CC BY
20
УДК 591.366:546.4:577.118 Онул Н.М.
ВМ1СТ М1КРОЕЛЕМЕНТ1В В ОРГАН1ЗМ1 САМКИ I ПЛОДУ
ПРИ Ф1З1ОЛОГ1ЧН1Й ВАГ1ТНОСТ1 ТА ВПЛИВ1 ВАЖКИХ МЕТАЛ1В
Державний заклад «Днтропетровська медична акаде1^я МОЗ УкраГни»
Проведен експериментальнi досл'дження з використанням вагтних самиць щур'т 3-3,5 мсячного вку для визначення особливостей обману м1'кроелемент1в в систем/ «мати-плацентапл'д» при фiзi-ологiчнiй ваг'тност'! та за умови /зольованоГ / комб'нованоГ ди сполук свинцю та цинку. Встановле-но, що за умови фiзюлогiчно'í ваг'тност'! вмст метал'т в усх босубстратах системи «мати-плацента-пл'д» знижуеться у напрямку: Zn>Cu>Pb>Cd. Введення ацетату свинцю у дозi 0,05 мг/кг призводить до пдвищення його накопичення в усх босубстратах у 1,6-3,2 разу порiвняно з контрольною групою тварин та обумовлюе розвиток мiкроелементного дисбалансу. Корегуюче введення сполук цинку у дозi 1,5 мг/кг на фон свинцевоГ '¡нтоксикацИ знижуе ступнь кумуляцИ свинцю в до-сл'джуваних босубстратах i характеризуеться нормалiзацiею мiкроелементного статусу вагтноГ та плоду, бльш виражене для органiчно'í форми металу, що може слугувати науковим обфунту-ванням розробки практичних заход'т щодо захисту внутршньоутробного розвитку плоду в умовах пдвищеного техногенного навантаження на органiзм вагтноГ. Ключов1 слова: важк1 метали, м1кроелементи, м1грац1я, ваптнють, вплив.
Дане дослiдження е фрагментом НПР ДЗ «Днiпропетровська медична академiя МОЗ УкраГни»: «Особливот формування репродуктивного здоров'я населення вна^док впливу техногенно забрудненого довклля та шюдливих професшних факто-рiв» (номер державно)'реестрацп 0111и009620).
Широке використання свинцю в уах сферах життeдiяльностi людини призвело до суттевого забруднення довктля та внутршнього середо-вища оргашзму [1, 2]. При цьому проблема свинцевого забруднення зi сфери професшних захворювань вже давно перейшла у площину екопатологп, особливо в умовах техногенно за-бруднених територш [3]. Вщносно низьк його концентраций що рееструються практично в уах об'ектах довктля, досить часто не призводять до кл^чно виражених проявiв, проте сприяють збтьшенню частоти загальноГ захворюваност населення, репродуктивних розладiв, усклад-нень ваптносп, полопв та пюляпологового перн оду [4, 5].
На фон глобальност розповсюдження свинцю надзвичайно актуальною постае проблема попередження надходження екотоксикан^в бю-генного та антропогенного походження в орга-шзм тварини та людини, прискорення Гх елiмiна-цп та зниження проявiв токсичност [6, 7]. З такою метою широко застосовуються рiзноманiтнi препарати природного або синтетичного похо-дження, яким притаманн юногенш, сорбцшн та антиоксидантн властивост [2, 3, 4]. Питання впливу сполук, що володшть антиоксидантними властивостями, на процеси кумуляци свинцю в оргашзму особливост Гх комбшованоГ дм та роз-подiлу в системi «мати-плацента-плщ» дуже ак-туальне на сьогодышнш день, оскiльки може слугувати теоретичним пщфунтям для розробки практичних заходiв щодо захисту внутршньоут-робного розвитку плоду в умовах пщвищеного техногенного навантаження оргашзму ваптноГ.
Мета дослщження
Вивчити особливостi вмiсту мiкроелементiв в системi «мати-плацента-плiд» за умови iзольо-ваноГ i комбiнованоГ дiГ сполук свинцю та цинку.
Матерiали та методи
Експериментальн дослiдження проведенi на самицях щурiв лшп Wistar (розплщник - «Далн 2001»). Пiсля 12-денного карантину 40 тварин 3i стшким ритмом естрального циклу bíkom 3-3,5 míc. з масою тiла 170-200 г в стадп проеструс i еструс парували з штактними самцями за схемою 2:1. Дослщження на тваринах проводили вщповщно европейськоТ конвенцп про захист експериментальних тварин [8].
