X. Детоксикация как один из механизмов гомеостаза и резистентности

Предыдущая: Детоксицирующая функция лизосом

Антитоксическая резистентность организма подвергается значительным изменениям как в ходе естественных физиологических процессов жизненного цикла, так и при различных патологических воздействиях (Горизонтов П. Д., 1973). Устойчивость ко многим вредоносным воздействиям зависит от пола. У одних видов животных самки, у других видов самцы являются более устойчивыми к различного вида токсическим агентам. Например, самки крыс в целом значительно более чувствительны к анестезии барбитуратами, и даже in vitro микросомы печени самок слабее разрушают эти медикаменты, чем микросомы самцов (Selye Н., 1971). В основе этого лежит различная активность ферментов, разрушающих лекарственные препараты.

Как видно из табл. 29, гидроксилирование гексобарбитала в печени самцов происходит примерно в 4 раза интенсивнее, чем в печени самок. В большинстве случаев кастрация снимает половые различия, а введение соответствующих гормонов восстанавливает эти различия (Selye Н., 1971).

Отчетливые половые различия получены в отношении ответа животных на пестициды. Так, оказалось, что токсичность диелдрина гораздо выше у самок, что согласуется с более быстрым выведением этого пестицида с желчью у самцов и соответствует большему накоплению его в жировой ткани самок (Klevay L. М., 1970).

Устойчивость к различным токсическим воздействиям меняется при беременности, может сохраниться и в послеродовом периоде или же резко изменяется в момент родов. Причиной этого может быть функционирование систем эмбриона, плаценты, яичников или других органов. Устойчивость к барбитуратам у крыс возрастает в период беременности и сохраняется в период лактации (Selye Н., 1971). Установлено увеличение активности микросомных ферментов печени, катализирующих гидроксилирование дифенила, восстановление паранитробензойной килоты, а также содержания цитохрома Р-450 во время беременности у крыс (Neale В. G., Parke D. У., 1969).

Индукция ферментов, разрушающих лекарственные препараты, может изменяться в ходе регенерации. J. Japundzic и соавт. (1974) исследовали интенсивность деметилирования этилморфина и гидроксилирования анилина у крыс-самок после удаления ~2/3 печени, причем половине животных вводили спиронолактон, относящийся к группе кататоксических стероидов.

Таблица 30. Индукция этилморфиндеметилазы (ЭДМ) и анилингидроксилазы (АГ) в интактной и регенерирующей печени крыс и влияние спиронолактона (Japundzic J. et all., 1974)
Воздействие	Введенный субстрат	ЭМД*		АГ**
		через 24 ч ***	через 44 ч ***	через 24 ч ***	через 44 ч ***
Ложная операция	Вода	77,5±3,2	85,3±2,3	5,2±0,5	5,1±0,4
	Спиронолактон	226,7±19,8	214,7±6,8	11,3±0,5	13,5±0,6
Частичная гепатэктомии	Вода	45,5±1,9	57,5±2,1	2,3±0,3	2,8±0,2
	Спиронолактон	74,9±4,6	116,0±5,5	4,6±0,8	5,4±0,8
* Активность определяли по образованию НСОН, нмоль·мг белка-1·ч-1. ** Активность определяли по образованию парааминофенола, нмоль·мг белка-1·ч-1. *** Время после гепатэктомии или ложной гепатэктомии.

Как видно (табл. 30), частичная гепатэктомия подавляла индукцию обоих ферментов в печени. После введения спиронолактона индукция ЭМД в регенерирующей печени была заметно выше, чем в интактной. Использование ингибиторов биосинтеза белка (дактомицина и циклогексимида) показало, что индукция ферментов в регенерирующей печени может тормозиться на уровнях транскрипции и трансляции.

Известно, что гормоны оказывают многостороннее действие на процессы обмена веществ путем повышения или снижения активности ферментов (Протасова Т. Н., 1975; Pilot Н. С., Yatvin М. В., 1973), поэтому естественно, что среди агентов, влияющих на обмен ксенобиотиков и устойчивость к ним организма, наибольшее внимание привлекают гормоны. Литература по этому вопросу чрезвычайно велика, в связи с чем целесообразно ограничиться отдельными примерами участия и роли гормонов в антитоксической резистентности.

