CC BY
17Список литературы
1. Foulkes E. C. Cadmium: Handbook of Experimental Pharmacology. Berlin: Springer-Verlag, 1986.
— 300p.
2. Lucis O.J., Lucis R., Aterman K. Tumorogenesis by cadmium //Oncology, 1972. — V. 26. — P. 53-67.
3. Ковальчук Л.А., Сатонкина О.А., Тарханова А.Э. Тяжёлые металлы в окружающей среде Среднего Урала и их влияние на организм //Экология, 2002. — № 5. — С. 358-361.
4. Cadmium in the Human Environment: Toxicity and Carcinogenicity. Ed. G.F.Nordberg, R.F.M. Herber and L. Alessio. — Lyon: IARC, 1992.
5. Куценко C.А Основы токсикологии. — СПб.: Фолиант, 2004. — 716 с.
6. Кадмий: Экологические аспекты (Гигиенические критерии состояния окружающей среды 135).
— Женева: ВОЗ, 1994.
7. Практикум по биохимии / Под ред. Н.П.Мешкова, С.Е.Северина. — М.: Изд-во МГУ, 1997. — 430 с.
8. Алейникова Т.Л., Рубцова Г.В. Руководство к практическим занятиям по биологической химии. — М.: Высшая школа, 1988. — С. 20-22.
9. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов / Пер. с англ.; под ред. Х.Зигель, А.Зигель. — М.: Мир, 1993. — 368 с.
10. Elsenhans B., Kolb K., Schumann K. Endogenous metallothionein possibly contributes to the renal accumulation of cadmium // IARC Scientific Publications, 1992. — № 118. — P. 225-231.
11. Андрианова Е.Е. Влияние радионуклидов цезия и стронция на токсикокинетику кадмия в организме животных. Автореф. дис. к.б.н. — М., 2004. — 22 с.
Материал поступил в редакцию 30.10.06.
O.A.Gubina
BIOLOGICAL EFFECTS PRODUCED BY CADMIUM AT ITS CHRONIC UPTAKE BY THE RAT ORGANISM WITH DRINKING WATER
State Research Establishment« All-Russian Research Institute of Agricultural Radiology and Agroecology, Russian
Academy of Agricultural Sciences, Obninsks
Every day uptake of Cd by rats in the form of Cd(NO3)2 with drinking water at a concentration of 0.05 and 0.1 mg/l during 90 days leads to changes in the amount of erythrocytes, leukocytes in peripheric blood, protein concentration in blood plasma and cel-lularity of organs having a different proliferative activity.
УДК 615.92:616-093:616.345
Е.А.Белозерова, Н.И.Потатуркина-Нестерова, Е.С.Климов
ВЛИЯНИЕ ХРОНИЧЕСКОГО ПОСТУПЛЕНИЯ СОЛЕЙ МЕДИ, ЦИНКА И СВИНЦА НА МИКРОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ БАЛАНС ТОЛСТОЙ КИШКИ В
УСЛОВИЯХ ЭКСПЕРИМЕНТА
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ульяновский государственный университет», Институт медицины, экологии и
физической культуры, Ульяновск
Проведены исследования микробиоценоза толстой кишки, скорости оседания эритроцитов крови белых мышей (СОЕ), подвергшихся длительному воздействию, соответственно, ионов меди (10 мг Си2+/л), цинка (50 мг /п2+/л) и свинца (0,3 мг РЬ2+/л) с питьевой водой в течение 90 суток. Выявлены дисбиотические изменения в микрофлоре толстой кишки и другие физиологические отклонения у животных трех групп. Показано, что хроническая интоксикация ионами меди сопровождается изменением картины крови: гемолиз эритроцитов, увеличением СОЭ (скорости оседания эритроцитов). Значения исследуемых показателей в группе мышей, потреблявших свинец с питьевой водой, на 90-е сутки приближались к контрольным значениям.
Ключевые слова: тяжелые металлы, микробиоценоз кишечника, толстая кишка, белая мышь, хронический эксперимент.