Самиць щурiв з датованим термшом ваптно-стi розподiлили на 4 групи. Одна група (№1) -контрольна, тварини якоТ отримували дистильо-вану воду. Три iншi групи - дослщы, самицям яких за допомогою внутрiшньошлункового зонду вводили свинець у дозi 0,05 мг/кг щоденно з 1 по 19 день ваптносп у виглядi ацетату свинцю iзо-льовано (група №2), а також у комбшацп з хлоридом цинку у дозi 1,5 мг/кг (група №3) та цитратом цинку, отриманим за аквананотехнолопею УкрнД| Нанобютехнологш та ресурсозбережен-ня у аналогiчнiй дозi (група №4).
На кiнцевому етап дослiдження тварин виво-дили з експерименту пщ тiопенталовим наркозом i проводили забiр бiологiчних матерiалiв -кровi, плаценти та плодiв для подальшого визначення вмюту мiкроелементiв методом швер-сiйноТ вольтамперометрп на приладi АВА-2.
Усi отриман в роботi цифровi данi обробляли комп'ютерними лiцензiйними програмами Microsoft Excel, Statistica. Достовiрнiсть вiдмiнностей визначали за t-критерiем Стьюдента [9].
Результати та 1х обговорення
Аналiз отриманих результат (рис. 1-А) свщ-чить, що середн значення вмiсту свинцю у кровi самки за умови фiзiологiчного перебiгу вагiтностi становила 0,061±0,005 мг/кг, у плацентi -0,096±0,015 мг/кг, у органiзмi плоду -
Том 14, Випуск 3(47) 235
В1СНИК ВДНЗУ «Укралнська медична стоматологгчна академгя»
0,077±0,005 мг/кг. Вищенаведен дан пщтвер-джують позицiю екотоксикологп [3, 4] щодо переважного накопичення ксенобютика у плацентi, що у 1,6 разу (р<0,05) вище порiвняно з його вмятом у iнших бюсубстратах та свiдчить про активацiю бар'ерно-детоксикацшно' функцп пла-центи пiд час штранатального розвитку ембрю-ну. Проте збтьшений на 26% (р<0,01) вмют сви-нцю у органiзмi плоду, порiвняно з його концент-ра^ею у кровi самки, свiдчить про недостатню ефективнiсть фетоплацентарного захисту. Така ситуа^я, ймовiрно, пов'язана з штенсивним трансплацентарним проникненням металу, особливо на раных стадiях, адже вщомо [3], що ступiнь дифузп металiв залежить вiд величини поверхнi та товщини плаценти, якi на раных етапах плаценто- та ембрiогенезу досить незна-чнi. Крiм того, активний перюд плацентацп у щу-рiв починаеться з 4-5 дня ваптност, тобто на раннiх термiнах ембрюн практично незахищений вiд прямого токсичного впливу.
Введення ацетату свинцю протягом ваптнос-тi обумовлюе достовiрне зростання вмюту металу в уЫх дослiджуваних бiосубстратах у 1,6-3,2 разу порiвняно з контрольною групою, що в кш-цевому результатi призводить до збтьшення ембрiолетальностi та порушення внутршньоут-робного розвитку плоду [10].
мг/кг
Корегуюче ведення хлориду цинку при свин-цевiй iнтоксикацií призводить до зниження кон-центрацп свинцю у кровi самки, проте воно не-достовiрне та перевищуе показники штактних тварин у 1,3 разу (р<0,01). В той же час введення цитрату цинку обумовлюе бтьш значне зниження концентрацп свинцю - у 1,7 разу (р<0,01) порiвняно з iзольованим введенням металу та нормалiзацiею його вмюту у кровi порiвняно з ш-тактними тваринами, що може свiдчити про бтьш ефективну бiопротекторну дiю цитрату цинку по вщношенню до ацетату свинцю за ра-хунок зниження рiвня його абсорбцií [5]. При комбшованому введеннi свинцю та цинку, неза-лежно вiд форми останнього, спостер^аеться зниження вмiсту свинцю у плацент порiвняно з iзольованим введенням металу - у 1,6 - 3,0 разу (р<0,01 - р<0,001). I якщо у грут, що отримувала хлорид цинку, цей показник вщповщае результатам контрольно'' групи, то у випадку введення цитрату цинку все ще перевищуе його у 1,6 разу (р<0,05). Що стосуеться вмюту свинцю у ембрю-ш, то за умови корегуючого введення сполук цинку на фон свинцево' штоксикацп, вщбуваеться зниження накопичення свинцю в органiзмi плоду у 1,6-1,7 разу (р<0,01) порiвняно з iзольованим введенням металу та нормалiзацiя показника до р1вня контрольно!' групи.
