CC BY
71
УДК / UDC 619:616-099
ВЛИЯНИЕ ТОКСИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ НА ЭНДОКРИННУЮ ФУНКЦИЮ У ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ
THE IMPACT OF TOXIC SUBSTANCES ON ENDOCRINE FUNCTION OF LABORATORY ANIMALS
Лебедева М.Б., Гуркина Л.В.*, кандидаты ветеринарных наук Lebedeva M.B., Gurkina L.V., Candidates of Veterinary Sciences Журавлева Н.И., кандидат химических наук Zhuravleva N.I., Candidate of Chemical Sciences Ивановская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.К. Беляева, Иваново, Россия Ivanovo State Agricultural Academy named after academician D.K. Belyaev, Ivanovo, Russia
*E-mail: gurkinalv@yandex.ru
АННОТАЦИЯ
Исследовано воздействие ртути, хлорофоса, нитратов и диоксана на гормональный статус лабораторных животных. Оценивалось влияние указанных препаратов на уровень инсулина, адренокортикотропного гормона, трийодтиронина и тироксина. Лабораторным животным введены супредельные концентрации токсических веществ. Оценка результатов проведена через 45 дней. В результате исследований отмечено, что все токсические вещества в супредельных концентрациях приводят к подавлению функции щитовидной железы. А именно, на фоне воздействия хлорофоса значительно снизилась выработка как трийодтиронина (на 75 %), так и тироксина (на 37%). На фоне применения ртути, диоксана и нитратов, так же произошло снижение выработки гормонов: трийодтиронина на 28%, 31 % и 21% соответственно; по тироксину - на 40%, 28% и 13% соответственно. Одновременно, отмечен «взрыв активности» поджелудочной железы. По сравнению с контрольной группой выработка иммунореактивного инсулина. На фоне применения хлорофоса, выработка гормона увеличилась в 5,5 раз; нитратов - в 3,7 раза; ртути - в 8,5 раз и на фоне диоксана - в 7,9 раза. Так же в контрольных группах отмечен повышенный уровень выработки адренокортикотропного гормона в 3,8 раза на фоне применения хлорофоса, в 2,1 раза - нитраты, в 3,3 - ртуть и в 3,7 при воздействии диоксана. Таким образом, на фоне применения супредельных концентраций токсических веществ у лабораторных животных отмечено подавление функции щитовидной железы, с одновременным усилением функции гипофиза и поджелудочной железы.
ABSTRACT
Investigated the effects of mercury, chlorophos, nitrate and dioxane on the hormonal status of laboratory animals. Evaluated the impact of these drugs on the level of insulin, adrenocorticotropic hormone, triiodothyronine and thyroxine. Laboratory animals entered sopredelnymi concentrations of toxic substances. Evaluation of the results after 45 days. The research noted that all of the toxic substances in supremely concentrations lead to suppression of thyroid function. Namely, the impact of chlorophos significantly decreased production as triiodothyronine (75%) and thyroxine (37%). On the background of the use of mercury, dioxane and nitrates, as there was a decrease in the production of hormones: triiodothyronine 28%, 31% and 21%, respectively; thyroxine - 40%, 28% and 13% respectively. At the same time, noted an "explosion of activity" of the pancreas. Compared with the control group production of immunoreactive insulin. Application of chlorophos, production of the hormone increased by 5.5 times; nitrates - in 3,7 times; mercury - 8,5 times and amid dioxane - 7,9 times. Also in the control groups showed increased production of adrenocorticotropic hormone 3,8 times against use chlorophos, 2,1 times the nitrate, 3,3 -mercury and 3,7 when exposed to dioxane. Thus, on the background of application
supremely concentrations of toxic substances in laboratory animals showed suppression of thyroid function, while strengthening the functions of the pituitary and pancreas.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Ртуть, хлорофос, диоксан, нитраты, гормоны, инсулин, АКТГ, трийодтиронин, тироксин, щитовидная железа, поджелудочная железа, гипофиз.
KEY WORDS
Mercury, chlorophos, dioxane, nitrates, hormones, insulin, ACTH, triiodothyronine, thyroxine, thyroid gland, pancreas, pituitary gland.
