Сравнительный анализ накопления ацетата свинца в плазме крови, моче и гомогенатах твердых тканей зубов крыс

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 616.314-07:[615.9:661.852'071.2]-092.9 DOI: 10.15587/2519-4798.2017.100481

Воздействие тяжелых металлов, относящихся к глобальным загрязнителям окружающей среды, среди которых свинец ВОЗ включен в список приоритетных, является ведущим фактором в развитии большого числа болезней человека [1]. Многие заболевания, которые ранее диагностировались только как следствие воздействия профессиональных вредностей, теперь регистрируются и среди всего населения [2].

Мощными источниками загрязнения окружающей среды различными вредными веществами, в том числе металлами и их солями, являются предприятия цветной металлургии и их промышленные отходы [3].

Негативное воздействие на здоровье населения простирается от рабочего, соприкасающегося непосредственно со свинцом в производственном процессе, до всего населения, как через загрязнение окружающей среды, так и через потребительские товары, содержащие в своем составе свинец (кафель, керамика, хрусталь, краски и пр.) [4].

Известно, что структура заболеваемости в определенной мере зависит и от природных, в первую очередь климатических условий, а также от вида промышленности, качественного состава выбросов и их концентрации в воздушном пространстве (промышленные отходы, выхлопные газы от автотранспорта) [5]. Кроме того, в организм человека свинец в значительном количестве поступает с водой и продуктами питания [6].

1. Обоснование исследования

Большинство исследований посвящено клиническим аспектам токсического действия свинца на нервную [7], сердечно-сосудистую [8], иммунную системы [9], почки [10], печень [11], желудочно-кишечный тракт [12], репродукцию [13], онкологию [14]. Стоматологическое здоровье неразрывно связано с уровнем общего здоровья человека.

Длительное действие на организм вредных химических веществ, в частности свинца, даже в предельно допустимых концентрациях, проникновение их во внутреннюю среду, приводит к нарушению адаптационных, барьерно-детоксикационных и выделительных систем. Однако роль свинца в развитии патологических процессов в полости рта и, в частности, твердых тканей зубов изучены недостаточно, хотя зубы являются удобным объектом для оценки уровня его накопления. Трудности возникают в связи с неравномерным распределением металла, зависимостью от типа зубов, возраста, профессии и других факторов [15]. Описаны случаи появления свинцовой каймы на деснах, отложение сернистого свинца на языке, мягком небе, слизистой оболочки губ и щек, развитие кариеса, пародонтита, а также изменения в костной ткани челюстей, ар- тропатии [16].

На сегодняшний день нет углубленных исследований по вредному токсическому воздействию свинца на твердые ткани зубов, что и определяет необходимость дальнейшего изучения данного вопроса.

2. Цель исследования

Проведение сравнительного анализа количественного наличия ацетата свинца в плазме крови, моче и гомогенатах твердых тканей зубов крыс с целью изучения информативности показателей для оценки состояния аккумуляции и метаболизма ацетата свинца в зависимости от степени его накопления.

3. Материалы и методы исследования

Для изучения степени количественного накопления соединений свинца в гомогенатах твердых тканей зубов в эксперименте на крысах проведено комплексное исследование плазмы крови, мочи и гомогенатов твердых тканей зубов у 36 белых беспородных крыс-самцов массой тела 200-250 г. Условия содержания: групповое в помещении вивария Харьковской медицинской академии последипломного образования при температуре воздуха 25-27 °С (лето), влажности более 40 %, световом режиме день/ ночь. Животных использовали в исследованиях после окончания карантина, то есть через 30 дней после поступления в виварий. Крыс взвешивали и осматривали перед началом проведения эксперимента. Использовали животных одинакового возраста с интактными зубными рядами. Животные в течение эксперимента находились на стандартном водно-пищевом рационе вивария, со свободным доступом к воде и пище, дышали городским воздухом, поступающим из приточно-вытяжной вентиляции вивария.

