Обмен макро- и микроэлементов при введении свинца и в условиях сорбционной коррекции на фоне беременности Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

№ 2 - 2014 г.

14.00.00 медицинские и фармацевтические науки УДК 618:2:577.118]-085.246.2

ОБМЕН МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ВВЕДЕНИИ СВИНЦА И В УСЛОВИЯХ СОРБЦИОННОЙ КОРРЕКЦИИ НА ФОНЕ БЕРЕМЕННОСТИ

Н. Е. Гелъфонд1. Е. В. Старкова1. В. В. Греф2

ФГБУ «НИИ клинической и экспериментальной лимфологии» СО РАМН (г. Новосибирск) 2МБУЗ НСО «Родильный дом № 7» (г. Новосибирск)

С помощью многоэлементного анализа изучена динамика распределения микро-и макроэлементов в сыворотке крови беременных животных в условиях хронической интоксикации солями свинца и на фоне сорбционной коррекции. Крысам-самкам до беременности эндогастрально вводился ацетат свинца. Моделирование свинцовой интоксикации у беременных животных приводит к резкому нарушению кислотно-щелочного и водно-электролитного балансов, перераспределению элементов в системе «мать-плацента-плод» и накоплению крайне токсичного Pb в крови. Установлено, что энтеральное введение наноуглеродного минерального сорбента НУМС приводит к снижению концентрации свинца, но не оказывает избирательного действия по отношению к эссенциальным макро- и микроэлементам.

Ключевые слова: свинец, микро- и макроэлементы, сыворотка крови, сорбент.

Гельфонд Наталья Евгеньевна — кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории лимфорегуляции ФГБУ «НИИ клинической и экспериментальной лимфологии», г. Новосибирск, e-mail: [email protected]

Старкова Елена Владимировна — кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории функциональной морфологии лимфатической системы ФГБУ «НИИ клинической и экспериментальной лимфологии», г. Новосибирск, e-mail: [email protected]

Греф Виктор Викторович — врач высшей категории, главный врач МБУЗ НСО «Родильный дом № 7», г. Новосибирск, рабочий телефон: 8 (383) 337-52-00, e-mail: e-mail:[email protected]

Ежегодно человечество производит десятки тысяч новых химических соединений, которые контактируют с человеком, вторгаясь в его обменные процессы. Тяжелые

металлы занимают второе место (после пестицидов) среди главных загрязнителей среды обитания. Их концентрации в биосфере в 30-600 раз превышают фоновый уровень [6]. 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, а это значительно повышает риск развития нарушений нормальных биохимических и биологических основ жизнедеятельности. Особенно токсичным среди тяжелых металлов считается свинец, причисляемый к первому классу чрезвычайно опасных для организма веществ.

Доказана репродуктивная токсичность свинца, этот элемент легко преодолевает плацентарный барьер и аккумулируется тканями плода [7]. Длительный контакт во время беременности с вредными химическими веществами, даже подпороговых значений, приводит к повреждению фетоплацентарного комплекса и внутриутробно формируются дизадаптивные процессы, которые в дальнейшем реализуются в патологические состояния, напрямую связанные с нарушениями в минеральном обмене [4]. По данным ВОЗ, известно, что концентрация свинца выше 150 мг/л чревата угрозой развития преждевременных родов. Установлен факт проникновения свинца через плаценту и накопление его в костях, сердце, печени, почках и лёгких плода, что обеспечивает высокий риск уже внутриутробного поражения органов и в дальнейшем риск развития заболеваний [1]. Исследование различных биосубстратов, взятых у плодов и беременных во время прерывания беременности по случаю врождённой патологии или мертворождения, свидетельствует, что в организме матери и плода обнаружены различные ксенобиотики, в том числе и высокие концентрации свинца. Это создаёт прямой риск популяционного нарушения репродуктивного здоровья и угрозу перинатальных потерь [3].

Несмотря на развитие эфферентных методов лечения в токсикологии и акушерстве, использование сорбентов для снижения токсической нагрузки на организм является чрезвычайно актуальным, так как многие лекарственные препараты не рекомендуются или даже противопоказаны во время беременности.

Целью данного исследования явилось сравнительное изучение многоэлементного состава сыворотки крови при хронической интоксикации солями свинца беременных животных и на фоне сорбционной коррекции.

