Способ моделирования кадмиевой ангиопатии у экспериментальных животных при хроническом отравлении

Изобретение относится к медицине, экспериментальной биологии, экологии, токсикологии и может быть использовано при исследовании патогенетических механизмов токсического действия тяжелых и цветных металлов, в частности, кадмия на формирование функциональных и патоморфологических изменений сосудистой стенки. Моделирование кадмиевой ангиопатии у экспериментальных животных проводят путем введения им раствора сульфата кадмия подкожно ежедневно 1 раз в сутки в течение 1 месяца. Доза введения составляет 0,8, 1,0 или 1,5 мг/кг веса животного в пересчете на металл. При этом используют раствор, на единицу которого, равную 0,1 мл, приходится 0,08, 0,1 или 0,15 мг кадмия. Способ обеспечивает доступное, безопасное, воспроизводимое, недорогое исследование патогенетических механизмов развития ангиопатии при хроническом отравлении организма. 3 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к медицине, экспериментальной биологии, экологии, токсикологии и может быть использовано при исследовании патогенетических механизмов токсического действия тяжелых и цветных металлов, в частности, кадмия на формирование функциональных и патоморфологических изменений сосудистой стенки.

Важность изучения особенностей влияния на человека соединений кадмия, поступающих из объектов производственной и окружающей среды, определяется значительным загрязнением ими окружающей среды, их стойкостью, способностью к высокой степени кумуляции в объектах биосферы и высоким риском накопления в организме в больших количествах. Кадмий является ядом политропного действия, что определяет многообразие патогенетических механизмов его воздействия. Однако ведущим является инактивация ферментов вследствие связывания им сульфгидрильных групп активных центров энзимов. Он повышает уровень свободных радикалов, способных инициировать процессы липопероксидации. Свободнорадикальное окисление (СРО) вызывает дезинтеграцию липопротеиновых комплексов клеточных мембран и приводит к нарушению их проницаемости и изменению состояния мембраносвязанных белков, ферментов, в частности активности фермента Na⁺, K⁺-АТФазы. Однако недостаточно изученным остается вопрос о патогенетической роли перекисного окисления липидов в формировании дисфункции эндотелия, сопровождающейся нарушениями гемодинамики в нефроне и изменением активности ион-транспортирующего фермента Na, K-АТФ-азы в гомогенатах почек.

У заявляемого изобретения имеются следующие существенные признаки: раствор сульфата кадмия вводят подкожно, ежедневно 1 раз в сутки в течение 1 месяца в дозе 0,8; 1,0 и 1,5 мг/кг веса животного в пересчете на металл, где на единицу раствора, равную 0,1 мл, приходится 0,08, 0,01 или 0,15 мг кадмия.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в создании модели кадмиевой ангиопатии при хроническом отравлении.

Решение этой задачи позволяет более полно изучить патогенетические механизмы развития кадмиевой ангиопатии при хроническом отравлении, создать способ моделирования хронической кадмиевой ангиопатии, повышающий воспроизводимость, удобный для проведения эксперимента на животных и экологически выгодный.

Для достижения этого технического результата заявляемое изобретение содержит следующие существенные признаки: для создания модели хронической кадмиевой ангиопатии в качестве токсического вещества берется раствор сульфата кадмия, вводят подкожно, ежедневно 1 раз в сутки в течение 1 месяца в дозе 0,8, 1,0 или 1,5 мг/кг веса животного в пересчете на металл, где на единицу раствора, равную 0,1 мл, приходится 0,08, 0,01 или 0,15 мг кадмия.

У заявляемого изобретения имеются следующие преимущества: доступное, безопасное, воспроизводимое, относительно недорогое исследование способа моделирования хронической кадмиевой ангиопатии путем подкожного введения раствора сульфата кадмия.

Между признаками заявляемого изобретения и техническим результатом существует причинно-следственная связь: вводят подкожно, ежедневно 1 раз в сутки в течение 1 месяца в дозе 0,8, 1,0 или 1,5 мг/кг веса животного в пересчете на металл, где на единицу раствора, равную 0,1 мл, приходится 0,08, 0,01 или 0,15 мг кадмия, что приводит к развитию хронической кадмиевой ангиопатии, таким образом, создается экспериментальный способ моделирования хронической кадмиевой ангиопатии, удобной для проведения эксперимента, экологически выгодный, повышающий воспроизводимость проявления токсической ангиопатии.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, неизвестна, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».

