CC BY
34
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
О Л. Н. Пылев, И. Е. Валамина, 1994 УДК 616.3-006.04-02-084:615.37
Л. Н. Пылев, И. Е. Валамина
О БИОЛОГИЧЕСКОЙ АГРЕССИВНОСТИ ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕГО ТУФА ПЕГАССКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
НИИ канцерогенеза, ЦНИЛ Государственного медицинского института, Екатеринбург
Цеолиты входят в состав группы минералов-алюмосиликатов, их насчитывается около 50 видов. В чистом виде они обычно не встречаются, а содержатся в туфо-генно-осадочных породах, иногда в больших количествах (более 90%). Помимо цеолитов в туфах присутствуют глины, полевые шпаты, кварц и др.
В силу уникальных физико-химических свойств (адсорбционная и ионообменная активность, богатый микроэлементный состав и др.) цеолиты, точнее цеолитсодержащие туфы, уже нашли применение в различных сферах жизнедеятельности человека, начиная от сельского хозяйства и животноводства и кончая атомной энергетикой. Среди месторождений цеолитсодержащего туфа Сибири и Дальнего Востока важное место занимает Пегасское месторождение (Кемеровская область) гейландита — клиноптилолита. Пегасский цеолитсодержащий туф весьма неплохо изучен как с физико-химических позиций, так и с точки зрения его биологических свойств. Показана способность пега-сина сорбировать радионуклиды из сточных вод [3]; при скармливании пегасина курам в количестве 3— 6% от общего количества корма повышается их продуктивность Dl; добавка пегасина в корм бычков (0,5 г на 1 кг массы животного) способствовала повышению живой массы на 14,9% [5] и др.
В то же время в литературе нет сведений об исследованиях возможных неблагоприятных последствий длительного поступления пегасина в живой организм.
Данная работа посвящена изучению мутагенной и канцерогенной активности пегасина.
Материалы и методы. Изучен образец цеолитсодержащего туфа, отобранный из нижней пачки пласта № 6 месторождения задирочным сечением на всю мощность пачки. Образец может считаться усредненным на данный период разработки месторождения. Содержание клиноптилолита около 60%, примеси — обычные для данного вида породы. Модуль (молярное отношение Si02/Al203) равен 8,3. Содержание Si02 — 63,9%; А1203— 12,62%; F1203 — 4%; MgO — 1,34%; CaO — 4,15%; Na20 — 0,45%.
Отобранные куски туфа измельчали, 70% частиц имели размеры до 5 мкм, т.е. пыль является респирабельной, удельная поверхность составляет 50 м2/г.
Острую токсичность пыли определяли при внутрибрюшинном введении мышам.
Мутагенность изучали в микроядерном тесте на мышах самцах BAL/С с массой тела 17—18 г, по 6—7 особей в группе. Просте-рилизованную пыль вводили мышам однократно внутрибрюшинно в дозе 1/2 и 3/4 ЛД50в 0,5 мл изотонического раствора натрия хлорида. Контрольным животным вводили только раствор. В качестве положительного контроля использовали известный кластоген —
синтомицин С, который вводили мышам в минимально эффективной дозе (по данным литературы) — 0,16 мг на 1 кг массы тела животного.
Мышей забивали строго через 24 ч после введения веществ. Мазки костного мозга, взятого из бедренной кости, окрашивали красителями Май-Грюнвальда и Гимза. Подсчет полихроматофильных эритроцитов (ПХЭ) с микроядрами производили на 1000 ПХЭ. Микроядра в этих эритроцитах образуются во время митоза из ацентричных фрагментов хромосом в результате действия кластогена.
В каждой группе мышей было проанализировано не менее 6000 ПХЭ. Статистическая обработка результатов проводилась с использованием Т-критерия Уайта — метода непараметрической статистики из группы ранговых тестов [2].
Содержание канцерогенного углеводорода бенз(а)пирена (БП), являющегося индикатором наличия в пробе полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), в том числе канцерогенных, определяли спектрально-флуоресцентным методом на спектрометре ДФС-24 в растворе Н-октана при температуре жидкого азота, используя метод добавок. Экстракцию ПАУ из пыли проводили трехкратно очищенным бензолом.
Канцерогенную активность пегасина изучали в хроническом опыте на крысах Вистар путем трехкратного с месячным интервалом внутриплеврального введения по 20 мг пыли в 0,5 мл изотонического раствора натрия хлорида. Контролем служили интактные животные. Крыс наблюдали в течение их жизни, погибших вскрывали, внутренние органы и опухоли подвергали гистологической обработке и морфологическому изучению. Выживаемость животных в опытной и контрольной группах и динамика изменения их массы существенно не отличались, что позволило для статистической обработки использовать критерий «Т» Фишера—Стьюдента и метод «х ».