Материалы и методы. Исследование проведено на 60-ти 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 на 21-е сутки беременности. Моделирование хронической экзогенной интоксикации проводилось животным до беременности посредством энтерального введения раствора ацетата свинца ежедневно в дозе 20 мг/кг веса в течение 18-ми суток [8]. Сорбент НУМС вводился также энтерально из расчета на вес животного в течение 14-ти суток (с 4-го по 18-й день введения ацетата свинца). Животные разделены на следующие группы: 1-я группа — интактные контрольные животные, 2-я группа — животные, которым проводилось введение раствора ацетата свинца, 3-я группа — беременные контрольные животные, 4-я группа — беременные животные с введением раствора ацетата свинца до беременности, 5-я группа — контрольные животные с введением сорбента, 6-я группа — беременные животные с введением до беременности раствора ацетата свинца и сорбента. Для энтеральной сорбции использовали

наноуглеродный минеральный сорбент НУМС, разработанный в «ИНХ им. А.В. Николаева СО РАН».

Количественный элементный анализ сыворотки крови выполнен для 11-ти элементов: Al, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, Zn, Pb методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (спектрометр iCAP 6000, Intertech. Corp., USA). Процедура анализа включала предварительную минерализацию пробы по способу сухого озоления 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.

Определяли среднее количество, ошибку среднего, среднее квадратичное отклонение, доверительный интервал. За достоверность различий принимали значение p < 0,05 (по t-критерию Стьюдента), вероятность различий составляла 95 % и более.

Результаты. Данные химического состава сыворотки крови приведены в таблице.

Минеральный состав сыворотки крови, мг/кг

Элемент 1-я группа контроль n = 10 2-я группа введение свинца n = 10 [2] 3-я группа беремен. n = 10 4-я группа беремен. с введением свинца n = 10 5-я группа — введение сорбента n = 10 [2] 6-я группа — беременные с введением Pb и сорбента n = 10

Al 0,24 ± 0,03 0,24 ± 0,04 0,09 ± 0,02 0,07 ± 0,01 0,12 ± 0,01* 0,09 ± 0,02

Ca 42,0 ± 7,6 35,1 ± 5,0* 51,0 ± 7,5* 28,0 ± 3,2*^ 33,7 ± 6,0 30,5 ± 2,7*^

Cu 0,40 ± 0,05 0,62 ± 0,08* 0,46 ± 0,05 0,63 ± 0,06*^ 0,30 ± 0,02 0,45 ± 0,01

Fe 3,75 ± 0,44 2,42 ± 0,25* 2,0 ± 0,21* 1,43 ± 0,25*^ 2,7 ± 0,6 1,92 ± 0,11*

K 351 ± 45 150 ± 31* 275 ± 38 163 ± 29* 350 ± 5,0 263 ± 15*

Mg 27 ± 2,2 15 ± 1,7* 25 ± 2,5 18 ± 1,9*^ 12,1 ± 0,9* 20 ± 1,5*^

Mn 0,05 ± 0,004 0,01 ± 0,001* 0,02 ± 0,002* 0,02 ± 0,001* 0,05 ± 0,006 0,05 ± 0,004^

Na 2950 ± 200 2190 ± 139* 3200 ± 145 2850 ± 110^ 2500 ± 200 2450 ± 195^

P 480 ± 30 440 ± 28* 480 ± 25 468 ± 31 453,2 ± 5,0 425 ± 22*^

Zn 8,5 ± 0,88 2,5 ± 0,32* 6,4 ± 0,62 1,7 ± 0,18*^ 5,60 ± 0,90 5,50 ± 0,10*^

Pb 0,06 ± 0,01 0,10 ± 0,01* 0,06 ± 0,01 0,07 ± 0,005* 0,04 ± 0,01 0,04 ± 0,01

Примечание: *- отличия достоверны в сравнении с интактными животными при р < 0,95, • — отличия достоверны в сравнении с группой беременности при р < 0,95

Исследование количественного содержания микро- и макроэлементов в сыворотке крови у интактных животных показало, что по количественному содержанию макроэлементы распределяются в порядке убывания: от 2950 до 27 мг/кг для Р, К, Са, Мд; микроэлементы распределяются в диапазонах от 8,5 до 3,8 мг/кг — для Zn, Fe, от 0,40 до 0,24 мг/кг — для Си, А1 и от 0,06 до 0,05 мг/кг — РЬ и Мп.

