CC BY
103
УДК 615.9.611.
Кравщв Р.Й., академш УААН, професор, Буцяк Г.А., асистент @ Лье1еський нацюнальний утеерситет еетеринарног медицины та б1отехнологш ¡мет С.З.Тжицького
СУМ1СНИЙ ВПЛИВ ВАЖКИХ МЕТАЛ1В НА ОРГАН1ЗМ ТВАРИН
У статт1 узагальнет дат про комбтоеаний еплие еажких метал1е на оргатзм теарин. Характер сум1сног дп складних багатокомпонентних комбтацш залежить е1д яюсного складу, р1еня доз, який супроеоджуеться як сумуеанням токсичних ефект1е, так I гх антаготзмом або потенцтеанням.
Ключо^^ слова: еажт метали, сумкний еплие, токсичтсть, антаготзм, теарини.
Сучасне функцюнування народного господарства супроводжуеться зростанням техногенного навантаження. Антропогенна дiяльнiсть сприяе розсшванню значно! кшькост хiмiчних елеменпв, залучених до м^рацшного процесу [42]. Одне з перших мюць серед хiмiчних факторiв забруднення довюлля займають солi важких металiв, зокрема, кадмш, ртутi, свинцю, цинку та мвд, яю е високотоксичними i можуть впливати на живi оргашзми навiть у малих концентрацiях [8]. Частота та важюсть екологiчно залежних захворювань, що виникають у результат антропогенного забруднення бiосфери, свiдчить про актуальшсть дано! проблеми [11, 21].,
Слщ пiдкреслити, що цi метали належать до групи найтоксичнiших, а купрум i цинк - до групи найпоширешших у природi важких металiв. З навколишнього середовища, насамперед з продуктами харчування, в оргашзм людини надходять близько 80 важких металiв, якi у бiотичних дозах сприяють покращенню функцiонального стану оргашв i систем [3], а в умовах !х дефiциту та внаслщок впливу великих доз спостерiгаються розлади функцiонального стану органiзму [8]. У численних наукових дослщженнях досить повно висв^леш природнi та техногеннi джерела забруднення довкшля цими металами, визначена загальна !х токсичнiсть, вивченi особливост метаболiзму, встановлено ступiнь канцерогенного, тератогенного, гонадотоксичного, ембрiотоксичного та мутагенного впливу на оргашзм [17]. Зокрема встановлено, що характерною особливютю бютично! дп йонiв Сё2+, РЬ2+, ^2+, 2п2+ i Си2+ е !х безпосередня взаемодiя [15, 16, 17].
Остання, як свiдчать науковi дослiдження, е складним процесом, який залежить вщ ряду факторiв: шляив надходження в оргашзм, величини доз i !х спiввiдношення, токсикокiнетики речовин, якi входять до складу сумш^ особливостей фiзiологiчноl взаемоди металiв, !х впливу на метаболiчнi процеси. При цьому, залежно вiд якiсного складу комбiнацiй, рiвня доз спостерiгаеться
® Кравщв Р.Й., Буцяк Г. А., 2008
50
як сумування ефекпв, так i !х антагошзм або потенцшвання [30]. Реальна загроза !хнього одночасного навантаження на живий об'ект надае вивченню !хньо! сумюно! ди особливо! актуальностi.
Екологiчна ситуацiя, що склалася в результатi авари на ЧАЕС, зумовлюе можливiсть комбшовано!, комплексно! та сумюно! дi! основних забруднювачiв. За останнi роки вiдмiчаеться машфестащя нозологi!, в основi яких лежать iмунний дисбаланс, поява екологiчно-детермiнованих хвороб, рiзке збiльшення розповсюдженостi соцiально-зумовлено! патологи, екогенно! сенсибiлiзацi!, iмунно! недостатностi [13]. У регюнах з розвинутою промисловштю все бiльшого поширення набувають техногенш мiкроелементози та токсикози, що зумовлеш високим вмiстом у довкiллi бюгенних та токсичних елементiв [25].
