатиті і його фармакотерапії // Російський медико-біологічний вісник імені академіка І.П. Павлова. - 2004. - № 3-4. - С. 34-37.

44. Lansdown AB, Path RF, Mirastschijski U. et al. Zinc in wound healing: theoretical, experimental, and clinical aspects // Wound Repair and Regeneration, 2007, vol. 15, pp. 2-16.

45. Maret W. Zinc biochemistry: from a single zinc enzyme to a key element of life // Advances in Nutrition, vol. 2013, no. 4 (1), pp. 82-91.

46. ​​Подобєд В.М. Цинк Карнозин: нова формула гастропротекціі і заповнення дефіциту цинку // Медичні новини. - 2015. - № 2. - С. 17-20.

47. Opoka W. Importance of luminal and mucosal zinc in the mechanism of experimental gastric ulcer healing // Journal of physiology and pharmacology 2010, vol. 6, no 1, pp. 581-589.

Кров, як важливий компонент внутрішнього середовища організму, виконує транспортну, захисну, гомеостатичну і інші функції. Патологічні процеси, зсуви в системі гомеостазу, а також фізіологічні зміни можуть позначитися на кількісних і якісних особливостях складу циркулюючої крові [1]. Ці параметри мають важливе клінічне значення і відіграють провідну роль в діагностиці. Одним з показників гомеостазу є іонний склад плазми крові. Його зміни, як правило, свідчать про порушення в діяльності фізіологічних і функціональних систем організму. Іонні коливання можуть бути маркерами починаються патологічних процесів, тому багато дослідників звертаються до даної проблеми не тільки в клінічних, але і в експериментальних роботах [2; 3].

У медико-біологічних експериментах можуть використовуватися лабораторні тварини, альтернативні тест-об'єкти і математичні моделі. Основною умовою вибору експериментальної моделі є її максимальне подобу оригіналу. Однак до теперішнього часу заміна біологічним рідина не відтворена в повному обсязі [4]. Тому вивчення системи крові проводиться в умовах експериментального моделювання на тварин, що дозволяє вивчати не тільки стадії розвитку патологічного процесу, а й можливості управління ними. Наукова і практична значимість цих досліджень багато в чому залежить від вибору модельної тварини, так як екстраполяція експериментальних даних на людину залишається одним з найскладніших питань медичної науки. Тому аналітичний огляд сучасних літературних даних про зміни іонного складу плазми крові в умовах експериментального моделювання та інтерпретація їх функціональної значущості є актуальним.

Мета роботи: провести аналітичний огляд досліджень іонного складу плазми крові з використанням щурів в якості біологічних тест-систем і можливої ​​екстраполяцією на організм людини.

Аналіз російсько- та англомовних літературних джерел свідчить про зростаючий інтерес фахівців різних областей біомедицини до дослідження мікроелементного статусу [5-7]. Дисбаланс мікроелементного складу крові часто провокується захворюваннями шлунково-кишкового тракту в зв'язку з порушенням всмоктування кальцію, магнію, заліза, міді, цинку [8]. Недостатність мікроелементів, в свою чергу, призводить до розвитку гострих і хронічних захворювань. Звернувшись, до експериментальних робіт, присвячених даному питанню, ми провели контент-аналіз веб-баз даних наукової медичної інформації пошукових систем PubMed і Google Scholar, провідною бази даних цитувань Web of Science Core Collection і наукової електронної бібліотеки eLIBRARY.RU за останні 10 років на предмет публікацій, в яких згадуються дослідження мікроелементів в плазмі крові різних експериментальних тварин: гризунів (мишей, щурів, морських свинок, кроликів) і інших ссавців (котів, собак, свиней). З їх числа виключалися роботи в галузі клінічної ветеринарії. Проведений аналіз показав, що найчастіше в зв'язку з вмістом мікроелементів в плазмі крові в якості біологічних тест-систем використовуються лабораторні пацюки (рис. 1).

