Анотація до роботи:

Ерстенюк Г.М. Біохімічні механізми пошкодження еритроцитів за умов експериментальної інтоксикації кадмієм. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 14.01.32 – медична біохімія. – Національний медичний університет імені О.О.Богомольця, Київ, 2004.

Дисертація присвячена вивченню біохімічних механізмів пошкодження еритроцитів при дії іонів кадмію в експериментальних тварин. Встановлено, що одноразове та багаторазове (десятиденне) введення щурам кадмію хлориду в дозах 12 мг/кг та 1,2 мг/кг маси відповідно, призводить до глибоких біохімічних порушень в еритроцитах, які супроводжуються змінами лігандних форм гемоглобіну, кисневої ємності крові, розвитком оксидативного стресу. Показано, що, за умов інтоксикації іонами кадмію, відбуваються суттєві зміни ліпопротеїнових комплексів еритроцитів і плазми крові, активація процесів пероксидації ліпідів та окиснювального ушкодження білків, порушення прооксидантно-антиоксидантної рівноваги. Встановлено, що розвиток комбінованої гемічної та тканинної гіпоксії при дії іонів кадмію призводить до порушень гісто- й ультраструктури внутрішніх органів. Морфологічні зміни тканин печінки проявлялись руйнуванням мембранних структур, деструктивними змінами гранулярної ендоплазматичної сітки, апарату Гольджі, ядра, мітохондрій гепатоцитів, порушенням фільтраційного й реабсорбційного відділів нирок. Створено концептуальну модель первинних біохімічних механізмів пошкоджуючої дії іонів кадмію.

Обґрунтовано доцільність використання унітіолу та селеніту натрію з метою корекції порушень метаболізму за кадмієвої інтоксикації.

У дисертаційній роботі вивчено біохімічні механізми пошкодження еритроцитів за умов інтоксикації експериментальних тварин іонами кадмію і обґрунтовано сучасну концепцію розвитку кадмієвої інтоксикації та доцільності використання за умов отруєння кадмієм препаратів антиоксидантної дії.

1. Одноразове та багаторазове (десятиденне) введення щурам кадмію хлориду в дозах 12 мг/кг та 1,2 мг/кг маси відповідно, призводять до глибоких біохімічних порушень в еритроцитах, змін у співвідношенні лігандних форм гемоглобіну, пошкодження мембранних структур внутрішніх органів та розвитку явищ внутрішньоклітинного оксидативного стресу як механізмів комбінованої гемічної та тканинної гіпоксії при інтоксикації кадмієм.

2. Пошкодження в системі еритрону за умов токсичної дії іонів кадмію проявляються суттєвими змінами показників еритрограми, еритроцитарних індексів, зниженням рівня загального гемоглобіну і зростанням числа ретикулоцитів у процесі багаторазової (на 36%) та одноразової (на 57%) інтоксикації. У периферичній крові щурів спостерігається також „омолодження” еритроцитарної популяції, що виражається зростанням рівня високостійких до кислотного гемолізу клітин на 35% (багаторазова інтоксикація) і 43% (одноразова інтоксикація).

3. Зміни у співвідношенні лігандних форм гемоглобіну за кадмієвої інтоксикації, максимуми яких спостерігаються через 24 год при одноразовому та через 28 діб при багаторазовому введенні хлориду кадмію, характеризуються зниженням рівня оксигенованої форми гемопротеїну з підвищенням вмісту неактивних дериватів: метгемоглобіну, сульфгемоглобіну та сумарного рівня дисгемоглобінів (на 32 % і 24% відповідно), що зумовлює зниження кисневої ємності крові тварин і лежить в основі розвитку гемічної гіпоксії.

4. Інтоксикація іонами кадмію призводить до порушення активності лактатдегідрогенази еритроцитів та зниження інтенсивності генерації відновленого НАД, що спричинює порушення інтенсивності процесу відновлення гемоглобіну і сприяє накопиченню в еритроцитах активних форм кисню. Зазначені зміни являють собою один із ключових механізмів розвитку оксидативного стресу за умов інтоксикації кадмієм.