Результаты и обсуждение. ЛД50 для пегасина составила 2,5 г/кг. По классификации К. К. Сидорова (1973), она относится к V классу, т.е. малотоксична.
В табл. 1 приведены результаты изучения мутагенности пыли пегасина. Как следует из данных таблицы, митомицин-С проявил мутагенную активность, значит, использованные нами животные чувствительны к действию кластогенов.
Таблица I. Мутагенная активность пыли пегасина в микроядерном тесте
Показатели Доза пыли Число ПХЭ с микроядрами на 1000 ПХЭ (X+S-c)
1/2 ЛД5о 1,25 г/кг 2,83 ± 0,3
3/4 ЛД$о 1,9 г/кг 3,83 ± 0,6
Митомицин-С 0,16 мг/кг 7,70 ± 0,3
Изотонический раствор натрия хлорида 0,5 мл 2,70 ± 0,3
Введение пыли существенно не увеличило числа ПХЭ с микроядрами в костном мозге мышей, т.е. изученный образец пегасина в данных экспериментах не проявил мутагенной активности.
Содержание БП в пыли было невелико (3,57 мкг/кг). Оно не намного превышает фоновый уровень БП в почве, однако несколько выше, чем в образцах других цеолитсодержащих туфов, в частности Шивыртуйско-го, Чугуевского и Хонгуруйского месторождений [4].
Данные об опухолях, обнаруженных при изучении канцерогенной активности пегасина, суммированы в табл. 2.
При внутриплевральном введении пыли у двух самок (4,8%) были найдены мезотелиомы плевры (кар-цино- и саркомоподобная). Всего они выявлены у
Таблица 2. Канцерогенная активность Пегасского цеолитсодержащею туфа при виутриплевральном введении крысам Вистар
(20 мг х 3 с месячным интервалом)
Группа Пол Всего животных Эффективное число животных Количество животных с опухолями
мезотелиомы абс. (%) опухоли легких абс. (%) гемобластозы абс. (%) опухоли молочных желез абс. (%) опухоли гипофиза абс. (%) опухоли других органов абс. (%)
Пегасин Самки 44 42 2 (4,8 ± 3,3) 2 (4,8 ± 3,3) 14 (33,3 ± 7,3) 23 (54,8 ± 7,7) 8 (19,0 ± 6,0) 9*(21,4 ± 6,3)
Самцы 46 30 0 0 6 (20,0 ± 7,3) — 6 (20,0 ± 7,3) 8**(26,7 ± 8,1)
Всего 90 72 2 (2,8 ± 1,9) 2 (2,8 ± 1,9) 20 (27,8 + 5,3) — 14 (19,4 ± 4,7) 17 (23,7 ± 5,0)
Контроль Самки 48 48 — — 6 (12,5 ± 4,8) 20 (41,7 ± 7,1) 18 (37,5 ± 7,0) 7***(14,6 ± 5,1)
Самцы 43 43 — — 4 (9,3 ± 4,4) — 18 (41,9 ± 7,5) 4****(9,3 ± 4,4)
Всего 91 91 — — 10 (11,0 ± 3,3) — 36 (39,6 ±5,1) 11 (12,1 ± 3,4)
* Аденомы надпочечника, папиллома преджелудка (6), подкожные саркомы на месте введения пегасина (2), ** Аденомы надпочечника, гепатоцеллюлярный рак (5), подкожные саркомы на месте введения пегасина (2). *** Аденомы надпочечника, гемангиома средостения, текома, рак матки, аденокарцинома кишечника (3). #*** Аденомы надпочечника, гепатоцеллюлярный рак, фибросаркома легкого (2).
2,8% крыс. Средний латентный период их возникновения (обнаружения) составлял 20,7 мес. Эти опухоли, учитывая отсутствие их спонтанного возникновения у этого вида животных, являются следствием воздействия пыли. Причины их развития неясны, а число весьма мало. Статистическое различие с контролем отсутствует (х2-2,6). У 2 крыс (также самок) выявлены папиллярные, типичного строения аденомы легкого (4,8%), в целом по группе — 2,8%. Такого рода новообразования, хотя и редко, но встречаются у крыс, и серьезных оснований утверждать, что они возникли вследствие действия пегасина, нет.
В отличие от опухолей органов дыхания у подопытных животных существенно чаще (%2=7,5) чем у контрольных крыс возникли различного характера гемо-бластозы (лимфомы легкого, брюшной полости, лейкозы) с типичным для них строением. В опытной группе они выявлены в 27,8% случаев, в контрольной группе — у 11,0% крыс. Средний латентный период возникновения (обнаружения) гемобластозов у крыс опытной группы составлял 15,3 мес, а кон+рольной— 19,6 мес, т.е. был на 4,3 мес короче. Как следует из многочисленных данных литературы и результатов, полученных у контрольных животных в этих опытах, гемобластозы у крыс могут возникнуть спонтанно. Если под воздействием какого-либо соединения их число увеличивается, это свидетельствует о канцерогенных свойствах данного соединения.