Как указывалось выше, одним из ферментов, принимающих участие в детоксикации ксенобиотиков, является цитохром Р-450, активность которого значительно изменяется при введении многих лекарственных препаратов. В табл. 31 приведены данные о влиянии гормонов на связывающую способность цитохрома Р-450 в отношении гексобарбитала и анилина в микросомах печени крыс.

Таблица 31. Влияние адреналэктомии, введения тироксина, аллоксанового диабета и голодани яна связывающую способность цитохрома Р-450* в отношении гексобарбитала и анилина в микросомах печени крыс (Кato R., 1974)
Воздействие		Гексобарбитал		Анилин
		контроль	воздействие	контроль	воздействие
Адреналэктомия:	самцы	17,01±1,1	12,6±0,9**	14,2±0,7	14,2±1,1
	самки	9,7±0,5	10,5±0,7	14,9±0,8	15,2± 1,0
Тироксин:	самцы	16,7±0,5	11,5± 1,0**	14,0±0,5	12,6±0,7
	самки	8,5±0,4	9,3±0,5	13,4±0,5	13,7±0,5
Аллоксановый диабет:	самцы	17,0±1,1	12,0±0,9**	14,2±0,7	15,3±1,1
	самки	9,7±0,5	10,5±0,8	14,9±0,8	16,4±1,2
Голодание:	самцы	17,4±0,5	13,5±0,5**	14,3±0,6	14,7±0,8
	самки	9,0±0,4	9,2±0,5	13,2±0,5	14,7± 1,0
* Связывающая способность цптохрома Р-450 выражена в единицах прироста оптической плотности X 103 на 10-9 моль Р-450. ** Различие статистически достоверно (р<0,05)

Как видно, адреналэктомия, аллоксановый диабет, введение тироксина и голодание заметно снижают связывание цитохрома Р-450 с гексобарбиталом в печени у самцов, но не у самок. В отношении анилина связывающая способность цитохрома Р-450 в этих условиях не менялась. Введение крысам тироксина влияло как на спектральные свойства, так и на связывающую способность цитохрома Р-450, индуцированного гексобарбиталом или амидопирином, а удаление щитовидной железы снижало интенсивность связывания Р-450 с обоими ксенобиотиками (Kato R. et al., 1970).

При изучении влияния гормонов на устойчивость организма к различным вредоносным воздействиям давно уже установлено значение недостаточности функции коры надпочечников. Имеется обширная литература относительно влияния адреналэктомии на резистентность к различным воздействиям. В табл. 32 приведены результаты определения чувствительности животных к эндотоксину в различные сроки после адреналэктомии. По мере развития недостаточности надпочечников чувствительность к эндотоксину возрастает и через 96 мин более чем в 3000 раз превышает исходную. Защитное действие стероидов было установлено при воздействии различных лекарств, микроорганизмов, нефизиологических пищевых рационов, ядов растительного и животного происхождения, облучения, при кровопотерях, гипоксии, температурных колебаниях, травмах и других повреждающих факторах (Selye Н., 1974).

Участие гормонов в развитии антитоксической резистентности не ограничивается одними стероидными гормонами. Влияние кортикостероидов во многих отношениях может быть изменено под воздействием гормона роста (СТГ). У крыс, сенсибилизированных односторонней нефрэктомией и введением хлорида натрия, СТГ вызывает развитие гиалиноза со злокачественной гипертонией, сходной с вызываемой минералокортикоидами (Selye Н., 1971). Эффект дезоксикортикостерона усиливается в результате применения СТГ, а адреналэктомия или предварительное введение кортизона, наоборот, задерживает возникновение гиалиноза от введения СТГ. Можно полагать, что СТГ способствует развитию злокачественной гипертонии путем усиления образования или действия минералокортикоидов. СТГ влияет также на токсичность ряда соединений. Например, у крыс он приводит к более тяжелому склерозу печени при введении CCl₄ (Selye Н., 1971). Для выяснения участия системы щитовидная - околощитовидные железы в детоксикации ряда агентов крысам вводили per os дигитоксин по 2 мг в день в течение 10 дней, что приводило к возникновению судорог и гибели всех животных в среднем в течение 4 дней. Части животных в этот же период вводили синтетический стероид 3β-окси-20-кето-5-прегнен-16α-карбонитрил (ПКН) по 0,1 мг per os 2 раза в день, паратгормон - по 20 ед. подкожно 2 раза в день, тироксин - по 100 мкг подкожно, пропилтиоурацил - по 3 мг внутрибрюшинно 2 раза в день или кальцитонин по 10 мкг внутрибрюшинно 3 раза на 9-й день. Судороги отмечали на 13-й день, гибель животных - на 15-й день (табл. 33).

