Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

Из числа известных поллютантов особую опасность для человека по ряду причин представляют тяжелые металлы. Во-первых, разнообразны пути поступления их в организм (аэрозольный перенос, с водой, продуктами питания, из зубопротезных конструкций и имплантатов). Во-вторых, химические, в частности, редокс-свойства металлов обусловливают их выраженную стабильность в биохимических циклах. В-третьих, спектр патологий, индуцируемых тяжелыми металлами, широк: гепато-, нефро-, нейротоксичность, индукция канцерогенеза.

Особый интерес представляет тот факт, что у людей редко наблюдаются признаки острой интоксикации тяжелыми металлами. Патологическое действие данного класса соединений, как правило, обусловлено длительным присутствием в организме их невысоких концентраций. Так, исследованиями последних лет показана роль металлов в качестве «второго сигнала опасности», наряду с микроорганизмами, в активации хронических воспалительных процессов [4, 5]. Этот факт обусловливает целесообразность проведения детоксикационной терапии как этапа профилактики хронических воспалений и связанных с ними онкологических заболеваний у населения из неблагоприятных экологических районов. Этот вопрос актуален и для РСО-А. В республике функционирует ряд металлургических предприятий и, в частности, АО «Электроцинк», на долю которого приходится 40 % всего производимого в России металлического цинка. В связи с этим поиск путей коррекции экзотоксикозов, обусловленных долгосрочной экспозицией металлов, представляет первостепенную значимость для населения региона.

Среди направлений детоксикационной фармакологии особое место занимает энтеросорбция. Данный вид эфферентной терапии характеризуется наличием широкого спектра как прямых лечебных (сорбция ксенобиотиков, эндогенных продуктов секрета и гидролиза, патогенных бактерий и бактериальных токсинов; связывание газов), так и выраженных дистантных эффектов (предотвращение токсико-аллергических реакций, коррекция обменных процессов и иммунного статуса, устранение дисбаланса БАВ, улучшение кровоснабжения и моторики кишечника, снижение метаболической нагрузки на органы экскреции и детоксикации). В частности, одним из направлений применения интракорпоральной дезинтоксикации сорбентами является выведение из организма тяжелых металлов.

В работе изучена возможность биосорбции ионов Zn (II) голубой глиной с целью профилактики негативных эффектов его аккумулирования на субклиническом этапе.

Цель исследования заключалась в изучении возможности использования голубой глины в энтеросорбционной профилактической терапии населения экологически неблагоприятных регионов на основании изучения степени сорбции ею ряда тяжелых металлов: Mn (II), Ni (II), Zn (II) – из водных растворов и выведения из организма лабораторных животных экзогенного цинка.

Дизайн эксперимента строился на логике предварительного отбора элемента с максимальным значением СОЕ в условиях, максимально приближенных к энтеральным (этап in vitro) с последующим изучением его сорбционных (детоксикационных) характеристик в условиях in vivo.

Материалы и методы исследования

Cорбционные характеристики голубой глины исследовались на крысах линии Wistar. In vivo испытаниям предшествовали испытания in vitro, в которых в качестве эталонного средства выбран активированный уголь. Также изучены особенности биоаккумулирования цинка (II) в печени и почках крыс при интрагастральном введении его растврра в воде в концентрации 0,16 мг/кг массы.

Исследовано содержание в глине тяжелых металлов.

Для in vitro испытаний глина высушивалась, засыпалась в колбу и вместе с анализируемым раствором, содержащим ионы тяжелых металлов, помещалась в термостат при температуре 37 °С. После установления равновесия в системах раствор приливался к глине и при постоянном перемешивании на магнитной мешалке, начинался отбор проб через промежутки времени: 1, 5, 10, 20, 30 мин, 1 и 24 часа. Пробы центрифугировались в течение 10 минут при 3000 об./мин. Анализ проводился по стандартным методикам с использованием градуировочных графиков, линейных в диапазоне 0,5–5,0 мг/л.

Активированный уголь тщательно растирался, очищался от мельчайших пылинок (фильтрованием водного раствора через бумажный фильтр), просушивался (до постоянной массы) и засыпался в колбу. Раствор и уголь помещались в термостат до установления температуры 37 °С. После прибавления раствора к углю при постоянном перемешивании начинали отбор проб через такие же промежутки времени, как и в случае с глиной. Анализ проводился по тем же методикам.

Исследования по изучению сорбции in vivo проведены при внутрижелудочном введении взвеси глины в воде в концентрации 1,43 г/кг через час после предварительного зондирования крыс водным раствором сульфата цинка (0,16 мг/кг).

Результаты исследования и их обсуждение

В работе изучены закономерности сорбции голубой глиной ионов Mn(II), Ni(II), Zn(II) из водных растворов в опытах in vitro. Условия проведения испытаний (рН 2 и 5, время, перемешивание) позволили моделировать энтеральные (переваривание пищи в ЖКТ). Сорбционную способность глины оценивали в сравнении с классическим сорбентом – активированным углем. Результаты приведены в табл. 1.

