Научная статья на тему 'Элементный статус и биохимический состав крови лабораторных животных при внутримышечном введении аспаргината и наночастиц меди'

Элементный статус и биохимический состав крови лабораторных животных при внутримышечном введении аспаргината и наночастиц меди Текст научной статьи по специальности «Животноводство и молочное дело»

CC BY
301
81
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НАНОПОРОШОК МЕДИ / АСПАРГИНАТ МЕДИ / КРЫСЫ / ЭКСПЕРИМЕНТ / ЭССЕНЦИАЛЬ-НЫЕ МИКРОЭЛЕМЕНТЫ / БИОХИМИЯ КРОВИ / COPPER NANOPOWDER / ASPARGINAT COPPER RAT EXPERIMENT / ESSENTIAL TRACE ELEMENTS / BLOOD BIOCHEMISTRY

Аннотация научной статьи по животноводству и молочному делу, автор научной работы — Нотова Светлана Викторовна, Тимашева Анна Борисовна, Лебедев Святослав Валерьевич, Сизова Елена Анатольевна, Мирошников Сергей Владимирович

Исследованы элементный статус и биохимический состав крови лабораторных животных при введении меди в различных формах. Выявлено, что показатели минерального обмена зависят от физико-химической формы металла. Введение аспарагината меди сопровождается увеличением концентрации Co, Cu, Са, Р, Sr на фоне снижения I, Se, Pb. В тоже время при введении наночастиц меди увеличивается концентрация Сu, Ca, P, Al, Sr на фоне снижения Pb и I. При введении в организм меди в наноформе, биохимические показатели крови имеют более низкие значения, чем при введении аспаргината.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по животноводству и молочному делу , автор научной работы — Нотова Светлана Викторовна, Тимашева Анна Борисовна, Лебедев Святослав Валерьевич, Сизова Елена Анатольевна, Мирошников Сергей Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ELEMENT STATUS AND BIOCHEMICAL COMPOSITION OF BLOOD LABORATORY ANIMALS WHEN ADMINISTERED INTRAMUSCULARLY ASPARGINATA AND COPPER NANOPARTICLES

The paper presents the results of a study of the element status and biochemical composition of the blood of laboratory animals when copper in various forms. It was revealed that the performance of mineral metabolism depend on the physical and chemical form of the metal. Since the introduction of copper aspartate accompanied by significant increase in concentration of Co, Cu, Ca, P, Sr against decrease I, Se, Pb. At the same time the introduction of copper nanoparticles increases the concentration of Cu, Ca, P, Al, Sr, against reduction Pb and I. when introduced into the body of copper in nanoform, biochemical blood indices have lower values than in a asparginata.

Текст научной работы на тему «Элементный статус и биохимический состав крови лабораторных животных при внутримышечном введении аспаргината и наночастиц меди»

УДК 636.028:591.43.436:591.8:636.087.72

Нотова С.В., Тимашева А.Б., Лебедев С.В., Сизова Е.А., Мирошников С.В.

Оренбургский государственный университет E-mail: inst_bioelement@mail.ru

ЭЛЕМЕНТНЫЙ СТАТУС И БИОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КРОВИ ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ ПРИ ВНУТРИМЫШЕЧНОМ ВВЕДЕНИИ АСПАРГИНАТА И НАНОЧАСТИЦ МЕДИ

Исследованы элементный статус и биохимический состав крови лабораторных животных при введении меди в различных формах. Выявлено, что показатели минерального обмена зависят от физико-химической формы металла. Введение аспарагината меди сопровождается увеличением концентрации ^, ЭД, Са, Р, Sr на фоне снижения I, Se, Pb. В тоже время при введении наночастиц меди увеличивается концентрация С^ Ca, P, Al, Sr на фоне снижения Pb и I. При введении в организм меди в наноформе, биохимические показатели крови имеют более низкие значения, чем при введении аспаргината.

Ключевые слова: нанопорошок меди, аспаргинат меди, крысы, эксперимент, эссенциаль-ные микроэлементы, биохимия крови.