У крыс ПКН является высокоэффективным агентом в предупреждении судорог, вызванных дигитоксином: тиреоидэктомия, паратиреоидэктомия или введение пропилтиоурацила не оказывали защитного действия. Введение тироксина крысам понижало их устойчивость к интоксикации антикоагулянтами, барбитуратами, CCl₄, хлороформом и другими ксенобиотиками (Selye Н., 1971).

Развитие детоксицирующих свойств зависит от возраста. У человека ферментные системы, локализованные во фракции микросом печени, формируются после рождения, поэтому у новорожденных детоксикация лекарств очень слаба. Отмечаемые выше половые различия у крыс по чувствительности к ряду лекарственных препаратов проявляются только после окончания полового созревания. Молодые животные обоего пола более чувствительны к лекарствам, чем взрослые. Устойчивость к фенобарбиталу у крыс повышается с возрастом до периода половой зрелости, что особенно выражено у самцов. При введении фенобарбитала каждые 90 мин в течение 5 дней установлено, что 2-месячные крысы устойчивы к этому препарату (Selye Н., 1971). У крыс-самцов LD₅₀ для гексобарбитала возрастала со 160 до 343 мг/кг в период от 12-го до 130-го дня после рождения (Klinger W., 1970).

Функцию детоксикации нельзя рассматривать как обезвреживание только чуждых организму соединений, не превращаемых по обычным метаболическим путям. Избыток обычного для организма компонента, например какой-либо аминокислоты, тоже требует усиленного превращения этого компонента. Таким образом, функционирование ферментов, свойственных организму, может выполнять и детоксицирующую функцию. Активность и регуляция таких ферментов также меняются с возрастом. На рис. 65 приведены данные об активности тирозинаминотрансферазы в печени взрослых (8-12 мес) и старых (26-28 мес) крыс и о влиянии длительного введения гидрокортизона в дозах, вызывающих максимальную индукцию этого фермента (3,5 мг/100 г массы тела у взрослых и 2 мг - у старых животных). Как видно, у старых крыс значительно снижены как величина максимального увеличения ферментативной активности, так и длительность периода этого увеличения. Эти данные свидетельствуют о существенном изменении гомеостатических механизмов антитоксической резистентности при старении.

Очень большое число работ посвящено исследованию нарушений обменных процессов при канцерогенезе. Многие канцерогены являются индукторами микросомных ферментов, связанных с обменом ксенобиотиков. Поскольку в ряде случаев введение канцерогена индуцирует ферменты, ускоряющие биотрансформацию других канцерогенов, то можно было бы ожидать, что в отдельных случаях удастся защитить животное от действия "сильного" канцерогена путем предварительного введения "слабого". Однако этот вопрос очень сложный, так как индукция ферментов канцерогенами в целостном организме осложняется взаимодействием этих соединений с другими регуляторами, в первую очередь с гормонами. Результирующее воздействие может привести к тому, что образовавшиеся ферменты будут расщеплять канцероген с образованием не менее токсических продуктов, чем вводимое соединение. Спектр ферментов, индуцированных канцерогенами, отличается от такового при индукции барбитуратами или стероидами (Selye Н., 1971).

Интересные данные получены при исследовании индукции цитохрома Р-450 в печени и коже мышей бенз(а)пиреном, 3-метилхолантреном и 2,3,7,8-тетрахлордибенз-пара-диоксином (Вооbis A. R., Nebert D. W., 1977). В результате ферментативного превращения бенз(а)иирена образовывались активные метаболиты, интенсивно связывающиеся с ДНК in vitro. Набор этих метаболитов отличался у разных линий мышей, причем канцерогенная активность ряда метаболитов соответствовала активности их связывания с ДНК. Аналогичными оказались результаты для культуры лимфоцитов человека и микросом из ткани печени человека, полученной путем биопсии. В опытах на мышах F. Dewlmrst и D. A. Kitchen (1970) исследовали влияние введения бенз(а)пирена на эффект зоксазоламина (мышечного релаксанта). Оказалось, что однократное введение канцерогена сокращало, а длительное введение, наоборот, увеличивало длительность мышечной релаксации. Авторы полагают, что причиной может быть либо накопление активных метаболитов канцерогена, либо стимуляция микросомных ферментов, расщепляющих ксенобиотики. О влиянии канцерогенов на биосинтез белка (а все ферменты являются белками) свидетельствует тот факт, что даже однократное введение крысам N-окси-2-фторэнилацетамида (печеночного канцерогена) приводит через 2-6 ч к появлению большого числа аномальных спиральных полисом в цитоплазме гепатоцитов (Popp J. А., Shinozuka Н., 1974).

