СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕПАРАТА ДЛЯ ВЫВЕДЕНИЯ РАДИОЦЕЗИЯ ИЗ ОРГАНИЗМА ЖИВОТНЫХ
METHOD FOR PRODUCTION OF PREPARATION FOR RADIOCESIUM ELIMINATION FROM ANIMAL ORGANISM

Изобретение относится к радиационной биологии, в частности к производству радиозащитных препаратов - радиосорбентов.
Известен способ противорадиационной защиты организма от радиоактивного цезия с использованием его химического аналога - калия (см. статью F.R. Mrar et. al. «Influence of potassium and sodium on uptake and retention of cesium - 134 in rats // Arch. Biochim. Biochips. - 1957. - V.66. - P.177-182).
Недостатком способа является зависимость степени декорпорации (выведения) изотопа от содержания калия в рационе - при его низком содержании в кормах резко повышается поглощение (накопление) радиоцезия органами и тканями и снижается его экскреция (выведение) из организма.
Известен также способ выведения изотопов цезия путем добавления в рацион минеральных сорбентов типа бентонита в виде 5% добавки к кормам (см. статью N.G. Mitchell et. al. «Transfer of cesium from silade to cow mind // Sci Total Environ. - 1989. - V.85. P.307-308).
Недостатком способа является дозовая зависимость десорбирующего эффекта бентонита - уменьшение его дозы менее 500 г/день на корову ведет к резкому снижению коэффициента декорпорации радиоцезия, а дозы 500 г/день вызывают проблему с кормлением, когда вовлечено большое количество животных. Например, 2000 коровам потребуется 1 тонна бентонита ежедневно. Все эти проблемы фуража, хранения, распределения и перемешивания делают применение нативного бентонита не практичным, поскольку оно требует значительного количества трудозатрат. Кроме того, применение бентонита в чистом виде в больших количествах (до 500 г/день) является весьма большой нагрузкой на желудочно-кишечный тракт животных ввиду наличия в его составе кварца, песка и нерастворимых солей, которые, кроме побочного эффекта, никакой роли не играют и в процессе адсорбции изотопов не участвуют.
Известен способ применения композиционного ферроцианидно-бентонитового сорбента «ХЖ-90», содержащего в своем составе калий, железо, гексацианоферрат, а также бентонит, желатин и макро- микроэлементы (см. статью Е.А. Маякова и др. «Мероприятия по снижению перехода радионуклидов из кормов в продукцию животноводства // Журнал «Ветеринарная патология. - 2002. - №3. - С.101-109).
Недостатком способа декорпорации цезия с применением соединений ферроцианидов и неочищенного бентонита является то, что эти соединения обладают весьма высокой токсичностью, поскольку содержат в своем составе циановую группу - радикал C=N, составляющую основу чрезвычайно токсичного яда - синильной кислоты - боевого отравляющего вещества.
Поскольку синильная кислота и цианиды имеют высокую кумулятивную способность, при ежедневном поступлении ферроцинсодержащего препарата «ХЖ-90» в дозах 30-60 г/животное, за весь период кормления (2-3 месяца) этими препаратом в организм поступают от 27 до 54 г цианидов, что сопоставимо со смертельными дозами синильной кислоты - 1 мг/кг животного. Поэтому длительное применение сорбентов, содержащих радикалы C=N (ферроцины), таит в себе чрезвычайно высокую опасность смертельного отравления животного цианидами. Эта опасность резко возрастает на фоне кормления животных цианогенными кормами (сорго, клевером, викой, льняными жмыхами, клещевиной, бытовником, манником и т.д.). Массовые отравления животных сорго продолжает регистрироваться и в последнее время. При выпасе на молодом сорго (высота растений 15-20 см) в течение короткого времени из 290 голов животных пало 220. Применение цианогенных сорбентов (препаратов ферроцина) на этом фоне может иметь катастрофические последствия, поскольку накопления критической массы цианидов, содержащихся в организме, может спровоцировать даже незначительные количества цианидов, в составе цианидосодержащих сорбентов, применяемых с целью декорпорации радиоцезия.
Известен также способ применения композиционного препарата «Бифеж» на основе измельченной древесины (опилок) хвойных пород (фракция 0,5-5,0 мм), содержащий до 10% ферроцианида железа (см. статью Е.А. Маякова и др. «Мероприятия по снижению перехода радионуклидов из кормов в продукцию животноводства» // Журнал «Ветеринарная патология. - 2002. - №3. - С.101-109).
