Промышленное загрязнение окружающей среды создает условия для повышенного поступления металлов в организм человека. При этом следует подчеркнуть, что многие наиболее распространенные в окружающей среде металлы относятся к числу микроэлементов, необходимых для нормального функционирования организма. Известно, что при излишнем поступлении металлов организм способен до определенного предела мобилизовать внутренние резервы для сохранения гомеостаза, но через какое-то время неизбежно наступает нарушение их обмена [6].
Биофлавоноиды достигают положительного эффекта за счет стабилизации мембран клеток и лизосом, нейтрализации токсических свободных радикалов, повышения активности эндогенной аскорбиновой кислоты, повышения регенераторных способностей клеток, антигипоксического, капилляроукрепляющего действия и др. [2].
Кверцетин – флавоноид, обладающий противоотечным, спазмолитическим, антигистаминным, противовоспалительным действиями; антиоксидант, диуретик. Входит в группу «витамин Р». Производителем заявляется антиоксидантный эффект данного препарата. Утверждается наличие у препарата радиопротективного и противоопухолевого эффектов. Производятся лекарственные препараты с кверцетином в виде таблеток, капсул, водных растворов [8].
Данные об отрицательном влиянии острых доз (LD50) хрома при его поступлении с пищей, водой или при кожном контакте не достаточны. Если учесть то, что в окружающей среде эти элементы встречаются довольно часто, в концентрациях намного превышающих предельно допустимые, изучение их воздействия на организм и выявление протекторного действия флавоноидов представляется весьма актуальным.
Цель исследования: изучить накопление сульфата хрома (LD50) в органах (печень, почки, сердце, мозг, кишечник) у лабораторных крыс при острой интоксикации и на фоне препарата «Кверцетин».
Материалы и методы исследования
Работа была выполнена в 2012 году, в Национальном центре гигиены труда и профзаболеваний МЗ Казахстана, в лаборатории промышленной токсикологии и была инициативной. Крысы содержались в виварных условиях. Эксперименты проводились на 30 белых беспородных крысах самцах, массой 180-200 г, которые были разделены на 3 группы. Первую группу (n = 30) составляли контрольные животные, которым давали 1 мл дистиллированной воды (плацеба); вторую группу (n = 30) составляли животные, которым вводили острые дозы (30 мг/кг) сульфата хрома СгSO4; третью группу (n = 30) составила крысы, которым вводили острые дозы (30 мг/кг) СгSO4 и 10 мг/кг препарата «Кверцетин». Доза в 10 мг/кг в пересчете на вес животного является хронической.
Раствор солей хрома (LD50) вводили один раз в пищевод животных в количестве 1 мл специальным наконечником, который надевался на шприц. Через двое суток крыс умерщвляли гильотиной и извлекали органы (печень, почки, сердце, мозг, кишечник) на исследование.
Пробоподготовку органов на наличие металла проводили по общепринятой методике [5].
Ход работы
Навеску органов массой 1 г взвешивали на аналитических весах, переносили в керамический или кварцевый тигель. К органу добавляли 1 мл концентрированной азотной кислоты. Залитые кислотой пробы ставили на плиту под вытяжкой, до полного испарения кислоты. Во время испарения к органу животного прибавляли 0,02 мл перекиси водорода 5-10 раз, для более полного разложения матрицы. После первого испарения тигли с органом остужали до комнатной температуры и повторяли еще 2 раза. Подготовленные пробы ставили в муфельную печь при температуре 450ºС на 30 минут. Затем тигли вынимали из муфельной печи и остужали до комнатной температуры. В остуженные тигли добавляли 10 мл дистиллированной воды и стеклянной палочкой тщательно соскребали налет органов со стенок тигли.
В пенициллиновую баночку приспосабливали воронку с фильтровальной бумагой сложенную в конверт, под форму воронки. Выливали содержимое тигля в воронку с фильтровальной бумагой. Для полного очищения можно влить еще 5 мл дистиллированной воды. После фильтрации пенициллиновую баночку закрывали плотной крышкой. Пробы для дальнейшего анализа были готовы.
Cодержание хрома в органах животных определяли на атомно-абсорбционном спектрометре AA 140/240 фирмы Varian (Австралия).
Результаты исследования обрабатывали статистически. С учетом критерия Стьюдента регистрировали изменения показателей [5].