Во время физиологической беременности элементный баланс в организме несколько меняется. Повышается содержание Са и № на 20 и 8 % соответственно, при этом отмечается достоверное понижение уровня К, Fe, Zn на 21, 45, 24 % соответственно и тенденция к снижению для Мд, Си, Мп. Данные изменения связаны с развитием и активным функционированием фетоплацентарного комплекса. При этом

концентрация Pb в сыворотке беременных животных не изменилась по сравнению с контрольной группой.

При беременности введение свинца сопровождается повышением его содержания на 16 %. Уровень содержания остальных элементов, кроме Cu, в сыворотке крови значительно понизился как по сравнению с контрольной группой 1: Al — 70 %, Ca — 33 %, Fe — 60 %, K — 56 %, Mg — 33 %, Mn — 60 %, Zn — 80 %, так и по сравнению с группой 3 (физиологическая беременность): Са на 45 %, Fe — 35 %, Mg — 28 %, K — 40 %, Na — 10 %, Zn — 70 % (табл. 1), уровни содержания Р и Mn достоверно не изменились.

Важно отметить, что при накоплении свинца в организме происходит изменение электролитного баланса, так как соотношение уровней содержания Na/K в сыворотке изменяется. Известно, что даже незначительные сдвиги в содержании натрия и калия в биологических жидкостях и тканях организма сопровождаются серьезными, порой несовместимыми с жизнью, последствиями [5]. Коэффициент отношения Na/K в сыворотке крови в контрольной группе составляет 8,4. При введении свинца уровень калия сыворотки крови падает более чем в 2 раза, это приводит к увеличению коэффициента Na/K до 14,6 и до 17,4 на фоне беременности, отягощённой введением Pb.

Введение в рацион сорбента у интактных животных (группа 5) привело к незначительному понижению по сравнению с контрольной группой уровня концентраций исследуемых элементов, в том числе и свинца, кроме K, P и Mn, концентрации которых достоверно не изменились [2].

У животных при сочетанном введении свинца и сорбента на фоне беременности концентрация свинца понизилась (сравнение с контролем и группой с физиологической беременностью). Уровень содержания Pb понизился на 30 % по сравнению как с группой 1, так и группой 3 и более чем на 40 % с группами 4 и 2. Концентрации остальных биоэлементов ниже, чем в контрольной группе, однако дефициты менее выражены по сравнению с группой при введении свинца (кроме Cu, Na и P, чей уровень в пределах ошибки соизмерим с величинами в группе 4 при затравке свинцом).

Таким образом, проведенные исследования показали, что моделирование свинцовой интоксикации, особенно во время беременности, приводит к резкому нарушению кислотно-щелочного и водно-электролитного балансов, о чем свидетельствует изменение соотношения Na+/K+ и накоплению крайне токсичного Pb в крови. Энтеральное применение наноуглеродного минерального сорбента способствует снижению концентрации свинца в исследуемых биосубстратах, но не оказывает избирательного действия по отношению к эссенциальным макро- и микроэлементам.

Список литературы:

1. Артемьева Е. К. Концентрация микроэлементов в системе «мать-плацента-плод» на территориях с различным уровнем антропогенной нагрузки / Е. К. Артемьева,

Н. П. Сетко, В. Б. Сапрыкин // Микроэлементы в медицине. — 2004. — № 5. — С. 1-3.

2. Гельфонд Н. Е. Макро-микроэлементы как маркеры развития эндотоксикоза при хронической свинцовой интоксикации и сорбционной коррекции / Н. Е. Гельфонд,

Е. В. Старкова, В. В. Греф // Журн. известия Самарского научного центра Российской академии наук. — 2011. — Т. 13, № 1 (7). — С. 1681-1684.

3. Зайцева Н. В. Влияние экологических факторов на формирование перинатальных потерь на промышленно развитых территориях (на примере г. Березники) / Н. В. Зайцева, В. Б. Алексеев, Д. А. Кирьянов // Влияние загрязнения окружающей среды на здоровье человека : тезисы докл. 1-й Всерос. научн. конф. с междунар. участ.

- Новосибирск, 2002. - С. 78-80.

4. Лодягина Н. С. Связь содержания тяжёлых металлов в биосредах беременных женщин и исходов беременности в Санкт-Петербурге / Н. С. Лодягина, Г. А. Ливанов, А. М. Малов // Микроэлементы в медицине. — 2008. — № 9. — С. 58.

5. Мясников А. А. Водно-электролитный обмен при тяжелой декомпрессионной болезни и возможности его коррекции / А. А. Мясников, В. И. Чернов, А. Ю. Шитов // Вестник Санкт-петербургского университета. — 2007. — № 11. — С. 30-36.