Введение. Многогранную роль микробиоценоза кишечника в поддержании гомеостаза организма трудно переоценить. Это подтвержда-
ют результаты многочисленных исследований в области медицины, биологии, биохимии, экологии и токсикологии. Токсичные вещества, по-
падающие в желудочно-кишечный тракт, в первую очередь, нарушают равновесие в сообществе населяющих его микроорганизмов, именно они принимают на себя первый удар токсиканта. Это обстоятельство диктует для целей гигиенического нормирования устанавливать лимитирующий критерий вредности по дисбиотическо-му эффекту [12]. Тяжелые металлы в настоящее время являются одними из приоритетных техногенных загрязнителей, которые в разных диапазонах концентраций способны оказывать на любой организм общетоксическое, тератогенное, канцерогенное и мутагенное воздействие [1]. Их влияние на процессы метаболизма и различные органы и системы человека, животных и растений всесторонне исследуется [3, 4, 7, 8, 10, 14]. Однако известны лишь единичные работы в области влияния некоторых тяжелых металлов на микрофлору толстой кишки [14]. В настоящей работе изучено влияние длительного поступления в макроорганизм солей цинка, свинца и меди на состояние микрофлоры толстого кишечника белой мыши.
Материалы и методы исследования. Эксперимент проводили на белых беспородных мышах (самцах) десятимесячного возраста. Сульфат меди пятиводный, сульфат цинка семиводный и ацетат свинца растворяли в воде до конечной концентрации по ионам меди — 10 мг/л, цинка — 50 мг/л, свинца — 0,3 мг/л, что соответствовало 10 ПДК (предельно допустимых концентраций) в питьевой воде (СанПиН 2.1.4.1074-01)[1]. Первая группа мышей (далее группа 1) получала раствор сульфата меди пятиводного, вторая группа животных (группа 2) — раствор сульфата цинка семиводного, третья (группа 3) — раствор ацетата свинца. Растворы солей давали мышам вместо питьевой воды в течение 90 суток. Через 20, 40, 60, 70, 80, 90 суток от начала эксперимента у животных определяли количественный и качественный состав микрофлоры кишечника на базе бактериологической лаборатории городской больницы № 1 г. Ульяновска. Наряду с исследованием микрофлоры через 30, 60, 90 дней от начала исследования мышей декапитиро-вали и извлекали внутренние органы. На каждый срок исследования использовали 10 животных из каждой группы. Содержание ионов тяжелых металлов во внутренних органах и собранных фекалиях мышей определяли методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии с использованием атомно-флуоресцентного анализатора «Квант- 444». Физико-химическое исследование периферической крови мышей проводили в клинико-диагностической лаборатории при детской областной больнице микрометодом Панченкова [2].
Результаты и обсуждение. Результаты исследования дисбиотических изменений микрофлоры толстой кишки мышей, получавших тяжелые металлы с питьевой водой, представлены в таблице.
Первые дисбиотические сдвиги в микробице-нозе кишечника мышей трех контактных групп в разной интенсивности наметились уже на 20 сутки. У животных, получавших ионы выбранных тяжелых металлов в течение 20 дней, наблюдается изменения численности некоторых представителей нормальной флоры толстой кишки, особенно эшерихий и энтерококков.
Клинические проявления дисбактериоза кишечника, наблюдаемые невооруженным глазом (у человека к таковым относят эрозию в углах рта, шелушение кожи и изменение слизистых оболочек, дефицит массы тела и т. д. [6]), и другие физиологические отклонения у большинства подопытных животных в группах 1 и 2 зафиксированы не ранее, чем на 50 сутки эксперимента. У животных группы 1 (мышей, подвергшихся воздействию меди) на 50—60 сутки наблюдали достоверное отставание в росте и массе тела по сравнению с группой контроля р < 0,05, множественные некротические повреждения в области хвоста, а также воспаления век (образование рубцов), коньюнктивиты. Регистрируемые повреждения в процессе проведения эксперимента имели необратимый характер, с течением времени некоторые животные слепли.
В первой и второй группах мышей, получавших с питьевой водой сульфат меди и сульфат цинка, соответственно, на 90-е сутки произошло снижение количества лактобактерий до ^ 5,6±0,19 КОЕ/г и ^ 5,0+0,12 КОЕ/г соответственно (в контроле ^ 8,0+0,22 КОЕ/г). Значительно чаще, чем в группе контроля, было зарегистрировано выявление патогенных стафилококков — золотистого и эпидермального (табл.1), а также микробов протея.
В отличие от группы контроля (1%) зафиксировано выявление патогенного стафилококка золотистого у 80% подопытных животных в группах 1 и 2 на 20 —е сутки эксперимента. В третьей группе мышей на 60-е сутки также отмечено наличие стафилококка золотистого у 60% мышей. Обращает на себя внимание совпадение динамики изменения количества стафилококка золотистого в трех группах: количество патогенных микроорганизмов с течением времени возрастает, что свидетельствует о дисбактериозе микрофлоры толстой кишки.
