CC BY
20УДК 619:615.849:633.1:591.145.2 DOI 10.33632/1998-698Х.2021-2-12-16
ИНДИКАЦИЯ ПРОДУКТОВ РАДИОЛИЗА В ОБЛУЧЕННОМ ЗЕРНЕ С ПОМОЩЬЮ РЕАКЦИИ БЕНТОНИТОВОЙ ФЛОКУЛЯЦИИ
Ф.Р. Вафин - кандидат биологических наук, Р.Р. Гайнуллин - кандидат биологических наук, Ф.Х. Калимуллин - кандидат биологических наук, Р.В.Нефедова - кандидат биологических наук, А.М. Идрисов - кандидат ветеринарных наук, доцент, Я.М. Курбангалеев - кандидат биологических наук, З.Р.Камалова
ФГБНУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности», 420075, г. Казань, Научный городок - 2, e-mail: [email protected]
Для стимуляции посевного материала с целью ускорения проростания зерна и увеличения урожайности, проводили обработку зерна. Интерес представляет качество полученного зерна и зеленой массы таких растений на экологическую безопасность и эффективность применения радиобиологических технологий (РБТ). В зерне ячменя, подвергнутого лучевой обработке в различных дозах, определяли содержание хиноидных радиотоксинов (ХРТ) в реакции бентонитовой флокуляции (РБФ) с использованием антительного варианта бентонитового диагностикума (АТБД).
Ключевые слова: радиационная обработка, зерно, радиотоксины, реакция бентонитовой флокуляции.
Введение. Проведенные ранее исследования по изучению качественных показателей продукции животного и растительного происхождения, подвергнутой лучевой обработке, показывают высокую эффективность радиобиологических технологий (РБТ) [3, 1]. В то же время многочисленными исследованиями отечественных ученых было установлено, что в облученных биологических объектах образуются радиоинду-цированные соединения - радиотоксины (гидроперекиси, пероксиды, фенолы, хиноны, ортохиноны, кетоны, альдегиды, биогенные амины), обладающие в зависимости от концентрации либо стимулирующим, либо угнетающим эффектом.
В связи с изложенным вопрос как контроля оптимальных доз облучения продуктов и кормов, обеспечивающих стимулирующий, деконтаминирующий и другие биологические эффекты, так и контроля образования под действием облучения радиоиндуцированных токсических соединений в облучаемых биологических объектах, является весьма актуальным [7, 8]. Для обнаружения радиотоксических веществ (РТВ) в облученных объектах растительного и животного происхождения, с целью оценки их безопасности, необходимы высокочувствительные и специфичные методы,
позволяющие определять даже незначительное количество радиотоксинов (РТ) [2].
В практических условиях наиболее приемлемым и удобным для этих целей является РНГА-тест (реакция непрямой гемагглютинации) с использованием эритроцитарного диагностикума. Однако, учитывая недостаток РНГА тест-системы (быстрая инактивация препарата из-за высокой чувствительности биологического иммуносор-бента - эритроцитов), в отделении радиобиологии ФГБНУ «ФЦТРБ-ВНИВИ» была разработана новая высокочувствительная и эффективная тест-система - АТБД. Эта тест-система основана на постановке реакции бентонитовой флокуляции (РБФ), в которой в качестве сорбента-носителя специфических антирадиотоксических
глобулиновых фракций используется природный алюмосиликат - бентонит, обладающий в отличие от эритроцитов более высокой стабильностью при хранении и высокой сорбционной активностью, не требующий особых условий хранения и имеющий наиболее упрощенные технологические режимы получения.
Материалы и методы. В качестве объекта исследования использовали зерна ячменя сорта «Раушан». С этой целью зерна ячменя подвергались облучению на гамма-установке «Исследователь» в дозах 5, 10, и 25 кГр.
Мощность поглощенной дозы при этом составляла 0,764 Гр/сек. Контроль динамики накопления хиноидных радиотоксинов осуществляли на 1, 3, 7, 14, 21, 30, 180 сутки после облучения с использованием АТБД в реакции бентонитовой флокуляции (РБФ) [5].
При конструировании АТБД в качестве иммуносорбента использовали высокодисперсную фракцию бентонита с размерами частиц 0,0006-0,0009 мм, которая обладает наиболее высокой сорбционной активностью, превышающей таковую у исходного (нативного) сырья в 2,7 раза.
В качестве стандартного радиоантигена для гипериммунизации овец с целью получения противорадиационного иммуноглобулина использовали хиноидный радиотоксин, выделение которого осуществляли из облученных клубней картофеля [4]. Облучение клубней картофеля проводили на гамма-установке «Исследователь» в дозе 0,8 кГр.