Весьма существенным недостатком способа декорпорации цезия с помощью цианогенных сорбентов (форфоцинов), в частности препаратом «Бифеж», является то, что в качестве носителя основного компонента - ферроцина, в препарате используют древесные опилки, которые организмом моногастричных (лошади, мулы, свиньи и т.д.) не воспринимаются, поскольку у них в желудочно-кишечном тракте отсутствуют целлюлозоразрушающие бактерии. Поэтому этот компонент (опилки) известного сорбента для животных с однокамерным желудком является неприемлемым и противопоказанным (поскольку опилки вызывают запоры и завалы кишечника, вызывая смерть животного, что ограничивает применение препарата «Бифеж» только для коров и овец. Кроме того, применение сорбентов цезия, содержащих ферроцины («Бифеж») («ХЖ-90» и неочищенный бентонит), полностью теряет эффективность при кормлении животного сбалансированными по железу кормами, поскольку избыток железа, поступающего в организм в составе ферроцинов, организмом не метаболизируются (не усваивается) и транзитом проходит по желудочно-кишечному тракту, не участвуя в процессе декорпорации цезия.
Известен способ очистки бентонита путем предварительной обработки его соляной кислотой с последующим удалением дистиллированной водой растворимых солей и кварца и фракционированием частиц величиной 0,0006-0,0009 мм и их высушиванием (А.с. №952260 A61K 39/00, опубл. 23.08.82 г.). Данный способ применяют только для выявления антител или антигенов в реакции бентонитовой фрокуляции с использованием бентонитового диагностикума на основе очищенной фракции бентонита.
Известен способ применения биологически активной кормовой добавки «Вита-Форце» (Пат RU №2324311, МПК A23K 1/00, A23K 1/16, опубл. 20.05.08), состоящей (масс.%) из меда (1,5-2,0), прополиса (2,0-2,5), перги (30,0-35,0), обножки (15,0-17,0), пчелиного яда (0,5-1,0), пчелиного расплода в разных стадиях развития (5,5-6,0), маточного молока (3,5-4,0), восковой моли и их личинок (2,5-3,0), воска (5,0-7,0), пчелиного подмора (7,0-8,0) и травяной муки (остальное), обладающей антиоксидантными (нейтрализация токсических радикалов), антибактериальными, адаптогенными, метаболизирегулирующими и лечебными свойствами, что отсутствуют у аналога «ХЖ-90» и прополиса («Бифеж»).
Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося не только в повышении биологической и сорбционной активности препарата, но и его лечебно-декорпорирующего действия.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения препарата для выведения радиоцезия из организма, включающем основу и сорбент, в качестве основы используют натуральную биологически активную кормовую добавку, а в качестве сорбента - очищенную фракцию бентонита, взятых в соотношении 97,1:2,9-97:3 соответственно, затем смесь тщательно перемешивают до получения однородной массы, расфасовывают в целлофановые мешки по 30 кг и хранят в темном помещении при температуре 15-16°С. А очищенную фракцию бентонита получают путем предварительной обработки бентонита соляной кислотой с последующим удалением дистиллированной водой растворимых солей и кварца, дальнейшим отмучиванием частиц величиной 0,0006-0,0009 мм и их высушиванием.
Введение в сорбционную композицию натуральной кормовой добавки «Вита-Форце» вместо опилок улучшает вкусовые качества препарата за счет наличия в его составе меда, повышает антибактериальные и лекарственные свойства за счет присутствия в нем прополиса, перги и пчелиного яда, обогащает препарат микро- и макроэлементами и поливитаминами, а также стимулирует рост и развитие молодняка за счет наличия в нем цветочной пыльцы, обогащает корм незаменимыми аминокислотами, жирными кислотами и белком за счет наличия пчелиного расплода в различных стадиях развития и маточного молока, повышает антиоксидантные и адаптогенные свойства за счет наличия воска, пчелиного подмора - источников хитозана, активирует репродуктивную функцию и стимулирует обмен веществ (метаболизм) за счет наличия в составе кормовой добавки травяной муки как дополнительного источника витаминов микроэлементов и аминокислот.