Кількість публікацій про дослідження різних мікроелементів в крові експериментальних тварин за змістом електронних баз даних PubMed (1), Google Scholar (2), Web of Science Core Collection (3) і eLIBRARY.RU (4) за період 2007-2017 рр.

Отже, в даний час найбільш актуальним є проведення аналітичного огляду публікацій, в яких інтерпретується функціональна значимість експериментальних досліджень мікроелементів в плазмі крові з використанням щурів в якості модельних тварин.

Аналіз даних літератури показав, що референтні значення показників вмісту різних металів в плазмі крові щурів варіюють (таблиця).

Референтні значення показників вмісту кальцію, магнію, заліза, міді і цинку в плазмі крові щурів (за даними літератури)

автори

кальцій

магній

Залізо

мідь

цинк

Гусєва С.А. і співавтори, 2000 р [9]

2,61 + 0,08 ммоль / л

0,75 + 0,03 ммоль / л

Іванов Д.Г., 2011 р [10]

4,54 + 0,27 ммоль / л

1,15 + 0,05

ммоль / л

Макарова В.Г., 2013 г. [11]

2,6 ± 0,1 ммоль / л

Желнін Е.В., 2012 г. [12]

2,28 ± 0,12 ммоль / л

Воронков А.В., 2016 г. [13]

2,30 ± 0,03 ммоль / л

Повєткіна В.Л., 2011 р [1 4]

0,93 ± 0,02 ммоль / л

Старавойтов В.А., 2009 г. [1 5]

1,13 ± 0,09

Рогова Р.Н. і співавтори, 2015 г. [16]

1,78 ± 0,12

Фастова І.А., 2012 [1 7]

0,85 ммоль / л

Боброва С.В., 2007 [1 8]

1,90 ± 0,01 мг / л

0,014 ± 0,0001 мг / л

Ikewuchi JC, 2012 г. [19]

2,1 ± 0,1 ммоль / л

Matsuzaki H. et al., У 2012 г. [20]

2,34 ± 0.14

2,36 ± 0.11

ммоль / л

0,78 ± 0.04

ммоль / л

Kiełczykowska M. et al., 2014 г. [21]

2,43 ± 0,11 (сироватка)

1,21 ± 0,15 (сироватка)

Suzuki T. et al., 2015 г. [22]

2,4 ± 0,03 ммоль / л

0,93 ± 0,03 ммоль / л

24,38 + 1,05 ммоль / л

Tashiro M. et al., 2013 г. [23]

0,86 ± 0.07 ммоль / л

Suliburska J. et al., 2013 г. [24]

26,5 ± 1.1 ммоль / л

Guofen Gao. et al., 2015 г. [3]

5,92 ± 0.77 мг / л

Sreedhar B. et al., 2007 р. [25]

82,4 ± 3.8 мкмоль / л (плазма)

20,5 ± 3,2 мкмоль / л

Courtney J. et al. 2017 г. [26]

136,66 ± 23,98

198,53 ± 9,48

мкг / г

67,44 ± 2,53 мкг / г сироватки

От148,64 ± 12,06 до 76,12 ± 2,04 мг / г

Izzet T. et al., 2005 р. [27]

164,5 ± 41,4 мг / мл

145,3 ± 16,5 мг / мл

Вони відрізняються у різних ліній тварин, залежать від умов експерименту, місця і способу забору крові, методики і обладнання для дослідження крові, ходу виконання аналізу, одиниць виміру і т.д. [2].

Наприклад, концентрація магнію в плазмі при заборі крові в підключичної вени щура склала 0,917 ± 0,011 ммоль / л, а в ворітної вени - 0,884 ± 0,006 ммоль / л [28].

Концентрація міді в плазмі крові щурів-самців склала 120 ± 10 мг / 100 мл, а самок - 174 ± 33 мг / 100 мл [29].

Також з таблиці видно, що для деяких мікроелементів ці значення у більшості дослідників можна порівняти з показниками норми у людини. Тому дослідження іонного складу крові в умовах експериментального моделювання мають важливе значення для вироблення рекомендацій з планування клінічних досліджень.