5. В результаті одноразового та багаторазового введення щурам іонів кадмію спостерігаються суттєве збільшення вмісту первинних та вторинних продуктів ліпопероксидації (дієнових кон’югатів та ТБК-активних продуктів) та розвиток явищ перекисної модифікації жирнокислотного складу тканинних ліпідів, а саме зниженням рівня арахідонової (С_20:4 ) – на 44%, та ейкозотрієнової (С_20:3) кислот – на 35% у складі ліпідів плазми крові. У жирнокислотному спектрі ліпідів еритроцитів вміст олеїнової (С_18:1) кислоти знижувався на 32%, арахідонової – на 22% з одночасним зростанням ейкозотрієнової кислоти – на 81%, що свідчить про істотне порушення ліпідного складу біомембран.

6. Окиснювальна модифікація білків еритроцитів та плазми крові, що відбувається за умов одноразового та багаторазового введення хлориду кадмію, призводить до накопичення карбонільних похідних нейтрального та основного характеру, рівень яких в еритроцитах зростає за умов гострої інтоксикації в 5-6 разів, а основного характеру відповідно в – 4-7 разів. Однонапрямлений характер змін продуктів ОМБ спостерігався в еритроцитах та плазмі крові за умов повторного введення іонів кадмію. Зазначені зміни в ОМБ можуть слугувати біохімічним механізмом порушення їх структурної, ферментативної та кисневотранспортної функцій білків за інтоксикації кадмієм.

7. Інтоксикація щурів іонами кадмію спричинює фазові зміни в активності церулоплазміну плазми крові як біохімічного механізму регуляції насиченості трансферину іонами заліза та співвідношення Fe²⁺/Fe³⁺. У період максимальної активації процесів вільнорадикального окиснення за отруєння кадмієм відбувається зменшення активності церулоплазміну і каталази еритроцитів, що призводить до зменшення насиченості трансферину, сприяє накопиченню іонів Fe²⁺ та активних форм кисню у тканинах.

8. Морфологічні порушення за умов інтоксикації щурів іонами кадмію проявляються розвитком токсичного ураження клітин печінки з руйнуванням мембранних структур, білоксинтезуючого та ядерного апарату гепатоцитів, пошкодженням фільтраційного і реабсорбційного відділів нирок, зменшенням кількості і об’єму ниркових тілець. Деструктивні зміни в мітохондріях виступають як ультраструктурні прояви порушень біоенергетичного апарату та розвитку вторинної тканинної гіпоксії за токсичної дії кадмію.

9. Унітіол (2,3-димеркаптопропансульфонат натрію) та селеніт натрію здійснюють протекторну дію стосовно біохімічних та морфологічних порушень, що розвиваються за експериментальної інтоксикації кадмієм. Протекторний вплив унітіолу та селеніту натрію є пов’язаним із нормалізуючим впливом на процеси ліпопероксидації, ОМБ та стан антиоксидантних систем клітин, що, у свою чергу, є біохімічною основою зростання рівня оксигенованого гемоглобіну, зниження дисгемоглобінів, підвищення кисневої ємності крові, нормалізації показників периферичної ланки еритрону. Отримані результати свідчать про можливість застосування препаратів антиоксидантної дії з метою нормалізації порушених метаболічних процесів за токсичної дії важких металів, зокрема іонів кадмію.

Публікації автора:

1. Ерстенюк Г.М., Клименко А.О., Остапяк І.М. Стан антиоксидної системи щурів у процесі гострої кадмієвої інтоксикації // Медична хімія. – 2000. – Т.2, №2. – С. 47 - 49 (Дисертантом проведено експериментальні дослідження активності каталази еритроцитів, церулоплазміну, насиченості трансферину, вмісту метгемоглобіну, аналіз і узагальнення результатів, написано текст статті).

2. Дєльцова О.І., Ерстенюк Г.М., Назарук Р.М., Грищук М.І. Гістоструктурні зміни деяких внутрішніх органів за умов кадмієвої інтоксикації // Галицький лікарський вісник. – 2001. – Т.8, №2. –С. 31-33 (Дисертанту належить розробка робочої схеми експерименту, проведено експериментальні дослідження тканин нирок та печінки).

3. Ерстенюк Г.М., Дєльцова О.І. Морфологічна перебудова нирки за умов корекції кадмієвої інтоксикації унітіолом // Галицький лікарський вісник. – 2002. – Т.9, №2. – С. 31-32 (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, аналіз і узагальнення результатів дослідження, написано текст статті).

4. Ерстенюк Г.М. Вплив хлориду кадмію на систему еритрону // Експериментальна фізіологія та біохімія. - 2002. - №2. – С. 25-29.