6. Сает Ю. Е. Геохимия окружающей среды геохимия окружающей среды / Ю. Е. Сает, Б. А. Ревич, Е. П. Янин. — М. : Недра, 1990. — 335 с.

7. Скальный А. В. Свинец и здоровье человека (диагностика и лечение сатурнизма) : руководство для врачей и студентов мед. вузов / А. В. Скальный. — М., 1997. — 35 с.

8. Способ моделирования хронической токсической нефропатии. Рег. номер. 2005109451/14 от 10.27.2006 Датиева Л. Р., Дзугкоева Ф. С.

EXCHANGE OF MACRO- AND MICROELEMENTS AT PLUMB MEDICATION AND IN THE CONDITIONS OF SORPTION CORRECTION AGAINST

PREGNANCY

N. E. Gelfond1. E. V. Starkova1. V. V. Gref-

1FSBE «Scientific research institute of clinical and experimental lymphology» SB RAMS

(Novosibirsk c.) -MBHE NR «Maternity house № 7» (Novosibirsk c.)

Dynamics of distribution of micro and macroelements in blood serum of pregnant animals at chronic intoxication by lead salts and against sorption correction is studied by means of the multielement analysis. The lead acetate was administered intragastrically to female rats before pregnancy. Modeling of lead intoxication at pregnant animals leads to acute disturbance of acid-base and hydro-electrolytic balance, redistribution of elements in mother-placenta-fetus system and to accumulation of the extremely toxiferous Pb in a blood. It is established that enteral introduction of a nanocarbon mineral sorbent NCMS leads to depression of lead concentration, but has no selective effect in relation to essential macro- and to microelements.

Keywords: lead (plumb), micro and macrocells, blood serum, sorbent.

About authors:

Gelfond Natalia Evgenyevna — candidate of chemical science, leading researcher of lymphoregulation laboratory at FSBE «Scientific research institute of clinical and experimental lymphology» SB RAMS, e-mail: [email protected]

Starkova Elena Vladimirovna — candidate of medical science, leading researcher of laboratory of functional morphology of lymphatic system at FSBE «Scientific research institute of clinical and experimental lymphology» SB RAMS, e-mail: [email protected]

Gref Victor Viktorovich — doctor of higher category, chief physician at MBHE NR «Maternity house № 7», office phone: 8 (383) 337-52-00, e-mail: e-mail:[email protected]

List of the Literature:

1. Artemyeva E. K. Concentration of trace substances in mother-placenta-fetus system

in territories with various level of anthropogenous load / E. K. Artemyeva, N. P. Setko, V. B. Saprykin // Trace substances in medicine. — 2004. — № 5. — P. 1-3.

2. Gelfond N. E. Macro- and microelements as markers of development of endointoxication at chronic lead intoxication and sorption correction / N. E. Gelfond, E. V. Starkova, V. V. Gref // Bulletin of Samara scientific center of RAS. — 2011. — V. 13, № 1 (7). — P. 1681-1684.

3. Zaytseva N. V. Influence of ecological factors on formation of perinatal losses in industrially

developed territories (on the example of Berezniki) / N. V. Zaytseva, V. B. Alekseev, D. A. Kiryanov // Influence of environmental pollution on health of the person: theses of 1st All-Rus. scient. conf. with intern. part. — Novosibirsk, 2002. — P. 78-80.

4. Lodyagina N. S. Communication of the content of serious metals in biomediums of pregnant women and pregnancy outcomes in St. Petersburg / N. S. Lodyagina, G. A. Livanov, A. M. Malov // Trace substances in medicine. — 2008. — № 9. — P. 58.

5. Myasnikov A. A. Hydro-electrolytic exchange at serious compressed-air disease and possibility of its correction / A. A. Myasnikov, V. I. Chernov, A. Y. Shitov // Bulletin of the St. Petersburg university. — 2007. — № 11. — P. 30-36.

6. Sayet Yu. E. Environmental geochemistry / Y. E. Sayet, B. A. Revich, E. P. Yanin. — M.: Subsoil, 1990. — 335 P.

7. Rocky A. V. Plumb and health of the person (diagnostics and saturnism treatment): guidance for doctors and students of medical higher education institutions / A. V. Skalny. — M, 1997. — 35 P.

8. Way of modeling of chronic toxic nephropathy. Reg. number. 2005109451/14 of 10.27.2006 Datiyeva L. R., Dzugkoyeva F. S.