Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 11
1.1. Тяжелые металлы и их токсичное действие на окружающую среду 11
1.2. Основная антиоксидантная защитная система организма 22
1.3. Содержание биологически активных веществ в природных объектах 28
1.4. Анализ литературных данных 36
2. Материал и методы исследования 40
3. Результаты исследований 49
3.1. Содержание ионов тяжелых металлов в природных объектах 49
3.2. Влияние растительного сырья на детоксикацию свинца и кадмия в опытах in vitro 52
3.3. Определение биологической активности природных объектов 54
3.4. Оценка влияния экстрактов растительного сырья на детоксикацию свинца и кадмия в опыте in vivo 57
3.5. Физиологические показатели лабораторных животных при хронической интоксикации свинцом и кадмием 57
3.6. Биохимические показатели крови лабораторных животных при хронической интоксикации свинцом и кадмием 63
3.7. Детоксикационная способность растительных экстрактов в организме лабораторных животных 70
4. Обсуждение результатов исследований 85
Заключение 103
Выводы 104
Предложения 106
Библиографический список 107
Приложения 128
- Основная антиоксидантная защитная система организма
- Физиологические показатели лабораторных животных при хронической интоксикации свинцом и кадмием
- Биохимические показатели крови лабораторных животных при хронической интоксикации свинцом и кадмием
- Детоксикационная способность растительных экстрактов в организме лабораторных животных
Введение к работе
Актуальность темы. Отрицательные антропогенные факторы воздействуют не только на экосистемы, но и способствуют снижению здоровья на индивидуальном и популяционном уровнях, росту специфической патологии и появлению новых форм экологических болезней (Экосинформ. Государственный доклад о состоянии здоровья населения РФ, 1993; Киприянов Н.А., 1997; Кравченко О. К., 1998; Панин М.С., 2002; Дабахов М.В., 2005; Комаров В.И., 2006).
Значительную группу токсикантов, во многом определяющую антропогенное воздействие на экологическую структуру среды и на самого человека, составляют тяжелые металлы и их соединения, т.к. они не разлагаются, включаются в пищевые цепи и аккумулируются в живых организмах (Авцын А.П., 1991; Колесников В.А., Колесникова Е.В., 2002).
В связи с этим весьма актуальна проблема детоксикации организма. Перспективными технологическими приемами являются поиск и внедрение в производство субстанций природного происхождения, обладающих одновременно технологической и физиологической функциональностью (Бокова Т.И., 2004; Носенко Д.Л., 2007; Желтышева О.С., 2008; Коршунова В.В., 2010).
Перспективу в данном направлении представляет природное сырье, богатое биологически активными веществами, витаминами и обладающее способностью связывать и выводить токсичные соединения. Эффективность биологически активных веществ заключается в том, что они содержатся в растительном сырье в естественных комплексах, прошедших биологический фильтр, и не являются чужеродными для человека (Телятьев В.В., 1991; Вахонина Т.В., 1995; Березовская Ю.В., 2002; Прида А.И., 2004; Тимофеева В.Н., 2006).
Поиск новых детоксикантов растительного происхождения является актуальным.
Цель исследования - изучить влияние прополиса (Propolis), листьев и почек березы (Betula pendula), почек и хвои сосны (Pinus sylvestris L.) и их экстрактов на аккумуляцию антропогенных загрязнителей (свинца и кадмия) в организме лабораторных животных.
Задачи исследований:
1. Определить фоновое содержание токсичных элементов в прополисе, почках и листьях березы, почках и хвое сосны по Новосибирской области.
2. Изучить способность прополиса, почек и листьев березы, почек и хвои сосны связывать ионы свинца и кадмия в опытах in vitro.
3. Установить антиоксидантную активность препаратов на основе прополиса (Propolis), листьев и почек березы (Betula pendula), почек и хвои сосны (Pinus sylvestris L.).
4. Определить влияние природных объектов (прополиса, почек и листьев березы, почек и хвои сосны) на снижение содержания свинца и кадмия в опытах in vivo.
5. Установить воздействие прополиса, почек и листьев березы, почек и хвои сосны на биохимические и физиологические показатели лабораторных животных при интоксикации тяжелыми металлами.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Растения Новосибирской области содержат свинец и кадмий в концентрации, не превышающей ПДК. Миграция тяжелых металлов из сырья в экстракты незначительная.
2. Обоснование снижения концентрации свинца и кадмия прополисом, почками и листьями березы, почками и хвоей сосны на модельных растворах. Уменьшение содержания свинца и кадмия при скармливании растительных экстрактов в органах и тканях лабораторных животных как подтверждение их сорбционных свойств.
3. Использование препаратов на основе прополиса, почек и листьев березы, почек и хвои сосны на фоне повышенного содержания свинца и кадмия в рационе животных улучшает показали роста и развития и нормализует биохимические показатели крови крыс.