Введение в предлагаемую сорбционную композицию очищенной от кварца и растворимых солей микрочастиц (0,0006-0,0009 мм) - монтмориллонитовой фракции бентонита существенно повышает сорбционную активность препарата, которые легко всасываются в крови, в отличие от крупных частиц бентонита (0,1-0,01 мм) достигают пораженных радиоцезием 0,0009 мм и их высушиванием (А.с. №952260 A61K 39/00, опубл. 23.08.82 г.). Данный способ применяют только для выявления антител или антигенов в реакции бентонитовой фрокуляции с использованием бентонитового диагностикума на основе очищенной фракции бентонита.
Известен способ применения биологически активной кормовой добавки «Вита-Форце» (Пат RU №2324311, МПК A23K 1/00, A23K 1/16, опубл. 20.05.08), содержащий продукты пчеловодства (прополис, пергу, обножку, пчелиный яд, пчелиный расплод, маточное молочко, восковую моль, воск, пчелиный помор и травяную муку, обладающей токсиннейтрализующим, лечебным, метаболизмрегулирующими свойствами, которые отсутствуют у аналога «ХЖ-90» и прототипа «Бифеж».
Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося не только в повышении сорбционной активности препарата, но и его лечебно-декорпорирующего действия.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения препарата для выведения радиоцезия из организма, включающем основу и сорбент, в качестве основы используют натуральную биологически активную кормовую добавку, содержащую (масс.%) из меда (1,5-2,0), прополиса (2,0-2,5), перги (30,0-35,0), обножки (15,0-17,0), пчелиного яда (0,5-1,0), пчелиного расплода в разных стадиях развития (5,5-6,0), маточного молока (3,5-4,0), восковой моли и их личинок (2,5-3,0), воска (5,0-7,0), пчелиного подмора (7,0-8,0) и травяной муки (остальное), а в качестве сорбента - очищенную фракцию бентонита, взятых в соотношении 97,1:2,9-97:3 соответственно, затем смесь тщательно перемешивают до получения однородной массы, расфасовывают в целлофановые метки но 30 кг и хранят в темном помещении при температуре 15-16°C. А очищенную фракцию бентонита получают путем предварительной обработки бентонита соляной кислотой с последующим удалением дистиллированной водой растворимых солей и кварца, дальнейшим отмучиванием частиц величиной 0,0006-0,0009 мм и их высушиванием.
На первом этапе проводят активирование природного минерального сорбента-бентонита путем изолирования из него наиболее активной высокосорбционной фракции. Для этого бентонит подвергают специальной обработке. Для разрушения карбонатов глину обрабатывают 1 н. соляной кислотой, а затем - 0,1 н. Образовавшиеся растворимые соли и кварц удаляют путем отмывания дистиллированной водой. Для этого глину с помощью воды переносят в вегетационные стаканы (20×12 см). На каждый стакан наносят метки: первая - на высоте 3 см от дна, вторая - на 7 см выше, третья - на 7 см выше второй. Дистиллированную воду доливают до третьей метки, взмучивают в ней бентонит и оставляют на 12 ч для отстаивания. Когда твердая часть глины оседает, а над ней остается прозрачная жидкость, то последнюю удаляют сиропом и вновь наливают дистиллированной воды до верхней метки. Когда суспензия остается во взвешенном состоянии, приступают к отмучиванию частиц размерами 0,0006-0,0009 мм. Для этого в стакан наливают дистиллированную воду до верхней метки, содержимое перемешивают, через 24 ч погружают сироп на глубину 7 см и с его помощью суспензию переливают в стакан - приемник. Отмучивание продолжают до просветления суспензии. В стаканы-приемники к каждой новой порции суспензии добавляют 3-4 капли концентрированной соляной кислоты для коагуляции и осаждении суспензии. Фракцию отмывают дистиллированной водой, определяют в ней содержание и размеры частиц путем микрометрирования их на микроскопе с микрометрической линейкой, а затем высушивают в водяной бане и используют в качестве сорбционного компонента в композиционном цезий-сорбционном препарате. Выход конечного продукта - активированной (несущий основной полезной функции бентонита - сорбции токсикантов и радионуклидов) фракции сорбента при этом составляет 35-40% от объема глины, т.е. из 1 кг глины получают 350-400 г активированного (очищенного от кварца-песка, карбонатов и не участвующих в адсорбции радиоизотопов и токсикантов частиц, создавая, однако весьма существенную отрицательную нагрузку на желудочно-кишечный тракт при применении нативного (неочищенного) бентонита в известном способе) порошка из исходного материала. Удаление из бентонита инертных, вместе с тем вредных для макроорганизма компонентов, обеспечивает не только активное связывание поступающих с кормом радиоцезия в желудочно-кишечном тракте, но и в отличие от неочищенного бентонита, активно всасывается слизистой оболочкой желудочно-кишечного тракта и достигает пораженных (депонировавших изотоп) радиоцезием клеток-мишеней (гепатоцитов, миелоцитов), связывает инкорпорированный клетками изотоп и выводит его из организма, осуществляя тем самым активную (в отличие от простой физико-химической сорбции изотопа в желудочно-кишечном тракте у известного) метаболизирующую декорпорацию радионуклида.