5. Губський Ю.І., Ерстенюк Г.М. Вивчення компонентів системи гемоглобіну та антиоксидантних ферментів за кадмієвої інтоксикації // Укр. біохім. журнал – 2002. – Т.74, №5. – С. 124-127. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження лігандних форм гемоглобіну і активності антиоксидантних ферментів, аналіз і узагальнення результатів дослідження, написано текст статті).

6. Нейко Є.М., Губський Ю.І., Ерстенюк Г.М. Інтоксикація кадмієм: токсикокінетика і механізм біоцидних ефектів // Журн. АМН України. - 2003. – Т.9, №2. – С. 250-261. (Дисертантом проведено літературний пошук, експериментальні дослідження системи еритрону і гемоглобіну, аналіз і узагальнення результатів дослідження, написано текст статті).

7. Губський Ю.І., Ерстенюк Г.М. Система "лактатдегідрогеназа-метгемоглобін" та окиснювальна модифікація білків еритроцитів за умов кадмієвої інтоксикації // Мед. хімія. - 2003. – Т.5, №1. – С. 9-12. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, аналіз і узагальнення результатів дослідження, написано текст статті ).

8. Губський Ю.І., Ерстенюк Г.М., Брюзгіна Т.С., Задоріна О.В. Жирнокислотний склад ліпідів еритроцитів і плазми крові за умов кадмієвої інтоксикації та при корекції унітіолом // Укр. біохім. журнал – 2003. – Т.75, №5. – С.103-105. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, аналіз і узагальнення результатів дослідження, написано текст статті ).

9. Ерстенюк Г.М., Дєльцова О.І. Селенова корекція кадмієвої інтоксикації // Гігієна населених місць. – Київ. - 2003. – вип.41. – С. 103-106. (Дисертанту належить постановка експерименту, дані щодо активності церулоплазміну, аналіз і узагальнення результатів дослідження, текст статті ).

10. Ерстенюк Г.М. Вплив селену та унітіолу на активність церулоплазміну і насиченість трансферину залізом сироватки крові щурів за умов кадмієвої інтоксикації // Вісник проблем біології і медицини. – 2003. – вип.5. - С.20-22.

11. Ерстенюк Г.М. Окиснювальні модифікації білків та ліпідів за умов кадміозу і корекція їх унітіолом // Современные проблемы токсикологии. – 2003. - №4. – С.70-73.

12. Ерстенюк Г.М. Динаміка змін оксигемоглобіну у щурів при введенні хлориду кадмію // Мед. хімія . -2003. –Т.5, №4. - С.23-26.

13. Ерстенюк Г.М. Активність деяких металоферментів при кадмієвій інтоксикації // Наукові записки ТДПУ. Серія Біологія -2003. – №3-4. –С. 88-91.

14. Назарук Р.М., Ерстенюк Г.М. Вплив "ВИСОКОЯКІСНОГО КОМПЛЕКСУ КАЛЬЦІЮ" на деякі метаболічні показники за умов кадмієвої інтоксикації// Проблеми екології та медицини. - 2003. - Т.7, №5-6. – С. 6-8. (Дисертанту належить постановка експерименту, дані щодо кислотних еритрограм тварин, аналіз і узагальнення результатів дослідження).

15. Губський Ю.І., Ерстенюк Г.М. Стан еритроцитарних мембран при корекції кадмієвої інтоксикації унітіолом // Досягнення біології та медицини. - 2004. - №1(3). – С. 64-67 (Дисертантом проведено експериментальні дослідження кислотної резистентності і жирнокислотного складу мембран еритроцитів, аналіз і узагальнення результатів дослідження, написано текст статті ).

16. Ерстенюк Г.М., Губський Ю.І. Унітіол: вплив на червону кров і рівень оксигемоглобіну за умов кадмієвої інтоксикації // Современные проблемы токсикологии. – 2004. - №2 – С. 30 – 32 (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, одержано дані стосовно показників системи еритрону і рівня оксигемоглобіну, проведено аналіз і узагальнення результатів дослідження, написано текст статті ).

17. Ерстенюк Г.М., Дєльцова О.І. Морфологія печінки при кадмієвій інтоксикації та корекції унітіолом // Вісник морфології. – 2004.- №1. - С. 74-76. (Дисертанту належить постановка експерименту, написання тексту статті).

