CC BY
18СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ 12.1.007-76 «Межгосударственный стандарт. Система стандартной безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности». - М.: ИПК «Стандарт», 1999. - 4 с.
2. Платонов А.Е. Статистический анализ в медицине и биологии: задачи, терминология, логика, компьютерные методы. - М.: Издательство РАМН, 2000. - 52 с.
3. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ / Под ред. Р.У Хабриева - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 2005. - 832 с.
4. Bhata A.L. Radiation protection by an isoflavone, genistein: a study on the survivability of mice / A.L. Bhata, A. Gaur, A. Sharma // Nucl. Technol. Radiat. Protection. - 2007. - № 1. - P. 34-39
5. Burda S. Antioxidant and antiradical activities of flavonoids / S. Burda, W. Oleszek // J. Agric. Food Chem. - 2001. - V 49. - P. 2774-2779.
6. Hussain M. Soy isoflavones in treatment of prostate cancer / M. Hussain, F. Sarkaf, Z. Djuric // J. Nutr. - 2002. - V 132. - P. 575-576.
7. Kim N.Y. Antioxidant and antigenotoxic activities of Korean fermented soybean / N.Y. Kim, E.J. Song, D.Y. Kwon et al. // Food Chem. Toxicol. - 2008. - V 46. - P. 1184-1189.
8. Landauer M.R. Protection against lethal irradiation by genistein / M.R. Landauer, S.V. Srinivasan, A. Shapiro et al. // Int. J. Toxicol. - 2000. - V 19. - P. 37-43.
9. Persky VW Effect of soy protein on endogenous hormones in postmenopausal women / VW. Persky, M.E. Tuiyk, L. Wanget et al. //Am. J. Clin. Nutr. - 2002. - V 75. - P. 145-153.
10. Rishi R.K. Phytoestrogens in health and illness // Ind. J. Pharmacol. - 2002. - V 34. - P. 311-320.
11. Shim H.Y. Genistein-induced apoptosis of human breast cancer MCF-7 cells involves calpain-caspase and apoptosis signaling kinase 1-p38 mitogen-activated protein kinase activation cascades / H.Y. Shim, J.H. Park, H.D. Paik et al. // Anticancer Drugs. - 2007. - V 18. - P. 649-657.
12. Squadrito F. Effect of genistein on endothelial function in postmenopausal women: a randomized, double-blind, controlled study / F. Squadrito, D. Altavilla, A. Crisafulli et al. // Am. J. Med. - 2003. - V 114. - P. 470-476.
13. The guide for care and use of laboratory animals. - Washington, D.C.: National Academy Press, 1996. - 140 p.
14. Zhou Y. Genistein stimulates hematopciesis and increased survival in irradiated mice / Y. Zhou, M. Mi // Radiat. Res. - 2005. - V 46. - P. 425-433.
Grebenyuk A.N.1, Basharin V.A. 1, Tarumov R.A. 1, Nazarov V.B. 2, Kovtun V.Yu. 2, Chikunov I,Ye.2 Experimental studies of genistein acute toxicity on small laboratory animals
'S.M. Kirov Military Medical Academy, St.Petersburg
2Scientific and Production Center «Farmzashchita», Federal Medico-Biological Agency, town Khimki, Moscow region
An experimental evaluation of acute toxicity of domestic synthetic isoflavonoid genistein was conducted in males and females of outbred white mice and Fi mice -hybrid males, strain ( CBA x C57B1) at various routes of administration. It was established that the preparation under investigation refers to hazard class III- moderately toxic substances.
Материал поступил в редакцию 21.02.2012 г.
УДК 615.9:591.11
Влияние низких доз цианида калия на активность ферментов в нейтрофилах периферической крови крыс
Долгушин М.В.1, Хомуев Г.Д. 2
'НИИ биофизики ГУВПО Ангарской государственной технической академии Федерального агентства по образованию РФ
2Ангарский филиал УРАМН ВСНЦ ЭЧ СО РАМН - НИИ медицины труда и экологии человека
П
ероральное введение цианида калия (КСЫ} в течение Ключевые слова: калия цианид, нейтрофилы, миелоперок-
месяца в ежедневных дозах 1,30 мг/кг (1/10 LD) и 0,65 сидаза, гидролазы, цитохимия.