Результаты исследования
По результатом исследования при острой затравке (LD50) сульфатом хрома (30 мг/кг) было выявлено накопление сульфата хрома в тонком кишечнике на 1024,3% (р < 0,001). В третьей группе животных содержание хрома в кишечнике было ниже на 48,7% в отличие от второй группы крыс.
В результате исследования при острой одноразовой затравке сульфатом хрома было обнаружено содержания солей хрома в печени на 806,2% (р < 0,01) больше по сравнению с контрольной группой крыс. В третьей группе животных, принимавших одновременно соли хрома и препарат «Кверцетин», содержание хрома в печени было ниже на 55,17% (р < 0,05) в отличие от второй группы животных, принимавших только соли хрома.
Содержание солей хрома в почках во второй группе крыс, принимавших острые дозы металла было выше по сравнению с контрольной группой на 1189,7% (р < 0,01). В третьей группе животных, принимавших соли металла параллельно с флавоноидом концентрация сульфата хрома в почках оказалась ниже на 74,95% (р < 0,05) в отличие от крыс второй группы.
По результатам эксперимента при острой затравке солями хрома (30 мг/кг) было выявлено повышенное содержание солей хрома в сердечной мышце на 410,2% (р < 0,05) по сравнению с контрольной группой крыс. У животных третьей группы количество солей хрома в сердце было меньше на 66,4% по сравнению со второй группой животных.
По итогам эксперимента при отравлении солями хрома было обнаружено накопление хрома в мозге на 255,2% (р < 0,01) по сравнению с контрольной группой крыс. В третьей группе содержание хрома было ниже по сравнению со второй группой на 33,0% (см. рисунок).
Накопление ионов хрома в органах крыс при остром отравлении сульфатом хрома и на фоне препарата «Кверцетин» в мг/кг
Обсуждение
В организме хром всегда присутствует в составе ДНК. Токсичность хрома выражается в изменении иммунологической реакции организма, снижении репаративных процессов в клетках, ингибировании ферментов, поражении печени, нарушении процессов биологического окисления, в частности цикла трикарбоновых кислот. Кроме того, избыток металла вызывает специфические поражения кожи (дерматиты, язвы), изъязвления слизистой оболочки носа, пневмосклероз, гастриты, язву желудка и двенадцатиперстной кишки, хромовый гепатоз, нарушения регуляции сосудистого тонуса и сердечной деятельности [9].
Для понимания сущности избирательного взаимодействия металлов с более сложными биосистемами – белками, ферментами, нуклеиновыми кислотами, а также с аминокислотами важна роль поляризуемости катиона металла и адденда. Поляризуемость определяет степень сродства металла с различными группами белков, насыщение координационных связей и избирательность токсического действия. В результате взаимодействия происходит связывание сульфидов металлов с сульфгидрильными группами в организме животных. Характерной особенностью токсичных элементов является незаполненность наружной и лежащей под ней орбит электронами, чем ниже симметрия кристаллической решетки, тем выше токсичность [7].
Внимание к лекарственным средствам из растений возрастает из-за увеличения случаев непереносимости ряда синтетических препаратов и антибиотиков, возникновения побочных явлений при их применении. Биофлавоноиды достигают положительного эффекта за счет стабилизации мембран клеток и лизосом, нейтрализации токсических свободных радикалов, повышения активности эндогенной аскорбиновой кислоты, повышения регенераторных способностей клеток, антигипоксического, капилляроукрепляющего действия и др. Флавоноиды обладают мембранностабилизирующими свойствами и не оказывают побочного эффекта. Использование флавоноидов с лечебно-профилактической целью позволит достигать положительного терапевтического эффекта при токсическом влиянии ксенобиотика.
Выводы
- Использование метода атомно-абсорбционной спектрометрии позволило выявить высокое содержание солей хрома в органах лабораторных крыс. Содержание и накопление сульфата хрома наблюдалось в большей степени в тонком кишечнике крыс, почках, печени, в меньшей степени в мозге, сердце. Ионы металла, проникая через кишечник в органы животных, частично задерживаются в клетках слизистой кишечника, паренхимы почек, печени и оказывают повреждающее действие.
- При действии препарата «Кверцетин» концентрация сульфата хрома в органах экспериментальных животных была ниже в отличие от второй группы крыс. Флавоноид «Кверцетин» сорбирует токсичные ионы металлов, активирует деятельность кишечника и улучшают выведение ксенобиотика из организма [1, 3].