По мнению авторов, сущность заявляемого изобретения не следует для специалистов явным образом из известного уровня медицины, так как из него не выявляется вышеуказанная возможность получения способа моделирования хронической кадмиевой ангиопатии, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе может быть многократно использована в медицине с получением результата, заключающегося в более точном и легко воспроизводимом способе развития хронической кадмиевой ангиопатии, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».

Способ осуществляется следующим образом.

Сульфат кадмия растворяется в дистиллированной воде таким образом, что на 0,1 мл раствора приходится 0,08 мг кадмия для введения подкожно дозы 0,8 мг/кг веса и 0,1 мг для дозировки 1,0 мг/кг веса и 0,15 мг для дозировки 1,5 мг/кг веса. Т.е. 0,8 мг/кг веса = 0,08/100 г/0,1 мл раствора; 1,0 мг/кг веса = 0,1/100 г/0,1 мл раствора; 1,5 мг/кг веса = 0,15/100 г/0,1 мл раствора. На каждые 100 г веса крысы вводится 0,1 мл раствора сульфата кадмия подкожно, что не является чрезмерной водной нагрузкой на организм экспериментального животного. Полученный раствор сульфата кадмия вводится ежедневно 1 раз в сутки в течение 1 месяца.

Пример 1. Крысам-самцам линии Вистар вводят сульфат кадмия подкожно, ежедневно 1 раз в сутки в течение 1 месяца в дозе 0,8, 1,0 или 1,5 мг/кг веса животного в пересчете на металл, где на единицу раствора, равную 0,1 мл, приходится 0,08, 0,01 или 0,15 мг кадмия. По истечении срока эксперимента определяли концентрацию МДА в эритроцитах, активность каталазы и СОД, активность Na⁺, К⁺-АТФ-азы и экскрецию электролитов, а также исследовали показатели гемодинамики. Сравнение полученных в ходе эксперимента данных проводили с группой интактных животных (контрольная группа).

Полученные данные, вызванные подкожным введением 0,8, 1,0 или 1,5 мг/кг сульфата кадмия течение 1 месяца, свидетельствуют о том, что кадмиевая интоксикация сопровождается активацией процессов ПОЛ клеточных мембран, т.е. происходит статистически достоверное повышение концентрации МДА в мембранах эритроцитов, снижение активности СОД и возрастание активности каталазы (табл.1).

Таблица 1
Показатели ПОЛ в эритроцитах (по концентрации МДА) и активности АОС (по концентрации каталазы и СОД в сыворотке крови) у крыс с введением сульфата кадмия подкожно в дозе 0,8 мг/кг; 1,0 мг/кг; 1,5 мг/кг веса (М±m).
Группы животных	Концентрация МДА в эритроцитах	Активность каталазы в сыворотке крови	СОД
нмоль/мл	мкат/л	ед/мг белка
Контрольная группа	4,54±0,16	225,56±29,09	2,386±0,25
Cd - 0,8 мг/кг веса 1 месяц, п/к	5,15±0,157*)	375,17±20,44*)	1,65±0,045*)
Cd - 1,0 мг/кг веса, 1 месяц, п/к	5,63±0,11*)	399,35±20,721111)	1,59±0,07*)
Cd - 1,5 мг/кг веса, 1 месяц, п/к	6,05±0,16*)	498,9±20,58*)	1,51±0,03*)
*) - достоверность результатов опытных групп относительно контроля.

Наряду с этим, используя ультразвуковой допплерограф, исследовали основные параметры кровотока: среднюю (М), систолическую (S) и диастолическую (D) скорости кровотока, пульсовой индекс (Pi), реографический индекс (RI), градиент давления (GD). У наркотизированных животных использовали 6 основных точек локации: брюшная аорта (БА), нижняя полая вена (НПВ), почечная артерия (ПАпр, ПАлев), микроциркуляторное звено. Исследовали перфузию тканей (жидкостный обмен) в различных точках локации (конечности, основание хвоста). Как видно из таблицы 2 (показатели гемодинамики), выявленные изменения МДА, каталазы и СОД сопровождались изменениями в сосудах макро- и микроциркуляторного звена.