Общий анализ периферической крови мышей показал, что хроническая интоксикация ионами меди сопровождается изменениями картины крови: гемолиз эритроцитов, увеличенная
Таблица
Результаты бактериальных исследований фекалий лабораторных мышей (^ КОЕ/г *)
Вариант опыта Срок воздействия, сутки
20 40 60 70 80 90
Бифидобактерии, p < 0,05
Медь 6,0 ±0,29 6,0±0,31 6,0±0,30 6,0±0,32 6,0±0,42 6,6±0,73
Цинк 6,0 ±0,35 6,0±0,34 6,0±0,36 5,0±0,38 5,0±0,31 5,0±0,52
Свинец 6,0 ±0,80 6,0±0,85 6,0±0,79 6,0±0,87 6,0±0,83 6.0±0,81
Контроль 6,0 ±0,43 6,0±0,80 6,0±0,75 6,0±0,67 6,0±0,55 6,0±0,64
Лактобактерии, p < 0,05
Медь 8,0±0,17 8,0±0,14 8,0±0,13 7,0±0.17 6,6±0,16 5,6±0,19
Цинк 8,0±0,25 7,0±0,36 6,0±0,41 6,0±0,45 6,0±0,50 5,0±0,12
Свинец 8,0±0,13 8,0±0,19 8,0±0,09 8,0±0,18 8,0±0,20 7,0±0,31
Контроль 8,0±0,09 8,0±0,11 8,0±0,15 8,0±0,14 8,0±0,15 8,0±0,22
Энтерококки, p < 0,05
Медь 5,0±0,39 5,0±0,36 5,5±0,41 6,3±0,42 6,6±0,46 7,1±0,49
Цинк 7,3±0,33 6,2±0,45 5,7±0,48 5,2±0,41 5,0±0,44 5,0±0,36
Свинец 7,0±0,71 7,0±0,75 6,3±0,63 6,2±0,61 6,7±0,65 6,8±0,67
Контроль 7,7±0,36 7,4±0,39 6,8±0,40 6,8±0,41 6,9±0,41 6,6±0,42
Эшерихии (суммарно), p < 0,05
Медь 8,4±0,13 7,9±0,14 7,1±0,13 5,9±0,17 5,2±0,19 4,9±0,10
Цинк 7,9±0,18 6,3±0,16 6,3±0,11 5,3±0,10 5,3±0,10 5,2±0,12
Свинец 6,6±0,65 7,7±0,64 9,1±0,68 8,3±0,69 7,7±0,70 6,8±0,65
Контроль 8,5±0,43 8,3±0,40 8±0,41 8±0,44 7,8±0,40 7,1±0,37
Микробы протея, p < 0,05
Медь 0 2,4±0,09 4,0±0,12 4,0±0,14 5,0±0,12 4,0±0,10
Цинк 6,0±0,16 6,0±0,12 4,0±0,16 4,0±0,16 5,9±0,18 5,0±0,16
Свинец 0 0 4,5±0,37 5,0±0,39 0 0
Контроль 0 0 0 0 0 0
Гемолитическая кишечная палочка, p < 0,05
Медь 0 0 0 1,8±0,29 3,3±0,39 6,3±0,68
Цинк 0 0 0 0 0 0
Свинец 0 0 0 0 0 0
Контроль 0 0 0 0 1,1±0,11 1,1±0,13
Стафилококки, p < 0,05
Медь 6,0±0,14 7,2±0,1 6,1±0,17 6,7±0,14 6,6±0,17 6,5±0,15
Цинк 4,5±0,11 5,1±0,15 5,2±0,16 5,2±0,17 6,3±0,17 7,2±0,19
Свинец 0 1,4±0,31 2,5±0,33 1,9±0,25 3,5±0,22 3,6±0,29
Контроль 0 0 0 0 0 0
Примечание. * — колониеобразующие единицы в расчете на 1 г фекалий мышей
СОЕ. Это может происходить при различных поражениях печени [2]. Высокая гепатотоксич-ность меди и её соединений связана со способностью повышать проницаемость мембраны митохондрий, а также локализацией металла в ли-зосомах гепатоцитов [5].
У 40% мышей, подвергшихся действию суль-
фата цинка, зарегистрировано опухание яичек и образование рубцов на коже в области ануса. Изъязвление носовой перегородки и некроз тканей хвоста наблюдались у 35% мышей. Регистрируемые повреждения имели необратимый характер. На вскрытии у 10% — признаки острого воспаления желчного пузыря.