О нарушении механизмов антитоксической резистентности при канцерогенезе можно заключить также по изменению активности ферментов и их регуляции в гепатомах и в ткани печени, Так, например, в процессе канцерогенеза, вызванного введением крысам диэтилнитрозамина, снижаются активность аланинтрансаминазы, в то время как активность аспартатаминотрансферазы обнаруживает волнообразные колебания и заметно повышена через 5-6 дней от начала введения канцерогена (Ильин В. С. и др., 1971). В ткани различных гепатом не увеличивается активность триптофаноксигеназы в ответ на введение глюкокортикоидов или триптофана (Cho Y. S. et al., 1964). В процессе развития гепатом у мышей исчезает регулирующее влияние тиреоидных гормонов на ферменты обмена глюкозо-6-фосфата в ткани опухоли (Терас Л. Э., Исок М. Э., 1974). Тирозинаминотрансфераза в ткани некоторых типов саркомы Иосиды теряла возможность характерного ответа на введение гидрокортизона и глюкагона (Watanabe М., 1972). Интересно, что некоторые метаболиты триптофана, обладающие бластомогенной активностью (3-оксиантраниловая и параоксифенилмолочная кислоты), значительно повышают активность тирозинаминотрансферазы в печени крыс, в то время как небластомогенные метаболиты такого влияния не ока-зывают (Раушенбах М. О., Левчук А. А., 1976).

Существует предположение, что в процесс канцерогенеза вовлекаются лизосомы (Allison А. С., 1969). Посредством флюоресцентной микроскопии показано, что введенные животным углеводородные канцерогены концентрируются в лизосомах. Поскольку в лизосомах накапливаются канцерогены и другой структуры (частицы кремния, асбеста, порошки металлов и т. д.), участие лизосом в процессах канцерогенеза становится все более вероятным. Все эти данные подтверждают мнение о том, что канцерогенез приводит к нарушению механизмов антитоксической резистентности на различных уровнях и посредством разнообразных воздействий.

Гомеостатические механизмы антитоксической резистентности активно участвуют в процессах, развивающихся при инфекционных, вирусных и паразитарных заболеваниях. Очень важным является участие гормонов, особенно глюкокортикоидов. Антивоспалительное действие глюкокортикоидов в целом снижает устойчивость к инфекции, и обычно это действие неблагоприятно для организма. Однако эффект этих гормонов может быть весьма полезным при подавлении чрезмерного воспалительного ответа на сравнительно слабый возбудитель или его токсины. Подавление воспалительной реакции является типичным синтоксическим действием глюкокортикоидов (Selye Н., 1971). Наряду с этим другие стероиды, например тестостерон, стимулируют анаболические процессы и благодаря этому повышают силу защитных реакций организма против отдельных микроорганизмов.

Для зашитной реакции при инфекционной патологии очень важно состояние ферментных систем. Имеются данные о том, что активность ферментов меняется при инфицировании организма, что ведет к изменению интенсивности детоксицирования как бактериальных токсинов, так и других чужеродных соединений. Например, пневмококковая инфекция повышает активность триптофаноксигеназы в печени мышей, причем индукция этого фермента кортизолом сохраняется в начальный период и заметно ослабляется по мере развития заболевания (Rapoport S. et al., 1968). Активность этого же фермента в печени мышей, получавших эндотоксин S. typhimurium, существенно снижается, как и индукция при введении кортизола (Selye П., 1971).

