CC BY
5УДК 579.266
сравнительный анализ влияния ксенобиотиков
НА РОСТ МИКРОБИОТы И ГЕМОЛИЗ ЭРИТРОЦИТОВ
Вельш Ольга Андреевна, студент, направление подготовки 06.03.01 Биология, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: velsh.lelya@mail.ru
Научный руководитель: Сизенцов Алексей Николаевич, кандидат биологических наук, доцент, доцент кафедры биохимии и микробиологии, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: asizen@mail.ru
Аннотация. Одним из наиболее распространенных токсичных металлов является кадмий, который в высоких концентрациях вызывает интоксикацию организма человека и животных. Распространение металла в организме происходит через кровоток, в результате чего соединения кадмия накапливаются в различных органах, в том числе в кишечнике. Следовательно, актуальность приобретает исследование уровня токсичности солей кадмия в отношении факультативно-анаэробной нормофлоры кишечника и эритроцитов крови. Нами была поставлена цель: изучить влияние солей кадмия на эритроциты крови человека и представителей нормофлоры кишечника лабораторных крыс. В ходе исследования было выявлено, что хлорид кадмия оказывает значительное токсическое воздействие на Escherichia coli и осмотическую резистентность эритроцитов. Данное направление имеет медицинское значение.
Ключевые слова: тяжелые металлы, кадмий, эритроциты, осмотическая резистентность, нормоф-лора кишечника.
Для цитирования: Вельш О. А. Сравнительный анализ влияния ксенобиотиков на рост микробиоты и гемолиз эритроцитов // Шаг в науку. - 2020. - № 3. - С. 11-13.
COMPARATIVE ANALYSIS OF THE INFLuENCE OF XENOBIOTICS
on growth microbiots and hemolysis of erythrocytes
Velsh Olga Andreevna, student, training program 06.03.01 Biology, Orenburg State University, Orenburg e-mail: velsh.lelya@mail.ru
Research advisor: Sizentsov Alexey Nikolaevich, PhD in Biological Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Biochemistry and Microbiology, Orenburg State University, Orenburg e-mail: asizen@mail.ru
Abstract. One of the most common toxic metals is cadmium, which in high concentrations causes intoxication of humans and animals. The spread of metal in the body occurs through the bloodstream, as a result of which cadmium compounds accumulate in various organs, including the intestines. Therefore, the study of the level of toxicity of cadmium salts in relation to the facultative-anaerobic normoflora of the intestine and red blood cells is becoming relevant. We set a goal: to study the effect of cadmium salts on human blood erythrocytes and representatives of the intestinal normoflora of laboratory rats. The study revealed that cadmium chloride has a significant toxic effect on Escherichia coli and the osmotic resistance of red blood cells. This area has medical significance.
Keywords: heavy metals, cadmium, red blood cells, osmotic resistance, intestinal normoflora.
Cite as: Velsh, O. A. (2020) [Comparative analysis of the effect of xenobiotics on the growth of microbiota and hemolysis of erythrocytes]. Shag v nauku [Step into science]. Vol. 3, рр. 11-13.
В результате деятельности промышленных перерабатывающих заводов происходит высокий выброс токсичных веществ в окружающую среду, что приводит к накоплению тяжелых металлов в почвенных слоях, водоемах и атмосфере. Наиболее токсичным тяжелым металлом считается кадмий и его соединения. Основной причиной загрязнения биосферы соединениями кадмия является металлургическая, горнодобывающая и текстильная про-
мышленность. Также выбросы кадмия наблюдаются при производстве аккумуляторов, пластика, некоторых красок и цветного стекла. Следовательно, работники представленных предприятий каждый день подвергаются риску возникновения тяжелых заболеваний. Помимо промышленного загрязнения соединения кадмия могут встречаться и в повседневной жизни. Так, например, следы кадмия присутствуют в сигаретах и вместе с табачным дымом
ШАГ В НАУКУ
3, 2020
проникают в организм человека [4]. Ионы кадмия оказывают токсическое действие на клетки, в результате связывания серосодержащих аминокислот и ферментов, что приводит к поражению цитоплазмы и ядер клеток. Соединения кадмия, в основном, имеют два способа попадания в организм - это ингаляционный и энтеральный пути. После чего металл легко диффундирует в кровь [3].
Изучение устойчивости эритроцитов к различным концентрациям гипотонического раствора хлористого натрия, то есть осмотической резистентности, имеет большое значение в лабораторных исследованиях. Известно, что увеличение проницаемости мембраны эритроцитов происходит под действием ионов тяжелых металлов. Из-за чего происходит выход гемоглобина из клетки эритроцита (гемолиз). Следовательно, время достижения гемолиза является главным параметром оценки устойчивости мембран клеток [1].
Соединения кадмия через кровяное русло способны диффундировать в любые органы, в том числе и кишечник, где связываются с представителями его нормофлоры.