На втором этапе изготавливают композиционный цезийсорбирующий препарат на основе натуральной биологически активной кормовой добавки «Вита-Форце» и активированной фракции бентонита в виде порошка. Для этого берут 27 кг (на 100 кг порошка) перги и 15 кг молотой обножки, 2 кг прополиса, 5,5 кг пчелиного расплода, 3,5 кг маточного молока, 2,5 кг помолотой восковой моли и 5 кг воска, 7 кг помолотого пчелиного подмора, 1,5 кг меда, 0,5 кг пчелиного яда, 3 кг очищенной (монтмориллонитовой) фракции бентонита и смешивают с 27,5 кг травяной муки по ГОСТ 12691-83. Полученную смесь перемешивают до образования гомогенной (однородной) массы и расфасовывают в целлофановые мешки по 30 кг и хранят в темном прохладном помещении при температуре 15-16°C в течение 24 мес.
Полученный по вышеописанному способу композиционный препарат на основе «Вита-Форце» и монтмориллонитовой фракции бентонита используют в качестве радиозащитного (лечебно-декорпорирующего) средства на пораженных внешним и инкорпорированном (попавшим внутрь радиоизотопов) облучением животных.
Радиозащитное (лечебное и декорпорирующее) действие предлагаемого многокомпонентного композиционного препарата осуществляется путем общеукрепляющего, детоксицирующего, антиоксидантного, иммуномодулирующего, адаптогенного, стресспротективного, гемо- и миелопротективного, антибактериального, антиинфекционного, метаболизмрегулирующего, цезийсвязывающего и декорпорирующего действия на организм. Поэтому предлагаемый композиционный препарат может быть рекомендован к применению в качестве общеукрепляющего, дотоксицирующего, антиоксидантного, иммуномодулирующего, иммуностимулирующего, метаболизмстимулирующего средства, стимулятора роста и развития молодняка, а также в качестве биологически активного препарата, позволяющего ускорить адаптацию организма в экстремальных условиях (физические перегрузки, перегруппировка, транспортировка, переохлаждение, перегрев, внутреннее и внешнее облучение, поражение экотоксикантами, действие патогенной и условно-патогенной микрофлоры и т.д.).
Способ получения препарата для выведения радиоцезия из организма иллюстрируется следующими примерами.
137
137
Пример 1. Изучение возможности замены носителя (наполнителя) сорбирующего агента (ферроцина) - древесных опилок в сорбенте «Бифеж» на натуральную кормовую добавку «Вита-Форце». Для этой цели готовили два сорбента на основе древесных опилок путем пропитывания древесных опилок 10%-ным раствором ферроцина (известный способ) и на основе натуральной кормовой добавки путем пропитывания порошка «Вита-Форце» 10%-ным раствором ферроцина с последующим высушиванием смеси и получения гомогенной массы в виде порошков. Оценку сорбционной активности известного и изменного вариантов сорбентов по отношению к радионуклиду Cs (радиоцезий) проводили в условиях in vitro тест-системы. Для этого в опытах брали навески сорбентов массой по 0,5 г и заливали 25 мл водных растворов Cs, встряхивали в течение 1 ч и оставляли при комнатной температуре на 12-16 ч. Затем растворы фильтровали через бумажный фильтр, осадок промывали дистиллированной водой и проводили на бета-гамма спектрометре «Компьюгамма» радиометрию объединенных растворов фильтратов и промывных вод. Сорбционную активность определяли по формуле:
,
а
где: С - сорбционная активность, %;
0
137
A - активность эталонного раствора Cs, равная 160 Бк/мл;
1
137
A - активность Cs, Бк/мл.