Число спонтанно возникающих опухолей молочных желез у крыс варьирует в широких пределах. Их количество примерно одинаково у животных опытной и контрольной групп. То же можно сказать и об аденомах гипофиза. Количество последних в контрольной группе было несколько больше, однако в пределах, описанных в литературе.
Большинство из опухолей других органов может возникнуть у крыс спонтанно. Обращают на себя внимание только развивавшиеся у подопытных крыс подкожные фибросаркомы на месте внутриплеврального введения пегасина. Их причиной, очевидно, является пыль цеолитового туфа, попавшая подкожно при ее инъекции в полость плевры.
Оценивая в целом изложенные результаты экспериментов, можно сделать заключение, что пыль пегасина малотоксична, немутагенна в использованном тесте и слабо канцерогенна в проведенных опытах на крысах.
Экспериментальное изучение биологических свойств вещества практически всегда предусматривает агравацию каких-либо натурных условий, будь то путь поступления его в живой организм, или дозы и время экспозиции. В данном случае внутриплевральное введение цеолитов крысам не является физиологическим. В условиях добычи и переработки пыль попадает в организм человека при дыхании. Однако учитывая накопленный материал, данная аранжировка эксперимента представляется вполне правомерной хотя бы потому, что позволяет четко контролировать вводимую дозу. С другой стороны, цеолиты могут иметь волокнистую (игольчатую) структуру или могут быть загрязнены игольчатыми компонентами, а для волокнистых соединений внутриплевральный путь введения вещества при его тестировании признается правомерным, хотя на практике путь их поступления в организм человека — ингаляционный.
Хорошо известно, что около 80—90% твердых аэрозолей попадают из легких после их экспекторации в же-лудочно-кишечный тракт. В настоящее время некоторые цеолиты предлагают использовать в качестве энтеросорбентов в клинической практике. В то же время пероральный путь введения для изучения канцерогенное™ цеолитов вряд ли целесообразен в силу их быстрого прохождения через желудочно-кишечный тракт животного. Создание в организме депо вещества увеличивает вероятность выявления его неблагоприятных свойств, однако необходимы разумная интерпретация и экстраполяция результатов опытов на животных в клиническую практику. Результаты изучения канцерогенной активности пыли пегасина не дают оснований для запрещения или существенного ограничения использования цеолита Пегасского месторождения в хозяйственной деятельности человека. В то же время контакт с его пылью должен быть по возможности снижен.
ЛИТЕРА ТУРА
1. Бгатов В. И., Ван А. В., Мотовшов К. Я. Физико-химические и медико-биологические свойства природных цеолитов. — Новосибирск. — 1990. — С. 86—90.
2. Лакин Г. Ф. Биометрия. — М. — 1980. — С. 110—116.
3. Прокофьев О. Н., Антонова В. А., Павло« И. Ю. I/ Физико-химические и медико-биологические свойства природных цеолитов. — Новосибирск. — 1990. — С. 58—67.
4. Пылев Л. Н., Кривошеева Л. В. // Там же. — С. 114—136.
5. Шадрин А. М., Сафонов В. С. // Там же. — С. 90—99.
Поступила 02.09.93
© Н. И. Шеренешева, В. Е. Финько, 1994 УДК 616.3-006.04-02-084:615.37
Н. И. Шеренешева, В. Е. Финько
ВЛИЯНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОГО СИНТЕТИЧЕСКОГО БЕТА-КАРОТИНА НА КАНЦЕРОГЕНЕЗ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА У КРЫС, ИНДУЦИРОВАННЫЙ М-МЕТИЛ-1Ч-НИТРО-1\-НИТРОЗОГУАНИДИНОМ
НИИ экспериментальной диагностики и терапии опухолей
Эпидемиологические исследования содержат данные, свидетельствующие о повышении риска возникновения злокачественных новообразований легкого, же-лудочно-кишечного тракта, мочевого пузыря, предстательной железы и ряда других локализаций у людей, потребляющих недостаточное количество бета-каротина с пищей [1,13]. Многочисленные экспериментальные исследования доказывают, что каротиноиды снижают частоту и замедляют рост опухолей кожи у лабораторных животных, индуцированных физическими или химическими канцерогенами [7, 8, 10, 11]. Что касается возможного защитного действия каротиноидов при канцерогенезе желудочно-кишечного тракта, то такие исследования единичны. Так, по данным Temple, Basu [12], частота и множественность индуцированных ДМГ опухолей толстой кишки у мышей, получивших бета-каротин, снижались на 50%. В аналогичных опытах, проведенных на крысах, бета-каротин оказался неэффективен [6].