В условиях окислительного стресса при экспериментальной кадмиевой ангиопатии формируется дисфункция эндотелия, приводящая к нарушению микроциркуляции в системном кровотоке, а также в нефроне. Нарушение гемодинамики в почечных артериях у экспериментальных животных сопровождается увеличением экскреции Na и К мочой вследствие снижения уровня канальцевой реабсорбции Na и фильтрационного заряда калия. Для выяснения механизма нарушенного транспорта Na была дана оценка активности ион-транспортирующего фермента Na, K-АТФ-азы. Животные забивались через 1 месяц, под тиопенталовым наркозом, путем внутрибрюшинного введения тиопентала натрия в дозе 20 мг/100 г массы тела. Забирались ткани коркового и мозгового вещества почек для исследования. У всех подопытных животных было выявлено снижение активности Na, K-АТФ-азы в клетках коркового и мозгового слоев почечной ткани по сравнению с контролем (табл.3).

Таблица №2
Показатели гемодинамики у крыс с кадмиевой интоксикацией
Точка локации	Контроль	Сульфат кадмия
	М	S	D	PI	GD	RI	М	S	D	PI	GD	RI
см/с	см/с	см/с	см/с	мм рт.ст.	у.ед.	см/с	см/с	см/с	см/с	мм рт.ст.	у.ед.
Перфузия	1,41	9,37	6,94	13,16	0,039	1,59	1,068*)	6,78*)	6,91	17,42*)	0,028	1,78*)
0,14	0,39	0,27	0,43	0,003	0,061	0,103	0,98	0,12	1,28	0,008	0,07
БА	11,72	36,14	2,07	2,98	0,51	0,98	14,83*)	39,57*)	1,39*)	2,01*)	0,59*)	0,89*)
0,97	0,89	0,11	0,191	0,021	0,03	1,12	1,27	0,17	0,24	0,032	0,02
НПВ	8,87	15,91	1,073	1,692	0,112	1,052	7,82*)	14,10*)	1,13	2,49*)	0,214*)	1,157*)
0,41	0,53	0,82	0,29	0,018	0,031	0,27	0,61	0,49	0,23	0,041	0,038
ПА левая	4,78	20,01	4,41	4,96	0,12	1,26	6,19*)	22,18*)	3,97	3,83*)	0,21*)	1,12*)
0,29	0,74	0,49	0,187	0,031	0,037	0,62	0,59	0,36	0,37	0,026	0,034
ПА правая	4,47	19,45	4,68	4,72	0,15	1,24	5,77*)	21,43*)	4,12	3,61*)	0,24*)	1,09*)
0,35	0,69	0,51	0,27	0,019	0,037	0,43	0,48	0,42	0,48	0,038	0,031
*) - достоверность результатов опытных групп относительно контроля.

Таблица №3
Показатели активности Na+K+-АТФ-азы в гомогенатах коркового и мозгового слоев почечной ткани при интоксикации, вызванной сульфатом кадмия (М±m).
Группы животных	Корковое вещество	Мозговое вещество
Мкмоль Рн/мг белка/час	мкмоль Рн/мг белка/час
Контрольная группа	3,0±0,33	6,72±0,35
Cd - 0,8 мг/кг веса 1 мес	2,17±0,2*)	4,75±0,22*)
Cd - 1,0 мг/кг веса 1 мес	1,99±0,15*)	4,43±0,23*)
Cd - 1,5 мг/кг веса 1 мес	1,82±0,16*)	4,04±0,23*)
*) - достоверность результатов опытных групп относительно контроля.

Все вышеописанные изменения вызваны интоксикацией сульфатом кадмия, т.к. исследования по его содержанию в почечной ткани и моче выявило достоверное его повышение, как в почках, так и в моче при введении всех дозировок. Причем отмечается прямая корреляционная связь между дозой вводимого сульфата кадмия и его содержанием в биосубстратах, т.е. выраженность изменений напрямую зависит от дозировки поступающего в организм сульфата кадмия.

Таким образом, получена модель хронической кадмиевой ангиопатии, вызванная сульфатом кадмия, выражающаяся в нарушении гемодинамики в результате формирования дисфункции эндотелия под влиянием продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ), сопровождающейся достоверным снижением ион-транспортирующего фермента Na, K-АТФ-азы в гомогенатах почек, т.е. предлагаемый способ моделирования хронической кадмиевой ангиопатии показывает эффективность его использования.

Способ моделирования кадмиевой ангиопатии у экспериментальных животных при хроническом отравлении, отличающийся тем, что раствор сульфата кадмия вводят подкожно ежедневно 1 раз в сутки в течение 1 месяца в дозах 0,8, 1,0 или 1,5 мг/кг веса животного в пересчете на металл, где на единицу раствора, равную 0,1 мл, приходится 0,08, 0,1 или 0,15 мг кадмия.