В эксперименте использовали ацетат свинца производства «Макрохим» (Украина).

Животные были разделены на 2 группы: 1-я - контрольная (12 крыс), получавшая обычную воду на протяжении 1 месяца, до забора проб на исследование, 2-я (24 крысы) - опытная, животные получали ацетат свинца в дозе 10 мг/кг массы тела животного в виде 1 % раствора интрагастрально с питьевой водой ежедневно в течение 1, 2 и 3 месяцев. В опытной группе выделено три подгруппы по продолжительности затравки животных ацетатом свинца.

Исследования на животных проводили с соблюдением Международных принципов Европейской конвенции о защите позвоночных животных и в соответствии «Общих этических правил экспериментов над животными», утвержденных I Национальным конгрессом по биоэтике 20.10.2001 (г. Киев) и закона Украины «Про захист тварин від жорстокого поводження» № 3477- IV от 21.02.2006 г.

Забор мочи производили в течение дня с помощью эксикатора, собранная моча замораживалась. По окончании срока наблюдения производили эвтаназию животных под хлороформным рауш-наркозом. Из сердечной артерии брали кровь, её центрифугировали и замораживали. Затем из нижней челюсти вычленяли гомогенат твердых тканей зубов, их отделяли от остатков костной ткани и затем фиксировали в 10 % растворе нейтрального формалина.

Измерения выполнялись на атомно-абсорбционном спектрометре iCE 3500 (Thermo Scientiific, США). Спектрометр укомплектован двумя блоками атомизации - пламенным и электротермическим. Технические характеристики:

- диапазон длин волн - 180.. .900 нм;

- двухлучевая оптическая схема Стокдейла в пламенном варианте;

- однолучевая оптическая схема в электротермическом варианте;

- Эшелле монохроматор;

- коррекция фонового поглощения - Зееманов- ская либо при помощи дейтериевой лампы, в отделе аналитической химии функциональных материалов и объектов окружающей среды (зав. отделом, канд. хим. наук Беликов К. Н.) Государственного научного учреждения «Научно-технологический комплекс «Институт монокристаллов» НАН Украины.

Определение количественного содержания ацетата свинца в образцах плазмы крови крыс измеряли в электротермическом варианте атомно-абсорбционной спектрометрии с предварительным разложением плазмы крови при помощи микроволновой установки MDS-2000 (CEM Corporation, США). Встроенный компьютер позволял программировать пятистадийный процесс обработки проб, каждая стадия которого не превышала 60 минут при максимальных значениях давления и температуры. Способ градуировки - метод стандартных добавок. Анализируемые растворы, добавки раствора с известным содержанием свинца и раствор химического модификатора дозировались в графитовую кювету при помощи автосамплера. Регистрация сигналов, построение градуировочного графика и расчет концентрации ацетата свинца в анализируемых растворах осуществляли программным обеспечением спектрометра.

Образцы мочи крыс (0,5 мл) помещали в стеклянные химические стаканы объемом 50 мл, прибавляли по 2,5 мл концентрированной HNO3 (65 %) и по 2,5 мл деионизированной воды. Растворы нагревали на электроплитке до кипения и выдерживали в течение 5 мин. Полученные растворы охлаждали до комнатной температуры, количественно переносили в мерные колбы объемом 10 мл и доводили до метки деионизированной водой. Выполняли измерения количественного содержания ацетата свинца в электротермическом варианте атомно-абсорбционной спектрометрии с регистрацией сигналов, построением градуировочного графика и расчетом концентрации ацетата свинца, которое осуществлялось программным обеспечением спектрометра.