18. Ерстенюк Г.М. Вплив селену на деякі метаболічні процеси в еритроциті при кадмієвій інтоксикації // Лікарська справа. – 2004. – №2. - С.65-68.

19. Ерстенюк Г.М., Шутка Б.В.Ультрамікроскопічне дослідження нирок за умов корекції кадмієвої інтоксикації селеном //Вісник морфології. – 2004. - №2. – С. 54-57. (Дисертанту належить проведення експериментальних досліджень, написання тексту статті).

20. Ерстенюк Г.М., Шутка Б.В.Ультрамікроскопічне дослідження печінки за умов корекції кадмієвої інтоксикації селеном // Вісник проблем біології і медицини. – 2004. – вип.4. – С. 80-84. (Дисертанту належить проведення експериментальних досліджень, написання тексту статті).

21. Ерстенюк Г.М. Кисневотранспортна функція крові за умов інтоксикації кадмієм // Вісник Львівського університету. Серія: Біологія. – 2004. - вип.37. - С. 72-76.

22. Ерстенюк Г.М. Стан лігандних форм гемоглобіну щурів за умов кадмієвої інтоксикації // Мед. хімія. – 2004. – Т.6, № 3.- С.101-103.

23. Ю. І. Губський, Г. М. Ерстенюк, Т. С. Брюзгіна, О.В. Задоріна Окиснювальна модифікація білків та жирнокислотний склад плазми крові за умов інтоксикації кадмієм // Наукові записки ТДПУ. Серія Біологія – 2004. - №2. - С. 10-13 (Дисертанту належить розробка робочої схеми експерименту, дані щодо окиснювальних модифікацій білків, аналіз і узагальнення результатів дослідження, текст статті ).

24. Бабенко Г.О., Ерстенюк Г.М. Вплив токсичних концентрацій кадмію на гемопоез // Матер.7 Українського біохімічного з’їзду. – Київ. - 1997. – С. 104-105 (Дисертантом проведено експериментальні дослідження показників периферичної крові, аналіз результатів дослідження, написано текст).

25. Ерстенюк Г.М. Вплив унітіолу на систему еритрону в процесі кадмієвого токсикозу // Матер. 1 з’їзду Токсикологів України. – Київ. – 2001. - С.19-20.

26. Дєльцова О.І., Ерстенюк Г.М., Назарук Р.М., Грищук М.І. Гістоструктурні зміни деяких внутрішніх органів за умов кадмієвого токсикозу // Матер. 1 з’їзду Токсикологів України. – Київ. - 2001. – С.24 (Дисертанту належить розробка робочої схеми експерименту, проведено експериментальні дослідження тканин печінки і нирок).

27. Ерстенюк Г.М. Вплив селену на систему еритрону в процесі кадмієвого токсикозу // Ліки-людині , Харків. – 2001. - С.6-8.

28. Ерстенюк Г.М. Динаміка змін метгемоглобіну в процесі кадмієвої інтоксикації //Тези доп. науково-практичної конференції "Організація токсикологічної допомоги в Україні". – Київ. – 2002. - С.75.

29. Дєльцова О.І., Ерстенюк Г.М., Назарук Р.М., Грищук М.І. Вплив унітіолу на процеси пероксидного окиснення і ступінь антиоксидантного захисту за кадмієвої інтоксикації //Матеріали 8 Українського біохімічного з’їзду. – Чернівці. - 2002. – С.219-220 (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, аналіз і узагальнення результатів дослідження, написано текст ).

30. Ерстенюк Г.М. Вплив селену на систему гемоглобіну за кадмієвої інтоксикації // Матеріали 8 Українського біохімічного з’їзду. – Чернівці. – 2002. - С.221.

31. Дєльцова О.І., Грищук М.І., Ерстенюк Г.М., Назарук Р.М. Динаміка морфоструктурних змін органів шлунково-кишкового тракту за умов впливу токсикантів-забруднювачів довкілля // Наукові праці 3 Національного Конгресу анатомів, гістологів, ембріологів і топографоанатомів України. – Київ. - 2002. – С. 97-98. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження тканин печінки і нирок).

32. Ерстенюк Г.М. До механізму оксидативного стресу за умов інтоксикації кадмієм // Матеріали з’їзду Українського Товариства клітинної біології. – Львів. – 2004. - С.67.