CC BY
24
УДК 502.7: 628.3
ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРЕПАРАТА БИНГСТИ НА ВОЗБУДИТЕЛЕЙ КИШЕЧНЫХ ГЕЛЬМИНТОЗОВ ПРИ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИИ СТОЧНЫХ ВОД
© 2007г. М.Ю. Серегин, Н.С. Серпокрылов
The problem of the employment of the biogenic ovicide preparations, which are fully appropriated to modern ecological safety norms and demands and produced from agricultural wastes (the bulb plants of Solanum tuberosum) and it's used in very small dozens (10-6 - 10-9 dozen) is issued in this given article. Here are suggested the results of the research of the BINGSTI's preparation activity (the ability of the substances of the preparation to influence on free radical processes and peroxide lipid oxidation). The activity was tested on a standard biochemical research model - egg's lipoproteins. The criteria, defined in experimental research are the chem i-luminescence's intense and the level of malonic dialdehyde in egg's lipoproteins. The experimental research proved that BINGSTI's substances have detergent action mechanism on lipoproteins of parasitic worm ovum cover.
Снабжение населения водой, пригодной для питьевого и рекреационного, а также водохозяйственного использования, является одной из важнейших задач обеспечения здоровья населения [1].
В связи с тем, что из всего объема стоков (в том числе коммунально-бытовых и животноводческих) 55 - 60 % неочищенными сбрасываются в водоемы (рекреационного, водохозяйственного и питьевого назначения), возникает риск развития массовых случаев заражения возбудителями паразитозов [2].
Существующие методы обеззараживания сточных вод (химические, физические, биологические, биотермические и комбинированные) не отвечают современным требованиям экологической безопасности:
1) необходимы сильнодействующие реагенты, опасные для здоровья персонала;
2) предварительная подготовка очищаемого субстрата;
3) вторичная очистка после применения;
4) использование закрытых емкостей;
5) высокие материальные затраты.
Кроме того, данные методы имеют невысокую эффективность [3].
Следовательно, возникает необходимость методов, основанных на применении биогенных овицидов, ко-
торые малозатратны, не требуют предварительной подготовки и вторичной доочистки обрабатываемого материала, применения закрытых емкостей [4-6].
Наиболее широкое применение получил препарат БИНГСТИ, производимый из растений картофеля на ранней стадии вегетации (клубневые проростки, растения длиной 8 - 14 см) [2, 5, 7]. Препарат прошел испытания в РНИИМП в 1997 г. [8] и в настоящее время применяется в системе водоснабжения Ростовской области (Ростводоканал), прошел испытания в ЦГСЭН СКВО и применяется на объектах СКВО.
Препарат представляет собой сок проростков картофеля (концентрат препарата), разведенный дистиллированной водой 1:50. В качестве консервирующего вещества бензоат натрия (содержание: 0,05 % по массе).
Однако механизм воздействия веществ, входящих в состав препарата, на оболочки яиц возбудителей кишечных паразитозов, а также влияние на свободно-радикальные процессы (СРП) и перекисное окисление липидов (ПОЛ) в настоящее время не изучены.
Цель исследования - изучение механизма воздействия БИНГСТИ на оболочки, свободнорадикальные процессы и ПОЛ яиц возбудителей кишечных гель-минтозов.
Для изучения воздействия веществ, входящих в состав препарата на компоненты оболочки яиц возбудителей гельминтозов, а также на процессы внутриклеточного окисления, была выбрана модельная система липопротеидов (ЛП) желтка [7-10].
В качестве показателей уровня свободнорадикаль-ных процессов и ПОЛ были выбраны параметры же-лезоинициированной хемилюминесценции (ХЛ) и уровень малонового диальдегида (МДА) в исследуемых образцах [9].
Материалы и методы
Исследование ХЛ проводили по методике Шерст-нева [11].
Определяли интенсивность хемилюминесценции при добавлении ионов двухвалентного железа (Fe2) и препарата БИНГСТИ. Исследовали фоновое свечение (фон, люкс) (сразу после ввода компонента), высоту быстрой вспышки (h, мм) (ранний этап хемилюминесценции), амплитуду максимального свечения (I max, Гц) (поздний этап хемилюминесценции), свето-сумму (Sm) (суммарный выход квантов свечения), tga (скорость нарастания интенсивности свечения) [11]. ЛП желтка получали по методике Котерова [9]. Исследовали активность сока проростков картофеля: биоэффективную концентрацию (конц. = 0,2 C max и 10-3 C max / мл желтка); цельный картофельный сок (0,02 мл /мл желтка); смесь биоэффективной концентрации и железа (0,02 мл/ мл желтка + 1 мМ Fe2/ л); смесь картофельного сока и железа (0,02 мл/мл желтка +1 мМ Fe+2/ л).
