CC BY
59
№ 5 - 2011 г.
14.00.00 медицинские и фармацевтические науки УДК 612.12+612.421:615.2.099-085
ИССЛЕДОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА КРОВИ И ЛИМФЫ ПРИ ЭНДОТОКСИКОЗЕ И СОРБЦИОННОЙ КОРРЕКЦИИ
Н.Е. Гельфонд 1, Е.В. Старкова1,2, В.В. Греф1
1 Учреждение Российской академии медицинских наук научно-исследовательский
институт клинической и экспериментальной лимфологии (г. Новосибирск)
2
Новосибирский государственный университет (г. Новосибирск)
Проведено моделирование длительной свинцовой интоксикации на крысах. С помощью многоэлементного анализа изучена динамика распределения микромакроэлементов в сыворотке крови и лимфе животных в условиях хронической интоксикации солями свинца и на фоне сорбционной коррекции. Показано, что лимфатическая система в целом играет существенную роль в перераспределении и транспорте макро-микроэлементов в жидкостях организма. Установлено, что энтеральное применение наноуглеродного минерального сорбента НУМС способствует снижению концентрации свинца в исследуемых биосубстратах, но не оказывает избирательного действия по отношению к эссенциальным макро-микроэлементам.
Ключевые слова: микро- и макроэлементы, сыворотка, лимфа, сорбент, свинец.
Г ельфонд Наталья Евгеньевна — кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник НИИ клинической и экспериментальной лимфологии, e-mail: [email protected].
Старкова Елена Владимировна — кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник НИИ клинической и экспериментальной лимфологии, e-mail: [email protected]
Г реф Виктор Викторович — аспирант НИИ клинической и экспериментальной лимфологии, контактный телефон: 8 (383) 335-95-32
Одной из актуальных проблем современной экологической медицины и в частности экологической и восстановительной лимфологии является хроническая и острая экзогенная интоксикации. Тяжелые металлы занимают второе место (после пестицидов) среди главных загрязнителей среды обитания [3, 5]. Их концентрации в биосфере в 30-600 раз превышают фоновый уровень, особенно токсичным среди тяжелых металлов считается свинец. По современным токсикологическим оценкам свинец причисляется к первому классу опасных для организма химических соединений.
Длительное действие на организм вредных химических веществ, даже в предельно допустимых концентрациях, проникновение их во внутреннюю среду приводит к нарушению адаптационных, барьерно-детоксикационных и выделительных систем, что сопровождается накоплением токсических соединений в органах и тканях, что значительно повышает риск развития нарушений нормальных биохимических и биологических основ жизнедеятельности. Известно, что лимфатическая система, обеспечивая транспорт макро- и микроэлементов из внутриклеточного и интерстициального секторов, играет важную роль в поддержании биоэлементного гомеостаза [1, 5], однако, состав биометаллов лимфы и их значение при хронической интоксикации тяжелыми металлами и свинцом, в частности, не изучены.
Одним из перспективных направлений биоэлементной медицины является исследование способов коррекции нарушенного биоэлементного гомеостаза, в том числе при энтеральном применении сорбентов с доказанной сорбционной емкостью. Показано, что именно сорбенты в комплексе методов дренажа интерстиция обладают выраженными лимфокоррегирующими и лимфостимулирующими свойствами [2].
Изучаемый наноуглеродный минеральный сорбент НУМС разработан и получен в Институте неорганической химии СО РАН, Новосибирск.
Целью данного исследования было сравнительное изучение состояния обмена макро- и микроэлементов в организме при хронической интоксикации солями свинца и на фоне использования сорбентов с помощью многоэлементного анализа сыворотки крови и лимфы.
Материалы и методы. Исследование проведено на 80 экспериментальных животных: крысы-самки Вистар, весом 300-400 г. Эксперимент проводили в соответствии с правилами гуманного обращения с животными, забор материала проводился под эфирным наркозом. Моделирование хронической экзогенной интоксикации проводилось животным посредством энтерального введения раствора ацетата свинца ежедневно в дозе
20 мг/кг веса в течение 18 суток [6]. Сорбент НУМС вводился также энтерально из расчета на вес животного в течение 14 суток (с 4-го по 18-й день введения ацетата свинца).