Научная новизна. Впервые получены данные о содержании свинца и кадмия в почках и листьях березы (Betula pendula), почках и хвое сосны (Pinus sylvestris L.) по Новосибирской области. Результаты позволяют прогнозировать содержание свинца и кадмия в данной экосистеме в случае антропогенного загрязнения.
В опыте in vitro установлены наиболее эффективные детоксиканты растительного происхождения с целью максимального уменьшения содержания ионов свинца и кадмия в растворах.
Впервые исследованы изменения содержания антропогенных загрязнителей (свинца и кадмия) в органах и тканях лабораторных животных на фоне интоксикации тяжелыми металлами при использовании экстрактов на основе прополиса (Propolis), листьев и почек березы (Betula pendula), почек и хвои сосны (Pinus sylvestris L.).
Практическая значимость. Предложены научно обоснованные способы детоксикации тяжелых металлов в растворах. Доказано, что прополис, почки и листья березы, почки и хвоя сосны уменьшают подвижность ионов тяжелых металлов и переход их в экстракты.
Результаты суммарной антиоксидантной активности природного сырья позволяют рекомендовать их для практического использования при комплексной терапии свободнорадикальных патологий, нормализации обмена веществ в организме животных.
При использовании экстрактов прополиса, почек и листьев березы, почек и хвои сосны в организме лабораторных животных аккумуляция свинца снижается на 13,7-76,2%, кадмия - на 10,4-90,5%.
Работа выполнялась в соответствии с планом НИР № 01200962244 «Изучить влияние биологически активных детоксикантов растительного происхождения на аккумуляцию антропогенных загрязнителей в организме крыс».
Подана заявка на изобретение № 2010129884 «Способ одновременного выведения свинца и кадмия из организма лабораторных животных».
Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК. Результаты исследований представлялись на международных, региональных научных и научно-практических конференциях: Краснообск, 2008, 2009; Уфа-Абзаково, 2008; Красноярск, 2009; Абакан, 2009; Сургут, 2009; Новосибирск, 2009; Орел, 2009; Омск, 2009; Кемерово, 2009; Семей, 2010; Барнаул, 2010.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, обзора литературы, материала и методики исследований, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов, предложений, списка использованной литературы и приложений. Диссертация изложена на 128 страницах, включает в себя 26 таблиц и 18 рисунков. Библиографический список состоит из 234 источников, из них 22 на иностранных языках.
Основная антиоксидантная защитная система организма
Комплексное воздействие сразу многих вредных факторов приводит к возникновению качественно новой ситуации: изменяется внутренняя среда организма, нарушается нормальный ход биохимических процессов в нем. Увеличивается количество свободных радикалов и недостаточно работает антиоксидантная система. Чрезмерное количество свободных радикалов в основном возникает по следующим причинам: из вредных отравляющих веществ, попадающих в организм с пищей, водой; из вялотекущих воспалений в организме [2,44].
Активные кислородные радикалы являются высокореакционноспособны-ми промежуточными продуктами восстановления кислорода, оказывающими токсическое действие на клетки организма. Основными объектами нападения свободных радикалов являются фосфолипиды клеточных мембран, в состав которых входят ненасыщенные жирные кислоты, что ведет к повреждению мем-брансвязанных белков, инактивации ферментов и повреждению ДНК клеток [43,116].
Клеточная мембрана не только механически ограничивает содержимое клетки от внешней среды, но и выполняет множество жизненно важных функций: осуществляет связь клетки с другими клетками и организмом в целом; через нее активно поступают необходимые для ее жизни молекулы и удаляются отработанные продукты. Повреждение даже небольшого участка мембраны приводит к значительным нарушениям в нормальном метаболизме, а затем и к смерти клеток [43,44].
В настоящее время научно доказано, что изменения в биологических мембранах, которые происходят под действием свободных радикалов, являются причиной развития многих заболеваний [16]. В кардиологии яркими проявлениями оксидативного стресса являются повреждение миокарда, гипертония, атеросклероз [78]. Получено подтверждение непосредственного участия свободных радикалов в процессах старения организма [230]. Имеется обширная литература, посвященная проблеме связи злокачественного роста раковой опухоли со свободнорадикальными процессами в клетках [116].
Учитывая, что активные кислородные радикалы способны оказывать мощное повреждающее действие на биомембраны и молекулы жизненно важных биополимеров, в организме существует регуляторний механизм, ограничивающий накопление высокотоксичных свободнорадикальных интермедиатов, так называемый антиоксидантний статус организма. Регуляция многостадийных процессов перекисного окисления липидов осуществляется антиоксидантами (АО) ферментативной и неферментативной природы. Ферментативные АО являются средством внутриклеточной защиты, и в сыворотке крови обнаруживается их следовое содержание. Важное значение в антиоксидантной защите в сыворотке крови играют несвязывающие белки и другие неферментативные АО - перехватчики свободных радикалов: витамины А, Е, К, каротины, убихи-ноны, мочевая кислота. В отличие от ферментативных АО, собственные неферментативные АО организма находятся как во внутренней среде, так и в клетках организма, перераспределяются между различными органами и вступают в кооперативные взаимодействия. Выделяют три уровня антиоксидантной защиты в организме (табл. 1) [78,234].