В группе 3 (у мышей, получавших с питьевой водой ацетат свинца в концентрации 10 ПДК), в отличие от животных 1 и 2 групп, не наблюдалось таких объективных общетоксических признаков хронического отравления, как уменьшение подвижности, вялость, замедление скорости реакции, выпадение волос, нарушение пищеварения. Известно [5], что из животных белые мыши, наряду с крысами и птицами, наиболее устойчивы к отравлению соединениями свинца. Обращает на себя внимание факт несовпадения динамики численности представителей облигатной микрофлоры толстой кишки. В случае со свинцом после резкого спада численности на 20-е сутки количество микроорганизмов восстанавливается к 90-м суткам почти до контрольных значений. Но у самок, принесших потомство от данных мышей (получавших свинец с питьевой водой), 25% детенышей появились на свет с уродствами (недоразвитая передняя лапка).
Измерения содержания выбранных ионов тяжелых металлов в органах мышей методом атомно-абсорбционной спектрометрии показали, что кумуляция ионов меди и цинка в организме происходит в почках и печени. Содержание свинца в органах и фекалиях мышей не исследовалось по техническим причинам. Однако известно [5], что 90% свинца в организме депонируется в костях, переходя в недоступную форму.
Таким образом, в первой и второй группах с течением времени наблюдаются значительные нарушения в количественном и качественном составе микрофлоры толстого кишечника. Хотя ионы цинка и меди являются необходимыми участниками ферментативных процессов [5], однако, при повышенных концентрациях вызывают изменение соотношения микроорганизмов в составе нормофлоры толстой кишки. В третьей группе к концу эксперимента (на 90-е сутки) значения изученных показателей незначительно отличались от контроля. Возможно, это является следствием адаптации организма белой мыши на длительное воздействие малых доз ацетата свинца. Однако, согласно Осипову А.Н. и со-авт. [10], не исключено, что с увеличением времени воздействия может нарушаться равновесие компенсаторно-восстановительных и деструктивных процессов, что может привести к развитию патологии. Полученные результаты исследований дисбиотических эффектов трех групп мышей соответствуют данным О.Ю.Ереминой и др. [7], согласно которым по токсичности при концентрации 10 ПДК выбранные тяжелые металлы можно расположить в ряд: Си > /п > РЬ.
Заключение. Проведенные исследования показали, что длительное поступление меди и цин-
ка с питьевой водой в концентрации 10 ПДК приводит к подавлению нормофлоры и размножению условнопатогенных и патогенных микроорганизмов в составе микробиоценоза толстого кишечника белой мыши и, как следствие, к развитию дисбактериоза. Наиболее выраженные дисбиотические изменения выявлены у животных, получавших с питьевой водой ионы меди в концентрации 10 ПДК. У них наблюдается заметный дисбаланс в ассоциациях условно патогенной микрофлоры. С течением времени к нему присоединяется снижение уровня облигат-ной микрофлоры — бифидобактерий и лактобак-терий, появление видов условно патогенных микроорганизмов, отсутствующих в контроле. Отсутствие выраженных дисбиотических проявлений в группе мышей, получавших ацетат свинца с питьевой водой в концентрации 10 ПДК, по нашему мнению, объясняется тем, что ПДК по свинцу на два порядка ниже таковых по меди и цинку, что, однако, не дает оснований считать её заниженной для человека, т. к. известно [5], что из животных белые мыши — одни из наиболее устойчивых к отравлению соединениями свинца. Хроническая интоксикация ионами меди сопровождается изменениями картины крови: гемолиз эритроцитов, увеличенная СОЕ, что обычно происходит при различных поражениях печени.
Список литературы
1. Бингам Ф.Т., Коста М, Эйхенберг Э. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов. Пер. с англ. под ред. Х.Зигель, А.Зигель. — М.: Мир, 1993.
— 368 с.
2. Бокуняева Н.И., Жевелик Ю.С., Золотницкая Р.П. и др. Справочник по клиническим лабораторным методам исследования / Под. ред. проф. Е.АКост. Изд. второе. — М.: Медицина, 1975. — 382 с.
3. Брахнова И.Т. Токсичность порошков металлов и их соединений. — Киев: Наука, 1971. — 224 с.