Введение

Из литературных источников следует, что медь участвует в поддержании адаптационных ресурсов организма человека. Это, прежде всего, связано с активным участием меди в процессах антиоксидантной защиты и прооксидант-ной активности. Антиоксидантная роль меди связана с ее участием в формировании структуры супероксиддисмутазы [1].

Основными факторами, регулирующими всасывание меди, являются концентрация меди в рационе и обеспеченность организма этим микроэлементом. При высоком содержании меди в рационе происходит снижение всасывания и увеличение ее эндогенных потерь [2]. Процессы абсорбции меди взаимосвязаны конкурентной зависимостью с цинком, кадмием и железом [3].

Дисбаланс в поступлении меди в организм приводит к развитию ряда заболеваний [11]. Одним из частых последствий дефицита ее в организме является нарушение утилизации железа ферритина и следующее за ним увеличение концентрации железа в печени. При этом развивается анемия, нарушается синтез фосфатидов, снижается активность цитохромоксидазы. Проявлениями недостаточности меди в организме являются изменения активности допамигидрок-сидазы, уратоксидазы, перекисной дисмутазы [4].

Ввиду неоспоримой биологической роли меди в организме, ведется поиск источников этого элемента для восполнения дисбаланса в организме, которые бы обладали высокой биологической доступностью и пролонгированным действием. Это станет возможно, при условии разработки новых лекарственных средств на осно-

ве альтернативных источников этого микроэлемента.

На современном этапе развития нанотехнологии стоит задача аттестации и апробации на живом организме наноматериалов. Это объясняется особенностью действия наночастиц металлов на организм, способных легко проникать во все органы и ткани и в биотических дозах стимулировать обменные процессы и т. д. [5], [6], [7].

В то же время перечисленные особенности наночастиц могут оказывать на живые системы такое действие, которое будет способствовать развитию различных патологических состояний и даже приводить к гибели.

Поэтому возникает необходимость изучения последствий действия наноразмерных веществ на животных и человека. Анализ мировой литературы свидетельствует о начальном этапе исследования влияния наночастиц на структурно-функциональную реорганизацию и диапазон органотипических потенций органов животных, рассматриваемых как один из наиболее важных критериев безопасности введения металлов-микроэлементов в форме наночастиц, использование которых перспективно при решении различных задач [8].

На основании вышеизложенного, целью настоящего исследования было установить в сравнительном аспекте влияние различных форм меди в биотических дозах на элементный статус организма.

Материалы и методы

Исследования выполнены на белых кры-сах-самцах линии Wistar. Были использованы

три группы животных массой 150-180 г. по 10 голов в каждой группе. Контрольную группу составляли интактные животные. Крысам I опытной группы внутримышечно вводили ас-паргинат меди (производство ООО «В-Мин+», г. Сергиев Посад) в дозе 7мг/кг (содержание чистой меди в котором составляло 2 мг/кг), а животным II опытной группе -водную суспензию наночастиц меди в дозе 2,0 мг/кг живой массы.

Для исследования влияния наночастиц меди на организм и микроэлементный статус были использованы наночастицы со следующими физико-химическими характеристиками: средний размер наночастиц меди, имеющих сферическую форму, составлял 103,0±2,0 нм; кристаллической меди в ядре частиц содержалось 96,0±4,5%, оксида меди - 4,0±0,4%; толщина оксидной пленки на поверхности наночастиц - 6 нм [9]. Наночастицы меди получали методом высокотемпературной конденсации на установке Миген-3 [10]

Доза введения меди была выбрана на основание данных о фармакотоксической зоне этого элемента, начинающаяся с 10 мг/кг (МПД) массы животного, ЛД50 меди, согласно литературным данным, составляет 15 мг/кг массы животного, ЛД100 - 30 мг/кг массы животного [8].

Учитывая эти данные, для наших исследований была выбрана многократная доза введения меди 2 мг/кг массы животного.