В последние годы, в связи с увеличением загрязнения природной среды токсическими веществами антропогенной природы возникала угроза поражения ими сельскохозяйственных животных и животноводческой продукции (9, 14). Большое количество работ посвященных изучению влияния веществ химической природы на организм живых объектов [1,2,3,6,8,11,15], подтверждает актуальность представленной работы. В результате поражения ими у животных развивается иммунодеффицитное состояние с возрастанием отхода молодняка [7,12]. Все происходит потому, что токсические вещества в организме в малых концентрациях накапливаются постепенно. Поэтому, в первый период поражения ими у животных не проявляется клиника заболевания. Это ставит на повестку дня задачу своевременной диагностики поражения животных токсическими веществами в малых концентрациях.
Для своевременного выявления животных, пораженных токсическими веществами антропогенной природы, возможно использовать гормональные тесты [10,13]. Однако, для их использования в ветеринарной медицине с целью своевременного выявления пораженных токсическими веществами животных, необходимо установить техническую регламентацию нарушения параметров гормонального профиля животных.
В данной серии исследований в условиях вивария проведен опыт по моделированию поражения лабораторных животных малыми концентрациями токсических веществ органической и неорганической природы:
- фосфорорганическим соединением - хлорофосом;
- органическим ядом - диоксаном;
- ртуть содержащим препаратом - азотнокислой 2-х водной ртутью;
- нитратосодержащим соединением - натрием азотнокислым.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Опыты провели на 100 белых взрослых крысах. Живая масса была в пределах 250-300 г. При определении супредельных концентраций токсичных веществ, брали во внимание справочные сведения по ПДК, растворимость их в воде и спирте, содержание в соединениях основного действующего вещества [5]. Дозы однократного введения супредельных концентраций химических веществ в опытных группах составили:
2 группа - по хлорофосу - 1 мг/кг (n = 20);
3 группа - по нитратам - 0,1 г/голову (n = 20) ;
4 группа - по ртути - 0,1 мг/кг (n = 20);
5 группа - по диоксану - 0,37 мг/мг (n = 20).
Первая группа являлась контрольной.
Убой опытных и контрольных животных производился через 45 дней. В течение полутора месяцев проводился клинический осмотр животных.
Оценивали уровень следующих гормонов [4] Т3, Т4, инсулина, АКТГ, а также связывающую способность эритроцитами крови Тз, меченного 125-йодом [4]. Таким образом, на фоне воздействия токсических веществ органической и неорганической природы мы оценивали функциональную активность щитовидной железы по уровню Т3
и Т4, а также по связывающей способности эритроцитами крови экзогенного трийодтиронина, меченного 125-йодом, функциональную активность в- клеток поджелудочной железы оценивали по уровню инсулина, гипофизарно-надпочечниковой системы - по количеству гормона гипофиза актг.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Анализируя полученные результаты (табл.1), выяснили, что связывающая способность эритроцитов крови экзогенного Т3 зависит от уровня Т3 в крови, соответственно и функции щитовидной железы. Если в норме связывающая способность эритроцитов экзогенного Т3 равнялась 31,86%, то на фоне токсикоза она резко возрастала, во 2-ой группе до 84,6%, затем в 5-ой до 75,3%, в 4-ой опытной - до 65,7%. Несколько меньшая она была во 3-ей опытной - на фоне введения нитратов, она составила - 59,9%. Эти цифры свидетельствуют, прежде всего, о снижении синтеза Т3 щитовидной железы во всех опытных группах. Особенно, активность от действия Т3 уменьшалась от действия хлорофоса и диоксана, затем ртути. Следовательно, в результате снижения щитовидной железой синтеза Т3 в крови его уровень резко снижается, и «емкость» эритроцитов освобождается для заполнения Т3. тому, связывающая способность эритроцитов 125-йод - Т3 резко возрастает (более чем в 2 -3 раза).