Важю метали е прiоритетними забруднювачами атмосферного пов^ря, води водоймищ i грунив у глобальних i регiональних масштабах. Через високу мiграцiйну здатнiсть, схильшсть до бiоакумуляцi! та полiтропностi метали створюють небезпеку для людини не тшьки при безпосереднiй дi!, але через негативний вплив на саштарно-гшешчш показники об'ектiв навколишнього середовища [19, 28]. Сумш токсичних речовин, яю можуть дiяти на живi оргашзми як незалежно один вiд шшого, так i вступати в рiзну взаемодiю, може впливати на стутнь токсичного ефекту окремих речовин. Так, при забрудненш довкiлля важкими металами доведено, що прояви токсично! ди можуть залежати вiд наявностi мiж ними взаемодi!, яка призводить до змши порогових значень, а тому важливе значення мае не тшьки токсичшсть кожного компонента системи, але й !х комбiновано! дi! [34, 45].
У нижчих оргашзмах спостер^аеться синергiчна взаемодiя мiж йонами Cd2+ i Zn2+, яка зумовлена подiбнiстю !х хiмiчних властивостей [35]. Однак шнуе думка про бiотичну конкуренцш кадмiю та цинку, яка визначае характер багатьох змш в оргашзм^ а також протекторну дiю цинку за кадмiево1 iнтоксикацi!. Антагонiзм ди Zn-Cd та iнших металiв (^ та Ag [36]) дослiджений у багатьох живих оргашзмах, пояснюеться конкуренщею цих елементiв за один i той же центр зв'язування [43, 46]. Позитивний вплив мвд спостер^аеться за токсикозiв, зумовлених надлишком цинку. Деяю важкi метали (Cd, Pb, Hg, Ag, Zn) подiбнi за будовою до мiдi, вони конкурують з нею на етапi трансформаци. Йони Cu2+. та Zn2+ мають однакову валентшсть i здатнiсть до утворення тетрагщроксильних комплексiв, е бютичними антагонiстами. Подiбний антагонiзм встановлений для Cd2+ - Zn2+ та Cd2+ - Cu2+.
Зниження акумуляцi! рухомих форм кадмш спостерiгаеться також тд впливом використання комбiнацi! трьох важких металiв (свинцю, кадмiю та цинку), яка супроводжуеться антагонiзмом мiж йонами Zn2+ та Cd2+ + Pb2+ [2]. Слiд зазначити, що надлишок цинку може значно посилювати токсичний ефект шших важких металiв. С думка, що толерантшсть до цинку залежить, головним чином, вiд вщносних кiлькостей Ca, Cu, Fe, Cd в кормах, з якими цей елемент взаемодiе в процесах адсорбци [7]. Надходження важких металiв в оргашзм людини з продуктами харчування у регiонах, де забруднення наближаеться, а часто перевищуе ГДК, вимагае штенсивного вивчення бiотично! дi! поширених
51
зaбpyднювaчiв, ix композицп на оргашзм тварин i людей [18, 44]. На фош свинцево^ нiтpaтноï та комбiновaноï свинцево-нiтpaтноï штоксикаци спостеpiгaeться поpyшення мотоpноï функци центpaльноï та пеpифеpичноï неpвовоï системи [38]. Комбшована дiя поширених xiмiчниx зaбpyднювaчiв упродовж трьох тижнiв експерименту спричинила aктивaцiю пероксидного окиснення лiпiдiв y бюсубстратах i стимульовану завдяки ш мобiлiзaцiю ферментних антиоксидантних систем [14].