Количественный элементный анализ центральной лимфы и сыворотки крови выполнен для 11-ти элементов: Al, Ca, Cu, Fe, К, Mg, Mn, Na, P, Zn, Pb методом атомноэмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (спектрометр iCAP 6000, Intertech. Corp., USA). Процедура анализа включала предварительную минерализацию пробы по способу сухого озоления с микроволновой минерализацией проб (MARS-5, Intern. Equip. Trading Ltd, USA); в качестве внутреннего стандарта применяли Sc. Для контроля правильности результатов анализа использовали метод варьирования навески. Обработка результатов измерений проводилась стандартным методом статистической обработки данных: с заданной надежностью P < 0,95 и коэффициентом Стьюдента t для n = 20.
Биомаркеры: сыворотка крови и центральная лимфа. В эксперименте
использовались следующие группы животных: 1) животные, получавшие стандартный рацион вивария; 2) животные, которым в течение 18-ти суток ежедневно проводилось введение раствора ацетата свинца; 3) интактные животные, получавшие энтерально наноуглеродный минеральный сорбент НУМС на фоне стандартного рациона вивария; 4) основная группа: сразу после «затравки» животных ацетатом свинца вводился сорбент, также энтерально в течение 14-ти дней. Данные по определению химического состава биосубстратов приведены в табл. 1 и 2.
Минеральный состав сыворотки крови при длительной свинцовой интоксикации, приеме минерального сорбента и свинцовой интоксикации на фоне сорбционной
коррекции, мг/кг
Элемент Контроль. п-20 Свинец п-20 Сороент п-20 Свинец-сороент п-20
А1 0,24 = 0,03 0,24 = 0,04 0,17= 0;02* 0,18 = 0.03*
Са 42,0 = 7,6 35,1 = 5.0* 31,2 = 5,4* 37,8=4,7*
Си 0,40=0,05 0,62= 0;0£* 0,40 = 0,06 0,60 = 0;07*
Ге 3,75 = 0,44 2,42= 0,25* 2,40= 0,32* !,££ = 0,31*
К 351 =4? 150=31* 318 = 42 285 = 25*
М5 27 = 2^ 15 = 1.7* 21 = 2,0* 12= 1.0*
Мп 0,05 = 0,004 0,01 = 0,001* 0,01 =0,00*1 0,01 = 0,001*
N4 2950 = 200 2190= 0,139* 2672 = 120* 2400= 135*
Р 430 = 30 440= 25* 450 = 30 425 = 23*
£п 3,5 = 0,53 2,5 = 0,32* 5,9 = 0,63* 1,8 = 0,19*
РЬ 0.06= 0.01 0.10= 0.01* 0.04* = 0,01 0.0 7 = 0,02
*- отличия достоверны в сравнении с интактными животными при Р < 0,95
Таблица 2
Минеральный состав центральной лимфы при длительной свинцовой интоксикации, приеме минерального сорбента и свинцовой интоксикации на фоне
сорбционной коррекции, мг/кг
Эл-езинт Контроль п-20 Сбнн«ц п-20 Сороенг п-20 Свлн-еы -сороент п-20
А1 0,15*0,02 0,20 = 0,02 ‘ 0,12 ± 0,01“ 0,16 = 0,02
Са 38,3-5,1 31,4 = 7.7* 33,'±6,0 35 = 6.1
Си 0,30= 0,01 0,55 = 0,02 м 0,30 = 0,02 0.40= 0.02 к
3.1 = 0.6 1,6= 0.7* 2,7 ± 0,6* 3,2= 0,6*
К 50 = 5,2 45 ± 5,1 50= 5,0 43 = 4.9
Мк 14,0 ± 0,9 11,0-0,9* 12.1 = 0:9* 12,0 = 1,0*
Мп 0,040= 0,006 0,05 = 0,005* 0,05= 0,006" 0,04 = 0,004*
N1 2520 = 150 2230= 156* 2500= 200 2400= 200
Р 55,0 = 5,0 54,0 ± 4,5 53,2 ± 5,0 54,0 = 4.9
1п 6,05 = 0,35 2,00 = 0,9О*1 5,60 = 0,90 4,5 ± 0,90
РЬ 0.06= 0.01 0.12 = 0.01* 0.04 = 0.01 0.0Й = 0.02*
*- отличия достоверны в сравнении с интактными животными при Р < 0,95
Результаты исследования и обсуждение. В лимфе у интактных животных концентрации Л], Си, К, Mg, Mn, №, P, Zn ниже, чем в сыворотке крови, причем, для калия, фосфора, цинка и марганца это снижение носит достоверный характер, а концентрации Са, Fe, РЬ находятся на том же уровне, что и в сыворотке крови.