мг/кг (1/20 LD50) индуцировало устойчивое ингибиро-вание миелопероксидазы при параллельной стимуляции кислой фосфатазы, а также фазовые дозозависимые изменения в активности щелочной фосфатазы и неспецифической эстера-зы. Дозозависимые различия в реакции гидролаз наблюдались и в восстановительный период, через 10 дней после прекращения воздействия.
Введение. Неорганические цианистые соединения применяются в различных отраслях промышленности: в производстве резины, пластмасс, красителей, в гальванопластике, извлечении драгоценных металлов из руд, а также в качестве средств очистки металлов [10]. В связи с этим по-прежнему представляют интерес как экспериментальные, так и натурные исследования по выявлению ранних морфофункцио-нальных изменений в системе крови при продолжительном воздействии цианидов на организм в относительно низких (сублетальных) дозах и концентрациях [11, 17, 18].
К перспективным способам оценки влияний токсикантов в производственных и экспериментальных условиях, вклю-
чающих относительно слабую интенсивность экспозиции, относится цитохимический анализ активности ферментов в ней-трофилах периферической крови [9, 12]. В случае с цианидами следует, прежде всего, учитывать возможность ингибирую-щих (специфических) сдвигов исходя из присущей циан-иону способности к образованию прочных комплексов с биогенными металлами — кофакторами и активаторами ферментов [6]. Кроме того, цитохимическая оценка гидролаз, локализованных в различных типах гранул, обладающих дифференцированной способностью к функциональной мобилизации, играет существенную роль в выявлении неспецифических метаболических изменений в нейтрофильных лейкоцитах [1, 2].
Токсикологический вестник №б (117)
Подобная информация об особенностях клеточной реактивности может быть востребована в ходе решения одной из основных задач профилактической токсикологии — оценке характера предпатологических состояний, которые представляют собой определённые этапы в развитии адаптационного процесса, различаясь по степени напряжения гомеостатических механизмов [4]. Вместе с тем, эффекты низких доз цианидов на ферментативный статус лейкоцитов крови ранее практически не рассматривались. Учитывая все вышеизложенные обстоятельства, мы поставили цель изучить характер изменения ферментативных цитохимических показателей в нейтрофилах периферической крови крыс при относительно низких уровнях воздействия цианистого калия. Данное исследование метаболических процессов, как в динамике введения препарата, так и после прекращения экспозиции, позволило бы выявить ранние внутриклеточные реакции, не связанные с выраженными проявлениями интоксикации.
Материал и методы исследования. В эксперимент были взяты крысы-самцы Вистар, массой 180 — 240 г., выращенные в стандартных условиях вивария. В ходе постановки опыта руководствовались «Правилами лабораторной практики» (Приказ Минздрава развития России от 23.08.2010 г. № 708м). Все крысы были разделены на три группы, по 8 особей в каждой. Калия цианид fK.CN) вводили перорально в течение месяца в ежедневных дозах 1,30 мг/кг (1/10 LD50) и 0,65 мг/кг (1/20 LD50) животным в 1-ой и во 2-ой группах соответственно, контрольные животные получали дистиллированную воду. Взятие образцов крови и приготовление мазков для цитохимического анализа нейтрофилов проводили через 10, 20 и 30 дней после начала воздействия, а также в восстановительный период (через 10 дней после прекращения введения вещества). В нейтрофилах оценивали активность миело-пероксидазы (МП) [5], щелочной фосфатазы (ЩФ) и кислой фосфатазы (КФ) [13], неспецифической (нафтол-AS-ацетат) эстеразы (НЭ) [8]. Результаты выражали в единицах среднего цитохимического коэффициента, с учётом интенсивности реакции в каждой клетке [1, 8]. Достоверность выявленных изменений в значениях ферментативных параметров в опытных группах по отношению к контролю оценивали при помощи ^критерия (Манна-Уитни).
