CC BY
37
профилактическая медицина
УДК 613.632.4
и.В. Кудаева, Л.Б. Маснавиева, Л.А. Бударина
о возможности использования кремнеземных микрокластеров Фланаганов для коррекции показателей оксидативного стресса и показателей обмена холестерина у лиц, контактирующих с радоном
АФ-НИИ медицины труда и экологии человека ГУ НЦ МЭ ВСНЦ СО РАМН (Ангарск)
Исследовано влияние микрогидрина на показатели оксидативного стресса и обмена холестерина у рабочих, контактирующих с радоном. На фоне сниженного уровня вторичных продуктов перекисного окисления липидов и. повышения активности супероксиддисмутазы микрогидрин снижает, уровень лактата, метаболитов оксида азота и. продуктов, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой. Распространенность нарушений показателей обмена холестерина после 10-дневного приема микрогидрина снижается, среднегрупповой показатель индекса атерогенности уменьшается, до нормативных величин.
Ключевые слова: радон, микрогидрин, оксидативный стресс, липидный обмен
about possiBiLiTY oF usiNG THE siLicEous MicRocLusTERs FLANAGAN FoR CORRECTiNG the oxIDATIvE sTREss INDIces in persons ExposED to radon
I.V. Kudayeva, L.B. Masnaviyeva, L.A. Budarina
Angarsk branch of Research institute of occupational medicine and human ecology of SE SC ME ESSC
SB RAMS, Angarsk
The influence of microhydrine on the indices of oxidative stress and cholesterol metabolism, in the workers to radon has been studied. On the background, of educed. levels of the lipid, peroxidation secondary products, and the activity increase in superoxidedismutase, microhydrine was found, to decrease in the level of lactate, nitrogen oxide metabolites and. products, active relatively to thiobarbituric acid. The relative quantity of the disorder cases of cholesterol metabolism, indices after 10 days intake period, of microhydrine was found, to decrease, an average-group index value of atherogenesis to reduce to the normative values.
Key words: radon, microhydrine, oxidative stress, lipid metabolism
Радон и продукты его распада являются основными природными компонентами облучения человека [8]. Среди лиц, имеющих профессиональный контакт с радиоактивными продуктами распада радона, следует отметить горняков и строителей железнодорожных тоннелей, прокладываемых в местах с природно-высоким содержанием радия [3]. Одним из подобных мест является Северомуй-ский тоннель на БАМе. Он проложен в северной климатической зоне, характеризующейся высокой сейсмоопасностью, пересекает линии разломов земной коры. Следует учесть тот факт, что почти весь радон рассеян в толщах земли и вод, и верхний слой земной коры до глубины 1,6 км содержит по приблизительным подсчетам 115 т радона. Тоннель имеет течи воды по деформационным швам и трещинам, из которых выделяется радон [10].
Радон является продуктом радиоактивного превращения радия, частично выходящим в атмосферу через поверхность камня или горной породы. Период полураспада радона составляет
3,82 суток [2]. В результате его распада в воздухе образуются радиоактивные изотопы полония, свинца и висмута, которые характеризуются полным комплексом излучений: малопроникающими, но с очень плотной ионизацией а-лучами, обладающими в данном случае наибольшим токсическим действием; р-частицами и жестким у-излучением. Радиоактивные твердые продукты распада радона прикрепляются к микроскопическим пылинкам и при дыхании осаждаются на поверхности альвеол, что обуславливает свыше 97 % дозы облучения и способствует в первую очередь развитию патологии легких [14].
Следует учесть, что влияние радона на организм человека многообразно. Он хорошо растворяется в крови и лимфе, концентрируясь в жизненно важных органах, и поэтому содержание его в единице объема человеческого тела достигает примерно 50 % от содержания в окружающем воздухе [2]. Попадая в организм, радон ионизирует молекулы тканей, что может вызывать рак или индуцировать генетические дефекты [6, 7, 8].
Формирование изменений в организме при действии радона обусловлено неспецифической ответной реакцией на воздействие радиации, вызванной накоплением свободных радикалов. Из всех превращений наибольшее значение имеет ионизация молекул воды в процессе ее радиолиза. В результате этого процесса образуются свободные радикалы (ОН\ Н^), которые вступают во взаимодействие с возбужденной молекулой воды, кислородом тканей и дополнительно образуют перекись водорода, радикал гидропероксида, атомарный кислород (Н2О2, НО2\ О) [11]. Далее осуществляется перехват энергии свободных радикалов наиболее активными восстановителями.