Хроническая свинцовая интоксикация сопровождается резким повышением содержания свинца в биологических жидкостях: в сыворотке крови на 70 %, а в лимфе на 100 %. Уровень содержания остальных элементов, кроме Л1 и Си, в сыворотке значительно понизился: Са — на 17 %, Бе — на 35 %, — на 44 %, К — на 57 %, Мп —
на 80 %, Ка — на 25 %, 2п — на 80 %. В лимфе сдвиги в содержании изученных параметров менее выражены: для К — на 10 %, Ка — на 12 %, а для фосфора, алюминия
и меди концентрации сохранились или незначительно возросли, более значительно изменились концентрации для Са — на 20 %, Mg — на 22 %, Fe на 50 %, 2п — на 60 % и Mn — на 80 %.
При введении в рацион сорбента НУМС у интактных животных отмечено незначительное снижение (по сравнению с контрольной группой) уровня концентраций исследуемых элементов как в сыворотке крови, так и лимфе, в том числе и свинца, за исключением Си, К, №. Концентрации этих элементов в пределах погрешности не изменились.
У животных с хронической экзогенной интоксикацией на фоне приема сорбента НУМС уровень содержания свинца возрос в обоих биосубстратах (сравнение с интактными животными), но это повышение менее значительно, чем в биосубстратах животных, находящихся в условиях длительной свинцовой интоксикации. В сыворотке крови уровень содержания РЬ увеличился не более чем на 15 %, а в лимфе концентрация свинца возросла на 30 % от значений концентрации у животных контрольной группы. Уровни содержания остальных биоэлементов остались ниже, чем для контрольной группы, но изменения менее выражены, чем в группе при хронической свинцовой интоксикации.
Таким образом, при исследовании микроэлементного состава сыворотки крови и центральной лимфы установлено, что в физиологических условиях у животных содержание основных биоэлементов в лимфе ниже, чем в сыворотке крови.
Энтеральное использование наноуглеродного сорбента НУМС в рационе здоровых животных привело к снижению уровня концентраций биоэлементов как в сыворотке крови, так и в лимфе, но при этом распределение макро- и микроэлементов в системе кровь-лимфа сохраняется.
При моделировании хронической свинцовой интоксикации в организме установлен резкий скачок содержания свинца как в крови, так и в лимфе, при этом имеет место перераспределение элементов в системе кровь-лимфа (для основных биометаллов снижение концентраций в крови и увеличение их концентраций в лимфе). По-видимому, повышение содержания свинца в организме нарушает лимфодренажную функцию регионарного лимфатического русла, что в свою очередь может стать звеном в цепи патологических изменений.
Использование наноуглеродного сорбента НУМС при свинцовой интоксикации позволило достоверно понизить содержания свинца как в крови, так и лимфе, хотя по сравнению с контрольной группой содержание свинца в биологических жидкостях осталось повышенным. Уровень содержания остальных элементов (кроме Л1 и Си) ниже, чем в контрольной группе, но выше, чем при хронической интоксикации без приема сорбента.
Важно отметить, что при длительной свинцовой интоксикации в организме происходит достоверное изменение электролитного баланса (соотношение уровней содержания №/К как в сыворотке, так и лимфе изменяется), а энтеральное использование сорбента позволило поддержать электролитный баланс в норме. Поскольку даже незначительные сдвиги в содержании натрия и калия в биологических жидкостях и тканях организма сопровождаются серьезными, порой несовместимыми с жизнью последствиями [4], сохранение постоянства их концентрации свидетельствует о сохранении компенсаторных возможностей организма при сорбционной коррекции данного патологического процесса.
