Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

С развитием промышленности происходит постоянное загрязнение окружающей среды различными химическими веществами, что, оказывая негативное действие на экологию, пагубно отражается и на здоровье человека. И даже химические вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности человека, при попадании в организм в количествах, превышающих норму, могут вызывать различные нарушения, приводящие к заболеваниям. Одним из таких веществ является фтор и его соединения, суточное поступление которого в организм взрослого человека не должно превышать 4 мг, причем большая часть, в виде растворимых фторидов, поступает с питьевой водой [1, 2], то есть фтор относится к микроэлементам. Основной его биологической ролью является участие в костеобразовании, особенно в формировании дентина и зубной эмали, а также в предупреждении развития старческого остеопороза [3–6]. Фтор участвует во многих биохимических реакциях в качестве как активатора, так и ингибитора ферментов, в том числе и метаболизме тиреоидных гормонов [7, 8].

Избыточное поступление фтора в организм человека приводит к флюорозу с угнетением иммунной системы, поражением печени, почек, центральной нервной системы и скелета [9, 10]. А так как большая часть фтора выделяется почками, то интерес к их функциональному и морфологическому состоянию при интоксикации фтором закономерен и актуален, особенно в связи со скудностью научных литературных данных по этому вопросу.

Целью работы было экспериментальное изучение влияния фторида натрия, вводимого крысам в течение одного месяца, на ионовыделительную функцию почек, в частности на обмен натрия и калия.

Материалы и методы исследования

Для решения поставленных задач на 40 половозрелых крысах (средний вес 182,4 ± 20,6 г) линии Вистар была создана экспериментальная модель хронической фторидной интоксикации пероральным (через зонд в желудок) введением фторида натрия в дозе 1,25 мг/кг веса (в расчете на чистый фтор). Эта доза составляет 1/10 часть полулетальной дозы, то есть не является высокотоксичной, к тому же обмен веществ у крыс повышен и у них в значительной степени развита устойчивость к различным патологическим факторам.

В качестве контроля были взяты 20 крыс, которым во вводимом объёме водопроводной воды (эквивалентном опытным крысам) добавляли NaCl из расчета 0,9 мг/кг веса крыс. Такая доза натрия соответствует его содержанию во вводимом фториде натрия.

Через одну и две недели, а также один месяц интоксикации экспериментальных крыс делили на две группы, вводя одной водопроводную воду в объёме 5,0 % их веса и на три часа помещали в специальные клетки-воронки, собирая выделившуюся мочу отдельно за каждый час (водный диурез), а крыс второй группы помещали на шесть часов, но без нагрузки (спонтанный диурез) и собирали мочу. В аналогичных условиях находились и контрольные крысы, которых не делили на две группы, а просто в один день собирали мочу после нагрузки, а через день – в условиях спонтанного диуреза.

По количеству собранной мочи, как в условиях водной нагрузки, так и спонтанного состояния, рассчитывали диурез (мл/час/100 г). Далее в моче и плазме крови (плазму получали из крови, взятой из сердца крыс в состоянии обезболивания и сна после внутрибрюшинного введения им анестетика общего действия «Золетил» в дозе 0,1–0,15 мл/100 г) спектрофотометрически определяли содержание эндогенного креатинина методом Поппера (Apel, Япония) для последующего расчета скорости клубочковой фильтрации (мл/час/100 г) – показателя, необходимого и для расчёта фильтрационных зарядов натрия и калия (мкмоль/час/100 г) объема канальцевой реабсорбции воды ( %). Об обмене натрия и калия в почках судили также по их экскреции (мкмоль/час/100 г), а для натрия еще и канальцевой реабсорбции и экскретируемой фракции ( %). Содержание натрия в исследуемых образцах мочи и плазмы крови определяли методом пламенной фотометрии (ПАЖ-3, Россия).

Полученные результаты статистически обрабатывались с помощью компьютерной программы «GraphPad Prizm 6.01», степень достоверности оценивалась по t-критерию Стьюдента (параметрический метод сравнения средних величин).

Все исследования проводили в соответствии с приказом Минздравсоцразвития России № 708н от 23 августа 2010 г. «Об утверждении Правил лабораторной практики».