В качестве молекулярного прооксиданта использовано железо Fe+2 в виде FeSO4 конц. = 1 мМ / л.
Определяли уровень МДА при воздействии препарата БИНГСТИ и бензоата натрия.
Уровень МДА определяли по методике Владимирова [9]. Исследовали: биоэффективную концентрацию C max. (0,1 мл препарата + 4,9 мл физраствора); концентрат препарата (0,02 мл/ мл эритроцитарной массы); смесь биоэффективной концентрации и железа (0,1 C max./ мл эритроцитов + 1 мМ Fe 2+/л); смесь концентрата препарата и железа (0,02 мл/ мл эритроцитов + 1 мМ Fe 2/л) инкубировали при двух разных временных интервалах: т1= 1 ч; т2= 24 ч при температуре 37 °C. Переводили пересчет содержания МДА на цельную эритроцитарную массу с учетом разведения
(X 10).
Для статистической обработки результатов использовали пакет статистического анализа программы Microsoft Excel, Stat graph. Результаты исследований представлены в табл. 1, 2.
При использовании Fe +2 без добавления препарата изменение величины фонового свечения составило 10 мМ/л Fe +2,40±0,17 (p<0,05), что на 26 % превышает контрольные показатели, наименьшее изменение фонового свечения было получено при использовании 1 мМ/л Fe +2, изменение составило 2,26±0,10 (p<0,05), что на 18 % превышает контроль; изменение величины быстрой вспышки при использовании 1 мМ/л Fe 2
составило 2,53±0,14 (р<0,05), что на 20 % превосходит контроль.
Изменения других параметров (амплитуда максимального свечения, светосумма - суммарный выход квантов, скорость нарастания интенсивности свечения) железоинициированной ХЛ были несущественны.
Наибольшее изменение уровня МДА было получено при использовании 1 мМ/л Ре 2 и составило 3,455±0,163 (р<0,05), что на 362 % превышает уровень контрольных значений; наименьшее изменение уровня МДА было получено при использовании 10 мМ/л Бе+2 и составило 1,188±0,175 (р<0,05), что на 66 % превосходит контроль.
Такой характер изменений говорит о хорошей антиокислительной способности данной модельной системы, что отвечает условиям эксперимента [9, 10].
При исследовании воздействия препарата БИНГСТИ на липопротеиды желтка были получены следующие изменения параметров железоинициирован-ной ХЛ и уровня МДА.
Наибольшее изменение фонового свечения было получено при использовании смеси Бе + С тах; изменение составило 2,70±0,42 (р<0, 05), что на 35 % превышает контрольные показатели. Изменения, полученные при использовании других концентраций препарата, были несущественны.
Наибольшее изменение величины быстрой вспышки было получено при использовании смеси Бе + сок, и составило 5,51±0,42 (р<0, 05), что на 78 % превосходит контроль и на 6 % больше, чем в случае Бе + С тах (5,33±0,17 (р<0, 05)); наименьшее изменение величины быстрой вспышки было получено при использовании концентрата препарата БИНГСТИ: изменение составило 4,42±0,47 (р<0,05), что на 43 % превышает контрольные показатели. Изменения величины быстрой вспышки, полученные при использовании других концентраций препарата БИНГСТИ, были несущественны.
Наибольшее изменение величины амплитуды максимального свечения было получено при использовании смеси Бе + С тах; изменение составило 7,54±1,29 (р<0,05), что на 53 % превосходит контрольные показатели. Изменения, полученные при других вариантах опыта, были несущественны.
При исследовании воздействия препарата БИНГСТИ на ЛП желтка наибольшее изменение уровня МДА было получено при использовании смеси Бе + С тах и составило 3,062±0,128 (р<0,05), что на 405 % превосходит уровень контрольных значений; наименьшее изменение уровня МДА в ЛП желтка было получено при использовании сока проростков картофеля; изменение составило 0,219± 0,032 (р<0,05), что на 64 % ниже уровня контрольных значений. Изменения уровня МДА, полученные при использовании других концентраций препарата БИНГСТИ, несущественны.
Такой характер изменений говорит об отсутствии у препарата БИНГСТИ способности влиять на сво-боднорадикальные процессы и ПОЛ яиц возбудителей кишечных гельминтозов.