За сyмiсного введення ртут та 2,4-Д (пестициду) на piвнi летальних i токсичних доз спостер^аеться потенцiювaння токсичностi, яка проявляеться на сташ системи кpовi, центpaльноï неpвовоï системи, печiнки, нирок i вмюту SH -груп [2б]. Результата пстолопчного дослiдження показали, що основним ефектом комбiновaноï ди полixлоpовaниx бензолiв i важких метaлiв y реальних концентpaцiяx, якi знаходяться y rpyrní забруднених теpитоpiй, на оpгaнiзм лабораторних тварин е дистpофiя гепaтоцитiв та гонадотоксична дiя. Звертае на себе увагу той факт, що найбшьш токсичний ефект важких метaлiв проявлявся в присутност полixлоpовaниx бензолiв [б]. Довготривале надходження свинцю та кадмш в оpгaнiзм мишей з питною водою в дозi 10 ГДК упродовж 40 дiб експерименту призводить до зменшення кислотноï pезистентностi еритроциив i кiлькостi ДНК-бiлковиx зшивок. На 80-ту добу дослiдy значення вах змiн дослiджyвaниx покaзникiв не вiдpiзнялись вiд контролю. Можливо, що це е наслщком адаптаци оpгaнiзмy на довготривалу дiю малих доз дослщжуваних елементiв. Однак не виявлено, що iз збiльшенням часу ди може порушуватися piвновaгa компенсaтоpно-вiдновлювaльниx i деструктивних пpоцесiв, яке може призвести до розвитку патологи [24]. В умовах експерименту на щурах ювенiльного в^ за комбiновaноï нiтpaтно-кaдмieвоï iнтоксикaцiï виявлено зростання продукив пероксидного окиснення лшвдв [12, 37].
Додавання нiтpaтy свинцю до сyмiшi нiтpaтy i штриту нaтpiю y пiдгостpиx дослiдax на бших щурах y дозах, що становили 1/10 i 1/100 ЛД50 кожноï речовин, взаемно посилювало дш всix компонентiв: потенцiювaння виявилося i за вмютом метгемоглобiнy, i за екскрещею ô-aмiнолевyлiновоï кислоти [11]. Характер одноpaзовоï ди бiнapниx сyмiшей лшдану, хлорофосу, нiтpaтy свинцю та штрату нaтpiю на смертельному piвнi залежав вiд кiлькiсниx спiввiдношень речовин. Так, сшввщношення 1:1 за ЛД50 сyмiшi свинцю i хлорофосу характеризувалося гетероадитившстю за токсичнiстю, а збiльшення свинцю (2:1) призводило до потенцiювaння [31].
Анaлiз pезyльтaтiв проведених дослiджень свщчить про нaявнiсть негативного впливу свинцю i кадмш навт y вщносно невеликих дозах на моpфофyнкцiонaльний стан гамет, що негативно впливае на репродуктивш функци [1]. Моpфологiчнi дослщження свiдчaть про зниження iндексy сперматогенезу та збшьшення числа дегенерованих форм статевих кл^ин. Комбiновaнa та сумюна дiя xiмiчниx фaктоpiв володie супраадитивним ефектом на гонади i не залежить вiд концентраци токсикaнтiв [4]. Комбшована дiя на оpгaнiзм теплокровних тварин солей свинцю та кадмш y дозах, як моделювали реальне навантаження на населення, призводила до гальмування темпiв
52
приросту маси тша тварин, превалювання процеав збудження в центральнш нервовш систем^ пщвищення рiвня гемоглобiну, незначного еритроцитозу та лейкопени [15]. Комбiнована дiя пестицидiв i важких металiв зумовлюе значне пщвищення концентрацп важких металiв, зокрема, свинцю у молоцi корiв [23]. Поеднана дiя йошзуючо1 радiацil, пестиццщв, нiтратiв, солей свинцю та кадмш у дозах, якi вiддзеркалюють реальш навантаження на населення, призводила до збшьшення загально!, до- i постмплантацшно! загибелi ембрiонiв, зменшення числа послщу, змiни спiввiдношення осiб чоловiчоl i жшочо1 статi у послiдi у бж збiльшення кiлькостi самок, що свiдчило про меншу резистентнiсть плодiв чоловiчоl статi. Усi зазначенi змши, як правило, пiдпорядковувалися прямiй залежност "доза-ефект" [16].