мг/кг
кров
плацента
ембрюн
кров
плацента
ембрюн
Примаки: В - група №1 (контроль), Ш - група №2,В - група №3, ^ - група № 4
Рис. 1. Вмют свинцю (А) та кадмю (Б) в бюсубстратах системи «мати-плацента-пл'!д» при фiзiологiчнiй вагтност/ та вплив/ важких метал'!в
Що стосуеться шшого абютичного мiкроеле-менту - кадмю то за умови фiзiологiчноí вапт-ностi (рис. 1-Б) його концентрацiя у кровi коли-ваеться вiд О,0048±0,0009 мг/кг у кровi до 0,016±0,004 мг/кг - у плацент. Тобто, як i у випадку iз особливостями кумуляци свинцю, най-бiльш iнтенсивне накопичення кадмiю спостерн гаеться у плаценту що у 3,0-3,3 рази (р<0,01) вище порiвняно iз вмютом металу у кровi та ор-ганiзмi плоду. При цьому, на вщмшу вiд свинцю, вмiст металу у кровi та ембрiонi суттево не вщрн зняеться, тобто бар'ерн можливостi плаценти по вiдношенню до кадм^ бiльш вираженi порiвняно зi свинцем.
Введення ацетату свинцю в оргаызм вагiтноí
не впливае на концентра^ю кадмiю у кровi самки та у органiзмi плоду, проте призводить до зниження у 2,3 разу (р<0,05) його вмюту у плацент. Цитрат цинку суттево не змшюе концент-ра^ю кадмiю в усiх дослiджуваних бюсубстратах. В той же час дiя хлориду цинку на фон свинцево' штоксикацп проявляеться достовiр-ним збтьшенням накопичення кадмiю у кровi та плацентi у 1,8-3,06 разу порiвняно з групою з iзольованим введенням свинцю. I якщо у даних бюсубстратах концентра^я кадмiю суттево не в^зняеться вiд контрольно' групи, то в органн змi плоду накопичення кадм^ збiльшуеться у 1,6 разу як порiвняно з дослщною групою №1, так i з контрольною групою (р<0,01).
Бiотичнi мiкроелементи - цинк та мiдь також характеризуются певними особливостями Тх вмюту за умови фiзiолоriчноТ вагiтностi та в разi впливу металiв. Так, у тварин контрольно! групи концентрацп цинку (рис. 2-А) у дослщжуваних бiосубстратах становлять: 2,89±0,19 мг/кг у кро-вi, 4,15±0,41 мг/кг - у плацент та 3,46±0,26 мг/кг - в органiзмi плоду. Тобто, як i у випадку з абю-тичними металами, найбiльший рвень накопи-чення цинку характериний для плаценти, що у 1,4 разу (р<0,01) вище порiвняно з його концен-тра^ею у кровi, проте суттево не вщ^зняеться вiд його ^вня у органiзмi плоду. Введення ацетату свинцю призводить до зниження вмюту цинку в уах бюсубстратах - у 2,4-3,1 разу (р<0,001). При цьому найбтьше зниження мета-лу спостерiгаеться у кров^ найнижче - в органь зм1 плоду, що свщчить про включения адапта-
мг/кг
цiйних механiзмiв фетоплацентарного комплексу для забезпечення оптимальних умов внутрш-ньоутробного розвитку ембрюну при подвiйно несприятливiй ситуацiТ - надлишку ксенобiотикiв i дефiцитi есен^апьних мiкроелементiв в органь змi ваптноТ. Корегуюче введення неорганiчних та оргаычних сполук цинку на фонi свинцево! ш-токсикацп призводить до збтьшення вмiсту цинку в уах бiосубстратах у 2,2-3,1 разу (р<0,001) по^вняно iз iзольованим введенням свинцю та, з урахуванням похибки, вщповщае даним штакт-них тварин. I якщо за умови введення хлориду цинку спостер^аеться бiльш виражене збтьшення цинку у кровi та плацент, то введення цитрату цинку призводить до бтьш суттевого зростання вмюту металу в органiзмi плоду.
