Развитие кишечного пищеварения в раннем онтогенезе при воздействии ксенобиотиков

Проблема влияния загрязнения окружающей среды на здоровье человека и животных в настоящее время переросла национальные границы и стала глобальной. Захламление биосферы различными чужеродными организму веществами в результате химизации сельского хозяйства, развития индустрии, загрязнения среды отходами транспорта, выбросами атомных электростанций и т. д. стало представлять серьёзную угрозу не только экосистемам, но и здоровью человека, его физической и умственной работоспособности [1, 2, 3].

Большинство веществ, загрязнителей среды, оказывает на организм человека негативное воздействие, которое проявляется в токсическом, мутагенном, канцерогенном и тератогенном эффектах, сопровождающихся ослаблением иммунитета, нарушением репродуктивной и других функциональных систем, ускорением процессов старения и снижением жизнеспособности организма в целом[1, 2].

Учитывая, что многие ксенобиотики поступают в организм человека и млекопитающих через органы пищеварительной системы[3], нами были предприняты исследования влияния некоторых достаточно распространенных токсикантов на развитие кишечного пищеварения у растущих белых крыс. Обобщение данных, полученных при воздействии чужеродных веществ либо непосредственно, либо опосредованно — через введение препаратов беременной или кормящей матери на растущий организм, показало, что практически все исследуемые ксенобиотики вызывают серьёзные энзимопатии как полостного, так и мембранного гидролиза нутриентов.

Так, установлено, что длительная интоксикация растущих крыс ксенобиотиками как анионной (нитраты), так и катионной (ионы ртути) природы, вызывая нарушение макро- и микроструктуры слизистой оболочки тонкой кишки и снижение активности пищеварительных мембраносвязанных гидролаз, сопровождается жидким стулом, вздутиями в кишечнике и уменьшением массы тела [4, 5, 6].

При сопоставлении ответной реакции кишечных ферментов на ежедневное введение ацетата свинца и нитрата натрия в течение 3-х месяцев оказалось, что ионы свинца оказывали более репрессирующий эффект на кишечное пищеварение по сравнению с экзогенным нитратом натрия, вводимого в той же дозе, тем же способом и в аналогичные сроки [7].

Отмечено, что эффект ксенобиотиков зависит от дозы и длительности применения последних. Так, одно- или трехкратное введение ацетата свинца приводит к индукции активности панкреатических кишечных карбогидраз (α-амилаза, мальтаза, сахараза, трегалаза), тогда как хроническое воздействие его (в течение 3–6 месяцев), напротив, к репрессии активности этих ферментов [6, 7, 8, 9].

Выявлено, что поступление с пищей и/или водой в организм кормящей матери солей тяжёлых металлов (кадмий, свинец, ртуть) оказывает существенное влияние на формирование механизмов полостного и мембранного пищеварения у потомства. Уровень специфической активности α-амилазы поджелудочной железы и мальтазы слизистой тонкой кишки, зависящий от темпов синтеза и деградации ферментативноактивного белка, в этих условиях значительно отстает от такового в контроле, тогда как активность энтеральной лактазы несколько уменьшается в период лактотрофного питания и остается достаточно высокой при переходе крыс на дефинитивную пищу. В то же время, сахаразная активность не обнаруживается в слизистой тонкой кишки ни в опытной, ни в контрольной группе животных в период лактотрофного питания и существенно отстаёт у опытных групп крысят в период перехода на самостоятельное питание. В более позднем возрасте различия активности сахаразы между контрольными и опытными величинами сглаживаются [10].

Эти результаты указывают на задержку структурно-функционального созревания поджелудочной железы и тонкой кишки у потомства, при интоксикации матери в период лактации ионами тяжёлых металлов, одним из показателей которой является снижение соотношения активности лактаза/сахараза [10]. Такой эффект, очевидно, обусловлен сложными изменениями, происходящими на уровне нейрогормонального статуса как кормящей матери, так и растущего организма [11].

Более серьёзные функциональные сдвиги в способности тонкой кишки потомства ассимилировать нутриенты были выявлены при замене питьевой воды 0,01 % раствором ацетата свинца у матери на протяжении полного репродуктивного цикла, как в период беременности, так и в период лактации.