Первый уровень защиты предусматривает возможность детоксикации потенциально опасных активных кислородных радикалов с участием суперокси-дисмутазы (СОД) и каталазы. Каждый из них конкретно направлен на устранение одного из опасных инициаторов: СОД катализирует реакцию дисмутации супероксидного анион-радикала в пероксид водорода, который весьма быстро и эффективно обезвреживается каталазой с образованием воды [1,44].
Второй уровень защиты осуществляется, главным образом, жирорастворимыми АО, встроенными непосредственно в структуру липидного биослоя мембран. Основным из них считается а-токоферол (витамин Е), поскольку он содержится во всех липопротеиновых частицах. Он функционирует как «ловушка радикалов», перехватывая неспаренный электрон у перекисных радикалов липидов, и образуя при этом ос-токоферильный радикал. Однако в организме активно функционирует система биорегенерации витамина Е: витамин С и убихинон Qio, взаимодействуя с радикалом а-токоферола, способны восстанавливать его, возвращая ему АО свойства. Действие а-токоферола и убихинона состоит также в инактивации 0 \, НО \ и наиболее агрессивного из АФК - ОН"-радикала [1,44].
Третий уровень антиоксидантной защиты может быть представлен глута-тион-зависимыми ферментами (S- и Se-содержащие GSH- пероксидазы), которые способны восстанавливать нестойкие органические гидропероксиды, включая гидропероксиды ненасыщенных жирных кислот, в стабильные соединения - оксикислоты, а также, подобно каталазе, способны утилизировать Н2Ог [1,44].
Однако неблагоприятные факторы окружающей среды провоцируют в клетках неконтролируемый рост свободных радикалов. В результате этих процессов происходит нарушение дисбаланса между скоростью образования и элиминации активных кислородных форм, что естественная антиоксидантная система организма не успевает справиться с лавинообразным ростом свободных радикалов, приводя к оксидативному стрессу. Важную роль в регуляции этих процессов играют АО экзогенного происхождения, которые прерывают цепные реакции окисления, образуя малоактивные радикалы, легко выводящиеся из организма [137,172].
Выделяют две группы АО - неорганической и органической природы [1]. Последние разделяют на природные и синтетические АО, в структуре молекул которых содержатся функциональные группы, легко принимающие участие в радикальных и окислительно-восстановительных реакциях. Биологическая эффективность АО определяется особенностями их химической структуры и, в первую очередь, наличием гидрокси- или аминоароматических группировок. Фенольные АО можно разделить на сравнительно небольшое число типов в зависимости от особенностей их структуры. В зависимости от природы ароматического фрагмента следует различать собственно фенолы, а также нафтофено-лы, оксипроизводные других конденсированных ароматических углеводородов и гетероароматических соединений. В зависимости от числа ОН-групп, присоединенных к одному ароматическому ядру, различают монофенолы и полифенолы. В зависимости от числа фрагментов Аг(ОН)п в молекуле АО говорят о моноядерных и полиядерных фенолах. Особенности антиоксидантного действия этих веществ состоят в том, что они могут инактивировать не только радикалы перекисного окисления липидов, но и активные кислородные радикалы [1,172].
Реакция фенольных АО с перекисными радикалами - ключевая в ингиби-рованном окислении, она определяет саму способность фенольных соединений тормозить цепное окисление органических веществ. Фенольные соединения, являющиеся широко распространенными пигментами растений и животных, способны утилизировать гидроксильные и пероксильные радикалы по схеме
Образующийся при этом относительно стабильный феноксильный радикал является неактивным и не может продолжать цепную реакцию. Такой механизм взаимодействия PhOH с ROO" и ОН сегодня можно считать доказанным однозначно [137].
Хорошо изученными являются свойства БАВ группы флавоноидов. Флавоноиды представляют собой класс природных фенолов, имеющий широкое распространение в растительном мире. Флавоноиды привлекают внимание исследователей как физиологически активные вещества с разносторонним спектром действия [74,75,76,197].
Растительные фенольные соединения интересны с фармакологической и терапевтической точек зрения. Биологическую активность соединений, способность проникать через клеточные стенки обуславливает наличие фенольного гидроксила в их молекулах. Фенолы, в частности флавоноиды действуют на эластичность капиллярных кровеносных сосудов, понижая их хрупкость [91].
Полифенолы используются в качестве антиоксидантов. Их антиоксидантная активность проявляется либо в связывании ионов тяжелых металлов с образованием комплексов, либо во взаимодействии с высокоактивными свободными радикалами, возникающими при аутооксидации компонентов растения, что приводит к угасанию цепного свободно-радикального процесса. К ним относятся флавонолы, дигидрофлавонолы, катехины [1,48,140,172,197].