мг/кг
кров
Примггки:
плацента
ембрюн
кров плацента ембрюн
■ група №1 (контроль), Ш - трупа №2,1
• група №3,
■ група № 4
Рис. 2. Вмют цинку (А) та м'д (Б) в бюсубстратах системи «мати-плацента-пл'!б» при фiзюлогiчнiй вагтност/ та за умови впливу важких метал'!в
Звертае на себе увагу низька концентра^я мш у кровi самиць контрольно! групи -0,88±0,06 мг/кг (рис. 2-Б), що пщтверджуе розви-ток фiзiолоriчноТ ппокупремп пiд час ваптност [2, 3, 4]. За таких умов стввщношення мiдi у систе-мi «мати-плацента-плщ» складае 1:2,7:2,8, тобто найбтьш iнтенсивне накопичення металу, на вщмшу вiд усiх шших дослiджуваних мiкроеле-ментiв, характерне для ограызму плоду, що пщ-тверджуе пщвищену потребу ембрiону в даному бютику для процесiв його формування та розвитку. За умови введення свинцю спостер^аеться зростання концентрацп мш у кровi та плацент у 2,4 та 1,9 разу (р<0,001) вщповщно при вщсут-ност достовiрних вiдмiнностей вмiсту металу в органiзмi плоду. При корегуючому введены хлориду та цитрату цинку концентращя мш у кровi знижуеться на 37% (р<0,01) незалежно вщ фор-ми металу порiвняно з iзольованим введенням свинцю та не нормалiзуеться до фiзiологiчного рiвня, залишаючись вищою на 49% (р<0,01). У плацент та органiзмi плоду вмют мiдi знижуеться у 1,2-1,8 разiв (р<0,01 - р<0,001) по^вняно з групою зi свинцевою штоксика^ею, однак досто-вiрно не вщрзняеться вiд контрольно! групи.
Таким чином, проведен нами дослiдження кiлькiсного та якюного вмiсту мiкроелементiв бю-генного та абюгенного ряду в системi «мати-плацента-плщ» виявили особливостi Тх мiграцiТ та накопичення за умови фiзiологiчноТ вагiтностi та при iзольованiй i комбiнованiй дм свинцю та цинку.
Висновки:
1. За умови фiзiологiчноТ ваптност вмют ме-талiв в усiх бiосубстратах системи «мати-плацента-плщ» знижуеться у напрямку: Zn>Cu>Pb>Cd. При цьому для металiв абюгенного ряду найбтьший ступiнь накопичення хара-ктерний для плаценти, в той час як для бюген-них мiкроелементiв цей процес практично щен-тичний в органiзмi плоду та плацент, що свщ-чить про посилення трансплацентарного переходу есен^альних мiкроелементiв для забезпе-чення оптимальних умов формування та розвит-ку плоду.
2. Введення ацетату свинцю у дозi 0,05 мг/кг шд час ваптност призводить до пщвищення його накопичення в уах бюсубстратах у 1,6-3,2 разу порiвняно з контрольною групою, обумовлюе
Том 14, Випуск 3(47)
237
В1СНИКВДНЗУ «Укратська медична стоматолог1чна академ1я»
порушення мiкроелементного балансу в оргаш-3Mi самки та плоду, що в кшцевому результатi призводить до збтьшення ембрiолетальностi та
порушення внутршньоутробного розвитку плоду.
3. Корегуюче введення неорганiчних та орга-шчних сполук цинку у дозi 1,5 мг/кг на фон свинцевоТ штоксикацп обумовлюе статистично значуще зниження вмюту свинцю у кровi, плацент та плодi у 1,3 - 3,0 разу порiвняно з iзольо-ваним введенням металу i характеризуеться но-рмалiзацiю концентрацiй бiотичних елеметчв в усiх бiосубстратах, найбiльшою мiрою - у оргаш-змi плоду. При цьому цитрат цинку демонструе бтьш виражену протекторну дiю порiвняно з не-органiчною формою металу.
4. Встановлен нами особливостi вмюту ме-талiв в бiосубстратах системи «мати-плацента-плщ» е важливим теоретичним пщфунтям для розумiння механiзмiв транслокаци мiкроелемен-тiв бiогенного та абюгенного ряду за умов фiзiо-лопчноТ' вагiтностi, токсичного впливу свинцю та корегуючого введення цинку, як наукового об-фунтування розробки практичних заходiв щодо захисту внутрiшньоутробного розвитку плоду в умовах пщвищеного техногенного навантаження на оргашзм вагiтноТ.
Реферат
СОДЕРЖАНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ОРГАНИЗМЕ САМКИ И ПЛОДА ПРИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ БЕРЕМЕННОСТИ И ВЛИЯНИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ Онул Н.М.
Ключевые слова: тяжелые металлы, микроэлементы, миграция, беременность, влияние.