137
Результаты определения сорбционной способности взятых в опыт сорбентов в отношении радиоизотопа Cs показали, что оба сорбента обладают почти одинаковой сорбционной активностью, которая составляла для известного 73,25±0,59% и для препарата на основе кормовой добавки «Вита-Форце» - 74,91±0,27%. Полученные данные свидетельствуют о том, что замена древесных опилок у известного сорбента «Бифеж» на натуральную биологически активную кормовую добавку «Вита-Форце» не только сохраняла сорбционную активность препарата, но и приводила к усилению ее (на 2,3%).
Пример 2. Изучение возможности замены цианидсодержащего агента (ферроцина) в известном сорбенте «Бифеж» на бентонит в предлагаемом варианте сорбента. Для этой цели готовили предлагаемый сорбент на основе натуральной кормовой добавки «Вита-Форце» и очищенной фракции бентонита по вышеописанной методике. В качестве сравниваемых сорбентов использовали известные препараты «Бифеж» (содержащий ферроцин) и «ХЖ-90», содержащий ферроцин и бентонит, а также неочищенный (натуральный) бентонит. Методика проведения опытов была аналогичной как в примере 1. Результаты опытов приведены в таблице 1.
Таблица 1
Испытуемые сорбенты
Навеска сорбента для исследований, г
Активность исходного раствора с <sup>137</sup>Cs, Бк/мл
Сорбционная способность сорбентов, %
«Бифеж» (известный)
0,5
160
73,25±0,78
«ХЖ-90» (известный)
0,5
160
61,57±0,49
Бентонит (неочищенный) (известный)
1,0
160
38,40±1,37
Предлагаемый (на основе «Вита-Форце» и очищенный фракции бентонита)
0,5
160
86,39±0,33
Из данных таблицы видно, что замена носителя сорбента - древесных опилок у известных на биологически активную кормовую добавку «Вита-Форце» и замена цианидсодержащего токсического сорбента-ферроцина у известного на нетоксичную активированную очищенную фракцию бентонита приводит к существенному (1,20 - кратному) увеличению сорбционной активности препарата, что на 13,14% выше, чем у известного препарата.
Пример 3. Изучение токсичности и безвредности композиционного радиосорбента на организм. Объектом исследования служили 120 белых мышей массой тела 18-20 г обоего пола, разделенных на 12 групп по 10 животных в каждой. В рацион животных 1-й группы добавляли испытуемый композиционный препарат на основе «Вита-Форце» и очищенной фракции бентонита из расчета 100 мг на 1 кг корма, 2-й группы - 200 мг/кг, 3-й группы - 400 мг/кг, 4-й - 800 мг/кг, 5-й - 1000 мг/кг и 6-й 1200 мг/кг. В рацион животных 7-й, 8-й, 9-й, 10-й, 11-й и 12-й групп добавляли известный сорбент «Бифеж» в тех же количествах, что и животным 1-6-й групп. За животными вели наблюдение в течение 30 дней после начала кормления их кормами с добавлением испытуемых сорбентов, регистрируя павших и выживших животных в динамике.
Установлено, что гибели животных, получавших предлагаемый композиционный препарат в дозах от 0,1 до 0,6 г/кг корма, ни в одной группе в течение срока наблюдения не отмечалось, что свидетельствует о его безвредности и отсутствии токсичности. В отличие от предлагаемого, в группах животных, получавших известный препарат «Бифеж» отмечали гибель животных в зависимости от дозы препарата, добавленного в корм. При этом в 1-й группе выжили все животные (доза - 100 мг/кг), во 2-4 пала 1 мышь из 10 (смертность 10%), в 3-й - 2 особи (смертность 20%), при дозе препарата 300 мг/кг), в 4-й - 5 животных (50%-ная гибель), в 5-й - 7 мышей (доза 500 мг/кг, 70% на смертность) и в 6-й пали все животные (100%-ная смертность).
Таким образом, ежедневное поступление в организм животных в течение 30 дней композиционного радиосорбента на основе «Вита-Форце» и очищенного бентонита в дозах от 0,1 до 1,2 г 1 кг корма, что в переводе на крупных животных составляет 10, 20, 40, 80, 100, 120 г на 1 животное, не вызывало гибели подопытных животных, что свидетельствует о безвредности и токсичности препарата. В отличие от предлагаемого, кормление животных рационом, содержащим известный препарат - «Бифеж», в дозе 80 г на животное (800 мг/кг) вызывал 50%-ную смертность, а доза 1200 мг/кг - 120 г на животное - вызывала гибель всех взятых в опыт животных.
