Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

ИОНОВЫДЕЛИТЕЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ ПОЧЕК КРЫС, ИНТОКСИЦИРОВАННЫХ ФТОРИДОМ НАТРИЯ

Джиоев И.Г. 1 Бибаева Л.В. 1 Еналдиева Д.А. 1 Лолаева А.Т. 1 Магаев А.А. 1
1 ФГБОУ ВО «Северо-Осетинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Цель работы – изучение ионовыделительной функции почек крыс, интоксицированных фторидом натрия. Исследования проводили на 40 крысах линии Вистар, получавших ежедневно в течение одного месяца перорально фторид натрия в дозе 1,25 мг/кг (в расчете на чистый фтор), что составляет 1/10 часть полулетальной дозы. Через одну, две недели и в конце месяца ставили опыты в условиях спонтанного и водного диуреза, создаваемого введением водопроводной воды в объёме 5,0 % веса крыс. Контрольным животным вводили раствор c 0,9 мг/кг NaCl (столько приходится на натрий в NaF). Недельная интоксикация как в условиях водного, так и спонтанного диуреза вызвала повышение экскреции натрия в результате увеличения его фильтрационного заряда. Двухнедельное введение фторида натрия не сопровождалось какими-либо изменениями показателей его обработки в почках, в то время как месячное вызвало снижение экскреции натрия вследствие уменьшения его фильтрационного заряда из-за ослабления скорости клубочковой фильтрации. Содержание натрия в плазме крови не менялось. Интоксикация крыс фторидом натрия через одну неделю вызвала повышение экскреции калия в результате повышения его фильтрационного заряда, который через одну неделю снизился до нормы, но при этом калийурез усилился, и к концу месяца почти двукратно превышал контроль, несмотря на снижение фильтрационной загрузки иона. Очевидно, что усиление экскреции калия связано с повышением его секреции в канальцах почек. Одновременно в плазме крови снижалось содержание калия.
фторид натрия
экскреция натрия
экскреция калия
фильтрационные заряды
1. Абдурахманов Г.М. Экологические особенности содержания микроэлементов в организме животных и человека / Г.М. Абдурахманов, И.В. Зайцев. – М.: Наука, 2004. – 280 с.
2. Pizzo G., Piscopo M.R., Pizzo I., Giuliana G. Community water fluoridation and caries prevention: a critical review // Clin Oral Investig. – 2007. – Vol. 11. № 3. – P. 189–193. DOI: 10.1007/s00784-007-0111-6.
3. Разумов В.В. Фтористая остеопатия как рекапитуляция ранних этапов филогенетического развития костной ткани / В.В. Разумов // Фундаментальные исследования. – 2008. – № 8 – С. 123–126.
4. Таболина Е.С. Оценка эффективности использования зубных паст, содержащих фтор и ферменты, для профилактики кариеса и гингивита у подростков: автореф. дис. …. канд. мед. наук. – Нижний Новгород, 2012. – 24 с.
5. Mousny M., Omelon S., Wise L., Everett E.T., Dumitriu M., Holmyard D.P., Banse X., Devogelaer J.P., Grynpas M.D. Fluoride effects on bone formation and mineralization are influenced by genetics // Bone. – 2008. – Vol. 43. № 6. – P. 1067–1074. Doi: 10.1016/j.bone.2008.07.248.
6. Selwitz R.H., Ismail A.I., Pitts N.B. Dental caries // Lancet. – 2007. – Vol. 369. – P. 51–59. Doi: 10.1016/S0140-6736(07)60031-2.
7. Basha P.M., Rai P., Begum S. Fluoride toxicity and status of serum thyroid hormones, brain histopathology, and learning memory in rats: a multigenerational assessment // Biol Trace Elem Res. – 2011. – Vol. 144. № 1–3. – P. 1083–1094. DOI: 10.1007/s12011-011-9137-3.
8. Sarkar C., Pal S. Ameliorative effect of resveratrol against fluoride-induced alteration of thyroid function in male wistar rats // Biol Trace Elem Res. – 2014. – Vol. 162. № 1–3. – P. 278–287. DOI: 10.1007/s12011-014-0108-3.
9. Янин Е.П. Биогеохимическая роль и эколого-гигиеническое значение фтора / Е.П. Янин // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. Обз. инф./ ВИНИТИ РАН. – 2009. – № 4. – С. 20–108.
10. Mansour H.H., Tawfik S.S. Efficacy of lycopene against fluoride toxicity in rats // Pharm Biol. – 2012. – Vol. 50. № 6. – P. 707–711. DOI: 10.3109/13880209.2011.618994.
11. Влияние хронической фторидной интоксикации на чувствительность почек к антидиуретическому гормону у крыс / И.Г. Джиоев [и др.] // Физиология и патология почек и водно-солевого обмена: материалы междунар. науч. конф. (Владикавказ, 19–20 декабря 2012 г.). – Владикавказ, 2012. – 227 с.
12. Еналдиева Д.А. Функции почек в условиях острой экспериментальной интоксикации фторидом натрия / Д.А. Еналдиева, И.Г. Джиоев, Л.В. Бибаева // Владикавказский медико-биологический вестник. – 2011. – Т. XIII, вып. 20. – С. 54–57.
13. Экспериментальное изучение влияния фтора на водовыделительную функцию почек и почечный кровоток / Д.А. Еналдиева [и др.] // Вестник Международной академии экологии и безопасности жизнедеятельности. – 2010. – Т. 15, № 4. – С. 112–113.