Функціональна значимість дослідження вмісту магнію в плазмі крові щурів

Концентрація магнію в плазмі крові може служити маркером ряду патологічних станів. Магній бере участь у всіх видах обміну, транспорті інших мікроелементів, є активатором багатьох ферментних систем [15]. З його участю відбувається активація натрій-калієвого насоса, передача нервового імпульсу, реалізується імунну відповідь, регулюється діяльність серцево-судинної системи [23; 30].

Наприклад, виявлено, що низька концентрація магнію в плазмі крові лабораторних тварин індукує гостре запалення. Також описано зменшення Mg в сильно запалених тканинах, що в свою чергу викликано активацією осі IL -33 / ST 2 [30]. Це говорить про те, що зменшення концентрації Mg в запальному ділянці вдруге до самого запалення і може призводити до загострення запальної відповіді. Автори ряду робіт відзначають, що недолік магнію запускає каскад прозапальних реакцій, призводить до ендотеліальної дисфункції, підсилює агрегацію тромбоцитів [31].

В експериментах на тваринах встановлено, що існує зворотна кореляція між сироватковим рівнем магнію і серцево-судинними захворюваннями. Експериментально доведено, що гіпертонічна хвороба проявляється зниженням внутрішньоклітинних концентрацій магнію [32].

Дослідження, проведені на щурах при моделюванні експериментального калового перитоніту, показали, що вже через 3 години від початку перитоніту відбувається зниження рівня магнію в еритроцитах, що супроводжується падінням ОРЕ і збільшенням вмісту магнію в плазмі. Отримані дані свідчать про те, що при перитоніті в результаті зміни проникності клітинних мембран відбувається зниження рівня магнію в еритроцитах, яке в свою чергу супроводжується зменшенням осмотичної стійкості еритроцитів і збільшенням вмісту магнію в плазмі крові [17].

Доведено зниженя концентрації магнію в условиях стрес [14]. Роботами Л.Н. Роговий [16] встановлен, что при гострій стресовій віразці в тканинах зони віразкі идет Накопичення магнію, а при ацетатної віразкі, что має тенденцію до хронізації, Зміст магнію зніжується. Накопичення магнію, так само як і зниження його концентрації в укритих виразками тканинах шлунка, може бути чинником його перерозподілу між пошкодженими тканинами і депо. Дефіцит магнію впливає на порушення механізмів локальної резистентності, зокрема на енергоутворення і репаративні процеси в виразці. Маркером вираженого дефіциту магнію є зниження його концентрації в плазмі крові [28].

У наших попередніх роботах виявлені фазові коливання [33] мікроелементів в плазмі крові щурів з ацетатної моделлю ульцерогенеза. Встановлено, що концентрація іонів магнію зменшувалася з четверте (на 25%, p <0,05) по сьому добу експерименту (на 38,2% (p <0,05) в порівнянні зі значеннями контрольної групи. Зниження концентрації іонів магнію збігалося зі часом загоєння виразкових дефектів слизової шлунка, що може бути обумовлено накопиченням магнію активно діляться клітинами, які беруть участь у репарації пошкоджених тканин шлунка [28].

Практичне використання результатів наведених досліджень з використанням щурів в якості біологічних тест-систем буде актуально насамперед у зв'язку з тим, що, за даними багатьох авторів, кількісні характеристики концентрації магнію в плазмі крові щурів і людини істотно не відрізняються (таблиця). Відповідно до рекомендацій ВООЗ нормальні концентрації магнію в сироватці крові дорослої людини повинні становити 0,75-1,26 ммоль / л. Крім того, фізіологічні процеси обміну магнію у щурів схожі з такими у людини [2].