Результаты и обсуждение. Введение KCN приводило к развитию стабильных реакций в виде угнетения МП и параллельной стимуляции КФ. Эти изменения практически не зависели от дозы и продолжительности экспозиции, в отличие от сдвигов в активности ЩФ и НЭ (табл.). Ингибирование ЩФ цианидом калия в меньшей дозе было отмечено лишь после 30 дней опыта, тогда как при более высоком уровне воздействия данный токсический эффект наблюдался уже на самом первом этапе обследования (через 10 дней), сменяясь повышением активности фермента, и далее — вторичным угнетением. Изменение уровня НЭ в динамике введения вещества имело место только в случае стимуляции ЩФ, и также было направлено в сторону активации. В отсроченный период (через 10 дней после прекращения введения вещества) каких-либо сдвигов в активности МП не происходило, на предшествующее воздействие реагировали только гидролитические ферменты, показывая зависимость от дозы. Отсроченное влияние KCN в более высокой дозе на ферментативный статус нейтрофилов выражалось в активации КФ (аналогично периоду введения препарата). Напротив, меньшая доза вещества индуцировала отставленную метаболическую реакцию, которая не наблюдалась в предшествующий период и выражалась в стимуляции ЩФ при параллельном снижении уровня КФ и НЭ.
Цианиды способны оказывать специфическое ингибирую-щее действие на МП и ЩФ, взаимодействуя с ионами железа, цинка и магния, которые являются кофакторами МП, ЩФ и активаторами ЩФ соответственно, при этом значительно более выраженная чувствительность к циан-иону характерна для МП [7, 15]. Известно, что миелопероксидаза играет существенную роль в защите клетки от токсического действия перекиси водорода, а также в терминации общего процесса образования свободных радикалов в гранулоцитах [15, 16]. В та-
ком случае обнаруженное нами продолжительное угнетение МП можно считать потенциальным источником окислительного стресса, связанного с избыточной продукцией активных форм кислорода. Как было установлено ранее, ингибирование МП при сопутствующей активации КФ в нейтрофилах является одним из начальных (предпатологических) признаков развития интоксикации и сопровождается возрастанием в периферической крови уровня первичных продуктов свободно-радикального окисления [2, 3]. Кроме того, было отмечено, что параллельные сдвиги в цитохимической реакции на ЩФ имеют различную направленность в зависимости от воздействующего фактора [2]. Выявленные нами дозозависимые изменения активности ЩФ, учитывая их фазовый характер в динамике введения KCN, также можно рассматривать как неспецифические, связанные с реализацией вторичного ответа на окислительный стресс.
Отсутствие характерных симптоматических изменений в организме крайне затрудняет регистрацию начальных проявлений интоксикации цианидами [14], и оценка метаболических процессов в клетках крови представляется одним из способов обнаружения ранних неблагоприятных последствий контакта с данными веществами. При этом параллельный анализ гематологических показателей, отражающих клеточный состав крови, может и не выявлять каких-либо достоверных сдвигов, менее чувствительных к воздействию цианидов [17, 18]. Ингибирующее влияние KCN на поглотительную способность нейтрофилов крыс в условиях in vivo также проявляется при возрастании дозы и продолжительности экспозиции, когда в периферической крови снижается концентрация ти-реоидных гормонов, модулирующих уровень фагоцитарной активности [11]. О значимости цитоэнзимохимических исследований позволяют говорить и обнаруженные нами дозозави-симые различия в состоянии гидролаз в отсроченный период после введения KCN. По-видимому, парадоксальный характер в изменении активности этих ферментов на восстановительном этапе после прекращения воздействия может быть связан с дифференцированными особенностями адаптивной регуляции, обусловленными интенсивностью экспозиции. В частности, снижение уровня КФ и НЭ, вызванное введением меньшей дозы KCN, обоснованно рассматривать как результат стабилизации мембран внутриклеточных гранул. Кроме того, отмеченная параллельно активация ЩФ считается одним из признаков возрастания времени циркуляции нейтрофилов в кровотоке, указывая тем самым на повышение жизнеспособности клеток [1].
Выводы. В нейтрофилах периферической крови в динамике низкодозного воздействия цианида калия наблюдаются ферментативные изменения, имеющие различную внутриклеточную локализацию. При этом стабильная метаболическая реакция, включающая ингибирование МП и стимуляцию КФ, сопровождается фазовыми дозозависимыми сдвигами в активности ЩФ и НЭ. Дозозависимые изменения в активности гидролаз имеют место и после прекращения воздействия. Полученные данные свидетельствуют о перспективе использования цитоэнзимохимического анализа нейтрофилов крови в ходе раннего выявления неспецифических и направленных эффектов циансодержащих соединений.
