vestimИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия медицинских наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Medical series1814-60232524-2350The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1814-6023-2025-22-2-159-168vestim-1032Research ArticleКЛИНИЧЕСКАЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНАCLINICAL AND EXPERIMENTAL MEDICINEИсследование митохондриального окисления слизистой тонкого кишечника в условиях инкорпорации 137CsInvestigation of mitochondrial oxidation of the small intestine mucosa under the conditions of incorporation of 137Cshttps://orcid.org/0000-0002-2713-9438МышковецН. С.MyshkavetsN. S.

Мышковец Надежда Сергеевна – ст. преподаватель.

Ул. Федюнинского, 4а, 246000, Гомель

Nadezhda S. Myshkavets – Senior Lecturer.

4a, Fedyuninsky Str., 246000, Gomel

jasjan@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5513-970XБабенкоА. С.BabenkaA. S.

Бабенко Андрей Сергеевич – канд. хим. наук, биолог.

Ул. Розы Люксембург, 110Б, 220036, Минск

Andrey S. Babenka – Ph. D. (Chem.), biologist.

110B, Rosa Luxemburg Str., 220036, Minsk

labmdbt@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-3990-7780ЛогвиновичО. С.LogvinovichO. S.

Логвинович Ольга Степановна – канд. биол. наук, заведующий кафедрой.

Ул. Федюнинского, 4а, 246000, Гомель

Olga S. Logvinovich – Ph. D. (Biol.), Head of the Department.

4a, Fedyuninsky Str., 246000, Gomel

ologvinovich@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7782-496XЛахвичФ. А.LakhvichF. A.

Лахвич Федор Адамович – академик, д-р хим. наук, профессор, гл. науч. сотрудник.

Ул. Купревича, 5/2, 220141, Минск

Fedor A. Lakhvich – Academician, D. Sc. (Chem.), Professor, Chief Researcher.

5/2, Kuprevich Str., 220141, Minsk

https://orcid.org/0000-0003-3962-9722АлексейкоЛ. Н.AlekseikoL. N.

Алексейко Леонид Николаевич – д-р хим. наук, профессор.

Ул. Федюнинского, 4а, 246000, Гомель

Leonid N. Alekseiko – D. Sc. (Chem.), Professor.

4a, Fedyuninsky Str., 246000, Gomel

Гомельский государственный медицинский университетGomel State Medical UniversityРеспубликанский научно-практический центр «Кардиология»Republican Scientific and Practical Center “Cardiology”Институт биоорганической химии Национальной академии наук БеларусиInstitute of Bioorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus202528052025222159168Copyright © Мышковец Н.С., Бабенко А.С., Логвинович О.С., Лахвич Ф.А., Алексейко Л.Н., 20252025Мышковец Н.С., Бабенко А.С., Логвинович О.С., Лахвич Ф.А., Алексейко Л.Н.Myshkavets N.S., Babenka A.S., Logvinovich O.S., Lakhvich F.A., Alekseiko L.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestimed.belnauka.by/jour/article/view/1032

Загрязнение окружающей среды радиоактивным цезием является актуальной проблемой. Слизистая тонкого кишечника оказывается физиологическим барьером при пероральном поступлении цезия. Внутреннее облучение вызывает биохимические и морфологические нарушения в ткани тонкого кишечника. Особенно чувствительным к действию внутреннего облучения является процесс образования энергии в митохондриях клеток кишечной слизистой.

Цель исследования – оценить влияние внутреннего облучения от инкорпорированного 137Cs на параметры тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования фрагментов слизистой тонкого кишечника белых крыс.

Исследование проводили на 32 лабораторных беспородных крысах-самцах массой 180–230 г, разделенных в зависимости от уровня накопления радионуклида (600–800, 3 000–3 300 и 10 000 Бк/кг) на опытные группы. Радиоактивный корм животные опытных групп получали в течение 14–30 дней, контрольная группа содержалась на стандартном рационе вивария. Дозиметрический контроль осуществляли на гамма-спектрометре LP 4900B (Финляндия). Оценку поглощенных доз внутреннего облучения рассчитывали по содержанию 137Cs в тушках крыс. Для получения тканевых фрагментов тонкого кишечника использовали метод «вывернутый кишечный мешок». Параметры энергетического обмена исследовали методом полярографии на устройстве Record 4.

Экспериментальные данные были получены при работе с тканевыми фрагментами. Результаты исследования подтвердили высокую чувствительность ткани тонкого кишечника к воздействию внутреннего облучения. Показано, что интенсивность тканевого дыхания как на эндогенных, так и на экзогенных субстратах зависит от уровня инкорпорации 137Cs. Отмечено изменение скорости дыхания на эндогенных субстратах, которая последовательно возрастала при увеличении уровня инкорпорации цезия. Наибольшее разобщающее действие 2,4-днитрофенола (2,4ДНФ) выявлено при уровне инкорпорации 137Cs 10 000 Бк/кг.

