CC BY
46
ВЛИЯНИЕ КСЕНОБИОТИКОВ НА ЭЛЕМЕНТНЫЙ ГОМЕОСТАЗ ОРГАНИЗМА
В работе представлены результаты исследований по изучению сочетанного влияния этанола и кадмия на организм лабораторных животных (крысы линии Wistar). Установлены специфические особенности действия токсикантов на элементный состав крови животных. Выявлена общая тенденция к снижению содержания эссенциальных элементов в крови животных, подвергшихся воздействию этанола и кадмия.
Согласно современным представлениям наряду с экологическими и климатогеографическими факторами существенное влияние на жизнедеятельность и функциональные резервы организма человека оказывают характер питания и образ жизни индивидуума (Агаджанян Н.А., 2001; Нотова С.В., 2005 и др.). Оренбургская область является одним из крупнейших промышленных регионов России со сформированной на ее территории природно-антропогенной геохимической провинцией с высокими концентрациями токсичных элементов (Боев В.М. и др., 2003). Кроме того, данные мониторинга питания населения области свидетельствуют о повышенном содержании в мясной и молочной продукции свинца, кадмия, ртути и мышьяка (Верещагин Н.Н, Лесцова Н.А. и др., 2004). Наряду с этим распространенность алкогольной зависимости среди различных групп населения нашего региона остается достаточно высокой.
В этой связи особую актуальность приобретают исследования, направленные на изучение сочетанного воздействия нескольких ксенобиотиков на элементный гомеостаз и функциональное состояние организма человека и животных. Примером веществ, одновременное влияние на организм которых встречается достаточно часто, являются этанол и кадмий (Schioeler P.,1991; World Health Organization, 1992). Имеющиеся в литературе данные свидетельствуют о том, что обмен и токсичность кадмия могут изменяться при воздействии различных факторов, включая чрезмерное потребление алкоголя (Hopf G. et al., 1990; Moniuszko-JakoniukJ. et al., 1999, 2001; B^ska M. M. et al., 2003).
Материалы и методы исследования
В ходе выполнения работы нами была смоделирована ситуация одновременного воздей-
ствия на организм кадмия и этанола. Были изучены изменения микроэлементного состава крови под влиянием этих токсикантов. Объектом исследования были самцы крыс линии Wistar с двухмесячного возраста. Исследования выполнены в условиях экспериментально-биологической клиники (вивария) Оренбургского государственного университета. В работе использовали 40 крыс, которые были поделены на 4 группы. Первая опытная группа на фоне общего рациона потребляла 15% раствор этанола и воду. Во второй опытной группе к общему рациону на фоне потребления 15% раствора этанола был добавлен сернокислый кадмий в дозировке 47,1 мг/гол/сут. В третьей опытной группе в общий рацион на фоне потребления 15% раствора этанола был введен сернокислый кадмий в дозировке 23,55 мг/гол/сут. Четвертая группа, контрольная, содержалась на общем рационе и воде. Лабораторные животные подвергались воздействию этанола и кадмия в течение 8 недель. Учитывалось добровольное потребление этанола крысами в условиях свободного выбора между алкоголем и водой. По окончании 8 недель животные выводились из эксперимента, у них отбиралась кровь с целью дальнейшего определения содержания микроэлементов. Анализ исследуемых образцов осуществлялся по 25 химическим элементам в лаборатории АНО ЦБМ (г. Москва) методами атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной аргоновой плазмой на приборах Optima 2000 DV и ELAN 9000 (Perkin Elmer, США). Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью общепринятых методов вариационной статистики (Лакин Г.Ф., 1990).