Физиологические показатели лабораторных животных при хронической интоксикации свинцом и кадмием
Живая масса является одним из главных показателей физиологического состояния организма. В таблице 12 представлена динамика роста лабораторных животных в период проведения физиологического опыта. Начальное определение живой массы крыс было проведено перед постановкой животных на опыт, первое взвешивание - после десятидневной интоксикации тяжелыми металлами, последующие — через каждые 6 дней. Последнее взвешивание крыс провели перед забором крови для исследования биохимических показателей при хронической интоксикации свинцом и кадмием.
Перед постановкой на опыт первичное взвешивание животных показало, что, как и предполагалось, достоверных отличий по массе между крысами не наблюдалось (р 0,05).
1-е взвешивание лабораторных животных, проведенное во время физиологического опыта, показало, что между крысами контрольной и 1-й, 2-й, 4-й, 6-й, 7-й опытных групп, масса грызунов, получавших соли свинца и кадмия, была меньше на 3,48-4,46%, чем в контрольной (р 0,05). Между массами лабораторных животных опытных групп достоверной разницы по жиыой массе не наблюдалось (р 0,05).
2-е определение живой массы крыс показало, что достоверных отличий между опытными и контрольной группами не наблюдалось (р 0,05).
Во время последующих взвешиваний было замечено небольшое снижение живой массы у крыс 1-й опытной группы, получавшей повышенное содержание ТМ, и у животных 7-опытной группы, получавшей повышенное содержание ТМ и спиртовой раствор, по сравнению с контрольной — на 5,2-5,9 % (р 0,05).
Между крысами контрольной группы и животными, получавшими детоксиканты, не обнаружилось достоверной разницы по живой массе.
Охарактеризовать рост организма можно с помощью такой величины как среднесуточный прирост (таблица 13). Установлено, что после 1-го взвешивания наибольшие среднесуточные приросты наблюдались у животных контрольной группы, не получавших токсиканты - в 1,91-2,18 раз по сравнению с животными остальных опытных групп.
Второе взвешивание лабораторных животных показало, что среднесуточный прирост крыс контрольной группы остался практически без изменений, у животных 1 - 7-й опытных групп возрос в 2,59- 4,11 раз по сравнению с 1-м взвешиванием и возрос в 1,29-1,87 раз относительно животных контрольной группы.
Третье взвешивание животных показало, что среднесуточный прирост крыс контрольной группы остался практически без изменений, среднесуточный прирост крыс опытных групп снизился: в 1-й опытной в 1,44 раз; во 2-й-в 1,38; в 3-й-в 1,21; в 4-й-в 1,53; в 5-й-в 1,39; в 6-й-в 1,27; в 7-й-в 1,40 раз.
Четвертое взвешивание лабораторных животных показало, что среднесуточный прирост крыс контрольной группы остался практически без изменений, у крыс 1 - 7-й опытных групп незначительно снизился в 1,11 - 1,34 раз относительно предыдущего взвешивания.
Пятое взвешивание лабораторных животных показало, что среднесуточный прирост крыс контрольной группы остался практически без изменений, у крыс 1 - 7-й опытных групп незначительно снизился в 1,12 - 1,42 раз относительно предыдущего взвешивания.
Шестое взвешивание лабораторных животных показало, что среднесуточный прирост крыс контрольной, 5 и 6-й опытных групп остался практически без изменений, у крыс 1, 2, 7-й опытных групп незначительно снизился в 1,10 - 1,18 раз, у крыс 3 и 4-й опытных групп незначительно возрос в 1,09 - 1,13 раз относительно предыдущего взвешивания.
Наибольший среднесуточный прирост наблюдался у животных контрольной и 4-й опытной групп, наименьший - у животных 1-й опытной группы, получавших вместе с рационом только токсиканты и 7-й опытной группы, получавшей токсиканты и раствор спирта. Анализ средних по среднесуточному приросту живой массы показал, что токсичные элементы влияют на величину среднесуточного прироста живой массы крыс, уменьшая ее на 17,46%.
Таким образом, установлено, что свинец и кадмий отрицательно влияют на величину среднесуточного прироста, уменьшая ее в несколько раз.
Была определена также масса сердца, печени, почек и селезенки лабораторных животных по окончании физиологического опыта. Данные массы внутренних органов относительно массы животных представлены в таблице 14. Функция сердца заключается в распределении крови по всему организму. При интоксикациях происходит усиление кровотока, как реакция организма на отравляющие вещества, вследствие чего орган увеличивается [188,201]. Из полученных данных видно, что масса сердца крыс 1 и 7-й опытных групп незначительно увеличилась, но достоверно не отличалась относительно животных контрольной группы. Масса сердца животных 3, 4, 6-й опытных групп уменьшилась относительно крыс контрольной группы на 17,9%, 12,6%, 11,6% соответственно (р 0,05).