Установлено, что в условиях хронического перорального поступления 137Cs в организм лабораторных крыс происходит изменение основных показателей митохондриального окисления тонкого кишечника: скорости тканевого дыхания на эндогенных и экзогенных субстратах, степени сопряжения окислительного фосфорилирования. Реакция со стороны системы митохондриального окисления зависит от продолжительности воздействия 137Cs, а следовательно, от полученной дозы внутреннего облучения.

In an experiment on white rats, the parameters of mitochondrial oxidation of small intestine tissue during the incorporation of 137Cs were studied by polarographic method. The animals of the experimental group received radioactive feed for 14–30 days, the control group was kept on a standard vivarium diet. Experimental groups with the level of accumulation of radionuclides of 600–800, 3 000–3 300 and 10 000 Bq/kg were formed. The assessment of absorbed doses of internal radiation was calculated from the content of 137Cs in rat carcasses. The “inverted intestinal sac” method was used to obtain tissue fragments of the small intestine. Dosimetric control was carried out on a gamma-ray spectrometer LP 4900B (Finland). Experimental data were obtained when working with tissue fragments. The studies reflect the high sensitivity of the small intestine tissue to the effects of internal radiation. Significant changes in the studied indicators of energy metabolism have been revealed. A change in the integral index of mitochondrial oxidation (respiration rate on endogenous substrates) was noted, which consistently increased with an increase in the level of caesium incorporation. The greatest uncoupling effect of 2.4-DNF was detected at the incorporation level of 10 000 Bq/kg. It has been shown that the intensity of tissue respiration on both endogenous and exogenous substrates depends on the level of incorporation of 137Cs. It has been shown that the intensity of tissue respiration on both endogenous and exogenous substrates depends on the level of incorporation of 137Cs.