Таблица
изменение активности ферментов в нейтрофилах периферической крови крыс в динамике воздействия цианида калия (те^
Период обследования Группа МП КФ ЩФ НЭ
После 10 дней воздействия Контроль 1. (1,30 мг/кг) 2. (0,65 мг/кг) 1,34 ± 0,06 0,91 ± 0,07** 0,97 ± 0,10* 0,41 ± 0,07 0,70 ± 0,08** 0,66 ± 0,05** 2,26 ± 0,13 1,90 ± 0,06* 2,61 ± 0,20 1,26 ± 0,07 1,32 ± 0,07 1,19 ± 0,05
После 20 дней воздействия Контроль 1. (1,30 мг/кг) 2. (0,65 мг/кг) 1,26 ± 0,05 0,74 ± 0,08** 0,97 ± 0,05* 0,31 ± 0,05 0,61 ± 0,07** 0,59 ± 0,06** 2,10 ± 0,09 2,57 ± 0,20* 1,99 ± 0,21 1,35 ± 0,06 1,53 ± 0,04* 1,30 ± 0,07
После 30 дней воздействия Контроль 1. (1,30 мг/кг) 2. (0,65 мг/кг) 1,48 ± 0,04 1,10 ± 0,04** 1,22 ± 0,06* 0,34 ± 0,07 0,65 ± 0,05** 0,61 ± 0,04** 2,35 ± 0,06 2,03 ± 0,07* 1,96 ± 0,13* 1,20 ± 0,05 1,24 ± 0,06 1,27 ± 0,06
Через 10 дней после воздействия Контроль 1. (1,30 мг/кг) 2. (0,65 мг/кг) 1,32 ± 0,07 1,29 ± 0,07 1,25 ± 0,04 0,35 ± 0,04 0,53 ± 0,04* 0,20 ± 0,03* 2,21 ± 0,12 2,32 ± 0,13 2,61 ± 0,12* 1,33 ± 0,04 1,31 ± 0,04 1,19 ± 0,03*
Примечания: показана достоверность отличия полученных данных в опытных группах по отношению к контролю:
* — р<0,05; **-р<0,01.
Токсикологический вестник №б (117)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеев Н.А. Клинические аспекты лейкопений, нейтропений и функциональных нарушений нейтрофилов. — СПб.: Фолиант, 2002. -416 с.
2. Березовская И.В., Власова М.Е. Информативность исследования ферментного статуса лейкоцитов крови в токсикологическом эксперименте // Фармакол. и токсикол., 1985. — № 1. — С. 83-86.
3. Власова М.Е., Березовская И.В., Гукасов В.М. Роль перекисного окисления липидов плазмы и ферментного спектра лейкоцитов крови в оценке предпатологии химической этиологии // Хим.-фарм. журнал., 1983. — Т. 17. — № 12. — С. 1432-1436.
4. Голиков С.Н., Саноцкий И.В., Тиунов Л.А. Общие механизмы токсического действия. — Л.: Медицина, 1986. — 280 с.
5. Давыдова Т.В., Фомина В.Г., Воскресенская Н.И. и др. Фагоцитарная активность и состояние бактерицидных систем полиморфнонуклеарных лейкоцитов у больных болезнью Альцгеймера // Бюл. эксп. биологии, 2003. — Т. 136. — № 10. — С. 403-405.
6. Ершов Ю.А., Плетнёва Т.В. Механизмы токсического действия неорганических соединений. — М.: Медицина, 1989. — 272 с.
7. Зуева Н.Н., Далев П.Г., Лазарова Д.Л. Свойства, получение и практическое применение щелочной фосфатазы // Биохимия, 1993. — Т. 58. — Вып. 7. — С. 1009-1023.
8. Лабораторные методы исследования в клинике / Под ред. В.В. Меньшикова. — М.: Медицина, 1987. — 368 с.
9. Макарьева И.В., Башарова Г.Р., Саляхова Р.М., Гильманов А.Ж. Значение цитохимического исследования внутриклеточного метаболизма нейтрофилов в оценке воздействия продуктов хлорорганического производства // Клин. лаб. диагност., 2004. — № 9. — С. 42-43.
10. Российская энциклопедия по медицине труда / Под ред. Н.Ф. Измерова. — М.: Медицина, 2005. — 656 с.