Продукты радиолиза воды обладают очень высокой биохимической активностью и способны вызвать реакцию окисления по любым связям, в том числе и устойчивым при обычных окислительновосстановительных превращениях. Следующие друг за другом химические и биохимические реакции могут быстро нарастать, приобретая характер цепных разветвленных реакций. Действие ионизирующего излучения, обусловленное продуктами радиолиза воды, влияет на дальнейшее формирование широкого спектра заболеваний, возникающих в разные временные интервалы после контакта с радиоактивными элементами [8], что требует проведения профилактических мероприятий по предотвращению проявлений оксидативного стресса.
Учитывая все вышесказанное, нами было проведено исследование, целью которого являлось изучение возможности использования одного из самых эффективных антиоксидантов — микрогидрина — для коррекций показателей, характеризующих процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ) — антиоксидантной защиты (АОЗ) и холестеринового обмена.
материалы и методы
В условиях стационара клиники НИИ медицины труда и экологии человека было проведено продольное обследование 37 рабочих, не имеющих установленного профессионального заболевания, осуществляющих эксплуатацию Северомуйского тоннеля. Возраст лиц данной группы варьировал от 25 до 56 лет. Обследование проводилось до и после 10-дневного приема биологически активной добавки микрогидрина (свидетельство о государственной регистрации № 77.99.23.3-У.1927.3.07 от 27.03.2007) по схеме, предложенной врачами кафедры профилактической и восстановительной медицины Московского Государственного медицинского университета. В качестве контрольных значений принимались показатели мужчин репрезентативного возраста, не контактирующих в профессиональной деятельности с токсическими веществами и радиоактивным излучением.
Биохимические исследования проводили в крови, взятой из локтевой вены методом вакуумного забора после 12-часового голодания. Активность супероксиддисмутазы (СОД) в цель-
ной крови определяли по степени торможения аутоокисления адреналина в щелочной среде [13]. Концентрацию восстановленного глутатио-на (ВГ) в цельной крови определяли при помощи дитионитробензойной кислоты [15]. Определение содержания церулоплазмина (ЦП) проводили им-мунотурбидиметрическим методом при специфическом взаимодействии между поликлональными антителами к ЦП антисыворотки и соответствующим антигеном при оптимальном рН в присутствии полиэтиленгиколя с помощью тест-наборов «Sentinel» (Италия). Уровень мочевой кислоты и лактата в крови измеряли ферментативным колориметрическими методами по конечной точке со стандартом на биохимическом анализаторе «Cormay multy» (Польша) с помощью тест-наборов «Dialab» (Австрия) и «Sentinel» (Италия), соответственно. Содержание оксида азота (NO) оценивали спектрофотометрическим методом по суммарному количеству его стабильных метаболитов
— нитрита и нитрата (NOx-) в сыворотке крови с использованием реактива Грисса, предварительно восстанавливая нитраты до нитритов металлическим кадмием [4]. Показателем активности процессов ПОЛ служили соединения, реагирующие с тиобарбитуровой кислотой (ТБК-АП), содержание которых измеряли спектрофотометрическим методом при взаимодействии малонового альдегида с ТБК при помощи тест-наборов «Агат» (Россия). Показатели липидного обмена: содержание общего холестерина, холестерина в липопротеидах высокой плотности (ХС ЛПВП), триглицеридов (ТГ), — измеряли на биохимическом анализаторе «Cormay multi» (Польша) ферментативными методами с использованием стандартных тест-наборов («Dialab», Австрия). Содержание холестерина в липопротеидах низкой и очень низкой плотности (ХС ЛПНП и ХС ЛПОНП соответственно) рассчитывали по формуле Friedwald. Индекс атерогенности определяли расчетным путем как соотношение атерогенных фракций холестерина к неатерогенным.
Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакета прикладных программ «STATISTICA 5.0». Сопоставление группы обследуемых рабочих до начала коррекции с контрольной выборкой по изучаемым показателям проводили с помощью U-критерия Манна-Уитни. Для сравнения количественных признаков в 2-х связанных группах применяли непараметрический критерий Вилкоксона. Результаты исследований представлены в виде медианы и интерквартильных отрезков. Критическим уровнем значимости при проверке статистических гипотез о существовании различий между группами считали р < 0,05. Сравнение частот отклонений показателей обмена холестерина от референтных величин до и после приема микро-гидрина осуществляли с помощью доверительных интервалов (ДИ) для разности относительных частот в связанных группах. В качестве критического принимали уровень р = 0,049. Результаты
представлены в виде разности относительных частот признака в двух связанных группах и ее стандартной ошибки с указанием ДИ.