При исследовании воздействия бензоата натрия на ЛП желтка наибольшее изменение уровня МДА было получено при использовании смеси Ре+ 10-3 С тах бен-зоат изменение составило 1,194 ± 0,030 (р<0,05), что на 1212 % превосходит показатели контрольной группы, на 39 % больше, чем в случае с 1мМ/л Ре (1,158 ± 0,034 (р<0,05)). Наименьшее изменение уровня МДА было получено при использовании 0,2 Стах бензоата; изменение составило 0,538 ± 0,016 (р<0,05), что на 491 % превосходит контроль. Изменения уровня МДА в
сивности железоинициированной ХЛ и уровня МДА происходит за счет повреждающего воздействия веществ, входящих в состав сока проростков картофеля (детергентный механизм воздействия). В состав сока проростков картофеля входят стероидные гликоалка-лоиды, разделяющиеся на две подгруппы [13]:
1) азотсодержащие аналоги сапонинов, наиболее известные из которых соласодин и томатидин;
2) азотсодержащие стероиды, у которых кольца Е и Р сконденсированы. Из этих соединений широко рас-
ЛП желтка, полученные при использовании других концентраций бен-зоата, были несущественны. Такой характер изменений говорит об отсутствии у бензоата способности влиять на свободнорадикальные процессы и ПОЛ.
Если у препарата БИНГСТИ отсутствует способность влиять на свободнорадикальные процессы и ПОЛ, следовательно, изменения параметров железои-нициированной ХЛ и уровня МДА вызваны в результате другого, наиболее вероятного механизма воздействия на ЛП желтка и на мембраны эритроцитов человека. Мы предположили, что изменение интен-
Таблица 1
Изменение параметров хемилюминесценции при исследовании активности препарата БИНГСТИ в модельной системе липопротеидов желтка куриного яйца
Показатель Вариант опыта Кол-во повтор- ностей Среднее Стандартное отклонение Коэффициент вариации % от контроля
Fe 2+
Фон Контроль 3 1,91±0,08 0,265 13,874 100
10 мМ/л 3 2,40±0,17 0,564 23,493 +26*
1 мМ/л 3 2,26±0,10 0,332 14,675 +18*
h контроль 3 2,42±0,10 0,3 12,3 100
1 мМ/л 3 2,53±0,14 0,307 12,768 +20*
Сок проростков картофеля
Фон Контроль 3 2,00±0,06 0,268 13,416 100
10"3C 10 C max. 3 2,60±0,41 0,922 35,481 +30*
Fe + C Fe C max 3 2,70±0,42 0,7 23,809 +35*
h контроль 3 3,09±0,24 1,073 34,734 100
сок 3 4,42±0,47 0,94 10,633 +43*
Fe + C Fe C max 3 5,33±0,17 0,24 4,51 +72*
Fe + сок 3 5,51±0,42 1,94 30,124 +78*
!щах контроль 3 4,91±0,31 1,315 42,563 100
Fe + C Fe + C max 3 7,54±1,29 0,2404 3,188 +53*
Примечание. Достоверные отличия по отношению к контролю: *- p<0,05
Таблица 2
Изменение уровня МДА, нмоль/мл; мкмоль/мл, в липопротеидах желтка куриного яйца при исследовании прооксидантной активности препарата БИНГСТИ и бензоата натрия
Вариант опыта Кол-во повтор-ностей Среднее Стандартное отклонение Коэффициент вариации % от контроля
Fe2+
Контроль 3 0,717±0,132 0,374 52,1 100
10 мМ/л 3 1,188±0,175 0,429 36,1 +66*
1 мМ/л 3 3,455±0,163 0,399 11,6 +382*
Сок проростков картофеля
Контроль 3 0,606±0,099 0,312 51,45 100
Сок 3 0,219± 0,032 0,09 41,33 -64*
Fe + C Fe C max 3 3,062±0,128 0,34 11,06 +405*
Fe + сок 3 2,877±0,055 0,145 5,04 +374*
Бензоат натрия
Контроль 0,091±0,004 0,014 15,23 100
Fe+2 1 мМ/л 3 1,158±0,034 0,12 10,2 +1173*
Fe+ бензоатЫа 10-3 C 10 C max 3 1,194±0,030 0,104 8,7 +1212*
бензоат Na 0,2 C max. 3 0,538±0,016 0,055 10,3 +491*
Примечание. Достоверные отличия по отношению к контролю: * - p<0,05
пространен соланидин, который также входит в состав сока проростков картофеля.
Как и сами сапонины, их азотсодержащие аналоги являются аморфинами, хорошо растворимыми в воде, с высокими поверхностно-активными свойствами. Из-за присутствия в молекуле углеводной цепи обладают полярными свойствами и также являются детергентами [13].
В основе химической структуры стероидных алкалоидов лежит скелет циклопентанопергидрофенантре-на, связанный с гетероциклической системой, содержащей азот. В положении 3 находится группа -ОН, через которую присоединяется углеводная часть молекулы. У большинства стероидных алкалоидов в положениях 5 и 6 расположена двойная связь. Углеводная сесть молекулы может быть представлена глюкозой, галактозой, рамнозой, арабинозой, ксилозой, а также глюкуроновой и галактуроновой кислотами [12, 13].