В основi багатьох проявiв штоксикацп важкими металами лежить конкурентне вiдношення металiв один до одного. У дослщженнях комбшовано1 ди чотирьох металiв 2п, Сё, N1 1 Си спостер^аеться зниження !х синергiчного та пiдвищення антагонiстичного впливу [34]. Вщомо, що взаемодiя Си-2п може мати рiзний характер: синерпзму [40, 41] та антагонiзму [39]. Так, пероральне введення солей цинку сприяе мобЫзаци ранiше депонованого у кютковш тканинi свинцю, що призводить до пришвидшеного процесу його виведення, а гостре отруення кадмiем, навпаки, знижуе рiвень РЬ2+ у кровi [33]. До того ж розподш речовин на iндуктори та шпб^ори е умовним, оскiльки результат залежить вiд дози та експозицп. Мехашзм токсичного впливу свинцю пов'язують з блокуванням сульфгiдрильних, карбоксильних та амшних груп органiчних сполук. У токсикодинамщ сумiсноl iнтоксикацil спостерiгаеться порушення окиснювальних процесiв та активностi оксидоредуктаз, набухання i змiна проникностi мембран та порушення обмiну залiза i мвд [20]. За сумiсноl ртутно-радiацiйноl взаемоди вiдбувалася акумуляцiя ртутi в нирках незалежно вiд величини використано1 радюактивно1 дil [5].
Дослiдження на лабораторних тваринах, яким шляхом iнгаляцil свинцю ацетату i кадмiю хлориду залежно вiд рiвня концентрацil, тривалостi експозици та обраних показникiв оцiнки функцюнального стану, спостерiгали ефект як потенцшвання, так i сумацil, до того ж за зниженням рiвнiв впливу ефект комбшовано1 дil змiнювався на користь сумацп. Комбiнована дiя хлоридiв свинцю i кадмiю, на рiвнi !х МДР у водоймах (0,03 i 0,001 мг/кг, вiдповiдно) у хрошчному дослiдi на бiлих безпородних щурах-самцях, не призвела до будь-яко! змiни у функцiональному сташ тварин порiвняно з iзольованою дiею. Водночас за бiльш високих концентрацш свинцю i кадмiю (5,0, 0,5 мг/кг вщповщно) ефекти дil окремих речовин посилювались [22].
Загалом мехашзм комбшовано1 дil полютантiв на сьогодш остаточно не розкритий, хоча основш, найбiльш унiверсальнi положення, якi грунтуються на уявленнях про шляхи метаболiзму ксенобiотикiв достатньо вивченi [9]. Труднощi прогнозування характеру комбiнованоl дil в кожному конкретному випадку, особливо у разi складних багатокомпонентних комбiнацiй на рiвнi порогових та пiдпорогових доз, пов'язаш з рядом причин, у тому чи^ з особливiстю бютрансформаци екзогенних хiмiчних речовин в оргашзм1
53
Мехашзм розвитку свинцево1 штоксикаци тюно пов'язаний з порушенням гомеостазу кальцiю. Недостатня кiлькiсть кальщю в рацiонi може пiдвищити piBem адсорбцп свинцю. За зниженого рiвня кальцiю в кровi гомеостатичнi системи мобшзують не тiльки його, але i свинець з депо. У механiзмi мiжмембранноl ди свинцю важливим е "молекулярна мiмiкрiя", внаслiдок яко! органiзм розпiзнае свинець, як кальцш i активуе трансмембранне перенесення свинцю [27]. Введення лабораторним щурам важких металiв та !х солей (Cu, Zn, Pb, Cd, Sr ) за допомогою металевого зонду [10, 29] призвело до посилення процеЫв амонiйгенезу та утилiзацil амiаку, про це свщчить збiльшення у 3 рази концентраци амiаку та у 2 рази - сечовини i глутамiну в кров1 Сумарна концентрацiя вiльних амшокислот у токсикованих тварин знизилась, порiвняно з контролем, у кровi на 30 та печшщ на 60 %.