результаты и обсуждение
Проведенные исследования позволили установить, что биохимические показатели рабочих Се-веромуйского тоннеля (табл. 1) характеризовались при первом обследовании более низким уровнем содержания метаболитов N0 на 42 % и ВГ — на 20 %, по сравнению с контрольными величинами при параллельно более низких значениях ТБК-АП на 44 %. Следует отметить, что активность СОД у лиц, контактирующих с радоном, была выше контрольных значений на 51 %. Что касается показателей обмена холестерина, необходимо отметить, что более высокий показатель индекса атерогенно-сти у обследуемых, по сравнению со значениями контрольной группы, был обусловлен снижением концентрации ХС ЛПВП на фоне увеличения уровня ТГ (табл. 2).
Полученные результаты свидетельствуют о возможном риске развития нарушений в системе «ПОЛ — АОЗ». Учитывая данный факт, нами была применена 10-дневная коррекция отмеченных нарушений микрокластерами Фланаганов, которые представляют собой микроколлоидные частицы сферический формы с диаметром 5 нм и
отрицательным зарядом (дзета-потенциалом), образованные по специальной технологии из природного кремния, карбоната калия, сульфата магния и жирных кислот сафлорового масла. Благодаря размерам микрокластеры легко проникают через клеточные мембраны. А учитывая, что питательные вещества и токсины имеют положительный заряд, дзета-потенциал микрокластеров Фланаганов позволяет эффективно выполнять доставку питательных веществ в клетку и вывода токсинов из нее, включая продукты радиолиза воды [12].
Повторное обследование рабочих, обслуживающих Северомуйский тоннель, выявило, что 10-дневный прием наноколлоидов кремнезема приводил к изменению некоторых из изучаемых показателей. Отмечалось снижение уровня лактата в сыворотке крови обследуемых на 11 %. Аналогичный характер изменений отмечался в отношении метаболитов оксида азота и ТБК-АП. Что касается остальных показателей данной системы: ВГ, ЦП мочевой кислоты и активности СОД, — 10-дневный прием микрогидрина статистически значимо не повлиял на изменение их уровня в крови обследуемых.
Изучение показателей обмена холестерина у работающих в контакте с радоном не выявило достоверных изменений их уровня между первым и вторым обследованием (табл. 2). Нами зарегистри-
Таблица 1
Показатели антиоксидантного статуса у рабочих, контактирующих с радоном, в динамике до и после приема
микрогидрина (Med (LQ-UQ))
Показатель 1-е обследование (n = 37) 2-е обследование (n = 37) Контрольная группа (n = 45) Pi Р2
Мочевая кислота (мкМ/л) 303,0 (247,0-378,0) 315,0 (234,0-392,0) 262,0 (242,0-299,0) 0,925 0,052
Молочная кислота (мг/дл) 13,4 (10,05-17,10) 12,4 (10,90-15,90) - 0,043 -
Церулоплазмин (мг/дл) 38,6 (35,1-41,9) 37,0 (33,5-41,6) 35,5 (32,3-39,8) 0,065 0,027
Восстановленный глутатион (мкМ/мл) 0,79 (0,72-0,93) 0,82 (0,72-0,89) 1,01 (0,87-1,09) 0,645 0,000
Оксид азота (мкМ/л) 25,2 (15,89-34,69) 18,1 (14,57-23,47) 36,9 (26,73-43,12) 0,054 0,007
СОД (Ед/мг НЬ) 22,8 (21,64-24,54) 24,0 (20,96-25,70) 14,1 (12,33-16,61) 0,349 0,000
ТБК-АП (мкМ/л) 2,46 (1,85-3,28) 2,26 (1,95-2,36) 3,49 (2,97-4,72) 0,071 0,000
примечание: р1 - уровень статистической значимости при сравнении результатов 1-го и 2-го обследования (критерий Вилкоксона); р2 - уровень статистической значимости при сравнении результатов группы рабочих и контроля (критерий Манна-Уитни).