Почки обеспечивают постоянство внутренней среды, регулируют водно-солевой обмен, кислотно-щелочное равновесие, выведение из организма конечных продуктов обмена, стимулируют эритропоэз. При избыточном поступлении кадмия и свинца, они накапливаются в органах выделительной системы, нарушая их деятельность [170].
Относительно животных контрольной группы в 1-й опытной группе крыс под действием повышенных концентраций свинца и кадмия произошло увеличение массы почек на 19,49% (р 0,001). У животных 2 - 6-й опытных групп животных по сравнению с контрольными масса почек увеличилась на 7,29 - 12,33% (р 0,05; р 0,01). У крыс 7-й опытной группы произошло .увеличение массы почек на 22,33 % (р 0,001) по сравнению с массой почек животных контрольной группы. По сравнению с крысами 1-й опытной группы у животных 4, 5, 6-й опытных групп величина почек уменьшилась на 9,01-13,16% (р 0,05;р 0,01).
Печень является основным органом обмена веществ, играет решающую роль в детоксикации любых ядовитых веществ. Ее клетки синтезируют протеин, в том числе белки крови, регулируют уровень глюкозы в крови [181].
В 1-й опытной группе крыс под действием повышенных концентраций свинца и кадмия произошло увеличение массы печени на 21,03% относительно животных контрольной группы (р 0,001). У крыс 2, 3, 6, 7-й опытных групп животных печень увеличилась на 8,25%, 15,82%, 11,54%, 22,52% по сравнению с животными контрольной группой (р 0,05; р 0,01). Масса печени у крыс 4 и 5-й опытных групп, которым как детоксикант использовали экстракты листьев березы и хвои сосны, достоверно не отличалась от массы печени крыс контрольной группы (р 0,05). Относительно лабораторных животных 1-й опытной группы в остальных опытных группах произошло уменьшение массы печени: во 2-й группе - на 13,93% (р 0,001), в 4-й группе -на 16,34% (р 0,001), в 5-й группе - на 11,46% (р 0,001), в 6-й группе - на 10,72% (р 0,01).
Селезенка относится к органам кроветворения, однако также служит местом утилизации стареющих эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. В ней образуются антитела, она является важным депо крови [181,182].
Масса селезенки крыс 1-й опытной группы увеличилась на 26,72% (р 0,001), 2-й опытной группы - на 8,59% (р 0,05), 3-й опытной группы - на 13,36%(р 0,05), 4-й опытной группы - на 8,59% (р 0,05), 7-й опытной группы — на 24,18% (р 0,001) относительно крыс контрольной группы. В 5 и 6-й опытный группах масса селезенки достоверно не отличалась от показателя контрольной группы (р 0,05). Во 2 - 5-й опытных группах произошло достоверное снижение массы селезенки относительно животных 1-й опытной группы на 16,25-22,87%) (р 0,05; р 0,01; р 0,001).
Биохимические показатели крови лабораторных животных при хронической интоксикации свинцом и кадмием
Биохимический анализ занимает важное место в оценке функционального состояния организма, работы внутренних органов (особенно печени, поджелудочной железы, почек), белкового, жирового и углеводного обмена веществ. Кровь является наиболее доступным биоматериалом для определения состояния живого организма. Она обеспечивает взаимосвязь обменных процессов, протекающих в различных органах и тканях, выполняет защитную, транспортную, регуляторную, дыхательную и другие функции.
Биохимический анализ сыворотки крови лабораторных животных показал, что в организме животных произошли достоверные изменения в результате хронической интоксикации свинцом и кадмием (табл. 15, 16).
Белки — главный биохимический критерий жизни. Они составляют основу гормонов, ферментов, антител и других образований, выполняющих сложные функции в жизни человека (пищеварение, рост, размножение, иммунитет и др.), способствуют нормальному обмену в организме витаминов и минеральных солей. Таблица 15. Биохимические показатели сыворотки крови крыс
Общий белок - показатель, отражающий общее количество белков в крови. В организме общий белок выполняет следующие функции: участвует в свертывании крови, поддерживает осмотическое давление и постоянство рН крови, осуществляет транспортную функцию, доставляя во все органы и системы вещества, необходимые для нормального метаболизма, участвует в иммунных реакциях и многие другие функции. Определение белка в сыворотке крови используется для диагностики заболеваний печени, почек, онкологических заболеваний, при нарушении питания.
Концентрация общего белка сыворотки крови крыс в 1-й опытной группе снизилась по сравнению с контролем - на 14,67% (р 0,01). В 3, 6 и 7-й опытных группах произошло достоверное уменьшение концентрации общего белка относительно животных контрольной группы на 9,33% (р 0,05), 12,00%, 18,67% (р 0,01) соответственно. Во 2, 4 и 5-й опытных группах животных концентрация белка уменьшилась на 4,00-6,67% соответственно и не отличалась от этого показателя у интактных животных (р 0,05). По отношению к животным 1-й опытной группы у крыс 4 и 5-й опытных групп произошло достоверное увеличение общего белка на 11,11% (р 0,05).