Таким образом, в настоящем исследовании нами была поставлена цель: изучить влияние солей кадмия на эритроциты крови человека и представителей нормофлоры кишечника лабораторных крыс. Для достижения поставленной цели были выдвинуты следующие задачи:
1) оценить биотоксичность кадмия в составе различных анионных компонентов на рост Escherichia coli;
2) оценить биотоксичность кадмия в составе
Данные, полученные при оценке осмотической устойчивости эритроцитов крови человека, были представлены в виде графиков, на которых представлена зависимость процента гемолиза от концентрации гипотонического раствора хлорида натрия. За полный гемолиз считают гемолиз в пробирке с 0,1 %-ным раствором ШС1. На рисунке 1 видно, что начало гемолиза в опытных образцах под влиянием всех исследуемых солей кадмия происходит при более высоких концентрациях хлорида натрия, чем в контроле. Также можно сказать о незначительной токсичности сульфата кадмия, так как полный гемолиз эритроцитов на-
различных анионных компонентов на осмотическую резистентность эритроцитов.
Объектами исследования являлся представитель факультативно-анаэробной нормофлоры кишечника крыс: Escherichia coli. Материалом изучения осмотической устойчивости эритроцитов была венозная кровь здорового человека. В качестве ксенобиоти-ческого фактора были выбраны следующие соли: CdSO48H2O - сульфат кадмия, Cd(CHfOO)2-2H2O -ацетат кадмия, CdCl22H2O - хлорид кадмия.
При выявлении минимальных подавляющих концентраций (МПК) тяжелого металла был применен метод серийных разведений. С помощью него были получены различные концентрации начального разведения 1 моль/л растворов солей кадмия. Уровень биотоксичности солей проводили с использование методики диффузии в агар [5]. Оценку осмотической резистентности эритроцитов крови человека проводили по унифицированной методике в модификации Л.И. Идельсона [2]. Принцип данного метода заключался в количественном определении степени гемолиза эритроцитов в забуферен-ных гипотонических растворах хлористого натрия.
Исходя из данных таблицы 1, следует, что наибольшей биотоксичностью обладает хлорид кадмия, так как подавляет рост кишечной палочки в области концентраций до 0,0312 моль/л. В то время как ацетат и сульфат кадмия оказывают бактерицидное действие при концентрациях до 0,0625 моль/л. Следовательно можно предположить, что все соли кадмия при относительно высоких концентрациях оказывают токсическое воздействие на представителей нормофлоры кишечника живых организмов.
блюдался при близких значениях к контрольному образцу. Следовательно, хлорид и ацетат кадмия оказывают наибольший токсический эффект на осмотическую устойчивость эритроцитов.
Изучение осмотической устойчивости эритроцитов инкубированной крови показало, что исследуемые соединения кадмия вызывают 100 %-ный гемолиз при концентрациях ШС1 0,45 %, в то время как в контроле полный гемолиз достигается при 0,35 %. Также наблюдался высокий уровень гемолиза эритроцитов под влиянием хлорида кадмия, что говорит о его наибольшей токсичности.
Таблица 1. Минимальные подавляющие концентрации солей кадмия, влияющие на E. coli
Штамм Соли металлов Концентрация, моль/л
0,25 0,125 0,0625 0,0312 0,0156
E.coli Cd(CH3COO)2 х 2H2O 15,66 ± 0,33 11,5 ± 0,43 7,66 ± 0,33 - -
CdSO4 х 8H2O 20,66 ± 0,66 15,16 ± 0,40 10,16 ± 0,30 - -
CdCl2 х 2H2O 17,0 ± 0,36 11,0 ± 0,36 9,50 ± 0,43 7,66 ± 0,33 -
Рисунок 1. Эритрограмма осмотической резистентности эритроцитов свежей крови под влиянием солей кадмия
Рисунок 2. Эритрограмма осмотической резистентности эритроцитов термостатированной крови под влиянием солей кадмия
Выводы обладает выраженным ингибирующих эффектом
В результате исследования биотоксичности со- в отношении E. coli и в большей степени повышает лей кадмия было установлено, что хлорид кадмия проницаемость мембран эритроцитов.
Литература
1. Бондарев Л. С., Зайцева И. А., Жидких В. Н. Влияние некоторых воздействий на осмотическую стойкость эритроцитов // Лаб. Дело. - 1990. - № 7. - 31 с.
2. Идельсон Л. И. Справочник по функциональной диагностике / под ред. И. А. Кассирского. - М.: Медицина, 1970. - С. 401-402.
3. Тугарев А. А. Влияние кадмия на морфофункциональные характеристики эритроцитов: дис. ... канд. биол. наук: 03.00.13. - М., 2003. - 114 с.
4. Bemhoft, R. A. Cadmium toxicity and treatment // The Scientific World Journal. - 2013. - No. 7. - P. 1-7.
5. Sizentsov, A. N. The technology of chemical compound biotoxicity assessment by the method of agar basins // International Journal of Mechanical Engineering and Technology (IJMET). - V. 9. - P. 455-46.
Статья поступила в редакцию: 30.04.2020; принята в печать: 19.10.2020.
Автор прочитал и одобрил окончательный вариант рукописи.