В умовах прогресування техногенно! денатурацп довкiлля одним iз прюритетних напрямкiв гiгiени та екологи е вивчення особливостей та механiзмiв комбшовано! ди поширених полютантiв - факторiв ризику багатьох екологiчно залежних мультифакторних хвороб [32]. Залежно вiд наявних причин комбiнована дiя проявляеться у виглядi антагонiзму, гетероадитивностi, потенцiювання, сенситизацп, десенситизаци та незалежно! дп [46]. Сумшна дiя токсичних агентiв рiзноl природи та модифжацп з шшими чинниками зовнiшнього середовища залишаеться постшно зростаючим техногенним пресом на оргашзм тварин i людей та навколишнього природного середовища в цiлому.
Розкриття механiзмiв комбiнованого впливу важких металiв на органiзм, а також на окремi бiохiмiчнi процеси е актуальною проблемою сьогодення, вивчення яких вимагае комплексних дослщжень, що дасть можлившть розробити профiлактичнi заходи, спрямованi на покращення i збереження здоров'я тварин та людей.
Л1тература
1. Андрусишина И.Н.//Современные проблемы токсикологии. -1999.- № 2.-С.
22-26.
2. Буцяк В.1. //Науковий вкник ЛДАВМ iм. С.З. Гжицького. - Львiв. - 2002. -Т.4(№ 2).-ч.4 - С. 3-6.
3. Дев 'ятка Д.Г., Ковальчук Л.В., Сергета 1.В. // Довкшля та здоров'я.-2004.-№3(30).-С. 38-42.
4. Иваницкая А.Ф., Талакин Ю.А., Бабич Т.Ю. Современные проблемы токсикологии. - 2001. - № 3. - С. 31-35.
5. Иванов С.Д., Семенов В.В., Кованько Е.Г и др. // Токсикологический вестник.-2002.-№ 4.-С.34-39.
6. Иванова Ю.В. Рыбалкин С.П., Руднева О.А. //Токсикологический вестник.-2004.-№ 6.-С. 6-11.
7. Ионов И.А., Куц Е.А., Микитюк Д.А..// Птах1вництво. - 2000. - В - 49. - С.
68-73.
8. 1утинська Г.О., Петриша З.В., 1ваниця В.А. та ¡н. // Современные проблемы токсикологии. - 2000. - № 2. - С. 53-56.
54
9. Каган Ю.С., Штабский Б.М. Токсикологический вестник. - 1996. - № 5. -С. 2-9.
10. Калшн 1.В., ЗасектД.А., МельничукДО.//Вкник аграрно! науки. - 1998. -№ 4. - С. 34-36.
11. Юцула Л.М.// Гигиена населённых мест/ Сб.научных трудов.-К., 2001.-Выпуск 38, Т.1.-С.284-285.
12. Кметь Т.1., Власик Л.1. // Довюлля та здоров'я.-2004.-№3(30).-С. 11-13.
13. Ковальчук М.П. //Современные проблемы токсикологии.- 2000. - № 1. - С.
35-36.
14. Коршун М.М., Колесова Н.А., Ткаченко I.I. та т. //Современные проблемы токсикологии. - 2001 - № 1. - С. 32-38.
15. Коршун М.М., Колесова Н.А., Веремт М.1. та т. //Современные проблемы токсикологии. - 2001. - № 3. - С. 46-50.
16. Коршун М.М., АнШмова 1.Г., Запривода Л.П.// Довкшля та здоров'я.-
2002.-№1(20).-С. 17-22.
17. КоршунМ.М. // Довкшля та здоров'я. - 2002. - № 4(23). - С. 51-56.
18. Косенко М.В., Малик О.Г., Косенко Ю.М. Проблеми екологи. -Львiв, 2004.-377 с.
19. Куценко Г.И., Здольник Г.Д. // Санитария и гигиена. - 2002. - № 2. - С. 3134. 20. Леоненко О.П., /Тези доповщей I з'!зду Токсиколопв Укра!ни. - К., 2001. -С. 66.
21. Мищенко В. // Международный медицинский журнал.-2001.-№2.- С.38-41.