Для гипериммунизации использовали овец породы «Прекос» 1,5-2 летнего возраста, живой массы 30-50 кг. Гипериммунизацию проводили путем четырехкратного внутримышечного введения радиоантигена (радиотоксина) во внутреннюю часть бедра с интервалом между введениями 14 суток. Для получения полноценного антигена, полученный радиотоксин конъюгировали с неполным адъювантом Фрейнда (НАФ). На 54 сутки после последнего введения у животных брали кровь и получали сыворотки. Из полученных сывороток выделяли антирадио-токсический иммуноглобулин путем высаливания сульфатом аммония. Полученную глобулиновую фракцию использовали в качестве сенситина.
АТБД изготавливали путем 30-минутной сенсибилизации высокодисперсной фракции бентонита (ВДФБ) при соотношении компонентов 1:1 с последующим внесением в иммуно-химический комплекс индикаторного компонента - 0,3 % метиленовой сини из расчета 0,7 мл на 100 мл суспензии диагностикума. Сконструированный вышеуказанным методом АТБД использовали в реакции бентонитовой флоку-ляции.
В качестве основных антигенов при проведении реакции использовали: специфический положительный антиген, контрольный отрицательный антиген (экстракт необлученного зерна), гетерологичный антиген (ожоговый).
Для постановки РБФ во все лунки планшета иммунологических пластинок разли-
вали по 0,1 см3 дистиллированной воды. Затем в 1 ряд лунок добавляли 0,1 см3 положительного антигена, во 2 ряд - отрицательный, в 3 ряд -гетерологичный антиген. В следующие ряды первых лунок планшета разливали экстракты испытуемых проб облученного и контрольного зерна. Затем двукратно раститровывали содержимое лунок до конца длинного ряда. В заключение во все лунки планшета с антигенами и испытуемыми экстрактами добавляли по 0,025 см3 АТБД. Пластинки с компонентами встряхивали до получения гомогенной взвеси в лунках и оставляли при комнатной температуре плюс 22 °С на 2-4 часа.
Реакцию учитывали по 4-балльной системе аналогично серологическим тест-системам, общепринятым в иммунологии (например, РНГА, ИФА и др.).
Контроль качества зерна по содержанию радиотоксинов осуществляли по титрам РБФ обученных проб, обеспечивающих оптимальную безопасность облученного зерна.
Результаты исследований. Результаты исследований показали, что спустя 3 часа после облучения в зерне ячменя появлялись радиотоксины в разведении 1:128, которые имели тенденцию к дальнейшему накоплению в течение первых 7 суток после облучения, поднимаясь на первое разведение и достигая максимального уровня в пробах при разведении 1:512 (это первый пик нарастания РТВ в облученных пробах). В дальнейшем последовало значительное снижение титров до 1:64 (кроме доз облучения -10,0 и 25,0 кГр). К 30 суткам снова последовало резкое повышение концентрации радиотоксинов до 1:256 (второй пик нарастания РТВ в облученных пробах). В последующие сроки исследований (1 -6 месяц) после облучения титры радиотоксинов снижались и на 6 месяц обнаруживались в титрах 1:64 при отрицательных значениях в необлученном зерне (рисунок 1).
В то же время была проведена сравнительная серологическая оценка чувстви-тельности АТБД с антительным эритро-цитарным диагнос-тикумом в определении концентрации радио-индуцированных токсических соединений в образцах облученного зерна. Результаты исследований представлены в таблице 1. Из данных таблицы 1 видно, что антительный вариант бентонитового диагностикума обладает более выраженной специфичностью и активностью в сравнении с антительным вариантом эритро-цитарного диагностикума
Рисунок 1 - Динамика накопления радиоиндуцированных токсических соединений в облученном зерне с использованием РБФ
Таблица 1 - Сравнительная чувствительность РНГА и РБФ тест-систем при индикации
радиотоксинов в облученном зерне
Дозы облучения, кГр Результаты исследований РТ в РНГА и РБФ, log2 на 7, 14 и 30 сутки
РНГА РБФ
7 14 30 7 14 30
5,0 4,0 3,0 2,0 8,0 7,0 3,0
10,0 5,0 4,0 3,0 9,0 8,0 4,0
25,0 6,0 5,0 4,0 10,0 9,0 5,0
Заключение. В результате проведенных исследований нами произведена индикация радиоиндуцированных токсических соединений -хиноидных радиотоксинов в облученном объекте растительного происхождения (зерно ячменя сорта «Раушан») с использованием АТБД в реакции бентонитовой флокуляции. Подтвержден факт их индикации, а также показана динамика накопления и элиминации в зависимости от дозы и сроков после облучения. В то же время проведена сравнительная оценка чувствительности РБФ и РНГА. Использованные в исследовании экспериментальные дозы облучения 5-25 кГр относятся к разряду высоких и будут использоваться в комплексе с другими экспериментальными вариантами значений доз облучения в дальнейшей научно-
исследовательской работе с целью деконта-минации сельскохозяйственной продукции от неспорообразующей и спорообразующей микрофлоры, грибов.