В соке проростков картофеля соланидин, как и в других пасленовых, присутствует в форме гликоалка-лоида соланина [14].
Оболочка яиц возбудителей кишечных гельминто-зов непроницаема для больших молекул, но проницаема для воды, кислорода воздуха, и вследствие чего само яйцо является автономной системой [3]. Через оболочку яйца возбудителей кишечных гельминтозов проникают только те вещества, которые растворяются в ней либо разрушают ее [3].
По-видимому, происходит следующее: молекулы стероидных гликоалкалоидов (соланин) и азотсодержащих аналогов сапонинов (соласодин и томатидин) взаимодействуют с оболочкой яиц гельминтов по типу поверхностно-активных веществ [15].
Происходит адсорбция на липидной мембране: связывание с липидными компонентами оболочки происходит через гидроксильную группу у кольца Б стероидного ядра гликоалкалоида [12].
Адсорбируясь на оболочке и разрушая ее, вещества препарата БИНГСТИ взаимодействуют с внутренним содержимым яйца возбудителей кишечных гель-минтозов, приводя к его дефрагментации. Также возможен другой механизм: сапониноподобные вещества, адсорбируясь на мембране оболочки яйца подобно ПАВ, препятствуют поступлению кислорода. Однако изменения уровня ХЛ и МДА, полученные в ходе исследования активности препарата БИНГСТИ, позволяют полностью исключить этот механизм.
Ростовский государственный строительный университет
Очень малые экспозиционные дозы препарата минимизируют возможность вторичного загрязнения окружающей среды после его использования, и следовательно, устраняют необходимость последующей очистки объекта дегельминтизации.
Литература
1. Вознесенский В. В., Феофанов Ю. А. // Инженерная экология. 1999. № 1. С. 2 -5.
2. Грибова О.А. Научное обоснование технологии производства и применения растительных препаратов для дегельминтизации инвазированных объектов окружающей среды: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Новочеркасск, 2003. С. 1 -4.
3. Романенко Н. А., Падченко И. К., Чебышев Н. В. Санитарная паразитология: Руководство для врачей. М., 2000. С. 57-62.
4. Серегин М. Ю.. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. 2005. Техн. науки. Спецвыпуск. С. 104 - 107.
5. Серегин М. Ю. // Строительство - 2005: Междунар. научно-практ. конф. Ростов н/Д, 2005. С. 50 - 52.
6. Серегин М. Ю., Серпокрътов Н. С. // Актуальные проблемы строительства: Материалы 53-й науч.-техн. конф. профессорско-преподавательского состава, научных работников, аспирантов и студентов. Апрель 2004 г. Новочеркасск. 2004. С. 15 - 17.
7. Долженко Л.А. и др. Патент № 2120421 РФ, 6 С 02 Р 11/00. Способ дегельминтизации осадков сточных вод от яиц гельминтов. РФ. Заявл. 20.11.1997.
8. Серпокрътов Н.С. и др. Патент № 2162823 РФ, 7 С 02 Б 1/50. Средство для обеззараживания сточных и водопроводных вод от яиц гельминтов. РФ. Заявл. 15.10.1999.
9. Владимиров Ю.А., Арчаков А.М. Перекисное окисление липидов в биомембранах. М., 1972.
10. Владимиров Ю.А., Шерстнев М.П., Азимбаев Т.К. // Биофизика. 1992. Т. 37. С. 1041 - 1047.
11. Шерстнев М. П., Азимбаев Т. К., Владимиров Ю. А. // Биофизика. 1995. Т. 40. Вып. 3. С. 531 - 533.
12. Щербаков В.Г. и др. Биохимия растительного сырья / Под ред. В. Г. Щербакова. М., 1999. С. 211, 338.
13. Красильникова Л. А. и др. Биохимия растений / Под ред. Л. А. Красильниковой. Ростов н/Д; Харьков, 2004. С. 179 - 180.
14. Орлов Б.Н., Гелашвили Д.Б., Ибрагимов А.К. Ядовитые животные и растения СССР: Справочное пособие. М., 1990. С. 238 - 239.
15. Артеменко А. И. Органическая химия: Учебник. М., 1998. С. 484 - 491.
16. Гримайло Л.В., Хроменкова Е.П., Ермолова Р.С. Патент № 2062752 РФ, 6 С 02 Б 1/50. Средство для обеззараживания сточных и водопроводных вод от яиц гельминтов. РФ. Заявл. 10.09.1993.
5 декабря 2006 г.