Результаты и их обсуждение
Результаты исследования были следующими. При сравнении содержания макроэле-
ментов в крови крыс I группы (употреблявших 15% этанол) и в контроле значимых отличий получено не было, однако отмечается тенденция к более высокому содержанию кальция, магния и фосфора в контрольной группе (табл. 1). При сравнении содержания макроэлементов во II опытной группе и в контроле достоверные различия были получены для магния и фосфора. Так, концентрация магния (р < 0,01) и фосфора (р < 0,05) превышала в крови животных контрольной группы. Достоверных различий в содержании макроэлементов в III опытной группе и в контроле не выявлено, однако содержание кальция, калия, магния и фосфора выше в крови животных контрольной группы.
Сравнительный анализ содержания в крови животных опытных групп эссенциальных и условно эссенциальных элементов по сравнению с контролем показал общую тенденцию к снижению содержания мышьяка, кобальта, меди, железа, йода, лития и цинка в крови животных опытных групп (табл. 2). При сравнении содержания химических элементов I группы с контролем достоверные различия были получены для кремния: его уровень достоверно (р < 0,01) ниже в первой опытной группе. Сравнивая содержание эссенциальных и условно эссенциальных элементов во II группе и в контроле, достоверные различия были получены для мышьяка и кремния. Так, концентрация и мышьяка и кремния достоверно (р < 0,01) выше в крови животных контрольной группы. В III опытной группе и в контроле наблюдались достоверные различия в концентрации мышьяка, железа и кремния. Уровень мышьяка (р<0,01) и железа (р<0,05) достоверно выше в контрольной группе, а концентрация кремния достоверно (р<0,001) выше в крови животных III группы.
При анализе содержания токсичных элементов в крови животных опытных групп по сравнению с контролем обращает внимание достоверное увеличение концентрации кадмия во всех опытных группах, вне зависимости от его добавления в рацион (табл. 3). В I группе уровень кадмия достоверно (р<0,001) выше в 25 раз по сравнению с контролем. Кроме того, в первой группе наблюдалось достоверное (р<0,05) увеличение концентрации свинца. Во II и III группах содержание кадмия в крови в
Таблица 1. Средние значения содержания макроэлементов в крови лабораторных животных (M±m), мкмоль/гол
Элемент I опытная группа II опытная группа III опытная группа Контрольная группа
Са 34,1±0,67 34,2±2,03 34±2,57 42,1±6,89
К 2073±475 2478±156 1649±497 2011±386
Ме 45,5±2,28 42,5±0,44** 47,4±1,98 50,3±1,62
Ка 1937±64 1905±40 2099±78 1995±42
Р 430±30 401±17* 412±31 498±25
Примечание: значком * обозначена достоверная разница содержания химических элементов в биосубстратах опытных групп и контроля (р<0,05), значком ** (р<0,01)
Таблица 2. Средние значения содержания эссенциальных и условно эссенциальных элементов в крови лабораторных животных (M±m), мкмоль/гол
Элемент I опытная группа II опытная группа III опытная группа Контрольная группа
Аз 0,89±0,14 0,67±0,06** 0,54±0,1** 1,05±0,04
Со 0,004±0,0006 0,006±0,002 0,005±0,0008 0,007±0,004
Сг 0,09±0,009 0,12±0,03 0,16±0,03 0,14±0,03
Си 0,86±0,04 0,92±0,07 0,98±0,08 1,05±0,02
Ре 479±33 451±35 359±55* 539±14
I 0,12±0,02 0,13±0,08 0,14±0,03 0,19±0,08
Ьі 0,03±0,004 0,04±0,02 0,04±0,007 0,05±0,02
Мп 0,01±0,001 0,02±0,007 0,018±0,002 0,022±0,007
№ 0,008±0,001 0,01±0,003 0,01±0,002 0,01±0,004