У детёнышей, выношенных и вскормленных интоксицированными матерями, имели место:

б) увеличение массы печени;

в) уменьшение секреции панкреатических ферментов в полость тонкой кишки, параллельно с концентрацией последних в ткани поджелудочной железы;

г) задержка темпов развития активностей мальтазы, сахаразы и трегалазы — ферментов, ответственных за заключительную стадию гидролиза углеводов тонкой кишки. Наблюдаемые изменения, которые выражают редукцию гидролитической способности тонкой кишки, долго сохранялись и после перехода животных на самостоятельное питание, снижая тем самым степень готовности растущего организма к перевариванию дефинитивной пищи.[6, 7, 12].

Следует отметить, что, помимо нарушения в пищеварительной системе, весьма серьёзные патологические признаки проявлялись в рассасывании плодов, мелкорождаемости; более позднем прорезывании глаз и зубов у растущих интоксицированных крыс [12]. Нельзя не предположить, что такие сдвиги в той или иной степени обусловлены резкой дисфункцией пищеварительной системы у развивающегося организма.

Обобщая полученные нами данные о влиянии ксенобиотиков в периоды пре- и раннего постнатального развития следует отметить чрезвычайную подверженность механизмов полостного и мембранного пищеварения этому воздействию. Реакция гидролитических систем тонкой кишки явно проявлялась в ранние сроки индивидуальной жизни крыс [10, 13], независимо от способа введения препарата (перорально, внутрибрюшинно или внутримышечно) непосредственно самому растущему организму или организму матери в период гестации и/или лактации, ослабевая в более поздний возрастной период.

В большинстве случаев кратковременное воздействие экотоксикантов (гидрохлорид фенилгидразина, ионы нитратов-нитритов, кадмия, свинца, ртути) растущему организму в период лактотрофного питания приводило к индукции активности пищеварительных гидролаз, в частности карбогидраз, участвующих в начальных и заключительных стадиях гидролиза углеводов, а длительное их влияние вызывало уменьшение как специфической, так и интегральной активности ферментов поджелудочной железы и тонкой кишки [6, 7, 8].

Полученные результаты предполагают, что вызванное воздействием ксенобиотиков уменьшение способности тонкой кишки переваривать нутриенты лежит в основе развития энзимопатий, различного рода неинфекционных заболеваний желудочно-кишечного тракта (мальдегистия, мальабсорбция и др.) и, как следствие, снижение массы и жизнеспособности растущего организма. Важно подчеркнуть, что такие сдвиги от нормы, связаны и с подавлением секреции материнского молока, уменьшением в нем содержания белка, ферментов и других биологически активных веществ, которые играют немаловажную роль в морфофункциональном формировании незрелорождающих млекопитающих, в том числе и человека [13].

Для понимания тенденций формирования здоровья человека и животных в экологически загрязненных регионах, важно отметить, что основы жизнеспособности закладываются в наиболее ранние периоды жизни — во время внутриутробного развития плода и в первые месяцы, годы жизни младенцев и во многом определяются функциональным статусом родителей, прежде всего, матери [3, 11, 13]. В ранние сроки индивидуального развития растущий организм (эмбрион, плод, новорожденный и т. д.) в силу незрелости отдельных функциональных звеньев, особо чувствителен к воздействию факторов внешней и внутренней среды, что проявляется в более высокой подверженности развивающего организма воздействию экологических факторов, в том числе ксенобиотиков [10, 13]. Ответная реакция пищеварительной системы на хроническое воздействие ксенобиотиков, выражаясь в репрессии гидролитических комплексов, ассоциирует со снижением жизнеспособности растущего организма. Это проявляется в более частой эмбриональной смертности, прерывании беременности, гибели или рождении в физиологическом отношении маловесных, незрелых детенышей, которые обладают слабыми жизнеспособными признаками, и в задержке биологических часов развития организма в целом[4].

Считаем, что полученные экспериментальные выводы могут пролить свет на этиологию нарушения гидролитической функции тонкой кишки у растущего организма при хроническом воздействии на него различных ксенобиотиков, а также послужить фундаментальной основой для коррекции нарушений, вызванных химически чужеродными для организма веществами. Кроме того, необходимо принимать во внимание, что воздействие ксенобиотиков зачастую сочетается и с влиянием других факторов, таких как: гиподинамия, недоедание, нерациональное питание. Даже при избытке поступления в полость желудочно-кишечного тракта нутриентов на фоне недостаточности полостного и мембранного пищеварения, хорошо выраженном при хроническом воздействии ксенобиотиков на растущий организм, создаются предпосылки для сдвигов осмотического баланса, дисбиоза и других дисфункций. Эти данные наводят на мысль, что соответствующая гидролитической ёмкости желудочно-кишечного тракта «щадящая», адекватная диетотерапия в экологически неблагополучных регионах будет способствовать более эффективному усвоению нутриентов и предупреждению дисфункций органов пищеварения и других систем. Следует отметить и то, что коррекция недостаточности энтеральных гидролитических систем должна быть комплексной и основываться на индивидуальных особенностях каждого отдельного организма [15].