Таблица 2
Показатели липидного обмена у рабочих, контактирующих с радоном, в динамике до и после приема
микрогидрина (Med (LQ-UQ))
Показатель Референтные значения 1-е обследование (n = 37) 2-е обследование (n = 37) Контрольная группа (n = 45) Pi Р2
Общий холестерин (мМ/л) 3,1-5,2 4,49 (4,06-5,10) 4,49 (4,15-5,03) 4,80 (4,24-5,35) 0,630 0,106
Холестерин ЛПВП (мМ/л) не менее 1,03 0,94 (0,76-1,08) 1,00 (0,85-1,16) 1,09 (0,92-1,25) 0,090 0,005
Холестерин ЛПНП (мМ/л) менее 3,8 2,96 (2,48-3,42) 2,88 (2,03-3,38) 3,01 (2,58-3,37) 0,361 0,574
Триглицериды (мМ/л) 2-4 1,28 (0,94-1,76) 1,10 (0,83-1,83) 1,10 (0,73-1,63) 0,689 0,084
Индекс атерогенности 0,41-1,82 4,17 (3,01-5,13) 3,53 (2,81-4,51) 3,01 (2,43-3,34) 0,076 0,002
примечание: р1 - уровень статистической значимости при сравнении результатов 1-го и 2-го обследования (критерий Вилкоксона); р2 - уровень статистической значимости при сравнении результатов группы рабочих и контроля (критерий Манна-Уитни).
Показатель
□ 1-е обследован ие О2-е обследован ие
рис. 1. Распространенность (Р) отклонений от референтных величин показателей обмена холестерина у лиц, контактирующих с радоном, до и после приема микрогидрина (п = 37).
ровано наличие тенденции к увеличению концентрации фракции ХС ЛПВП. Следует отметить, что изменение данного показателя даже на уровне 7 % в группе привело к снижению среднегруппового индекса атерогенности на 15 %. Обращает на себя внимание тот факт, что при первоначальном обследовании его значение превышало референтные границы. Анализ влияния приема микрогидрина на распространенность отклонений от нормативных величин показателей обмена холестерина выявил факт достоверного снижения процента лиц с повышенным содержанием общего холестерина (0,10 ± 0,05; ДИ 0,005-0,211; р < 0,05) и индекса атерогенности (0,19 ± 0,09; ДИ 0,002-0,376; р < 0,05) (рис. 1).
Обсуждая полученные результаты, следует сказать, что механизм действия микроколлоидных частиц кремнезема в качестве антиоксиданта имеет особенности в сравнении с остальными веществами из данной группы. Известно, что в процессе развития окислительных реакций в организме свободные радикалы присоединяются к стабильной молекуле и захватывают у нее электрон, в результате чего последняя превращается в свободный радикал. Большинство антиоксидантов нейтрализует свободные радикалы, отдавая один из своих электронов и превращаясь при этом в свободный радикал, хотя и в более слабый, и тоже стремится в дальнейшем восполнить утраченный электрон. Микрокластеры Фланаганов содержат обогащенный водородом кремнезем, т.е. соединения кремнезема и атомов водорода, модифицированных таким образом, что они содержат на внешней оболочке слабосвязанный дополнительный электрон. Этот электрон легко отдается для нейтрализации свободных радикалов. Каждая капсула микрогидрина поставляет тысячи подобных частиц и, соответственно, придает антиоксидантные свойства жид-
костям организма. Следует отметить, что данный нанокомпозит представляет собой единственную известную форму антиоксиданта, которая в процессе потери электрона не превращается в свободный радикал, а распадается на усвояемые питательные вещества — кремний, калий, магний, водород и воду [12]. Кроме этого микрогидрин способен изменять окислительно-восстановительный потенциал жидкостей [5], положительные значения которого характеризуют процессы окисления и недостаток электронов. Отрицательные же значения окислительно-восстановительного потенциала свидетельствуют о процессах восстановления и наличии достаточного количества электронов. Кроме вышеперечисленного, наноколлоиды кремнезема обладают свойством увеличивать щелочность межклеточной жидкости, которая служит одним из основных препятствий повреждения тканей и развития процессов старения [12].
Ранее проведенными исследованиями было установлено, что у спортсменов, принимавших перед соревнованиями микрогидрин, молочная кислота не накапливалась в тканях и быстро утилизировалась [1]. Аналогичные изменения, подтверждающие свойства данных нанокластеров ускорять метаболизм лактата в сыворотке крови, зарегистрированы и в наших исследованиях.