Функціональна значимість дослідження вмісту кальцію в плазмі крові щурів

З даних, наведених у таблиці, слід, що концентрація іонів кальцію в крові щурів в нормі також порівнянна з такими у людини (від 2,0 до 2,75 ммоль / л). Це визначає актуальність вивчення балансу кальцію при моделюванні різної патології у щурів. Найбільш цікавими, на наш погляд, є дослідження магній-кальцієвої системи, в якій, як правило, спостерігається обернено пропорційна залежність між концентраціями іонів. Це пов'язано з тим, що зменшення внутрішньоклітинного магнію активує приплив кальцію через кальцієві канали [32]. При експериментальному моделюванні хронічного семисуточного стресу у щурів відбувалося підвищення концентрації кальцію в крові і зниження рівня магнію, а введення транквілізаторів (феназепама) усували електролітні порушення [10].

Дисбаланс в магній-кальцієвої системи може призвести до порушення роботи шлунково-кишкового тракту. Показано, що у щурів площа виразки корелює з механізмами перерозподілу кальцію, можлива його мобілізація з депо в активну фазу виразкового ушкодження і зниження його вмісту в фази рубцювання і епітелізації [20]. Відзначено зниження концентрації іонів кальцію в плазмі крові до 7-ї доби дослідження ефектів сульфату магнію у щурів [13].

Нами показано, що концентрація кальцію при експериментальному ульцерогенезе зростала на 24,7% на третю добу, до четвертих знижувалася на 29,1% (р <0,05), а до шостим діб відновлювалася до значень контрольної групи [33].

Розглядаючи отримані дані з точки зору системної регуляції і її порушень, важливо звернути увагу на зміну кальцій-магнієвих співвідношень. Концентрація іонів кальцію в порівнянні з концентрацією іонів магнію в сироватці крові на третю добу експерименту була вище в 2,5 рази, на шосту - в 2,96 рази, а на сьому - в 2,59 рази. У той же час на четверту добу експерименту кальцій-магнієве співвідношення склало 1,71, що свідчить про зниження відносної концентрації кальцію під час переходу до активної репарації пошкодженої слизової шлунка [33].

Функціональна значимість дослідження вмісту заліза в плазмі і сироватці крові щурів

Залізо є одним з незамінних елементів в організмі людини, які беруть участь у понад 100 ферментних реакціях [34]. Воно бере участь в енергетичному обміні, реакціях внутрішньоклітинного метаболізму, синтезі ДНК, кровотворенні, окисно-відновних реакціях [35]. Залізо - багатофункціональний мікроелемент, який функціонує як кофактор в процесі транспортування кисню гемоглобіном і під час синтезу ДНК [35]. Тому як дефіцит, так і надлишок заліза можуть лежати в основі патогенезу багатьох захворювань. Зокрема, коливання його концентрації в плазмі крові можуть робити істотний вплив на перебіг інфаркту міокарда, а саме на функціонування про- і антиоксидантних систем [36]. Результати дослідження, метою якого були особливості розподілу заліза в плазмі крові і міокарді у щурів в динаміці експериментального метаболічного інфаркту міокарда, показали високий рівень заліза в плазмі крові щурів. Аналогічні результати отримані в роботі, де експериментально встановлено, що підвищений рівень заліза в крові є ризиком розвитку ішемічної хвороби серця та інфаркту міокарда. Виявлено також наявність прямого зв'язку між високим рівнем сироваткового заліза і ризиком фатального результату інфаркту міокарда [36].

Експериментально вивчено патогенетичне вплив порушень обміну заліза в розладах мікроциркуляції і розвитку ендотоксемії при критичних станах, зумовлених абдомінальним сепсисом і кісткової травмою [34; 35].

В експериментах на щурах також встановлено, що застосування наночасток заліза в певних дозах не викликає розвитку вираженого оксидативного стресу в організмі тварин. Введення наночастинок щурам з ростом саркоми 45 не приводить до подальшого підвищення інтенсивності ПОЛ, характерному для пухлинного росту, а регресія пухлини під дією наночастинок супроводжується вираженим зниженням оксидативних процесів в еритроцитах. Це може відігравати важливу роль в реалізації їх протипухлинного ефекту [34].