11. Рукавишников В.С., Хомуев Г.Д., Бенеманский В.В. и др. Экспериментальное обоснование предельно-допустимого уровня загрязнения кожных покровов цианидом калия // Бюл. ВСНЦ СО РАМН, 2000. — № 3. — С. 91-94.
12. Татаринова О.Г. Цитохимические исследования лейкоцитов периферической крови
у лиц, работающих с нитрогликолями // Токсикология, гигиена и профпатология при работе с опасными химическими веществами. — СПб., 2007. — С. 88-91.
13. Хейхоу Ф.Г.Дж., Кваглино Д. Гематологическая цитохимия. — М.: Медицина, 1983. — 320 с.
14. Хомуев Г.Д., Хомутова В.А., Горбунова Л.А. К вопросу кинетики выведения цианида калия из организма // Региональные экологические проблемы и здоровье населения. — Ангарск, 1999. — С. 139-140.
15. Шафран М.Г. Миелопероксидаза нейтрофильных лейкоцитов // Успехи соврем. биологии, 1981. — Т. 92. — Вып. 3 (6). — С. 365-379.
16. Bekesi G., Magyar Z., Kakuks R. et al. Changes in the myeloperoxidase activity of human neutrophilic granulocytes and the amount of enzyme deriving from them under the effect of estrogen // Orvosi Hetilap., 1999. — V. 140. — № 29. — P. 1625-1630.
17. Soto-Blanko B., Gorniak S.L., Kimura E.T. Physiopathological effects of the administration of chronic cyanide to growing goats — a model for ingestion of cyanogenic plants // Vet. Res. Commun., 2001. — V. 25. — № 5. — P. 379-389.
18. Soto-Blanko B., Stegelmeier B.L, Pfister J.A. et al. Comparative effects of prolonged administration of cyanide, thiocyanate and chokecherry (Prunus virginiana) to goats // J. Appl. Toxicol., 2008. — V 28. — № 3. — P. 356-363.
Dolgushin M.V 1, Khomuyev G.D.2 Influence of potassium cyanide low doses on activity of enzymes in rat peripheral blood neutrophils
'Institute of Biophysics, Angarsk State Technical Academy
2 Angarsk Branch, Research Institute of Occupational Health and Human Ecology, East-Siberian Scientific Center for Human Ecology, Russian Academy of Medical Sciences
A peroral administration of potassium cyanide (PCN) over a month in daily doses of 1.30 mg/kg (1/10 LD50 ) and 0.65 mg/kg (1/20 LD50) induced a stable inhibition of myeloperoxidase at a parallel stimulation of acid phosphatase, as well as phase dose-dependent changes in alkali phosphatase reactions and in non-specific esterase. Dose-dependent differences in hydrolases reaction were also observed during the recovery period 10 days after the exposure terminated.
Материал поступил в редакцию 24.11.2011 г.
УДК 614.7: 615.9
Токсическое действие промышленных сточных вод и их влияние на санитарные условия водопользования при высокой цветности природных вод
Турбинский В.В.
ФБУН «Новосибирский научно-исследовательский институт гигиены» Роспо-требнадзора
На примере флотореагентов, специфических загрязняющих веществ по обогащению горнорудного сырья, в экспериментальных исследованиях изучено влияния промышленных загрязнений на органолептические свойства воды, общий санитарный режим водоема, а так же на липид-ный обмен, функцию нервной системы, электролитный баланс и экскреторную функцию почек белых крыс при повышенной цветности воды. Установлено, что природные гуминовые кислоты вод увеличивают пороговую концентрацию загрязняющих веществ по влиянию на запах воды при 20оС, а при 60оС - не меняют, увеличивают стабильность загрязнений в воде, повышают величину максимально недействующей концентрации загрязняющих веществ по санитарно-токсикологическо-му признаку вредности._
Ключевые слова: загрязняющие вещества, запах, стабильность в воде, пороговая концентрация, гуминовые кислоты.
Ведение. Одной из особенностей состава вод поверхностных водоемов Сибири является повышенное содержание гуминовых веществ, обуславливающих высокий уровень
цветности воды, особенно в период паводка - 120 и более градусов шкалы цветности. В таких условиях сброс со сточными водами промышленных предприятий загрязняющих