Для определения количественного содержания ацетата свинца в гомогенатах твердых тканей зубов крыс изготавливали навески зубов массой 0,04-0,25 мг, помещали их в стеклянные химические стаканы объемом 50 мл, добавляли по 3 мл концентрированной HNO3 (65 %) и по 2 мл деионизированной воды, нагревали до полного растворения образцов, не допуская сильного вскипания и разбрызгивания растворов, охлаждали до комнатной температуры и количественно переносили в мерные колбы объемом 10 мл, доводили до метки деионизированной водой и перемешивали. Градуировку выполняли по методу градуировочного графика. Для чего готовили градуированные растворы, содержащие азотную кислоту в количестве, эквивалентном пробам и добавки стандартного раствора свинца. Концентрация свинца в градуированных растворах (мг/л): 0,1; 0,2; 0,4 и 0,6. Для приготовления использовали стандартный раствор свинца с концентрацией 1 мг/мл. Измерения производили в пламени ацетилен-воздух при длине волны 217,0 нм. Регистрация сигналов, построение градуировочного графика и расчет концентрации свинца в анализируемых растворах осуществлялись программным обеспечением спектрометра.

Полученные количественные показатели наличия ацетата свинца в плазме крови, моче и гомогенатах твердых тканей зубов обрабатывали статистически с помощью программы STATISTICA 6.1 для оценки погрешности и достоверности полученных результатов. Для определения степени отличий тех или иных выборок был использован t-критерий Стьюдента.

4. Результаты исследования В плазме крови контрольной группы крыс методом электротермического атомно-абсорбционного анализа определено незначительное количество ацетата свинца (0,055±0,003 мкг/мл) табл. 1.

Свинец, как микроэлемент содержится в плазме крови и нельзя исключать его поступление в организм крысы с пищей, водой, а также из атмосферного воздуха окружающей среды. Рядом с виварием, где находились крысы, проходит улица с постоянным движением машин, что не исключает воздействие на крыс выхлопных газов автотранспорта.

Таблица 1 Количественные показатели атомно-абсорбционного анализа содержания ацетата свинца в плазме крови моче и гомогенатах твердых тканей зубов крыс

В моче контрольной группы крыс также, как и в крови определено небольшое количество ацетата свинца (0,062±0,001), оно несколько выше, чем в крови, но это различие недостоверно (р>0,05). Моча является одним из путей выведения тяжелых металлов из организма, этим и объясняется большее количественное выведение ацетата свинца у крыс.

В гомогенатах твердых тканей зубов крыс контрольной группы обнаружен ацетат свинца в количестве 11,7±0,4 мкг/г, что достоверно многократно больше, чем в плазме крови и моче, что объясняется кумуляцией металла в зубах и медленным его выведением.

Через месяц затравки крыс ацетатом свинца в плазме крови опытной группы установлено 0,086± ±0,002 мкг/мл металла, что достоверно выше его содержания по сравнению с контролем (р<0,05). В моче крыс было существенное повышение содержания ацетата свинца по сравнению с контролем (р<0,05). В гомогентатах твердых тканей зубов количество ацетата свинца составило 18,4±0,5 мкг/г, что достоверно выше, чем в контрольной группе (р<0,05). Ацетат свинца в крови является решающим показателем его воздействия на организм, а выведение его с мочой в течение 3 месяцев проведено с целью подтверждения хронической свинцовой интоксикации. В гомогенатах твердых тканей зубов с целью определения величины аккумуляции. свинец кровь зуб метаболизм

Спустя 2 месяца затравки крыс ацетатом свинца выявлено достоверное повышение его содержания в плазме крови (0,12±0,006) по сравнению с контролем (р<0,05) и с первым месяцем затравки (р<0,05). В моче крыс также определено значительное достоверно повышение его содержания (0,173±0,002) по сравнению с контролем и с первым месяцем затравки (р<0,05). В гомогенатах твердых тканей зубов крыс выявлено достоверное повышение ацетата свинца (18,9±0,1) по сравнению с контролем (р<0,05).