Альбумин - важнейший белок крови, составляющий примерно половину всех сывороточных белков, это основной белок крови, вырабатываемый в печени. Уменьшение содержания альбумина может быть проявлением некоторых болезней почек, печени, кишечника.
Снижение концентрации альбумина наблюдалось в 1-й опытной группе на 29,03%, в 3 - на 21,21% (р 0,01), в 6 - на 24,24% (р 0,05), в 7 - на 33,33% (р 0,01) относительно интактных животных. Показатель в остальных опытных группах достоверно не отличался от этого показателя крыс контрольной группы (р 0,05). В 4 и 5-й опытных группах концентрация альбумина повышалась относительно 1-й опытной группы на 25,00 и 22,58% (р 0,05) соответственно.
Мочевина синтезируется в печени в биохимических реакциях обезвреживания аммиака, являющегося токсичным соединением для организма. Концентрация мочевины в крови отражает баланс между скоростью ее синтеза в печени и скоростью выведения почками. Исследование применяется, в основном, для оценки функции почек и печени.
Снижение содержания мочевины наблюдалось в 1-й опытной группе на 19,28%, в 7-й опытной группе на 20,48% (р 0,05). Вследствие действия экстрактов у лабораторных животных 2 -6-й опытных групп его концентрация восстановилась до значения контрольной группы крыс (р 0,05). Относительно 1-й опытной группы концентрация мочевины увеличилась во 4-й опытной группе на 21,18% (р 0,05).
Углеводный обмен - совокупность процессов превращения моносахаридов и их производных, а также гомополисахаридов, гетерополисахаридов и различных углеводсодержащих биополимеров в организме человека и животных. В результате углеводного обмена происходит снабжение организма энергией, осуществляются процессы передачи биологической информации и межмолекулярные взаимодействия, обеспечиваются резервные, структурные, защитные и другие функции.
Глюкоза — моносахарид, главный источник энергии в организме. Больше половины всех внутренних химических реакций и процессов происходят при ее непосредственном участии. Она может поступать в организм с пищей и всасываться в кишечнике, или образовываться при распаде внутренних запасов гликогена. Глюкоза распространяется по организму с током крови и питает все ткани и органы. Содержание глюкозы в крови является важным физиологическим показателем и постоянно контролируется нервной и гуморальной системой. Повышение или понижение уровня глюкозы в крови свидетельствует о нарушениях в работе организма.
В результате скармливания опытным животным повышенных доз свинца и кадмия наблюдалось уменьшение концентрации глюкозы в сыворотке крови на 41,63% (р 0,01) в 1-й опытной группе, на 37,33% (р 0,05) в 3-й, на 35,56% (р 0,01) в 6-й опытной группе, на 38,07% (р 0,01) в 7-й опытной группе, что согласуется с нарушением функции печени и снижением уровня белка, а у крыс 2, 4, 5-й опытных групп содержание глюкозы увеличилось в 1,40-1,53 раза относительно животных 1-й опытной группы (р 0,05).
Ориентировочную оценку состояния липидного обмена можно дать на основании определения концентрации в крови свободного холестерина и триг-лицеридов.
Холестерин является компонентом клеточных мембран, предшественником стероидных гормонов и витамина Д. Холестерин поступает в организм с пищей, но большая часть синтезируется в печени. Определение холестерина крови — обязательный этап диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы, атеросклероза и заболеваний печени.
Концентрация холестерина в сыворотке крови увеличилась у крыс 1-й опытной группы на 34,42% (р 0,01), 6-й - на 23,37% (р 0,05), в 7-й - на 38,16%(р 0,01) относительно животных контрольной группы. В остальных опытных группах концентрация холестерина достоверно не отличалась от данного показателя у крыс контрольной группы (р 0,05). Относительно 1-й опытной группы концентрация холестерина уменьшилась во 2 — 5-й опытных группах на 18,14-31,16% (р 0,05).
Минеральный обмен - совокупность процессов всасывания, усвоения, превращения и выведения веществ, находящихся в организме преимущественно в виде неорганических соединений. Минеральные вещества играют определяющую роль в поддержании кислотно-щелочного равновесия, осмотического давления клеточных и внеклеточных жидкостей, определяют состояние водно-солевого обмена, свертывающей системы крови, участвуют в мышечном сокращении, многочисленных ферментативных реакциях [127].
Содержание кальция и фосфора в сыворотке крови лабораторных животных представлено в таблице 17. Кальций участвует в проведении нервного импульса, особенно в сердечной мышце, необходим для мышечного сокращения, свертывания крови, входит в состав костной ткани и эмали зубов [55].