Проведенные экспериментальные исследования с использованием беременных самок крыс 3-3,5 месячного возраста для определения особенностей обмена микроэлементов в системе "мать-плацента-плод" при физиологической беременности и в условиях изолированного и комбинированного действия свинца и цинка. Установлено, что при физиологичной беременности содержание металлов во всех биосубстратах системы "мать-плацента-плод" снижается в направлении: Zn>Cu>Pb>Cd. Введение ацетата свинца в дозе 0,05 мг/кг приводит к повышению его накопления во всех биосубстратах в 1,6-3,2 раза по сравнению с контрольной группой животных и обусловливает развитие микроэлементного дисбаланса. Корегирующее введение соединений цинка в дозе 1,5 мг/кг на фоне свинцовой интоксикации снижает токсичность последнего и характеризуется нормализацией микроэлементного статуса беременной и плода, более выраженной для органической формы металла, что может служить научным обоснованием разработки практических мероприятий по защите внутриутробного развития плода в условиях повышенной техногенной нагрузки на организм беременной.
Summary
TRACE CONSTITUENTS CONTENT IN FEMALE AND FETUS IN NORMAL PREGNANCY AND UNDER EXPOSURE TO HEAVY
METALS
Onul N.M.
Key words: heavy metals, trace elements, migration, pregnancy, influence.
This experimental study was designed to reveal the characteristics of using pregnant female rats 3-3.5 months of age to determine the features of the of trace element metabolism in the "mother-placenta-fetus" system in normal pregnancy and in terms of isolated and combined exposure to lead and zinc. It has been found out that under normal pregnancy the metal content in all biosubstrates of "mother-placenta-fetus" system decreases as follows: Zn> Cu> Pb> Cd. The introduction of lead acetate in a dose of 0.05 mg / kg results in the increase of its accumulation in all biosubstrates in 1.6 - 3.2 times as compared to the control group of animals and causes the development microelement imbalance. Correcting introduction of zinc compounds in a dose of 1.5 mg / kg on the background of lead intoxication reduces the toxicity of the latter and contributes to the normalization of trace element status in both pregnant and the fetus, which is more pronounced for an organic form of the metal. This may serve as a scientific basis to develop practical measures to protect fetal development in the conditions of increased anthropogenic load on the bodies of pregnant women.
Лтература
1. Никитин А.И. Вредные факторы среды и репродуктивная система человека (ответственность перед будущими поколениями) / Никитин А.И. - Санкт-Петербург : ЭЛБИ-СПб. - 2005. -216 с.
2. Трахтенберг 1.М. Профтактична токсиколопя та медична еко-лопя / Трахтенберг 1.М. - К. : Авщена, 2011. - 120 с.
3. Сердюк А.М. Тяжелые металлы внешней среды и их влияние на репродуктивную функцию женщин / [А.М. Сердюк, Э.Н. Бе-лицкая, Н.М. Паранько и др.]. - Днепропетровск : АРТ-ПРЕСС, 2004. - 148 с.
4. Ревич Б.А. Экологическая эпидемиология / Ревич Б.А., Ава-лиани С.Л., Тихонова Г.И. - М. : Издательский дом «Академия», 2004. - 384 с.
5. Бтецька Е.М. Важк метали навколишнього середовища як фактор ппофертильност чоловшв (огляд) / Е.М. Бтецька, Н.М. Онул, Т.А. Головкова // Вестник гигиены и эпидемиологии. - 2011. - Т.15, № 1. - С. 9-13.
6. Гельфонд Н.Е. Обмен макро- и микроэлементов при введении свинца и в условиях сорбционной коррекции на фоне беременности / Н.Е. Гельфонд, Е.В. Старкова, В.В. Груф // Медицина и образование в Сибири. - 2014. - № 2.
7. Rainbow P.S. Trace metal bioaccumulation: models, metabolic availability and toxicity / P.S. Rainbow // Rainbow Environ Int. -2007. - Vol. 33, N 4. - P. 576-582.
8. European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes.-Council of Europe, Strasburg, 1986. - 53 p.
9. Антомонов М.Ю. Математическая обработка и анализ медико-биологических данных / Антомонов М.Ю. - К. : Фiрма малого друку, 2006. - 558 с.
10. Онул Н.М. Експериментальна оцшка ембрютоксичност свинцю як фактору мало!' штенсивност / Н.М. Онул // Таврический медико-биологический вестник. - 2013. - Т. 16. - №1, ч.1 (61). - С. 165-168.