Результаты исследования и их обсуждение

Недельное введение крысам фторида натрия в дозе 1,25 мг/кг в условиях водного диуреза вызвало достоверное (р < 0,002) повышение экскреции натрия за первые два часа на 49,2 % и 59,2 % соответственно, а за третий час – только на 16,6 %, но суммарно за три часа водного диуреза выделение натрия с мочой увеличилось с 20,75 ± ± 1,41 мкмоль/3 часа/100 г до 29,62 ± 2,25 мкмоль/3 часа/100 г (р < 0,01), то есть на 42,7 %. Это повышение было обусловлено достоверным увеличением фильтрационного заряда иона (табл. 1), так как канальцевая реабсорбция и экскретируемая фракция не менялись (табл. 1).

Двухнедельная интоксикация крыс не сопровождалась какими-либо достоверными изменениями обработки натрия на уровне почек, кроме тенденции к повышению экскреции и фильтрационного заряда, а обратное всасывание натрия и экскретируемая фракция не отличались от контроля (табл. 1).

Спустя две недели, в течение которых крысам продолжали вводить фторид натрия, произошло статистически значимое снижение выделения натрия с мочой, причем за все три часа сбора мочи (табл. 1) и в среднем за три часа уменьшение натрийуреза с контрольной величины в 20,75 ± 1,41 мкмоль/час/100 г стало на 28,8 % меньше (р < 0,002). Такое изменение экскреции натрия было вызвано снижением его фильтрационного заряда, хотя в отличие от предыдущих опытов, когда канальцевая реабсорбция практически не менялась, в данном случае она незначительно усилилась, а экскретируемая фракция натрия соответственно снизилась, что должно было способствовать уменьшению выделения натрия с мочой (табл. 1).

Что могло быть причиной снижения фильтрационного заряда натрия? Это либо уменьшение его содержания в плазме крови, либо снижение скорости клубочковой фильтрации. Определение содержания натрия в плазме крови показало, что оно не менялось: контроль – 130,46 ± 3,56 ммоль/л, через одну и две недели – 130,15 ± 2,85 и 131,50 ± 3,77 ммоль/л соответственно и 133,23 ± 3,72 ммоль/л после месячной интоксикации. Следовательно, причиной изменения фильтрационной загрузки натрия в клубочках нефронов могло быть изменение скорости фильтрации, так как расчет фильтрационного заряда иона зависит от его содержания в плазме крови, скорости клубочковой фильтрации и постоянной величины коэффициента Доннана, не способной повлиять на исследуемый показатель (коэффициент мембранного равновесия Доннана для натрия и калия равен 0,95).

Действительно, как ранее нами было показано, интоксикация крыс фторидом натрия вызывает через одну неделю повышение диуреза за счет усиления клубочковой фильтрации, обусловленного ускорением объёмного почечного кровотока, а в конце месяца происходит снижение этих показателей [11, 12]. Следовательно, отмеченное уменьшение фильтрационного заряда натрия вызвано ослаблением скорости фильтрации жидкости в клубочках нефронов.

В условиях спонтанного шестичасового диуреза введение фторида натрия на обмен натрия оказало влияние, сходное с тем, что было при водном диурезе, только не столь выраженное. Так, после недельной интоксикации экскреция натрия с 10,75 ± 0,94 мкмоль/час/100г повысилась на 34,6 % (р < 0,02), и причиной этого было увеличение фильтрационного заряда иона (р < 0,01). Через две недели показатели практически не отличались от контроля, а в конце месяца экскреция натрия снизилась на 22,1 % (р < 0,001) в результате соразмерного (на 22,5 %) уменьшения фильтрационного заряда (табл. 1).

При снижении выделения натрия с мочой должно увеличиться его содержание в крови, однако этого не наблюдалось. Очевидно, причина в том, что фтор и его соединения нарушают процесс всасывания из желудочно-кишечного тракта, поэтому, несмотря на снижение экскреции натрия, его содержание в крови не повышается.