Литература:

1. Kampa M., Castanas E. Human health effects of air pollution // Environmental Pollution. — 2008 – V. 151. – P. 362–367.
2. Mildred Maisonet M., Correa A., Misra D., Jaakkolaf J. K. J. A review of the literature on the effects of ambient air pollution on fetal growth // Environmental Research. — 2004. –V. 95, I.1. — P. 106–115.
3. Стожаров А. Н. Медицинская экология: учеб. пособие. — Минск: Высш. шк., 2007. — 368 с.
4. Садыков Б. А., Кучкарова Л. С., Эргашев Н., Каримова И., Дустматова Г.Экологические факторы и формирование пищеварительной системы // Узб. биол. журн. – 2006. – № 4. – С. 8–10.
5. Шахмуров Г. А., Кучкарова Л. С. Влияние нитратов и нитритов на активность панкреатической амилазы у крыс // 18 междунар. Пущинская школа-конференция молодых ученых «Биология наука XXI века». — Пущино, 21- 25 апреля, 2014. — С. 125.
6. Камилова А. Т., Кучкарова Л. С., Солиева А. А. Ферментативная активность поджелудочной железы и гидролиз углеводов в модели хронической энтеральной недостаточности у растущих крыс // Педиатрия и детская хирургия (Казахстан). — 2013. — № 4. — С. 35–39.
7. Кудешова Г. Т., Иномов А. У., Жабборов А. М. Влияние некоторых экотоксикантов на ассимиляцию углеводов в пищеварительной системе крыс // Инфекция, иммунитет и фармакология (Ташкент). — № 1. — 2014. – С. 47–50.
8. Кудешова Г. Т., Кучкарова Л. С., Солиева М. Г., Мирзаев Б. М., Киёмова Н. Влияние однократного введения ацетата свинца на углеводное пищеварение растущего организма // Матер. научн. конф., посв. 80-летию проф. Нарбаева З. Н. — Ташкент, 2016. – С. 106–107.
9. Солиева М. Г., Киѐмова Н. Ф., Мирзаев Б. М., Кудешова Г. Т., Зокирова Ш. А. Активность α-глюкозидазных и β-галактозидазных ферментов тонкой кишки при экспериментальной метгемоглобении растущих крыс // Актуальные проблемы физико-химической биологии и токсикологии // Матер. научн. конф. посв. 70-летию проф. Мирходжаева У. З. — Ташкент, 2016. – С. 205–206.
10. Садыков Б. А., Кучкарова Л. С., Эрматова С. А., Эргашев Н. А. Активность пищеварительных ферментов у потомства крыс, получавших во время лактации рацион, контаминированный тяжёлыми металлами // Вопросы питания. (Россия). – 2009. — №.2 – С. 47–50.
11. Кучкарова Л. С., Эргашев Н. А., Дустматова Г. А. Роль стероидных, тиреоидных и пептидных гормонов в развитии активности энтеральных карбогидраз // Матер. межд. конф. «Актуальные проблемы пищеварения и питания», посв. 80-летию А. М. Уголева, Санкт-Петербург, 2006, 3–5 окт. — С. 187.
12. Садыков Б. А., Кучкарова Л. С., Каримова И. И., Эргашев Н. А. Влияние стрессорных воздействий в поздние периоды гестации на активность пищеварительных гидролаз матери и плода. // Узб. биол. журн. — 2004. — № 3. — С. 24–27.
13. Ballard O., Morrow A. L. Human Milk Composition: Nutrients and Bioactive Factors // Pediatr. Clin. North. Am. – 2013. – V. 60, № 1. – P. 49–74.
14. Костюкевич О. И. Пищеварительная недостаточность и ее коррекция с позиции врача-гастроэнтеролога // Русск. мед. журн. Болезни органов пищеварения. — 2008. — Том 10. — № 1. — С. 10–14.