В наших ранее выполненных исследованиях были изучены особенности желудочно-кишечного канцерогенеза, индуцированного К-метил-К-нитро-К-нитрозогу-анидином (МННГ) у крыс в условиях продолжительного введения высококаротиноидного комплекса из плодов шиповника [5]. В настоящей работе представлена оценка влияния отечественного синтетического бета-каротина на желудочно-кишечный канцерогенез у крыс, индуцированных МННГ.
Материалы и методы. Химические вещества. Бета-каротин синтезирован в лаборатории полиеновых соединений НПО «Витамины», получен из этого учреждения в виде пасты, содержащей 30 или 15% основного препарата, а также некоторые оксиданты в соевом масле. МННГ синтезирован в лаборатории химического синтеза ОНЦ РАМН [9].
Животные. Белые беспородные крысы-самцы разводки ОНЦ РАМН с исходной массой тела 200—250 г содержались в пластиковых
клетках (по 5 особей) на стандартной диете. Животные (117 крыс) были разделены на 6 групп. Крысы 1-й (25), 2-й (25) и 3-й группы (22) получали бета-каротин соответственно в дозе 10,1—0,1 мг/кг массы тела 3 раза в неделю с кормом и МННГ с питьевой водой (0,01%). Крысы 4-й (20) и 5-й групп (15) — только МННГ или только бета-каротин. Крысы 6-й группы (5) служили интактным контролем. Перед кормлением животных навеску пасты разводили в подсолнечном масле. Введение бета-каротина было начато за 2 мес до начала введения МННГ и продолжалось в течение всего опыта.
Длительность введения МННГ составила 6 мес. Ежемесячно животных взвешивали. Опыт закончили через 14 мес. Оставшиеся в живых к концу опыта крысы были умерщвлены эфиром. Все подопытные и контрольные животные были подвергнуты патологоанатомическому исследованию. Материал фиксировали в 10% растворе формалина, заключали в парафин. Срезы окрашивали гематоксилином и эозином.
Результаты подвергали статистической обработке стандартными методами [2], вычисляя средние значения, доверительные интервалы средних и достоверность отличий между средними по критерию Стью-дента (Т-критерий). При оценке антиканцерогенного действия бета-каротина полученные результаты подвергали статистическому анализу с использованием критерия %2 с поправкой Иейтса для ограниченного числа наблюдений [3].
Результаты и обсуждение. Масса тела и выживаемость. Через 6 мес после начала опыта показатели массы тела животных во всех опытных группах были примерно одинаковыми и практически не отличались от аналогичного показателя в группе интактного контроля. Введение бета-каротина не влияло на выживаемость крыс.
Индукция опухолей. У крыс, получавших только бета-каротин, как и у интактных, при морфологическом исследовании патологических изменений во внутренних органах не обнаружено. Данные по индукции опухолей представлены в табл. 1. Как видно из таблицы, опухоли развились у крыс 1—4-й групп. Опухоли были обнаружены у 5 из 25 крыс 1-й, у 8 из 23 крыс 2-й, у 7 из 20 крыс 3-й, у 7 из 19 крыс 4-й группы, что составило соответственно 20, 34,7, 35 и 36,7%. Статистическая обработка полученных результатов показала, что существенных различий в общей частоте опухолей между группами не было. Однако если во 2-й и 3-й группах крыс, получивших бета-каротин в дозах 1,0 и 0,1 мг/кг, частота возникновения опухолей была практически одинакова с аналогичным показателем в 4-й группе, то при увеличении дозы бета-каротина до 10 мг/кг частота опухолей снизилась в 1,8 раза по сравнению с животными, получавшими только канцероген.
Все обнаруженные опухоли локализовались в желу-дочно-кишечном тракте: железистом отделе желудка и тонкой кишке. Локализация и морфология опухолей во всех группах были характерны для канцерогенного действия МННГ при использованной схеме его введения [4]. Бета-каротин в исследованных дозах не оказал заметного влияния на гистологическую структуру и локализацию индуцированных МННГ опухолей и не вызывал появление новообразований у животных 5-й группы. У крыс 2-й и 3-й групп, получивших МННГ совместно с бета-каротином в дозах соответственно 1,0 и 0,1 мг/кг, показатели частоты возникновения опухолей желудка, как и показатели общей частоты опухолей, были практически одинаковы с аналогичными данными в группе животных, получивших только МННГ (30,4 и 30,0 против 26,3%). В то же время у крыс этих же групп отмечено снижение частоты возникновения опухолей тонкой кишки до 8,6 и 5% по сравнению с 15,7% в 4-й группе.