Таблица 1 - Гормональный профиль белых крыс на фоне однократного воздействия супредельными концентрациям токсических веществ
Исследуемые параметры Клинически здоровые, контроль, п=20 Опытные группы
2-я хлорофос, п=20 3-я нитраты, п=20 4-я ртуть, п=20 5-я диоксан, п=20
Связывающая способность эритроцитов, 125-йод Т3, % 31,86±1,26 84,6±1,86 59,9±2,12 65,7±0,91 75,3±1,53
Т3, нмоль/л 4,83±0,14 1,14±0,21 3,8±0,6 1,39±0,65 1,5±0,37
Т4, нмоль/л 107,3±6,4 68,1 ±2,28 93,2±5,5 63,9±7,6 77,5±14,1
инсулин иммунореактивный, пмоль/л 18,43±2,45 103,2±6,35± 69,2±3,46 157,6±15,04 145,8±10,05
АКТГ, пмоль/л 161,7±44,05 620,8±72,2 349,1±18,9 542,3±29,3 613,7±52,8
О подавлении функциональной активности щитовидной железы мы судили также по уровню гормонов Т3 и Т4. Уровень Т3 достоверно был низким во 2-ой, 4-ой и 5-ой группах, а на фоне нитратов снижение не было достоверным. Подобная тенденция сохранилась в изменении уровня другого гормона щитовидной железы - тироксина.
Следовательно, использование супредельных концентраций токсических веществ приводит к подавлению функционирования щитовидной железы, в большей или меньшей степени в зависимости от вида химического соединения.
По-видимому, это происходило также на фоне нарушения синтеза рецепторных белков гормонов. Об изменениях белкового обмена на фоне токсикоза в наших опытах свидетельствует нарушение уровня гормона анаболического эффекта - инсулина: в виде пятикратного возрастания на фоне использования хлорофоса, трехкратного - в группе с применением нитратов, восьмикратного - при воздействии ртути и семикратного - от действия диоксана, по сравнению с нормой. Повышение уровня гормона инсулина указывает на то, что под действием ядов органической и неорганической природы у животных происходит распад тканевых белков и усиленное их превращение в глюкозу. В результате спонтанного возрастания уровня глюкозы происходит резкое повышение уровня инсулина в крови крыс.
По уровню колебания гормона гипофиза АКТГ, возможна оценка состояния гипофизарно-надпочечниковой системы. Судя по параметрам изменения уровня АКТГ у крыс в наших опытах можно полагать, что произошло значительное его повышение
во 2-ой группе на фоне действия хлорофоса, в 5-ой - диоксана, а также в 4-ой - ртути. Несколько меньшее повышение было отмечено на фоне действия нитратов в 3-ей группе.
Следовательно, более значительные сдвиги в гормональном профиле подопытных животных произошли на фоне использования фосфорорганического соединения хлорофоса, а также яда органической природы - диоксана. Из химических соединений неорганической природы более сильные гормональные изменения вызывают, в сравнении с нитратами ртутные соединения.
Таким образом, наличие поражения животных супредельными концентрациями токсических веществ органической природы устанавливали при одновременном нарушении функциональной активности щитовидной железы, ß-клеток поджелудочной железы, а также гипофизарно-надпочечниковой системы. Указанные нарушения гормонального профиля, характерные именно для начальной, то есть скрытой формы поражения животных супредельными концентрациями токсических веществ, доказывает правильность предложенного решения. Выявленные нарушения уровня гормонов у крыс супредельными концентрациями токсических веществ органической и неорганической природы характеризуются как состояние гипотиреоза, гиперинсулинемии и глубокой стресс-реакции.
Отличительными признаками таких поражений по гормональным тестам являются:
Во-первых: нарушение функциональной активности щитовидной железы от хлорофоса и диоксана, а также ртути в виде резкого гипотиреоза; от нитратов - в виде умеренного гипотиреоза.
Во-вторых: нарушение функции инсулярного аппарата от хлорофоса и нитратов в виде умеренной гиперинсулинемии; от ртути и диоксана в виде выраженной гиперинсулинемии.
В-третьих: отмечены нарушения в гипофизарно-надпочечниковой системе, а именно, от хлорофоса, диоксана и ртути в виде спонтанной стресс-реакции по АКТГ; от нитратов в виде умеренной стресс-реакции.