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)

час

Экскреция

Фильтрационный заряд

Относительная реабсорбция

Экскретируемая фракция

мкмоль/час/100 г

%

при водном диурезе

Контроль

1 час

7,64 ± 0,48

2176 ± 188

99,66 ± 0,05

0,34 ± 0,05

2 час

6,87 ± 0,52

2075 ± 168

99,67 ± 0,05

0,33 ± 0,05

3 час

6,24 ± 0,41

1707 ± 142

99,68 ± 0,07

0,32 ± 0,07

за 3 часа

20,75 ± 1,41

5960 ± 498

99,67 ± 0,06

0,33 ± 0,06

Недельное введение фторида натрия

1 час

11,4 ± 0,94 // < 0,002

2856 ± 215 // < 0,001

99,6 ± 0,09

0,4 ± 0,09

2 час

10,94 ± 0,72 // < 0,002

2839 ± 191 // < 0,002

99,6 ± 0,08

0,4 ± 0,08

3 час

7,28 ± 0,59

1963 ± 175

99,63 ± 0,06

0,37 ± 0,06

за 3 часа

29,62 ± 2,25 / < 0,01

7658 ± 581 // < 0,05

99,61 ± 0,08

0,39 ± 0,08

Двухнедельное введение фторида натрия

1 час

8,39 ± 0,65

2371 ± 213

99,64 ± 0,08

0,36 ± 0,08

2 час

8,22 ± 0,74

2213 ± 189

99,65 ± 0,08

0,35 ± 0,08

3 час

7,17 ± 0,66

1692 ± 147

99,57 ± 0,08

0,43 ± 0,08

за 3 часа

23,78 ± 2,05

6276 ± 549

99,62 ± 0,08

0,38 ± 0,08

Введение фторида натрия в течение одного месяца

1 час

5,18 ± 0,38 // < 0,001

1588 ± 142 // < 0,01

99,67 ± 0,07

0,33 ± 0,07

2 час

4,88 ± 0,41 // < 0,001

1660 ± 128 // < 0,01

99,74 ± 0,08

0,26 ± 0,08

3 час

4,72 ± 0,39 // < 0,02

1616 ± 148

99,72 ± 0,09

0,28 ± 0,09

за 3 часа

14,78 ± 1,18 // < 0,002

4864 ± 418 // < 0,05

99,71 ± 0,08

0,29 ± 0,08

при спонтанном диурезе

Контроль

10,75 ± 0,94

1938 ± 134

99,43 ± 0,04

0,57 ± 0,04

Введение фторида натрия

1 неделя

14,48 ± 1,09 // < 0,02

2606 ± 198 // < 0,01

99,45 ± 0,05

0,55 ± 0,05

2 недели

10,94 ± 0,85

2055 ± 215

99,46 ± 0,07

0,54 ± 0,07

1 месяц

8,38 ± 0,57 // < 0,01

1502 ± 95,2 // < 0,02

99,47 ± 0,06

0,53 ± 0,06

 

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)

Показатели

1 час

2 час

3 час

за 3 часа

в условиях водного диуреза

Контроль

Экскреция

5,42±0,38

4,74 ± 0,35

4,28 ± 0,35

14,64 ± 1,08

Фильтрационный заряд

77,26 ± 5,26

70,35 ± 4,66

60,08 ± 4,82

207,69 ± 14,74

При недельном введении фторида натрия

Экскреция

7,14 ± 0,52

< 0,05

6,19 ± 0,43

5,16 ± 0,47

18,44 ± 1,42 < 0,05

Фильтрационный заряд

97,02 ± 6,25

< 0,02

96,43 ± 6,08

< 0,002

66,69 ± 5,26

260,14 ± 17,59 < 0,05

При двухнедельном введении фторида натрия

Экскреция

8,52 ± 0,53 < 0,001

7,46 ± 0,54

< 0,01

6,0 ± 0,48

21,98 ± 1,56 < 0,01

Фильтрационный заряд

72,5 ± 4,25

67,69 ± 5,48

51,76 ± 3,96

191,95 ± 13,69

При месячном введении фторида натрия

Экскреция

10,15 ± 0,96 < 0,001

8,25 ± 0,66 < 0,001

6,82 ± 0,54 < 0,001

25,22 ± 2,16 < 0,001

Фильтрационный заряд

43,42 ± 3,64 < 0,001

49,33 ± 3,48 < 0,001

48,0 ± 4,26 < 0,002

140,75 ± 11,38 < 0,001

В условиях спонтанного диуреза

 

Контроль

1 неделя

2 недели

1 месяц

Экскреция

6,44 ± 0,32

8,25 ± 0,69

< 0,05

9,39 ± 0,73

< 0,01

10,45 ± 0,75

< 0,001

Фильтрационный заряд

67,22 ± 4,63

88,52 ± 4,47

< 0,01

62,82 ± 3,54

46,72 ± 3,25

< 0,001

 

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.


Библиографическая ссылка

Джиоев И.Г., Бибаева Л.В., Еналдиева Д.А., Лолаева А.Т., Магаев А.А. ИОНОВЫДЕЛИТЕЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ ПОЧЕК КРЫС, ИНТОКСИЦИРОВАННЫХ ФТОРИДОМ НАТРИЯ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2018. – № 5-1. – С. 87-91;
URL: http://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=12222 (дата обращения: 28.09.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074