Отбор проб для исследования проводили через 21 сутки. Микроэлементный анализ

(25 элементов) образцов гомогената тела проводили в лаборатории АНО «Центр биотической медицины», г. Москва (аттестат аккредитации ГСЭН.Ии.ЦОА.311, регистрационный номер в Государственном реестре РОСС RU. 0001.513118 от 29 мая 2003г.).

Статистическую обработку результатов проводили с применением общепринятых методик при помощи приложения «Excel» из программного пакета «Office XP» и «Statistica 6.0». Для данных, подчиняющихся закону нормального распределения, приводили значения среднего и ошибки среднего. Критический уровень значимости (р) при проверке статистических гипотез принимали равным 0,05. Проверку различий средних показателей проводили по критерию Стьюдента, Манна-Уитни.

Результаты и обсуждение

При изучении влияния введения различных форм меди на элементный статус лабораторных животных получены следующие результаты (рис.1). Установлено, что при введении аспарагината меди в теле лабораторных животных наблюдался достоверно (р<0,05) больший уровень Са (на 17,2%) и Р (на 66,5%), а также наблюдалась тенденция к более высоким значениям содержания Mg (на 41%) и Na (на 2,6%) относительно контрольной группы.

При введении наночастиц меди в теле лабораторных животных также как и в I опытной группе выявлены достоверно (р<0,05) более высокие значения содержания Ca (на 68%) и Р (на 23%) по сравнению с контрольной груп-

Примечание (здесь и далее): * - достоверные различия (р<0,05) с контрольной группой; А - достоверные различия (р<0,05) между опытными группами

Рисунок 1. Относительные значения содержания макроэлементов в теле опытных групп лабораторных крыс по сравнению с контролем (линия «0»)

пой. Наблюдалась тенденция к большим значениям содержания К, Мg и № на 4,7%, 27% и 23% соответственно.

Таким образом, установленные изменения содержания большинства макроэлементов в опытных группах были однозначны, за исключением уровня К. Тем не менее, выявлены различия между опытными группами по степени изменения концентрации химических элементов. Так, выявлены достоверные различия между опытными группами по содержанию Са и Р. Значение Са было достоверно выше при введение наномеди на 63%, а значение Р при введение аспарагината меди на 56%.

При сравнении накопления эссенциальных микроэлементов в теле экспериментальных животных выявлено, что при введении аспарагината меди уровень содержания Со и Си был достоверно (р<0,05) больше по сравнению с контрольной группой на 80 и 26%, а Se

и I достоверно (р<0,05) меньше на ( 65 и 93%) соответственно (рис. 2).

При введение наночастиц меди достоверно (р<0,05) изменилось содержание Си и I. При этом концентрация Си была выше (на 72%), а I ниже (на 62%) относительно контрольной группы.

Также наблюдалась тенденция к более высоким значениям в первой опытной группе Сг на 5,9%, Fe на 23%, Zn на 29% и снижению Мп на 65%. Во второй опытной группе наблюдалась тенденция к большим значением концентрации Со (на 50%), Сг (на 45%), Zn (на 12% и снижению Fe (на 12%), Se (на 10,6%), Мп (на 10%) относительно контрольной группы.

Таким образом, введение аспарагината меди приводило к увеличению содержания большинства эссенциальных микроэлементов, за исключением I и Se уровень которых был достоверно ниже по сравнению с контрольной группой.

Рисунок 2. Относительные значения содержания эссенциальных элементов в теле опытных групп лабораторных крыс по сравнению с контрольной (линия «0»)

Рисунок 3. Относительные значения содержания токсичных элементов в теле опытных групп лабораторных крыс по сравнению с контролем (линия 0)

При сравнении опытных групп выявлены достоверные различия по содержанию Си и I. Введение наночастиц меди привело к большему (на 62%) накоплению этого элемента в организме, что свидетельствует о большей биодоступности наноформы металла по сравнению с аспарагинатом. Содержание I в теле лабораторных крыс в первой опытной группе по сравнению со второй было достоверно меньше на 84%.