4. Голиков С.Н., Саноцкий И.В., Тиунов Л.А. Общие механизмы токсического действия. — Л.: Медицина, 1986. — 279 с.
5. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов I- IV групп / Под ред. В.А.Филова. — Л.: Химия,1988. — 512 с.
6. Дисбактериоз кишечника. Протокол ведения больных. Отраслевой стандарт. ОСТ 91500.11.0004-2003. — М.: Минздрав России, 2003.
— С. 5-21.
7. Еремина О.Ю., Баканова Е.И. Изучение действия солей тяжелых металлов на ферментные системы насекомых на примере пепельного таракана Ыаиркое1а сигепеа // Токсикологический вестник, 1998. — № 3. — С. 13-17.
8. Забродский П.Ф. Механизмы токсического действия металлов и их влияние на иммунную сис-
тему //Токсикологический вестник, 1998. — № 6. — С. 9-15.
9. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. — Новосибирск: Наука. Сиб.отд., 1991. — 148 с.
10. Осипов А.Н., Рязанов И.А., Сыпин В.Д. Изменения структурно-функциональных показателей клеток системы крови мышей при длительном воздействии свинца и кадмия //Токсикологический вестник, 2001. — № 5. — С. 2-5.
11. СанПиН 2.1.4.1074-01.Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. — М: Минздрав России, 2002. — С. 15-17.
12. Шеина Н.И., Буданова Е.В. Оценка микроэкологического дисбаланса кишечника животных при воздействии промышленных микроорганизмов в токсиколого-гигиенических исследованиях// Токсикологический вестник, 2005. - № 5. - С. 2327.
13. Фролов Ю.П. Математические методы в биологии. ЭВМ и программирование. - Самара: Изд-во СамГУ, 1996. - 265 с.
14. Silver S, Phung Le T. Bacterial heavy metal resistance: new surprises//Annu. Rev. Microbiol., 1996. - V. 50. - P. 753-789.
15. Telisman S., Cvitkovic P., Jurasovic J. et al. // Environmental Health Perspectives, 2000. - V. 108 (1). - P. 45-50.
Материал поступил в редакцию 25.10.06.
Ye.A.Belozerova, N.I.Potaturkina-Nesterova, Ye.S.Klimov
INFLUENCE OF LONG INFLOW OF COPPER, ZINC AND LEAD SALTS ON MICROECOLOGICAL STATE
OF THE LARGE INTESTINE IN EXPERIMENT
Institute of Medicine, Ecology and Physical Culture, Ulyanovsk State Universty
Studies were carried out on microbiocenosis of the large intestine erythrocyte, sedimentation rate (ESR) in blood of white mice long exposed to copper ions (10 mg Cu2+/), zinc (50 mg Zn2+/l) and lead (0.3 mg Pb2+/l) respectively with drinking water within 90 days. Dysbiotic changes in microflora of the large intestine and some other physiological disturbances were found out in all three groups of animals. It was shown that a chronic intoxication by copper ions is followed up by alterations of the blood picture such as hemolysis of erythrocytes, increase of ESR. The magnitudes of indicators under investigation in the group of mice which took up lead with drinking water approximated to control magnitudes by the 90th day.
УДК 615.917'551.1
Е.В.Бубенкова
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ НЕКОТОРЫХ ПРОИЗВОДНЫХ АНИЛИНА
ОАО НИИ «Ярсинтез», Ярославль
Проведено сравнительное токсикологическое исследование 5-ти производных анилина. Рекомендованы гигиенические нормативы для воздуха рабочей зоны.
Ключевые слова: производные анилина и п-толуидина, токсичность.
Введение. В настоящее время различные производные анилина нашли широкое применение в промышленности. Достаточно перспективными среди них являются метиланилины (толуиди-ны). Особенно актуально использование некоторых производных этих соединений в органическом синтезе в качестве ускорителей реакции полимеризации аминного типа. Несмотря на достаточно хорошо изученную токсичность анилина и п-толуидина [1—6] сведения о токсических свойствах данных производных отсутствуют.
Цель исследования состояла в изучении токсичности новых производных анилина, выявлении закономерностей токсического действия в ряду структурно близких соединений этого типа и разработки рекомендаций по нормированию в воздухе рабочей зоны.
Материалы и методы исследования. Объектом исследования послужили 5 производных анилина: фениламиноэтанол (ФАЭ), фениламино-диэтанол (ФАДЭ), дигидроксиэтил-п-толуидин (ДГЭПТ), дигидроксипропил-п-толуидин