Выводы. Таким образом, в проведенном исследовании показано, что
лимфатическая система в целом играет существенную роль в перераспределении
и транспорте макро- и микроэлементов. Энтеральное применение наноуглеродного минерального сорбента НУМС способствует снижению концентрации свинца
в исследуемых биосубстратах, но не оказывает избирательного действия по отношению к эссенциальным элементам.
Список литературы
1. Бородин Ю. И. Лимфатический узел как маркер средового прессинга
на биосистему / Ю. И. Бородин // Бюллетень Сибирского отделения Российской Академии медицинских наук. — 1993. — N 2. — С. 5-9.
2. Бородин Ю. И. Проблемы лимфодетоксикации и лимфосанации / Ю. И. Бородин // Проблемы экспериментальной, клинической и профилактической лимфологии : материалы Международного симпозиума, 28-29 ноября. — Новосибирск, 2000. — С. 5-9.
3. Корбакова А. И. Свинец и его действия на организм (обзор литературы) / А. И. Корбакова [и др.] // Медицина труда и промышленная экология. — 2001. — № 5. — С. 2934.
4. Мясников А. А. Водно-электролитный обмен при тяжелой декомпрессионной болезни и возможности его коррекции / А. А. Мясников [и др.] // Вестн. Санкт-петербургского университета. — 2007. — Сер. 11. — С. 30-36.
5. Скальный А. В. Биоэлементы в медицине / А. В. Скальный, И. А. Рудаков. — М.
: Оникс 21 век, 2004. — 271 с.
6. Способ моделирования хронической токсической нефропатии. Рег. номер. 2005109451/14 от 2006.10.27, авторы Датиева Л.Р., Дзугкоева Ф.С.
BLOOD AND LYMPH MINERAL STRUCTURE RESEARCH AT ENDOINTOXICATION AND GETTER CORRECTIONS
N.E. Gelfond1, E.V. Starkova1,2, V.V. Gref
1The RAMS Scientific Research Institute of clinical and experimental lymphology
(Novosibirsk c.)
2Novosibirsk State University (Novosibirsk c.)
Modeling of long plumbum intoxication is conducted on rats. By means of the multielement analysis the micro-macrocells distribution dynamics in blood serum and lymph of animals in the conditions of chronic intoxication by plumbum’s sals and against getter corrections is studied. It is shown that lymphatic system altogether plays essential role in redistribution and transport of macro-trace substances in organism liquids. It is established that enteral application nanocarbonaceous mineral sorbent NCMS promotes depression of plumb concentration in investigated biosubstrates, but it doesn’t render selective on essential macro- and microsubstances.
Keywords: micro- and macrocells, serum, lymph, sorbent, plumbum.
About authors:
Gelfond Natalia Evgeneivna — candidate of chemical sciences, leading research assistant of SRI of clinical and experimental lymphology, e-mail: [email protected].
Starkova Elena Vladimirovna — candidate of the medical sciences, leading research assistant of SRI of clinical and experimental lymphology, e-mail: [email protected]
Gref Victor Viktorovich — postgraduate of SRI of clinical and experimental lymphology, contact phone: 8(383) 335-95-32
List of the Literature:
1. Borodin Y. I. lymph node as marker of environmental pressure on biosystem / Y. I. Borodin // Bulletin of the RAMS Siberian unit. — 1993. — N 2. — P. 5-9.
2. Borodin Y. I. Lymphodetoxication and lymphosanitation problems / Y. I. Borodin // Problems of experimental, clinical and preventive lymphology: materials of the International workshop, on November, 28-29th. — Novosibirsk, 2000. — P. 5-9.
3. Korbakova A. I. Plumbum and its actions on organism (literature review) / A. I. Korbakova [etc.] // Medicine of labour and industrial bionomics. — 2001. — № 5. — P. 29-34.
4. Myasnikov A. A. The aqueous electrolytic exchange at serious compressed-air disease and possibility of its correction / A. A. Myasnikov [etc.] // Bulletin of The St.-Petersburg university. — 2007. — Vol. 11. — P. 30-36.
5. Skalny A. V. Bioelements in medicine / A. V. Skalny, I. A. Rudakov. — M: Onyx
21 centuries, 2004. — 271 P.
6. A way of chronic toxic nephropathy modeling. Peg. Number. 2005109451/14 from 2006.10.27, authors Datieva L. R., Dzugkoeva F. S.