При сравнении содержания токсических микроэлементов выявлено достоверно более высокое содержание Sr в обеих опытных группах (рис.3).

При введение аспарагината меди уровень Sr был больше на 96% (р<0,05), а при введение наночастиц меди на 90% (р<0,05) по сравнению с контрольной группой. Введение наночастиц меди также привело к достоверно большим (на 72%) значениям содержания А1, в отличие от I опытной группы в которой уровень алюминия уменьшился на 48% по сравнению с контрольной группой. Введение меди в различных формах, также оказало влияние на содержание РЬ, уровень которого был меньше в первой опытной группе на 54% (р<0,05), а во второй на 81% (р<0,05) относительно контроля. Не зависимо от физико-химической формы препарата наблюдалась тенденция к снижению содержания Cd и ^. Сравнение опытных групп выявило достоверную разницу по содержанию А1 и Sr.

Таким образом, в результате исследования выявлено, что физико-химическая форма вводимого в организм металла влияет на показа-

тели минерального обмена. Данные выводы подтверждают выявленные достоверные различия между опытными группами по содержанию Са, Р, Си, I, А1 и Sr.

В результате биохимического анализа крови крыс (рис. 4), установлено достоверное уменьшение количества амилазы на 30,3% у I опытной группы, и на 33,7% (Р<0,05) у II опытной группы. Аналогично изменялось количество общего билирубина и мочевины, так относительно контрольных особей данные показатели были на 12,7(Р<0,05) и 21,0% у I опытной группы, и 11,0 (Р<0,05) и 31,6% меньше у II опытной группы соответственно.

Показатели АлАТ и АсАТ у опытных групп были также ниже, чем у контрольных особей, при достоверном снижении у II опытной группы.

Значение меди в усвоении сахаров, было продемонстрировано в снижении холестерина у I опытной группы на 21,3% и у II опытной на 31,6% (Р<0,05).

Таким образом, в результате исследования выявлено, что показатели минерального обмена зависят от физико-химической формы металла. Так при введении аспаргината меди концентрация Со, Си, Са, Р, Sr достоверно больше (Р<0,05), на фоне достоверного меньшего содержания I, Se, РЬ в теле лабораторных животных по сравнению с контролем. В тоже время при введении наномеди увеличивается концентрация Си, Са, Р, А1, Sr на фоне снижения РЬ, I относительно контроля. В тоже время выявлены различия между опытными группами по степени изменения химических элементов. Так выявлены достоверные

Рисунок 4. Относительные значения биохимических показателей в крови крыс опытных групп

по сравнению с контрольной группой

Стоит отметить, что при введении в организм меди в наноформе, биохимические показатели крови имеют более низкие значения, чем при введении аспаргината, что свидетельствует о более активном участии наномеди в метаболических процессах печени. Все изменения были в пределах физиологической нормы.

22.10.2013

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации на проведение научно-исследовательских работ (шифр заявки № 4.2979.2011 г.)

Список литературы:

1. Klotz L., Kronche K., Buchzyk D. et al. // J. Nutr. 2003. — Vol. 133. Suppl. — P. 1448S—1451S.

2. Strickland G. T., Beckner W. M. // Clin. Sci. — 1972. — Vol. 43. — P. 617—625. Turnlund J. R., Keyes W. R., Anderson H. L. et al.// Am. J. Clin. Nutr. — 1989. — Vol. 49. — P. 870—878.

3. Johnson M. A., Murphy C. L. // Am. J. Clin. Nutr. 1988. — Vol. 47. — P. 96—101. , 25 Polberger S., Fletche M., Graham T. et al. // J. Pe-diatr. Gastroenterol. Nutr. — 1996. — Vol. 22. — P. 134—143.

4. Антонович Е. А. Токсичность меди и ее соединений / Е. А. Антонович, А. Е. Подушняк, Т. А. Щуцкая ; Институт экогигиены и токсикологии им. Л. И. Медведя. — Киев, 2005. — 28 с. 2.