Через 3 месяца затравки крыс ацетатом свинца в плазме крови установлено достоверное увеличение его содержания (0,18±0,02) по сравнению с контролем ( р<0,05), а также со вторым месяцем (р<0,05). В моче крыс также выявлено достоверное увеличение содержания ацетата свинца (0,175±0,003) по сравнению с контролем. В гомогенатах твердых тканей зубов крыс через 3 месяца выявлено достоверное увеличение его содержания (19,4±0,6 мкг/г) по сравнению с контролем (р<0,05).

5. Обсуждение результатов исследования

В результате проведенного исследования можно утверждать, что опасный токсикант - свинец даже с хронической низкодозовой нагрузкой присутствует в организме животного, что подтверждается показателями анализа крови и мочи. Несмотря, на низкодо- зовое внешнее введение ацетата в виде 1 % водного раствора в дозе 10 мг/кг массы тела животного в крови, моче и гомогенатах твердых тканей зубов крыс его концентрация была выше показателей контрольной группы начиная с 1-го месяца затравки и достигало наибольших величин к концу 3-го месяца.

Изучение токсического действия соединений свинца на твердые ткани зубов является актуальных и важным, поскольку свинец отнесен ВОЗ к глобальных загрязнителям окружающей среды (тяжелым экотоксикантам) и проблема влияния его на здоровье человека, в частности, на органы полости рта приобрела всемирное значение.

Для выявления видимых структурных изменений в гомогенатах твердых тканях зубов в результате действия на них ацетата свинца необходимо проведение морфологических исследований.

Для успешного решения проблем патологии твердых тканей зубов, связанных с негативным воздействием тяжелых металлов, и в частности, свинца необходимы дальнейшие систематические исследования не только экспериментальные, но и клинические.

Выводы

1. На основании полученных сравнительных данных количественного накопления ацетата свинца в плазме крови, моче и гомогенатах твердых тканей зубов крыс методом атомно-абсорбционного анализа установлено, что в контрольной группе крыс уже было наличие ацетата свинца в результате содержания его как микроэлемента, и поступления в организм с пищей, водой и из атмосферного воздуха окружающей среды.

2. В проведенном исследовании определено накопление малых доз ацетата свинца в плазме крови, моче и гомогенатах твердых тканей зубов по мере увеличения срока затравки крыс.

3. Полученные данные свидетельствуют о наибольшем количественном содержании ацетата свинца в гомогенатах твердых тканей зубов крыс в сроки спустя 3 месяца затравки, что свидетельствует о его кумуляции.

Литература

1. Tchounwou, P B. Heavy Metal Toxicity and the Environment [Text] / P. B. Tchounwou, C. G. Yedjou, A. K. Patlolla, D. J. Sutton // Experientia Supplementum. - 2012. - P. 133-164. doi: 10.1007/978-3-7643-8340-4_6

2. Трахтенберг, І. М. Свинець - небезпечний полютант. Проблема стара і нова [Текст] / І. М. Трахтенберг, Н. М. Дми- труха, С. П. Луговський, І. С. Чекман // Сучасні проблеми токсикології, хорчовоі та хімічноі безпеки. - 2015. - № 3. - С. 14-24.

3. Kianoush, S. Clinical toxicological, biochemical and hematologic parameters in lead exposed workers of a car battery industry [Text] / S. Kianoush, M. Balati-Mood, S. R. Mousavi et. al. // Iran J. Med. Sci. - 2013. - Vol. 38, Issue 1. - P. 30-37.

4. Вертелецкая, М. И. Структура, клинические особенности соматической патологии у рабочих свинцового производства [Текст] / М. И. Вертелецкая, К. А. Семенова, Л. П. Авраменко, Т. В. Болотнова // Академический журнал Западной Сибири. - 2015. - № 1 (56). - С. 10-11.

5. Кротенко, И. С. Влияние на здоровье населения выбросов вредных веществ автотранспорта [Текст]: науч.-практ. конф. / И. С. Кротенко, Л. Н. Мовчан, В. Е. Альшевская, Н. Л. Зверева // Екологія Харківщини: стан, проблеми, перспективи. - 2011. - C. 126.