Проведенные исследования указывают на то, что радиационное воздействие на биологические системы индуцирует образование радиотоксических веществ, при этом установлена их концентрация (стимулирующая либо угнетающая пока не установлено). Это служат основанием для проведения дальнейшей работы с целью изучения влияния деконтаминирующих доз облучения и концентрации РТВ на показатели качества зерновой продукции, ее безопасности, темпы роста и развития, а также формирование мероприятий по ее использованию.
Литература
1. Вафин, Ф.Р. Определение оптимальных стимулирующих доз у-облучения семян яровой пшеницы // Сборник материалов Международной научно-практической конференции, посвященной 20-летию факультета ветеринарной медицины Ижевской ГСХА «Современная ветеринарная наука: теория и практика». - Ижевск, 2020. - С. 286.
2. Калимуллин Ф.Х. Определение оптимальных стимулирующих доз у-облучения семян ячменя // Сборник научных трудов по материалам VI Международной научно-практической конференции «Модернизация аграрного образования». - Томск-Новосибирск. - С. 288.
3. Курбангалеев Я.М. Повышение сохранности мяса и зерна с использованием радиационных технологий // Материалы III Международной научно-практической конференции КрасНИИЖ ФИЦ КНЦ СО РАН «Научное обеспечение животноводства Сибири». - Красноярск, 2019. - С. 345.
4. Курбангалеев, Я.М. Определение радиотоксинов в продуктах, подвергнутых радиационной технологии / Я.М. Курбангалеев, Н.М.Василевский, К.Н. Вагин // Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 80-летнему юбилею Уральского ГАУ «От инерции к развитию: научно-инновационное обеспечение сельского хозяйства». - Екатеринбург, 2020. Т. 3 (4) -С. 51.
5. Курбангалеев, Я.М Индикация радиационной обработки кормов по содержанию продуктов радиолиза // Материалы научно-практической конференции, посвященной 90-летию со дня рождения В.Г. Владимирова «Военная радиология: итоги и перспективы». - СПб., 2020. - С. 32.
6. Способ индикации радиотоксинов в облученных пищевых продуктах и кормах: пат. № 2715900 Рос. Федерация № 2019118146; заявл. 11.06.19; опубл. 04.03.20, Бюл. №7. - 14с.
7. Konyukhov, G.V. Indication of Toxic Radiolysis Products in Forage and Food Products Subjected to Radiation Sterilization / G.V. Konyukhov [et al.] // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences (RJPBCS), May-June 2018; 9 (3): 536-539.
8. Kurbangaleev, Y.M. Influence of Radiation Various Doses on Food Products and Feeds / Y.M.Kurbangaleev [et al.] //. Kei Engineering Materials ISSN: 1662-9795, Vol. 781, P. 190. DOI: 10.4028. 2018.
INDICATION OF RADIOLYSIS PRODUCTS IN IRRADIATED GRAIN USING THE BENTONITE
FLOCULATION REACTION
F.R. Vafin - Candidate of Biological Sciences, R.R. Gajnullin - Candidate of Biological Sciences, F.K. Khalimullin - Candidate of Biological Sciences, R.V. Nefedova - Candidate of Biological Sciences, A.M. Idrisov - Candidate of Veterinarian. Sciences, Associate Professor, Y.M. Kurbangaleev - Candidate of Biological
Sciences, Kamalova Z.R.
FSBSI "Federal Center for Toxicological, Radiation and Biological Safety", 420075, Kazan Scientific town-2,
e-mail: [email protected]
To stimulate the seed in order to accelerate grain germination and increase yields, the grain was processed. Of interest is the quality of the obtained grain and green mass of such plants for environmental safety and the effectiveness of the use of RBT. The content of quinoid radiotoxins (HRT) in the bentonite flocculation reaction (RBP) was determined in barley grain subjected to radiation treatment at various doses using the antibody variant of the bentonite diagnosticum (ATBD).
Keywords: radiation treatment, grain, radiotoxins, bentonite flocculation reaction.
References
1. Vafin, F.R. Determination of optimal stimulating doses of y-irradiation of spring wheat seeds / F.R. Vafin [et al.] // In the collection: Modern veterinary science: Theory and practice. Materials of the International Scientific and Practical Conference dedicated to the 20th anniversary of the Faculty of Veterinary Medicine of the Izhevsk State Agricultural Academy, October 28-30, 2020 - Izhevsk. - P. 286.
2. Kalimullin, F.Kh. Determination of optimal stimulating doses of y-irradiation of barley seeds / F.Kh. Kalimullin [et al.] // In the collection: Modernization of agrarian education. Collection of scientific papers based on the materials of the VI International Scientific and Practical Conference, December 16-17, 2020 - Tomsk-Novosibirsk. - P. 288.