Анализ данных табл. 1 позволяет отметить самую высокую сорбционную емкость голубой глины в отношении ионов цинка. Величина СОЕ цинка выше, чем марганца и никеля на 45,26 и 29,20 % при рН 5 и на 62,50 и 72,66 при рН 2 соответственно.

В отличие от других исследуемых элементов (Mn(II), Ni(II)) d-орбиталь цинка полностью заполнена, что затрудняет донорно-акцепторное взаимодействие с матрицей сорбента. Однако известно, что ионы Zn (II) способны образовывать сорбционные комплексы (приципитаты) с глинистыми минералами. Это, по-видимому, определяет более высокую сорбируемость цинка глиной в сравнении как с другими исследуемыми элементами, так и с активированным углем. Как видно из табл. 1, степень сорбции цинка сорбентами при рН 5 сопоставима, при рН 2 – глины на 7 % выше.

Таблица 1

Частота встречаемости симптомов у девочек с оварикоцеле в зависимости от возраста (n = 40)

Как известно, важным фактором, определяющим сорбционную способность материала, наряду с концентрацией тяжелых металлов, длительностью экспозиции, составом ионов матрицы сорбента, его дисперсностью, является рН среды. Полученные в настоящем исследовании зависимости значения СОЕ от данного показателя вполне согласуются с литературными данными. В частности, отмеченное увеличение сорбционной емкости глины при повышении кислотности может быть объяснено особенностями строения энтеросорбента. Известно, что алюмокислородный тетраэдр – основа структуры глинистых сорбентов – имеет общий единичный отрицательный заряд. Понятно, что увеличение последнего с возрастанием рН способствует абсорбции положительно заряженных ионов металлов.

В целом же можно отметить, что сорбционные характеристики глины хуже, чем активированного угля. Так, показатель сорбируемости марганца в 3–5 раз, никеля – в 1,5–3 раза выше с использованием последнего.

Однако необходимо отметить, что применение препаратов активированного угля сопряжено с рядом негативных моментов. В частности, большие дозы сорбента, необходимые для достижения клинического эффекта, могут вызывать нарушение эвакуации кишечного содержимого. Кроме того, неизбирательность углеродных адсорбентов может стать причиной различных микроэлементозов. Последнее существенно ограничивает их применение в профилактике и терапии экологически обусловленных патологий, которые, как правило, опосредованы дисбалансом нутриентов. В связи с данным фактом эффективная интракорпоральная дезинтоксикация помимо энтеросорбции должна включать нутриентную терапию. В этом аспекте использование глин предпочтительнее, чем активированного угля. В частности, бентонитовые глины, содержащие монтмориллонит (от 45 до 98 %) (торговое название – голубая глина), характеризуются, с одной стороны, подвижной кристаллической решеткой с высокими дисперсностью, свободной энергией частиц и удельной поверхностью, сообщающими им выраженные ионно-обменные свойства и повышенную адсорбционную способность, с другой – богатым минеральным составом. Рядом авторов получены положительные результаты при использовании минеральных кормовых добавок в животноводстве и птицеводстве не только в целях улучшения химического состава, функционально-технологических и показателей безопасности мясного сырья (по содержанию тяжелых металлов, пестицидов, микотоксинов и радионуклидов), но и для повышения среднесуточного прироста живой массы скота, яичной продуктивности птицы, улучшения обмена веществ и физиолого-биохимического статуса организма животных [1, 2, 3].

Нами изучалось биопрофилактическое действие голубой глины, ее способность сорбировать и выводить цинк из организма лабораторных животных.

Известно, что в условиях системных токсикозов резко возрастает нагрузка на органы детоксикации и экскреции (печень, почки, легкие). Назначение энтеросорбентов в данных условиях заключается в снижении функциональной нагрузки на данные системы организма посредством удаления токсических веществ, поступающих в просвет кишечника. В табл. 2 приведены результаты определения компартментализации цинка в печени и почках при отдельных экспозициях элемента и сорбирующего агента, а также изменение степени биоаккумулирования элемента в тканях при моделировании состояний хронической интоксикации на фоне активной терапии глиной.

Как видно из табл. 2, интрагастральное введение сульфата цинка (II) в дозе 0,16 мг/кг приводит к увеличению его содержания в почках и печени на 16,93 и 7,12 % соответственно по сравнению с контрольной группой. Более выраженное накопление металла в ткани почек согласуется с литературными данными и объясняется особенностями метаболизма цинка с участием металлотионеина. В частности, известно, что в гепатоцитах происходит связывание цинка в прочные комплексы с данным транспортным белком [6].

Таблица 2

Показатели тестов тромбоэластографии у девочек с оварикоцеле (n = 20) и у девочек, не имеющих сосудистой патологии (n = 20)