На взаимосвязь токсического действия эндотоксина с функцией коры надпочечников указывалось выше. Возможно, что защитное действие глюкокортикоидов против эндотоксинового шока связано со снижением освобождения гидролитических ферментов из лизосом (см. табл. 28). У крыс, индуцированных возбудителем малярии (P. berghei), происходит прогрессирующее снимание распада этилморфина, анилина, паранитроанизола и гексобарбитала, катализируемого ферментами микросом печени (McCarthy J. S. et al., 1970). Показано увеличение активности пролиноксидазы при моделировании ревматоидного процесса (Протасова Т. Н., Коровина Е. Ф., 1967), сопровождающегося нарушением обмена коллагена, в синтезе которого важная роль принадлежит пролину. Течение вирусных заболеваний также зависит от гормонов коры надпочечников: предварительное введение животным глюкокортикоидов увеличивает смертность животных, инфицированных различными вирусами, и повышает тяжесть заболевания. Анаболические стероиды (мужские половые гормоны), наоборот, оказывают защитное действие против вируса гриппа (Selye Н., 1971).

К защитным механизмам может быть отнесено также образование интерферона - белка, задерживающего размножение вируса в организме хозяина. По всей вероятности, интерферон не сам тормозит размножение вируса, а индуцирует биосинтез белка, являющегося истинным ингибитором. Механизм действия интерферона может заключаться в противодействии связыванию вирусной мРНК с рибосомами хозяина (Joklik W. К., 1968).

Системы резистентности претерпевают значительные изменения после воздействия ионизирующей радиации. Морфологическим доказательством воздействия облучения на защитные системы является, в частности, изменение структуры РЭС и увеличение размеров лизосом (Dawson К. В. et al., 1968). У лизосом нередко оказывается поврежденной мембрана, вероятно, в результате воздействия перекисей, образующихся во время облучения. Возможно, что повреждаются также клеточные мембраны, о чем свидетельствует увеличение активности 5-нуклеотидазы в плазматических мембранах печени крыс после облучения (Рыскулова С. Т., 1974).

Облучение оказывает значительное влияние на активность обмена ксенобиотиков. У крыс рентгеновское облучение головы повышает анестезирующий эффект ряда барбитуратов (Nair V. et al., 1965). В норме активность ферментов печени крыс, катализирующих обмен гексобарбитала, очень низка вскоре после рождения, но затем возрастает к 8-му дню жизни, причем у самцов гораздо больше, чем у самок. Пренатальное облучение задерживает развитие ферментативной активности у самцов таким образом, что она повышается только до уровня активности у самок. Облучение в возрасте 21 дня подавляет развитие ферментативной активности слабее, а облучение взрослых животных еще менее эффективно (Nair V., Zeitlin К., 1967). Возможно, что тормозящее действие рентгеновского облучения обусловлено влиянием на гормональную регуляцию ферментативной активности. Токсичность радиопротекторов на фоне предварительного введения фенобарбитала у крыс несколько меньше, чем у интактных животных (Лушникова Г. А., Шадурский К. С., 1972). Сходное с рентгеновским облучением действие оказывают и ультрафиолетовые лучи, вызывающее повреждение лизосомных мембран и освобождение ферментов; введение глюкокортикоидов животным значительно снижает степень повреждения лизосом (Selye Н., 1971). В последнее время выдвинуто предположение, что влияние глюкокортикоидов на активность ферментов лизосом не является прямым и опосредовано через усиление лизиса лимфоидных клеток, вызываемого этими гормонами (Clarke С., Wills Е. D., 1978).

Большое влияние на защитные реакции оказывает характер питания. Так, количество потребляемого с пищей белка является очень важным фактором поддержания в активном состоянии систем инактивации эстрогенов в печени (Selye Н., 1971). Пищевые факторы участвуют в детоксикации барбитуратов. Для поддержания функций микросомных ферментов обмена барбитуратов в печени крыс необходимо, чтобы около 3% общего количества калорий рациона было представлено ненасыщенными жирными кислотами. Аналогичные данные получены в отношении детоксикации пестицидов (Coster A. et al., 1970). Обмен канцерогенов также зависит от состава пищевого рациона, главным образом от содержания белка, причем активность ферментов обмена канцерогенов пропорциональна количеству белка (Brown Е. A. et al., 1954).