За 45 дней наблюдения за пораженными животными в поведенческой реакции животных, в приеме корма, а также в клинике мы не отмечали выраженных изменений.
Следовательно, такие поражения возможно лишь отличить по параметрам отклонений гормонального профиля животных именно начальном периоде, т.е. это то новое, которое мы вводим в дифференциальную диагностику поражения животных супредельными концентрациями токсических веществ по гормональным тестам. В начальном периоде поражения животных супредельными концентрациями токсических веществ параметры изменения активности желез внутренней секреции отличались лишь числовыми параметрами. Таким образом, числовые параметры нарушения содержания гормонов указывают на вид токсического вещества - умеренного или сильного эффекта.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Абрамова, Н.А. Зобогенные вещества и факторы / Н.А. Абрамова, В.В. Фадеев, Г.А. Герасимов, Г.А. Мельниченко // Клиническая и экспериментальная тиреоидология, 2000.- т. 2. - № 1. - с. 21-31.
2. Алешин, Б.В. Руководство по эндокринологии/ Б.В.Алешин, С.Г. Генес // М., -Медицина. - 1973. - 160 с.
3. Ахметов, И.З. Эколого-физиологические особенности функции щитовидной железы и её взаимосвязь с весом тела у грызунов / И.З. Ахметов //Экология, 1979. - №6. -с.76-81.
4. Белов, А.Д. Практикум по ветеринарной радиобиологии / А.Д. Белов, А.С. Косенко, В.В. Пак // М. - Колос. - 1993. - 165 с.
5. Беспамятнов, Г.П., Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник./ Г.П.Беспамятнов, Ю.А. Кротов / Л.: - Химия, 1985.
- 528 с.
6. Буркутбаева М.М. Влияние химических токсикантов (эндокринных дизрапторов) на обмен гормонов щитовидной железы // Международный студенческий научный вестник. - 2014. - № 4
7. Васильев, А.В. Особенности патогенеза заболеваний крупного рогатого скота в хозяйствах с антропогенным загрязнением окружающей природной среды и меры по их профилактике / А.В.Васильев // Дисс. ... канд. вет. наук /Иваново, 2002. - 162 с.
8. Дерягина, В.П. Экологические аспекты патофизиологии, связанные с нитратно-нитритным загрязнением окружающей среды / В.П.Дерягина, В.П. Реутов // I Российский конгресс по патофизиологии. - Москва. - 1996. - с. 239.
9. Журавлева, Н.И. Источники и стоки тяжелых металлов в антропогенно измененных экосистемах (на примере Ивановской и Костромской областей) / Н.И.Журавлева // Дисс. ... канд. хим. наук /Иваново, 2013. - 127 с.
10. Иванов, В.И. Патогистологическая характеристика гормональных взаимоотношений и последствия гормональных реакций / В.И.Иванов, М.Б. Лебедева // Тезисы докладов научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в сельскохозяйственном производстве» - Иваново. - 1994. - с. 261.
11. Козаева, Э.Г. Влияние экспериментальной нитритной и нитратной интоксикации на функции почек у крыс / Э.Г. Козаева // Дисс. ... канд. мед. наук / Владикавказ, 2011.
- 131 с.
12. Кузьменков, И.И. Особенности проявления приобретенных иммунодефицитных состояний у крупного рогатого скота костромской породы и их профилактика / И.И.Кузьменков // Дисс. ... канд. вет. наук /Иваново, 2000. - 197 с.
13. Лебедева, М.Б. Обоснование к использованию гормональных тестов в практике ветеринарной медицины / М.Б.Лебедева // Дисс. ... канд. вет. наук /Иваново, 1997. -167 с.
14. Пестова, Л.В. Микроэлементная недостаточность крупного рогатого скота в Ивановской области и меры ее профилактики/ Л.В.Пестова // Дисс. ... канд. вет. наук /Иваново, 2003. - 139 с.
15. Соколов, O.A. Всё о нитратах /. О.А.Соколов // М. - Знание. - 1992. - 53 с.