6. Єрем, Т. В. Характеристика вмісту деяких важких металів у продуктах харчування, що становлять раціон мешканців Закарпатської області [Текст] / Т. В. Єрем // Довкілля та здоров'я. - 2015. - № 4. - С. 23-25.

7. Mason, L. H. Pb Neurotoxicity: Neuropsychological Effects of Lead Toxicity [Text] / L. H. Mason, J. P. Harp, D. Y. Han // BioMed Research International. - 2014. - Vol. 2014. - P. 1-8. doi: 10.1155/2014/840547

8. Сушанло, Р Ш. Влияние свинцовой интоксикации и гипоксии на сердечно-сосудистую систему (литературный обзор) [Текст] / Р Ш. Сушанло // Сибирский мед. ж. - 2016. - Т. 31, № 3. - С. 33-38.

9. Mishra, K. P. Lead exposure and its impact on immune system: A review [Text] / K. P. Mishra // Toxicology in Vitro. - 2009. - Vol. 23, Issue 6. - P. 969-972. doi: 10.1016/j.tiv.2009.06.014

10. Вепрюк, Ю. М. Возрастные особенности ионорегулирующей функции почек при воздействии солями алюминия и свинца в условиях гипофункции шишковидной железы [Текст] / Ю. М. Вепрюк // Здоровье и образование в XXI веке. - 2013. - Т 15, № 1-4. - С. 243-246.

11. Довгаль, Г. В. Морфологічні зміни в розвитку печінки щурів при впливі ацетату свинцю та за умов корекції в пренатальному періоді [Текст] / Г В. Довгаль // Український морфологічний альманах. - 2014. - № 12 (1). - С. 42-44.

12. Луговской, С. П. Механизмы биологического действия свинца на пищеварительную систему [Текст] / С. П. Лугов- ской, Л. А. Легкоступ // Сучасні проблеми токсикології. - 2002. - № 2. - С. 45-50.

13. Романюк, А. М. Морфологічні зміни у статевих органах (сім'яники, передміхурова залоза) в умовах впливу на організм солей важких металів [Текст] / А. М. Романюк, С. В. Сауляк, Ю. В. Москаленко, О. К. Романюк, А. О. Шкрьоба // Таврический медико-биологический вестник. - 2013. - Т. 16, № 1 (61). - С. 210-211.

14. Ильичева, С. А. Изучение канцерогенности свинца в когортном исследовании мужчин-работников типографии Москвы [Текст] / С. А. Ильичева, Д. Г Заридзе // Гигиена и санитария. - 2015. - № 5. - С. 75-77.

15. Куцевляк, В. Ф. Інтенсивність карієсу зубів серед населення, що проживає в умовах підвищеного впливу солей важких металів [Текст] / В. Ф. Куцевляк, Ю. В. Лахтін // Новини стоматології. - 2011. - № 3. - С. 58-60.

16. Лахтин, Ю. В. Влияние солей тяжелых металлов на возникновение основных стоматологических заболеваний [Текст]: монография / Ю. В. Лахтин, Л. И. Григорьева, В. А. Полосухин, О. А. Зорина и др. - К.: Экология и здоровье населения, 2012. - С. 149-180.

Аннотация

Актуальным остается изучение токсического действия соединений свинца на твердые ткани зубов, поскольку свинец отнесен ВОЗ к глобальным загрязнителям окружающей среды. В исследовании методом атомно-абсорбционной спектрометрии проведен сравнительный анализ накопления ацетата свинца в плазме крови, моче и гомогенатах твердых тканей зубов контрольной группы крыс и в группе крыс получавших ацетат свинца в течении 1,2 и 3 месяцев и выявлена наибольшая концентрация спустя три месяца.

Ключевые слова: свинец, атомно-абсорбционный спектрометр, плазма крови, моча, гомогенат твердых тканей зубов.

Размещено на Allbest.ru