Виключно важливу роль мають особливості гомеостазу заліза під час вагітності та лактації [3].

Показано, що метаболічні порушення, пов'язані з дисбалансом цинку, міді, і кальцію в організмі, призводять до збільшення рівня заліза в сироватці крові [24]. Експериментальні дослідження на щурах в умовах залізодефіцитної і цінкдефіцітной дієти показали, що одночасне додавання в їжу заліза і цинку не тільки усуває їх дефіцит, а й зменшує кишковий окислювальний стрес, пов'язаний з додаванням заліза [37].

Недавні дослідження показали, що присутність або відсутність численних іонів металів, що зустрічаються в просвіті шлунка або в тканинах, включаючи залізо, мідь і цинк, може змінити експресію генів в H. Pylori, а, отже, вплинути на результат захворювання [24].

Функціональна значимість дослідження вмісту міді в плазмі крові щурів

Мідь також є одним з найважливіших мікроелементів, який входить до складу багатьох ферментних систем. Вона бере участь у метаболізмі заліза, формуванні сполучної тканини, каталізує окислювально-відновні реакції, сприяє нормальному функціонуванню нервової системи [38]. Важливе значення має баланс цього елемента в організмі. При надмірному надходженні міді вона надає токсичну дію, так як відноситься до групи важких металів, при нестачі цього елемента також виникає несприятлива клінічна картина: зниження імунітету, судинна патологія, гіпохромна анемія [39]. Відомо токсичну дію міді на різних етапах онтогенезу. Дослідженням групи авторів [39; 40] встановлено можливий негативний вплив надлишку міді, одержуваного новонародженими щурами при вигодовуванні їх молочними сумішами.

Відомі роботи, в яких виявлені зміни концентрації іонів міді в плазмі крові лабораторних щурів лінії Wistar при надмірному її надходженні під час гестації. При надлишку міді змінювався біохімічний склад крові, знижувався рівень тригліцеридів і холестерину, підвищувався рівень амілази, що вказує на пошкодження тканин підшлункової залози. Максимальні концентрації міді приводили до спонтанного аборту [41].

Доведено, що надмірне надходження міді і накопичення її в клітинних органелах порушує їх функцію. Вплив же малих доз, які дещо перевищують фізіологічну норму, не вивчено [41].

В роботі вітчизняних авторів [18] показані зміни балансу міді в крові лабораторних щурів при вібраційних впливах. У досвідчених установках виявлено зниження концентрації міді в плазмі крові щурів з 30-х діб експерименту при впливі вібрації, що може бути пов'язано з порушеннями в системі мікросомального окислення печінки [18]. Ці результати можуть мати практичне значення для вирішення актуальних проблем профпатології.

Функціональна значимість дослідження вмісту цинку в плазмі крові щурів

Численними дослідженнями встановлено важливу роль цинку в функціонуванні організму. Він бере участь в протіканні більше 300 ферментативних реакцій і безлічі біохімічних процесів в організмі [42]. Відомо більше 90 металллоферментов, для функціонування яких необхідна присутність цинку [43]. Дані ферменти здійснюють репаративні процеси, беруть участь в клітинному синтезі. Показано, що захисну клітинну функцію цинк виконує завдяки конкуруючої спроможності з важкими металами [44]. У рандомізованих дослідженнях на лабораторних щурах встановлено, що оксид цинку збільшує репаративні процеси в тканинах і прискорює загоєння хірургічних ран [45]. Взаємодіючи з компонентами клітинних мембран, цинк підтримує їх стабільність, обмежує звільнення гістаміну з тучних клітин, серотоніну з тромбоцитів [46].

Оскільки цинк опосередковує ефекти багатьох гормонів або виявляється в структурі численних гормональних рецепторів, дефіцит цинку призводить до різних порушень гормонального балансу [44; 45].