тонкий кишечникмитохондрияокислительное фосфорилированиевнутреннее облучение137Csполярографический методsmall intestinemitochondriaoxidative phosphorylationinternal irradiation137Cspolarographic methodReferencesChronic exposure of adult, postnatal and in utero rat models to low-dose 137Cs: impact on circulating biomarkers / L. Manens, S. Grison, J. M. Bertho [et al.] // Journal of Radiation Research. – 2016. – Vol. 57, N 6. – P. 607–619. https://doi.org/10.1093/jrr/rrw067Manens L., Grison S., Bertho J. M., Lestaevel P., Guéguen Y., Benderitter M., Aigueperse J., Souidi M. Chronic exposure of adult, postnatal and in utero rat models to low-dose 137Cesium: impact on circulating biomarkers. Journal of Radiation Research, 2016, vol. 57, no. 6, pp. 607–619. https://doi.org/10.1093/jrr/rrw067Особенности оценки текущих доз облучения детей, проживающих на радиоактивно загрязненных вследствие аварии на ЧАЭС территориях / А. В. Громов, Г. Я. Брук, В. В. Кучумов, И. К. Романович // Радиационная гигиена. – 2011. – Т. 4, № 1. – С. 38–44.Gromov A. V., Bruk G. Ya., Kuchumov V. V., Romanovich I. K. Peculiarities of current dose assessment for children living in the territories radioactively contaminated due to the Chernobyl accident. Radiatsionnaya gigiena [Radiation hygiene], 2011, vol. 4, no. 1, pp. 38–44 (in Russian).Балонов, М. И. Последствия Чернобыля: 20 лет спустя / М. И. Балонов // Радиация и риск. – 2006. – Т. 15, № 3–4. – С. 97–119.Balonov M. I. Consequences of the Chernobyl accident: 20 years later. Radiatsiya i risk [Radiation and risk], 2006, vol. 15, no. 3–4, pp. 97–119 (in Russian).Бандажевский, Ю. И. Патологические процессы в организме при инкорпорации радионуклидов / Ю. И. Бандажевский. – Минск: Белорус. ин-т радиацион. безопасности «Белрад», 2002. – 140 с.Bandazhevskii Yu. I. Pathological processes in the body during the incorporation of radionuclides. Minsk, Belarusian Institute of Radiation Safety “Belrad”, 2002. 140 p. (in Russian).Перспективы использования микробиологических препаратов для снижения радиационных рисков / И. Чешик, А. Никитин, Д. Сухарева [и др.] // Наука и инновации. – 2017. – № 5. – С. 64–67.Cheshik I., Nikitin A., Sukhareva D., Medvedeva E., Gaponenko S. Prospects for the use of microbiological preparations to reduce radiation risks. Nauka i innovatsii [Science and innovation], 2017, no. 5, pp. 64–67 (in Russian).Small bowel review: diseases of the small intestine / A. B. R. Thomson, M. Keelan, A. Thiesen [et al.] // Digestive Diseases and Sciences. – 2001. – Vol. 46, N 12. – P. 2555–2566. https://doi.org/10.1023/a:1012782321827Thomson A. B., Keelan M., Thiesen A., Clandinin M. T., Ropeleski M., Wild G. E. Small bowel review: diseases of the small intestine. Digestive Diseases and Sciences, 2001, vol. 46, no. 12, pp. 2555-–2566. https://doi.org/10.1023/a:1012782321827Пространственное распределение дыхания и окислительного фосфорилирования митохондрий по длине тонкой кишки у крыс различного возраста / Б. З. Зарипов, К. Т. Алматов, О. Кубаев, М. С. Иргашев // Физиологический журнал имени И. М. Сеченова. – 1992. – Т. 78, № 9. – С. 98–105.Zaripov B. Z., Almatov K. T., Kubaev O., Irgashev M. S. The spatial distribution of mitochondrial respiration and oxidative phosphorylation along the small intestine in rats of different ages. Fiziologicheskii zhurnal imeni I. M. Sechenova = Sechenov physiological journal, 1992, no. 9, pp. 98–105 (in Russian).Ахмеров, Р. Н. Выделение интактных митохондрий из слизистой тонкого кишечника / Р. Н. Ахмеров // Узбекский биологический журнал. – 1978. – № 4. – С. 38–41.Akhmerov R. N. Isolation of intact mitochondria from the mucosa of the small intestine. Uzbekskii biologicheskii zhurnal [Uzbek biological journal], 1978, no. 4, pp. 38–41 (in Russian).Скулачев, М. В. Новые сведения о запрограммированности старения – медленного феноптоза / М. В. Скулачев, В. П. Скулачев // Биохимия. – 2014. – Т. 79, № 10. – С. 1205–1224.Skulachev M. V., Skulachev V. P. New data on programmed aging – slow phenoptosis. Biochemistry, 2014, vol. 79, no. 10, pp. 977–993. https//doi.org/10.1134/s0006297914100010Грицук, А. И. Показатели тканевого дыхания некоторых органов в условиях естественного поступления в организм радионуклидов цезия / А. И. Грицук, А. Н. Коваль, С. М. Сергеенко // Медицинские последствия Чернобыльской катастрофы. 15 лет спустя: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (4–6 апр. 2001 г., г. Гомель) / Гомел. гос. мед. ин-т [и др.]. – Мозырь, 2001. – С. 97–99.Gritsuk A. I., Koval’ A. N., Sergeenko S. M. Indicators of tissue respiration of some organs under conditions of natural intake of cesium radionuclides into the body. Meditsinskie posledstviya Chernobyl’skoi katastrofy. 15 let spustya: materialy mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii (4–6 aprelya 2001 goda, Gomel’) [Medical consequences of the Chernobyl disaster. 15 years later: materials of the international scientific and practical conference (April 4–6, 2001, Gomel)]. Mozyr, 2001, pp. 97–99 (in Russian).Воздействие инкорпорированного 137СS на энергетические процессы в клетке – актуальная постчернобыльская проблема / А. И. Грицук, А. Н. Коваль, С. М. Сергеенко [и др.] // Чернобыль: 30 лет спустя: материалы Междунар. науч. конф. (21–22 апр. 2016 г., г. Гомель) / ред. И. А. Чешик [и др.]