Бе 1,01±0,15 1,19±0,14 1,01±0,15 0,88±0,09
Бі 0,39±0,12** 0,4±0,11** 20±3*** 2,5±0,5
V 0,02±0,002 0,03±0,006 0,03±0,008 0,03±0,009
2п 5,9±0,2 6,2±0,2 5,6±0,3 6,4±0,3
В 0,04±0,007 0,04±0,007 0,04±0,003 0,03±0,005
Примечание: значком * обозначена достоверная разница содержания химических элементов в биосубстратах опытных групп и контроля (р<0,05), значком ** (р<0,01), значком *** (р<0,001)
Таблица 3. Средние значения содержания токсичных элементов в крови лабораторных животных (M±m), мкмоль/гол
Элемент I опытная группа II опытная группа III опытная группа Контрольная группа
А1 0,18±0,01 0,19±0,04 0,19±0,03 0,22±0,07
Бг 0,08±0,002 0,08±0,006 0,09±0,008 0,09±0,007
Сё 0,005±0,0005*** 0,03±0,003*** 0,03±0,004*** 0,0002±0,00007
Не 0,002±0,0003 0,0004±0,0001 0,0006±0,0002 0,007±0,005
РЬ 0,006±0,001* 0,002±0,001 0,003±0,0009 0,002±0,0008
Бп 0,002±0,0001 0,002±0,0008 0,002±0,0005 0,02±0,008
Примечание: значком * обозначена достоверная разница содержания химических элементов в биосубстратах опытных групп и контроля (р<0,05), значком *** (р<0,001)
сотни раз выше по сравнению с животными контрольной группы.
Таким образом, проведенное нами исследование показало, что воздействие этанола и кадмия приводит к нарушению обмена химических элементов в организме лабораторных животных. Выявлена общая тенденция к снижению
макроэлементов, а также эссенциальных и условно эссенциальных микроэлементов в крови животных, подвергшихся воздействию этанола и кадмия. Кроме того, полученные нами данные свидетельствуют о том, что алкогольная интоксикация приводит к увеличению концентрации кадмия и свинца в крови.
Список использованной литературы:
1. Агаджанян Н.А., Велданова М.В., Скальный А.В. Экологический портрет человека и роль микроэлементов.- М.: 2001. - 236 с.
2. Боев В.М., Верещагин Н.Н., Скачкова М.А., Быстрых В.В., Скачков М.В. Экология человека на урбанизированных и сельских территориях. - Оренбург: Оренбургское кн. изд-во, 2003. - 392 с.
3. Верещагин Н.Н., Лесцова Н.А., Боев В.М., Макарова Т.М., Сизова Г.В. // «Биоэлементы»: материалы I междунар. науч.-практ. конф. - Оренбург, 17 - 19 июня, 2004 г. - Оренбург, 2004. - С. 256 -258.
4. Лакин Г.Ф. Биометрия. - М.: Высш. шк., 1990. - 352 с.
5. Нотова С.В. Эколого-физиологическое обоснование методов коррекции элементного статуса и функциональных резервов организма человека / Дисс. ... докт. мед. наук - М., 2005. - 314 с.
6. B^ska, M. M., Moniuszko-Jakoniuk, J., Piat-Marcinkiewicz, B. and Sawicki, B. Liver and kidney function and histology in rats exposed to cadmium and ethanol. Alcohol and Alcoholism 38, 2-10, 2003.
7. Hopf, G., Bocker, R., Bischoff, J., Werner, M. G. and Estler, C.-J. Investigation into the combined effects of ethanol and cadmium on rat liver and kidneys. Archives of Toxicology 64, 470-473, 1990.
8. Moniuszko-Jakoniuk, J., Jurczuk, M., Ga a yn-Sidorczuk, M., B^ska, M. M. and wi tek, E. The changes in chosen parameters of iron metabolism in rats after exposure to cadmium and ethanol. Polish Journal of Environmental Studies 8 (Suppl. 2), 158-162, 1999.
9. Schioeler, P. Alcohol-related Problems for Primary Health Care Workers. Development of National Training Seminar. World Health Organization Euro, Copenhagen, Denmark.- 1991.
10. World Health Organization. Environmental Health Criteria. 134. Cadmium, pp. 97-205. IPCS, Geneva.- 1992.
