Исследование митохондриального окисления слизистой тонкого кишечника в условиях инкорпорации ¹³⁷Cs

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.

1. Chronic 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/rrw067

2. Особенности 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.

3. Балонов, М. И. Последствия Чернобыля: 20 лет спустя / М. И. Балонов // Радиация и риск. – 2006. – Т. 15, № 3–4. – С. 97–119.

4. Бандажевский, Ю. И. Патологические процессы в организме при инкорпорации радионуклидов / Ю. И. Бандажевский. – Минск: Белорус. ин-т радиацион. безопасности «Белрад», 2002. – 140 с.

5. Перспективы использования микробиологических препаратов для снижения радиационных рисков / И. Чешик, А. Никитин, Д. Сухарева [и др.] // Наука и инновации. – 2017. – № 5. – С. 64–67.

6. 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:1012782321827

7. Пространственное 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.

8. Ахмеров, Р. Н. Выделение интактных митохондрий из слизистой тонкого кишечника / Р. Н. Ахмеров // Узбекский биологический журнал. – 1978. – № 4. – С. 38–41.

9. Скулачев, М. В. Новые сведения о запрограммированности старения – медленного феноптоза / М. В. Скулачев, В. П. Скулачев // Биохимия. – 2014. – Т. 79, № 10. – С. 1205–1224.

10. Грицук, 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. Франк, Г. М. Руководство по изучению биологического окисления полярографическим методом / Г. М. Франк. – М.: Наука, 1973. – 221 с.

16. 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.

17. 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.

18. 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/10.1203/00006450199408000-00007

19. Dröge, 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.00018.2001

20. Шлапакова, 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.

21. 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.x

22. Лазарев, 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.