. – Гомель, 2016. – С. 75–78.Gritsuk A.I., Koval’ A. N., Sergeenko S. M., Gritsuk N. A., Svergun V. T., Matveev V. V. The impact of incorporated 137Cs on energy processes in the cell – an urgent post-Chernobyl problem. Chernobyl’: 30 let spustya: materialy mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii (21–22 aprelya 2016 goda, Gomel’) [Chernobyl: 30 years later: materials of the international scientific conference (April 21–22, 2016, Gomel)]. Gomel, 2016, pp. 75–78 (in Russian).Характеристика митохондрий и ультраструктура миокарда крыс в условиях продолжительной инкорпорации радионуклидов 137СS / А. И. Грицук, Т. Г. Матюхина, А. Н. Коваль [и др.] // Авиакосмическая и экологическая медицина. – 2002. – Т. 36, № 4. – С. 50–54.Gritsuk A. I., Matyukhina T. G., Koval’ A. N., Sergeenko S. M., Svergun V. T., Verner A. I., Gritsuk N. A. Characteristics of mitochondria and ultrastructure of rat myocardium in conditions of prolonged incorporation of 137Cs radionuclides. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina [Aerospace and environmental medicine], 2002, vol. 36, no. 4, pp. 50–54 (in Russian).Яськова, Н. С. Изменения энергетического обмена тонкого кишечника на десятые сутки после гамма-облучения / Н. С. Яськова // Проблемы здоровья и экологии. – 2007. – № 4. – С. 141–145.Yas’kova N. S. Changes in the energy metabolism of the small intestine on the tenth day after gamma irradiation. Problemy zdorov’ya i ekologii [Health and ecology issues], 2007, no. 4, pp. 141–145 (in Russian).Мышковец, Н. С. Изменение уровня эндогенного дыхания слизистой тонкого кишечника в различные сроки после облучения / Н. С. Мышковец // Проблемы здоровья и экологии. – 2023. – Т. 20, № 2. – С. 72–77.Myshkovets N. S. Changes in the level of endogenous respiration of the small intestine mucosa at various times after irradiation. Problemy zdorov’ya i ekologii [Health and ecology issues], 2023, vol. 20, no. 2, pp. 72–77 (in Russian).Франк, Г. М. Руководство по изучению биологического окисления полярографическим методом / Г. М. Франк. – М.: Наука, 1973. – 221 с.Frank G. M. Guidelines for the study of biological oxidation by polarographic method. Moscow, Nauka Publ., 1973. 221 p. (in Russian).Современные проблемы биохимии. Методы исследований: учеб. пособие для магистрантов учреждений высш. образования, по биол. и мед. специальностям / Е. В. Барковский, С. Б. Бокуть, А. Н. Бородинский [и др.]; под ред. А. А. Чиркина. – Минск: Вышэйш. шк., 2013. – 491 с.Barkovskii E. V., Bokut’ S. B., Borodinskii A. N., Buko V. U., Valentyukevich O. I., Gritsuk A. I. [et al.]. Modern problems of biochemistry. Research methods. Minsk, Vysheishaya shkola Publ., 2013. 491 p. (in Russian).Мышковец, Н. С. Характеристика энергетического обмена тонкого кишечника интактных крыс / Н. С. Мышковец, А. И. Грицук // Проблемы здоровья и экологии. – 2015. – № 3. – С. 61–64.Myshkovets N. S., Gritsuk A. I. Characteristics of the energy metabolism of the small intestine of intact rats. Problemy zdorov’ya i ekologii [Health and ecology issues], 2015, no. 3, pp. 61–64 (in Russian).Glucose, galactose, and glutamine metabolism in pig isolated enterocytes during development / B. Darcy-Vrillon, L. Posho, M. T. Morel [et al.] // Pediatric Research. – 1994. – Vol. 36, N 2. – P. 175–181. https://doi.org/10.1203/00006450199408000-00007Darcy-Vrillon B., Posho L., Morel M. T., Bernard F., Blachier F., Meslin J. C., Duée P. H. Glucose, galactose, and glutamine metabolism in pig isolated enterocytes during development. Pediatric Research, 1994, vol. 36, no. 2, pp. 175–181. https://doi.org/10.1203/00006450-199408000-00007Dröge, W. Free radicals in the physiological control of cell function / W. Dröge // Physiological Reviews. – 2002. – Vol. 82, N 1. – Р. 47–95. https://doi.org/10.1152/physrev.00018.2001Dröge W. Free radicals in the physiological control of cell function. Physiological Reviews, 2002, vol. 82, no. 1, pp. 47–95. https://doi.org/10.1152/physrev.00018.2001Шлапакова, Т. И. Активные формы кислорода: участие в клеточных процессах и развитии патологии / Т. И. Шлапакова, Р. К. Костин, Е. Е. Тягунова // Биоорганическая химия. – 2020. – Т. 46, № 5. – С. 466–485.Shlapakova T. I., Kostin R. K., Tyagunova E. E. Reactive oxygen species: participation in cellular processes and progression of pathology. Bioorganic Chemistry, 2020, vol. 46, no. 5, pp. 466–485.MacNaughton, W. K. Review article: new insights into the pathogenesis of radiation-induced intestinal dysfunction / W. K. MacNaughton // Alimentary Pharmacology and Therapeutics. – 2000. – Vol. 5. – Р. 523–528. https://doi.org/10.1046/j.1365-2036.2000.00745.xMacNaughton W. K. Review article: new insights into the pathogenesis of radiation-induced intestinal dysfunction. Alimentary Pharmacology and Therapeutics, 2000, vol. 5, pp. 523–528. https://doi.org/10.1046/j.1365-2036.2000.00745.xЛазарев, В. В. Влияние сукцинатов на воспалительную реакцию: обзор литературы / В. В. Лазарев, П. Е. Анчутин // Вестник интенсивной терапии имени А. И. Салтанова. – 2023. – № 3. – С. 155–165.Lazarev V. V., Anchutin P. E. The effect of succinates on the inflammatory response: a literature review. Vestnik intensivnoi terapii imeni A. I. Saltanova [Bulletin of intensive therapy named after A. I. Saltanov], 2023, no. 3, pp. 155–165 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.