Содержание кальция в сыворотке крыс 1-й опытной группы увеличилось на 36,49%, 2-й опытной группы - на 12,84%, 3-й опытной группы - на 16,73% (р 0,05) относительно крыс контрольной группы. Вследствие действия деток-сикантов у лабораторных животных 4 -6-й опытных групп его концентрация восстановилась до значения контрольной группы крыс (р 0,05). Причиной снижения кальция в крови могут быть почечная недостаточность, низкий уровень белка в крови, его вытеснение из обмена веществ путем замещения родственными элементами, в частности, свинцом.
Определение фосфора в биохимическом анализе крови - необходимый этап диагностики заболеваний костей, почек, парашитовидных желез. Фосфор -основной внутриклеточный анион, необходимый в первую очередь для нормального функционирования центральной нервной системы [173].
Детоксикационная способность растительных экстрактов в организме лабораторных животных
На этом этапе исследований проводилось определение остаточных концентраций свинца и кадмия во внутренних органах и тканях лабораторных животных. Исследовались сердце, печень, почки, селезенка, мышечная и костная ткань.
Содержание свинца в сердце животных во время проведения эксперимента приведено в таблице 18.
Содержание свинца в сердце крыс всех опытных групп после нагрузки тяжелыми металлами достоверно увеличилось в 19,25 - 22,25 раз по сравнению с животными контрольной группы ( р 0,01; р 0,001).
Содержание токсиканта в сердце животных всех опытных групп на 23 день эксперимента превышало контрольное значение в 3,71-9,90 раз (р 0,05-0,001). В ходе физиологического опыта происходило уменьшение содержания свинца в сердце у животных всех опытных групп. У крыс 4-й опытной группы произошло уменьшение содержания свинца на 53,57% по сравнению с животными 1-й опытной группы (р 0,05).
По окончании опыта в результате исследований установлено, что в сердце крыс 1-й опытной группы произошло достоверное увеличение содержание свинца по сравнению с животными контрольной группы на 37,5% (р 0,05). Под действием детоксикантов у животных 2 - 6-й опытных групп концентрация свинца в сердце уменьшилась в 1,82 — 2,50 раз относительно 1-й опытной группы (р 0,05-0,01) и достоверно не отличалась от контрольной группы (р 0,05).
Содержание свинца в мышечной ткани животных во время проведения эксперимента приведена на рисунке 8.
Нагрузка тяжелыми металлами вызвала повышение содержания свинца в мышечной ткани животных во всех опытных группах в 29,33-33,50 раз относительно крыс контрольной группы (р 0,01-0,001).
Содержание свинца после 23 дня эксперимента превышало контрольное значение в 4,73-9,45 раз (р 0,01-0,001). Применение растительных экстрактов уменьшает содержание свинца в мышечной ткани: в 4-й опытной группе - в 2,60 раз (р 0,01), в 6-й - в 2,00 раз (р 0,05) относительно животных 1-й опытной группы, не получавших экстрактов. В 7-й опытной группе содержание свинца достоверно не отличалось от значений 1-й опытной группы.
Исследования показали, что содержание свинца в мышечной ткани животных 1-й и 7-й опытных групп увеличилось в 2,67 и 2,53 раз соответственно относительно крыс контрольной группы (р 0,05). Меньшее увеличение концентрации свинца отмечалось у животных 2, 3, 6-й опытных групп - в 1,80 (р 0,05), в 2,40 (р 0,01), в 2,13 (р 0,05) по сравнению с крысами контрольной группы. У животных, получавших экстракты листьев березы (4-я опытная группа) и хвои сосны (5-я опытная группа), произошло уменьшение концентрации свинца в мышечной ткани в 2,19 и 2,50 раз (р 0,05) по сравнению с 1-й опытной группой.
Содержание свинца в селезенке животных опытных групп представлено на рисунке 9.
Экспериментальный токсикоз вызывает повышение концентрации свинца в селезенке крыс в 5,27-6,82 раза относительно животных контрольной группы (р 0,01-0,001).
В ходе эксперимента отмечается повышенное содержание свинца в селезенке во 1-й опытной группе в 3,00 раза (р 0,01), в 7-й опытной группе в 3,42 раза (р 0,01). Применение растительных экстрактов уменьшает концентрацию свинца в селезенке относительно животных, не получавших их: в 3-й опытной группе - на 61,11% (р 0,05), в 4-й - на 66,67% (р 0,01), в 5-й - на 55,56% (р 0,05).
По окончании опыта в селезенке у животных 2-3-й опытных групп содержание свинца соотносительно 1-й опытной группы снижалось на 46,437% (р 0,05) вследствие применения детоксикантов, но достоверно не отличалось от контроля (р 0,05).
Содержание свинца в печени животных опытных групп представлено в таблице 19. Экспериментальный токсикоз свинцом повышает его содержание в печени животных во всех опытных группах в 51,2 - 54,7 раз относительно крыс контрольной группы (р 0,01-0,001).
В ходе эксперимента отмечается повышенное содержание свинца во всех опытных группах в 3,27 - 17,45 раз относительно животных контрольной группы (р 0,05-0,001).