Незважаючи на безліч досліджень, питання про біологічні маркери статусу цинку залишається актуальним [37]. У більшості випадків цинк визначають в плазмі крові і сечі. Концентрація в плазмі крові вариабельна (таблиця), проте саме зміст в плазмі є одним з надійних біомаркерів цинку [26], а його зниження свідчить про дефіцит даного мікроелемента.

В експериментах на щурах при впливі вібрації було виявлено підвищення вмісту цинку в плазмі крові в гострому періоді. Показано, що цинк діє індуктором в клітинах білків-металлотіонеінов і білків-іммунофіллінов класу hsp70 (heat stress protein), які, в свою чергу, є частиною механізму клітинної захисту від стресових пошкоджень [46].

Є припущення про участь цинку в підтримці цілісності слизової оболонки шлунка [47]. Його гастропротектівной дію пов'язують з Zn2 + опосередкованим збільшенням мікроциркуляції шлунку і антисекреторну активність, посиленням проліферація і диференціювання клітин під час загоєння виразки, і в кінцевому підсумку трофічних дією на виразкову слизову шлунка [47]. Цінкдефіцітная дієта в експериментах на тваринах, навпаки, сприяє розвитку виразкових уражень слизових оболонок шлунка, збільшує ступінь вираженості експериментальних пошкоджень шлунка [44]. Іншими авторами доведено, що введення терапевтичних доз цинку покращує динаміку перебігу виразкового ушкодження [46]. Сполуки, що містять цинк, наприклад поліпрезінцін, розроблений в Японії, використовуються для лікування виразкової хвороби [47].

Нашими дослідженнями на експериментальній моделі ульцерогенеза встановлено підвищення концентрації цинку в сироватці крові в гостру фазу розвитку виразкового пошкодження на 35,5% (p <0,05) в порівнянні зі значеннями контрольної групи. Потім вміст цинку знижувався щодо контролю на 16,3% (четверту добу експерименту), до шостим діб це зниження ставало значущим і склало 62,7% (p <0,05), а до сьомим - 75,7% (p <0 , 05) [33].

Висновок

Таким чином, проведений аналіз публікацій, пов'язаних з інтерпретацією результатів досліджень іонного складу плазми крові, підтвердив актуальність даної проблеми для експериментальних робіт. У більшості з них в якості біологічних тест-систем використовуються лабораторні пацюки. Експериментальне моделювання на щурах представляється перспективним, так як вміст ряду мікроелементів в плазмі крові цих тварин і особливості їх обміну можна порівняти з такими у людини. Значний інтерес викликає діагностична значимість порушень балансу цинку, міді, заліза, магнію як кофакторів і активаторів безлічі ферментних систем організму. Зміна магній-кальцієвих співвідношень дозволяє судити про порушення системної регуляції. Дисбаланс кальцію, магнію, заліза, міді, цинку часто провокується захворюваннями шлунково-кишкового тракту в зв'язку з порушенням їх всмоктування, тому зміст цих мікроелементів в плазмі або сироватці крові може відображати функціональний стан травної системи. Аналіз сучасних літературних даних та власних досліджень іонного складу плазми крові в умовах експериментального моделювання патології шлунково-кишкового тракту дозволяє зробити висновок про їх доцільність в зв'язку з можливістю вироблення рекомендацій з планування клінічних досліджень.

бібліографічна ПОСИЛАННЯ

Привалова І.Л., Горпинич А.Б., Озерова І.Ю., Глотова І.В., Богданова Є.І. АНАЛІЗ ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ ЗНАЧИМОСТІ ЗМІН іонного СКЛАД ПЛАЗМИ КРОВІ В ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕННЯХ З ВИКОРИСТАННЯМ ЩУРІВ ЯК БІОЛОГІЧНИХ ТЕСТ-СИСТЕМ. // Сучасні проблеми науки та освіти. - 2018. - № 4 .;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=27830 (дата звернення: 19.07.2019).

Пропонуємо вашій увазі журнали, что видають у видавництві «Академія природознавства»

(Високий імпакт-фактор РИНЦ, тематика журналів охоплює всі наукові напрямки)