Таблица 1

Показатели обработки натрия в почках в условиях водного и спонтанного диурезов при интоксикации фторидом натрия (M ± m)

В отношении обработки калия в почках и его содержания в крови при ежедневной интоксикации крыс фторидом натрия в течение одного месяца отмечалось следующее. Недельная интоксикация особо не отразилась на содержании калия в плазме крови (4,64 ± 0,32 ммоль/л – контроль, 4,42 ± 0,29 ммоль/л – опыт), но при этом наблюдалось изменение обработки его в почках. Так, за первый час трехчасового водного диуреза экскреция калия с контрольного уровня в 5,42 ± 0,38 мкмоль/час/100 г повысилась до 7,14 ± 0,52 мкмоль/час/100 г (р < 0,01), а за второй и третий часы – на 30,5 % (р < 0,05) и 20,5 % соответственно, и суммарный трехчасовой калийурез статистически значимо (р < 0,05) превосходил контроль. Это повышение выделения калия с мочой было обусловлено повышением фильтрационного заряда иона, особенно за первый (р < 0,02) и второй (р < 0,002) часы (табл. 2), и количество калия, профильтровавшегося через почечные фильтры за три часа у контрольных крыс, было 207,69 ± ± 14,74 мкмоль/3 часа/100 г, а у экспериментальных – 260,14 ± 17,59 мкмоль/3 часа/ 100 г (р < 0,05).

Двухнедельное введение крысам фторида натрия хоть и снизило содержание калия в крови до 4,02 ± 0,36 ммоль/л, но без достоверного отличия, но при этом его экскреция за все часы сбора мочи статистически значимо повысилась. Так, первый и второй часы увеличение было одинаково на 57,2 % и 57,3 %, а за третий час – на 40,0 %. В результате чего выделение калия за три часа стало 21,98 ± 1,56 мкмоль/3 часа/100 г, превосходя контроль на 50,1 % (р < 0,01). Очевидно, что причиной такого значительного калийуреза было изменение его канальцевой секреции, так как фильтрационный заряд калия не менялся (табл. 2).

Месячное введение фторида натрия привело к снижению содержания калия в плазме крови до достоверной (р < 0,05) величины, ставшего 3,86 ± 0,25 ммоль/л. Одновременно отмечалась усиление экскреции иона почти в два раза по сравнению с контролем за первые два часа, так же как и за третий час (табл. 2), но в меньшей степени (в 1,59 раза). И суммарное трехчасовое выведение калия с мочой у экспериментальных крыс превосходило результат контроля в 1,72 раза.

Таблица 2

Экскреция и фильтрационный заряд калия в условиях водного и спонтанного диурезов при интоксикации фторидом натрия (M ± m)

Исследование обмена калия в условиях спонтанного диуреза выявило изменения, аналогичные тем, которые наблюдались при водном диурезе, то есть нарастающее повышение экскреции: на 28,1 % (р < 0,05) через одну неделю интоксикации, на 45,8 % (р < 0,05) – через две недели и на 62,2 % (р < 0,001) – в конце месяца. При этом фильтрационный заряд калия менялся соразмерно колебаниям скорости клубочковой фильтрации – повышение после первой недели интоксикации и снижение в конце месяца (табл. 2). Очевидно, что, несмотря на отмеченные морфологические изменения почек [13], у канальцевого аппарата сохраняется чувствительность к действию альдостерона, поэтому наблюдается снижение выделения натрия с мочой и повышение калия, а то, что уровень натрия в крови не повышался, скорее всего, обусловлено торможением его фильтрационного заряда и способностью фтора тормозить всасывание натрия из кишечника.

Таким образом, введение крысам линии Вистар фторида натрия в дозе 1,25 мг/кг в течение одного месяца снижает экскрецию натрия с мочой в результате уменьшения его фильтрационного заряда как в условиях водного, так и спонтанного диуреза, что обусловлено ослаблением почечного кровотока и скорости клубочковой фильтрации. Содержание натрия в крови при этом не меняется. В отношении обмена калия в почках также отмечается снижение фильтрационного заряда, но при этом его выделение с мочой повышается, что, очевидно, связано с усилением секреции иона в канальцах почек, но усиление калийуреза способствует развитию гипокалиемии.