Одной из причин расстройства механизмов резистентности при нарушении питания может быть изменение ферментативной активности лизосом. При длительном голодании (48-240 ч) обнаружена значительная активация большинства ферментов лизосом (особенно катепсинов), которая наблюдалась также при содержании животных на рационе с низким (4%) содержанием белка в течение 30-70 дней (Тутельян В. А., 1974). Аналогичные данные при гипервитаминозе А были получены у крыс, находившихся как на полноценном, так и на не сбалансированном по аминокислотному составу белковом рационе (Шарманов Т. Ш. и др., 1974).

Интересны данные в отношении окисления этанола. Печень человека может окислить за 1 ч около 100 мг этанола на 1 кг массы тела; окисление идет при участии алкогольдегидрогеназы через ацетальдегид до уксусной кислоты с одновременным восстановлением НАД. В системе in vitro этанол окисляется также при участии каталазы, но роль этого фермента in vivo незначительна. Кроме алкогольдегидрогеназы, локализованной в цитоплазме, в микросомах печени имеется другая система окисления этанола, активность которой возрастает при приеме этанола. Активность алкогольдегидрогеназы в печени крыс после введения животным этанола в течение 1 нед значительно снижалась, но возрастала, в сыворотке крови (Мансурова И. Д. и др., 1974). Внутрибрюшинное введение этанола крысам приводило уже через 2 мин к увеличению содержания цитохрома Р-450 с максимумом чертез 5-15 мин и последующим снижением почти до нормы через 24 ч (Адамчук Л. В., Бободжанова М. Б., 1974).

Наиболее частым следствием алкоголизма является жировое перерождение печени, которое развивается постепенно и обнаруживается как в экспериментах на животных, так и при исследовании печени больных алкоголизмом людей. Развитие жирового перерождения печенн зависит от характера питания. Содержание крыс на рационах с малым количеством белка вызывало гораздо большее увеличение концентрации триглицеридов в печени при приеме этанола, чем при рационе с нормальным содержанием белка (рис. 66, А). В исследованиях на людях, получавших пищу с низким (5% по калорийности) или высоким (35% по калорийности) содержанием жиров прием этанола вызывал значительно большее ожирение печени при высокожировой диете (рис. 66, Б), Показано также, что предварительное (до этанола) введение крысам фенобарбитала заметно уменьшало степень жирового перерождения печени, что сопровождалось увеличением содержания этанола в крови (Koff R. S. et al., 1970). Срезы печени и надосадочная фракция печенн крыс, получавших фенобарбитал, обладали сниженной по сравнению с нормой способностью окислять этанол. Внутрибрюшинное введение этанола крысам вызывало увеличение активности триптофаноксигеназы в печени, которое имело место также у адреналэктомированных животных, хотя было выражено значительно слабее (Kumar G. К., Sardesai V. М., 1976). Все эти данные свидетельствуют о сложных взаимоотношениях между системами детоксикации различных ксенобиотиков и о связи активности этих систем с другими факторами как экзогенными, так и эндогенными.

* * *

Механизмы детоксикации ядов играют весьма существенную роль в общем гомеостазе и резистентности организма. Эти взаимосвязанные проблемы в настоящее время привлекают все большее внимание исследователей. Приведенные выше материалы говорят о том, что различные экзогенные токсические вещества (ксенобиотики, инсектициды, канцерогенные вещества и др.) и эндогенные токсические вещества, образующиеся в результате нормального обмена веществ или при некротических, аутолитическнх и других процессах, подвергаются в организме различным химическим превращениям путем окисления, гидролиза, метилирования, восстановления и образования парных соединений. В детоксикации важную роль играют так называемые защитные синтезы, приводящие к образованию малотоксичных продуктов или растворимых веществ, сравнительно легко поддающихся выведению из организма. Не перечисляя подробно всех превращений, постоянно осуществляющихся на пути детоксикации и освобождения организма от действия токсических веществ, следует указать, что в основе этого механизма лежит непременное участие различных ферментов. Они частично уже предсуществуют в организме и участвуют в обычных для гомеостаза процессах обмена, частично образуются вновь (индуцируются).

Многочисленные исследования позволили решить многие вопросы, касающиеся места и механизмов детоксикации, и установить, под влиянием каких факторов они могут быть усилены или ослаблены. Все эти данные представляют особый интерес для разработки мер профилактики и поиска способов возможного повышения антитоксической резистентности организма.

К оглавлению

Литература [показать]