3. Kurbangaleev, Ya.M., Improving the safety of meat and grain using radiation technologies / Ya.M. Kurbangaleev [and others] // Scientific support of animal husbandry in Siberia: Mater. Ш Int. scientific-practical conf. KrasNIIZh FRC KSC SB RAS. Krasnoyarsk, 2019. - P. 345.
4. Kurbangaleev, Ya.M., Determination of radiotoxins in products subjected to radiation technology / Ya.M. Kurbangaleev, N.M. Vasilevsky, K.N. Vagin // Materials of the International Scientific and Practical
Conference "From Inertia to Development: Scientific and Innovative Support of Agriculture" dedicated to the 80th Anniversary of the Ural State Agrarian University. Yekaterinburg. 2020.v. 3, collection 4. - P. 51.
5. Kurbangaleev, Ya.M., Indication of radiation processing of feed by the content of radiolysis products / Ya.M. Kurbangaleev [and others] // Proceedings of the Scientific and Practical Conference "Military Radiology: Results and Prospects" dedicated to the 90th anniversary of the birth of V.G. Vladimirova, 2020. St. Petersburg. - P. 32.
6. Patent No. 2715900 C1 Russian Federation, IPC G01N 33/02 (2006.01), G01N 33/02 (2020.01). Method for the indication of radiotoxins in irradiated food and feed: 2019118146: App. 06/11/2019: publ. 03/04/2020 / Nizamov R.R. [and others] - 14p .: ill.
7. Konyukhov, G.V. Indication of Toxic Radiolysis Products in Forage and Food Products Subjected to Radiation Sterilization / G.V. Konyukhov [et al.] // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences (RJPBCS), May-June 2018; 9 (3): 536-539.
8.Kurbangaleev, Y.M. Influence of Radiation Various Doses on Food Products and Feeds / Y.M. Kurbangaleev [et al.] //. Kei Engineering Materials ISSN: 1662-9795, Vol. 781, P. 190. DOI: 10.4028. 2018.
УДК 619:615.849:633.1:591.145.2 DOI 10.33632/1998-698Х.2021-2-16-19
STUDY OF RADIOPROTECTIVE PROPERTIES OF DRUGS BASED ON E. COLI METABOLITES AND SUBSTANCES OF NATURAL ORIGIN
M.Yu. Gallyamova
FSBSI "Federal Center for Toxicological, Radiation and Biological Safety", 420075, Kazan Scientific town-2,
e-mail: [email protected]
Several series of experiments studied the preventive and therapeutic properties of preparations based on strains of E. coli "PL-6" microorganisms and products of their metabolism with the addition of natural hydroxides and aluminum hydrosilicates in acute radiation sickness of animals. We found that the use of drugs for both preventive and therapeutic purposes had a radioprotective effect, protecting from death from 60 to 80 % of animals with 100 % death of mice in the radiation control group. The greatest survival was achieved with the prophylactic use of compositions from a suspension of E. coli cells in a culture liquid with the addition of: 1) 1/10 of aluminum hydrosilicate; 2) 1/10 of 0.5 % formalin (survival rate of 80 % of fatally irradiated mice). A smaller radioprotective effect was achieved with the prophylactic and therapeutic use of drugs containing: 1) suspension of E. coli cells in a culture liquid with the addition of 1/10 of aluminum hydroxide; 2) a culture liquid with the addition of 1/10 of aluminum hydrosilicate; and 3) a culture liquid with the addition of 1/10 of aluminum hydroxide (survival rate of 60 % of irradiated animals). Preparations containing a suspension of E. coli cells in a culture liquid with the addition of: 1) 1/10 of aluminum hydro-silicate; 2) 1/10 of aluminum hydroxide during therapeutic use provided survival of 80 % of fatally irradiated mice; 3) preparations of E. coli cell suspension in a culture liquid with the addition of 1/10 of 0.5 % formalin; 4) culture liquid with the addition of 1/10 of aluminum hydrosilicate and 5) culture liquid with the addition of 1/10 of aluminum hydroxide protected 60 % offatally irradiated animals from radiation death. Suspension of E. coli cells in a culture liquid with the addition of 1/10 of aluminum hydrosilicate was administered to white mice on 10, 7, 5 and 3 days before lethal irradiation and 3, 5, 7 and 10 days after irradiation. The drug administered 10, 7, 5 and 3 days before and 3 and 5 days after irradiation protected up to 80 % of mice and applied 7 and 10 days after radiation expo-sure protected up to 60 % of mice. Research has shown that microbial preparations have radioprotective properties and can be used in the creation of radioprotective compositions.
Keywords: E. coli, metabolic products, natural minerals, radiation sickness, radiation sickness prevention, radiation sickness treatment.