5. Вишняков, А.И. Особенности костномозгового кроветворения при введение наночастиц меди per os и intramuscularly / А.И. Вишняков, А.С. Ушаков, С.В. Лебедев // Вестник мясного скотоводства. - 2011. - Т. 2, №64. - С. 96-102.

6. Сизова Е.А., Мирошников С.А., Лебедев С.В., Глущенко Н.Н. Влияние многократного введения наночастиц меди на элементный состав печени крыс / Сизова Е.А., Мирошников С.А., Лебедев С.В., Глущенко Н.Н. // Вестник Оренбургского государственного университета, №6, 2012. - с. 1-3.

7. Сизова Е.А., Лебедев С.В., Полякова В.С., Глущенко Н.Н. Структурно-функциональная реорганизация селезенки крыс при внутримышечном введении наночастиц меди типа cu10x / Сизова Е.А., Лебедев С.В., Глущенко Н.Н. - № 2, 2010, С. 129-133.

8. Богословская О.А., Сизова Е.А., Полякова В.С., Мирошников С.А., Лейпунский И.О., Ольховская И.П., Глущенко Н.Н. Изучение безопасности введения наночастиц меди с различными физико-химическими характеристиками в организм животных. Вестник Оренбургского государственного университета. - №2, 2009. - С. 124-127.

9. Глущенко Н.Н., Богословская О.А., Ольховская И.П. // Физико-химические закономерности биологического действия высокодисперсных порошков металлов. Химическая физика. - 2002. - Т. 21(4). - С. 79-85.

10. Ген М.Я., Миллер А.В. Авторское свидетельство СССР № 814432. Бюллетень изобретений. - 1981. - № 11. - С. 25.3.

11. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., и др. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология. М.: Медицина, 1991.-496с.

Сведения об авторах:

Нотова Светлана Викторовна, профессор кафедры биохимии и молекулярной биологии Оренбургского государственного университета, доктор медицинских наук, e-mail: snotova@mail.ru Тимашева Анна Борисовна, аспирант кафедры биохимии и молекулярной биологии Оренбургского государственного университета Лебедев Святослав Валерьевич, заведующий лабораторией Института биоэлементологии Оренбургского государственного университета, доктор биологических наук Сизова Елена Анатольевна, доцент кафедры общей биологии Оренбургского государственного университета, кандидат биологических наук,

e-mail: Sizova.L78@yandex.ru Мирошников Сергей Владимирович, научный сотрудник Института биоэлементологии Оренбургского государственного университета, кандидат медицинских наук 460018, г. Оренбург, пр-т Победы, 13, тел. (3532) 372482, e-mail: inst_bioelement@mail.ru

UDC 636.028:591.43.436:591.8:636.087.72

Notova S.V., Timasheva A.B., Lebedev S.V., Sizova E.A.,Miroschnikov S.V.

Orenburg state university, e-mail: inst_bioelement@mail.ru

ELEMENT STATUS AND BIOCHEMICAL COMPOSITION OF BLOOD LABORATORY ANIMALS WHEN ADMINISTERED INTRAMUSCULARLY ASPARGINATA AND COPPER NANOPARTICLES

The paper presents the results of a study of the element status and biochemical composition of the blood of laboratory animals when copper in various forms. It was revealed that the performance of mineral metabolism depend on the physical and chemical form of the metal. Since the introduction of copper aspartate accompanied by significant increase in concentration of Co, Cu, Ca, P, Sr against decrease I, Se, Pb. At the same time the introduction of copper nanoparticles increases the concentration of Cu, Ca, P, Al, Sr, against reduction Pb and I. when introduced into the body of copper in nanoform, biochemical blood indices have lower values than in a asparginata.

Key words: copper nanopowder , asparginat copper rat experiment, essential trace elements, blood biochemistry.

различия между опытными группами по содержанию Са , Р, Си, I, Бг. Во второй опытной группе ( при введение нано Си) содержание Са, Си, X А1 больше относительно первой опытной группы. А в первой опытной группе достоверно больше содержание Р, Бг по сравнению со второй опытной.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.