22. Мушина Е.В. // Гигиена и санитария. - 1989. - № 9. - С. 89-90.
23. Новожицька Ю.М. //Лабораторна ветеринарна медицина: фiзико-хiмiчнi методи дослщження. Рiвне, 1998. - С. 189-191.
24. Осипов А.Н., Рязанов И.А., Сыпин В.Д. и др.//Токсикологический вестник.
- 2001. - № 5. - С. 2-5.
25. Пилитв I.I., Федорук Р.С. //Науковий вкник ЛНАВМ iм. С.З. Гжицького.
- Львiв. - 2005. - Т.7(№ 1), ч.2 - С. 186-190.
26. Ракитский В.Н., Синицкая Т.А. /Тези доп. I з'!зду Токсиколопв Укра!ни. -К., 2001. - С. 25.
27. СтародумовВ.А. // Гигиена и санитария.-2003.-№3.-С.60-62.
28. Степанова Н.В., Хамитова Р.Я., Петрова Р.С.// Гигиена и санитария. -
2003. - № 2. - С. 18-21.
29. Трахтенберг И.М., Короленко Т.К., Утко Н.А.// Современные проблемы токсикологии. - 2001 - № 4. - С. 50-52.
30. Федоренко В.1. // Гигиена населённых мест. - 2001. - В. 38.- Т.1. - С. 286289.
31. Федоренко В., Юцула Л./Тези доп. I з'!зду Токсиколопв Укра!ни-К.-2001-
С. 24.
32. Цебринский О.И./ Физиология и патология перекисного окисления липидов, гомеостаза и иммуногенеза.-Полтава, 1992.-С.120-155.
33. Шпигель А.С. Доказательная медицина: Перспективы для гемотоксикологии.-М.: Арабия. 2004.-224 с.
55
34. Штабський Б.М., Гжегоцький М.Р. Ксенобютики, гомеостаз i xiMi4Ha безпека людини. - Львiв: Наутшус, 1999. - 308 с.
35. Яковлев А.М., Зайнулгабидинов Э.Р., Кузнецова Т.В. //Токсикологический вестник - 2001. - № 6. - С. 13-16.
36. Янович В.Г., Сологуб Л.1. Бюлопчш основи трансформаци поживних речовин у жуйних тварин. Львiв, 2000. - 383 с.
37. Янчук В.В., Власик Л.1.//Современные проблемы токсикологии.-2001.-№ 4.-С. 37-38.
38. Янчук В.В., Власик Л.1.//Современные проблемы токсикологии.-2002.-№ 4.-С. 36-39.
39. Diksiokos I., Siokos P., Milisos M.//Atmsphoric Environe-1999-V.24.-N 1.-P.171-176.
40. Dirilgen N., Inel Y. // Bull Environ. Contam. Toxicol. - 1994 - Vol. 53. - P. 442-449.
41. Fargasova A. // Exotoxicol and Environ Satety - 1994. - Vol. 27. - P. 210.
42. 4th International Workshop on Clinical Toxicology.-Bratislava, 1997.- P.37-71.
43. Khalil M.A., Abdel-Lateif H.M., Bayoumi B.M. et al. // Pedobiologia. - 1996. -Vol. 40, № 6. - P. 548.
44. Kolacz R., Dobrzanski Z., Kolodziej P. // Koez Nauk. Zoot-Anm Amm. Sci, -2000. - T 27, Z.1 - 341-349.
45. Okatomo O., Pinto F., Latorre I. // Arch. Environ. Toxicol.-2001.-V.40.-P.18-
24.
46. ThomasM., Chopin S. // FASEB J. - 1999. - Vol. 13, № 5. - P. 1030.
Summary
In the article the generalized is given about the combined influence of heavy metals on the organism of animals. Character of compatible action of difficult combinations of multicompounds depends on high-quality composition, level of doses, which is accompanied both sad of toxic effects and their antagonism or potential.
Key words: heavy metals, compatible influencing, toxicness, antagonism, animals.
Стаття надшшла до редакцИ 18.02.2008
56