Что касается изменений ЦП и метаболитов оксида азота, следует отметить, что ЦП, обладая способностью увеличивать синтез эндотелием сосудов окиси азота, контролирует тем самым NO-зависимую вазодилатацию [9]. В наших исследованиях аналогичный эффект влияния ЦП на синтез N0 отсутствовал. Более того, учитывая, что ЦП может выступать в качестве как антиоксиданта, так и оксиданта, предотвращая или усиливая окисление липидов [9], следует продолжить исследования в данном направлении. Учитывая
положительную динамику показателей антиок-сидантной системы и содержания фракции ХС ЛПВП, обладающей, помимо антиатерогенных, также антиоксидантными свойствами, имеет смысл увеличить продолжительность корреги-рующей терапии микрогидрином у лиц, контактирующих с радоном.
заключение
Таким образом, 10-дневный прием микроги-дрина рабочими, контактирующими с радоном, вызывает улучшение отдельных показателей антиоксидантной системы и липидного обмена при параллельном снижении концентрации вторичных продуктов ПОЛ и может быть рекомендован в качестве антиоксиданта для профилактики развития окислительного стресса.
литература
1. Бабенко С.А. Особенности рационального питания спортсменов циклической профориентации в течение годичного тренировочного цикла / С.А. Бабенко, А.П. Бабенко, Е.Ю. Иванов // Натуральная фармакология и косметология. — 2005.
- № 5. - С. 17-20.
2. Булдаков Л.А. Радиоактивные вещества и человек / Л.А. Булдаков. — М.: Энергоатомиздат, 1990. - 160 с.
3. Быховский А.В. Гигиенические вопросы при подземной разработке урановых руд / А.В. Быховский. - М.: Медгиз, 1963. - 102 с.
4. Голиков П.П. Метод определения нитрита/ нитрата (NOx) в сыворотке крови / П.П. Голиков, Н.Ю. Николаева // Биомедицинская химия. -
2004. - №.1. - С. 79-85.
5. Дубровская О.А. Феномен бесконтактной активации от микрогидрина и при химических реакциях / О.А. Дубровская, Р.Ф. Мулахметов, В.Г. Широносов // Тезисы ВНКСФ-8. - Екатеринбург, 2002. - С. 597-599. - http://www.ikar.udm. ru/sb26-2.htm (23.12.08).
6. Карпин В.А. Радиационное воздействие на человека радона и его дочерних продуктов распада / В.А. Карпин, Н.К. Костюкова, А.Б. Гудков // Гиг. и сан. - 2005. - № 4. - С. 13-17.
7. Метод многофакторного анализа канцерогенной опасности радона / В.Л. Лежнин, Е.В. Пол-зик, В.С. Казанцев [и др.] // Гиг. и сан. - 2008.
- № 1. - С. 79-83.
8. Радон и здоровье населения / О.А. Макаров, М.Ф. Савченков, В.П. Ильин [и др.]. - Новосибирск: Наука, 2000. - 148 с.
9. Шевченко О.П. Церулоплазмин / О.П. Шевченко, О.В. Орлова, А.О. Шевченко. - М.: Реафарм,
2005. - 42 с.
10. Шушаков Д.Е. В Северомуйском тоннеле / Д.Е. Шушаков // Путь и путевое хозяйство. - 2005. - № 12. - http://trels.ru/wps/ PA_1_M71IF0I21GLP502LBRBVSP0021/Cha-mUser Servlet?vp = 9&STRUCTURE_ID = 4&layer_ id = 459&id = 43975 (25.12.08).
11. Fee J.A. Chemical and physical properties of superoxide / J.A. Fee, J.S. Valentine. - London -N.-Y. - San Francisco, 1977. - P. 19-60.
12. Flanagan P. Elixer of the ageless, liquid crystal water, electro-colloidal mineral concentrate / P. Flanagan, G.C. Flanagan. - 2nd ed. - Flagstaff, AZ. Vortex Press, 1986. - http://www.royal-health.com/ microhydrin-technical/hydrogen.htm (25.12.08).
13. Fridovich J. Superoxide dismutase: improved assays and an assay applicable to acryl amid gels / C. Beauchamp, J. Fridovich // Anal. Biochem. -1971. - Vol. 44. - P. 276-278.
14. Narayanan P.K. Alpha particles initiate biological production of superoxide anions and hydrogen peroxide in human cells / P.K. Narayanan, E.H. Goodwin, B.E. Lehnert // Cancer Res. - 1997. - Vol. 57, N 18. - P. 3963-3971
15. Sedlak J. Estimation of total, protein-bound, and nonprotein sulfhydryl groups in tissue with Ell-man's reagent / J. Sedlak, R.H. Lindsay // Analyt. Biochem. - 1968. - Vol. 25. - P. 192-205.