На конец эксперимента концентрация металла в печени крыс увеличилась в 1-й опытной группе в 3,50 раз (р 0,01). Во 2 - 6-й опытных группах крыс, получавших растительные экстракты, происходило значительное уменьшение концентрации свинца относительно 1-ой опытной группы вследствие действия детоксикантов - на 73,81; 71,43; 76,19; 71,43; 40,48% соответственно (р 0,05-0,001). В 7-й опытной группе наблюдается повышение концентрации свинца относительно контрольной группы в 4,25 раз (р 0,01), но достоверно не отличается от значений 1-й опытной группы.
Содержание свинца в почках животных опытных групп представлено на рисунке 10.
После нагрузки тяжелыми металлами содержание свинца в почках животных всех опытных групп увеличилось на 99,36 - 99,44% (р 0,01-0,001) относительно животных контрольной группы.
В ходе эксперимента наблюдалось снижение концентрации свинца в почках крыс относительно животных 1-й опытной группы. Относительно животных контрольной группы содержание свинца превышало в 22,23-65,80 раз (р 0,01-0,001).
Содержание токсиканта в почках животных по окончании эксперимента во всех опытных группах превышало контрольное значение в 12,9 - 23,1 раз (р 0,001). Однако применение растительных экстрактов уменьшило концентрацию свинца на 13,72% во 2-й опытной группе (р 0,001), на 43,98% в 4-й группе (р 0,01), на 30,08% в 5-й группе (р 0,05) относительно животных, получавших только токсиканты (контрольная группа).
Содержание свинца в костной ткани представлено в таблице 20. В костной ткани крыс всех опытных групп произошло достоверное увеличение свинца по сравнению с контрольными в 21,11-26,77 раз (р 0,001). Относительно 1-й опытной группы в 3 - 6-й опытных группах наблюдалось уменьшение содержание свинца на 2,10 - 13,34%, но значения достоверно не отличались от значений контрольной группы (р 0,05).
Таким образом, установлено, что растительные экстракты существенно снижают концентрацию свинца в органах и тканях лабораторных животных.
Содержание кадмия в сердце животных контрольной и опытных групп представлено в таблице 21. Содержание кадмия в сердце крыс всех опытных групп после нагрузки тяжелыми металлами увеличилась в 14,94 - 17,29 раз относительно концентрации кадмия в сердце крыс контрольной группы (р 0,01; р 0,001).
В ходе эксперимента происходило снижение содержания кадмия в сердце лабораторных животных относительно животных 1-й опытной группы: во 2-й опытной группе - на 76,19, в 3-й - на 58,24%, в 4-й - на 78,48, в 5-й - на 80,26%, в 6-й — на 50,90% (р 0,05; р 0,01). Содержание кадмия в сердце крыс 7-й опытной группы достоверно не отличалось от содержания кадмия в сердце животных 1-й опытной группы. Все опытные группы животных имели повышенное содержание кадмия в сердце относительно крыс контрольной группы, не получавших токсиканты, в 2,75 - 13,93 раз (р 0,05; р 0,01).
В результате исследований установлено, что в сердце крыс 1-й опытной группы произошло достоверное увеличение содержание кадмия в 7,3 раза по сравнению с животными контрольной группы (р 0,001). Под действием деток-сикантов у животных 2 - 6-й опытных групп концентрация кадмия в сердце уменьшилась в 8,35 — 12,82 раз относительно 1-й опытной группы и достоверно не отличалась от контрольной группы (р 0,05). У животных 7-й опытной группы произошло увеличение содержания кадмия в сердце в 4,31 раз относительно. животных контрольной группы (р 0,05) и достоверно эти показатели не отличались от показателей крыс 1-й опытной группы (р 0,05).
Содержание кадмия в мышечной ткани представлено на рис. 11. Нагрузка тяжелыми металлами вызвала повышение содержания кадмия в мышечной ткани животных во всех опытных группах в 5,55 - 7,09 раз относительно крыс контрольной группы (р 0,01-0,001).
После 23 дня эксперимента содержание кадмия в 1— 4-й, 6, 7-й опытных группах превышало контрольное значение в 2,17-4,08 раз (р 0,05-0,01). Применение растительных экстрактов уменьшает содержание кадмия в мышечной ткани: в 4-й опытной группе - в 1,88 раз (р 0,05), в 5-й - в 2,23 раз (р 0,01) относительно животных 1-й опытной группы, не получавших экстрактов. Во 2, 3, 6 и 7-й опытных группах содержание кадмия достоверно не отличалось от значений 1-й опытной группы.
Содержание кадмия в результате исследований в мышечной ткани животных во 2-й - 6-й опытных группах по сравнению с 1 -й опытной группой под действием детоксиканта снизилось на 9,68-48,39% , однако достоверно не отличалось от животных контрольной группы (р 0,05).