Пример 4. Изучение метаболизмстимулирующей активности композиционного препарата на животных. Для изучения влияния композиционного препарата на растущий организм, его рост, развитие и сохранность молодняка, опыты проводили на 80-60-дневных поросятах. Поросята 1-й группы (10 голов) получали основной рацион без кормовых добавок; 2-й группы (10 голов) - рацион с добавлением композиционного препарата на основе «Вита-Форце» + очищенный бентонит в дозе по 3 г в сутки в течение 30 дней, 3-й группы - рацион с добавлением 30 г препарата «Бифеж» в течение 30 дней.
Биологическое действие известного («Бифеж») и предлагаемого (композиционный препарат на основе «Вита-Форце» + очищенная фракция бентонита) препаратов на растущий организм оценивали по росто-весовым показателям, заболеваемости желудочно-кишечными и респираторными болезнями, выживаемости.
Установлено, что в 1-й группе прирост живой массы за 30 дней кормления составил 0,8±0,05 кг, во 2-й - 1,15±0,21 кг и в 3-й - 0,37±0,09 кг. Количество заболевших желудочно-кишечными и респираторными заболеваниями в 1-й группе составило 2 головы (20%), во-второй - 1 голова (10%) и в третьей - 5 голов (50%). Выживаемость поросят в 1-й группе составляла 80%, во-второй - 100% и в 3-й - 60%. Следовательно включение в основной рацион поросят композиционного препарата на основе «Вита-Форце» и очищенной фракции бентонита в количестве 30 г/день в течение 30 дней обеспечивало 100%-ную сохранность молодняка, предотвращало заболеваемость их желудочно-кишечными и респираторными заболеваниями, а прирост живой массы за этот период составил 1,15 кг против 0,8 кг в группе контроля. Включение в основной рацион известного сорбента «Бифеж» приводило к отрицательному результату количество заболевших в данной группе была в 2 раза выше, чем в контроле, сохранность - в 1,66 раза ниже и прирост животных массы - в 2,16 раза меньше, чем в контроле. Полученные данные свидетельствуют о том, что кормление животных рационом, содержащим регламентированное количество известного радиосорбента «Бифеж», в отличие от предлагаемого композиционного препарата на основе биологически активной натуральной кормовой добавки «Вита-Форце» и очищенной фракции бентонита, отрицательно влияет на рост и развитие молодняка, а также на сохранность и заболеваемость желудочно-кишечными и респираторными заболеваниями.
Пример 5. Изучение радиозащитного (лечебного) действия предлагаемого радиосорбента.
Для оценки радиопротекторного действия препарата опыты ставили на 30 подсвинках 5-месячного возраста, разделенных на 3 группы по 10 животных в каждой. Животных всех групп подвергали однократному внешнему гамма-облучению в дозе 4,5 Гр, вызывавшему тяжелую степень лучевой болезни. Подсвинки 1-й группы после облучения в течение 30 дней получали в составе обычного рациона предлагаемый композиционный препарат на основе натуральной биологически активной кормовой добавки «Вита-Форце» и очищенной фракции бентонита в количестве 30 г/день на голову; животные 2-й группы получали обычный рацион с добавлением известного радиосорбента «Бифеж» из расчета 30 г/день на 1 голову в течение 30 дней; подсвинки 3-й группы получали обычный рацион без кормовых добавок и сорбентов (контроль).
За всеми животными вели наблюдение, учитывая количество павших и выживших животных. Радиопротекторную (радиозащитную) эффективность препарат оценивали по уровню выживаемости облученных жиовтных и зависимости уровня радиозащиты от активности фермента антиоксидантной защиты - супероксиддисмутазы (СОД). Определение уровня фермента СОД осуществляли по методике, предложенной I.Fridovich (Ann. Red. Bivohem, - 1975. - V.44. - P.147-159). Установили, что животные, содержащиеся на обычном рационе, после облучения заболели тяжелой формой острой лучевой болезни, которая сопровождалась мышечной дрожью, угнетением, гиподинамией, диареей, общей депрессией, полным отказом от корма, интенсивным развитием геморрагического синдрома. На фоне указанного симптомокомплекса животные погибали на 7-13 сутки после облучения. В отличие от контрольных, в опытной группе, получавшей в составе обычного рациона предлагаемый композиционный препарат, лучевая болезнь протекала в более легкой форме, напоминая среднюю степень острой лучевой болезни, при этом из 10 подсвинков на 18-25 сут после облучения пали 2 головы животных (80% защиты). Незначительный радиозащитный эффект (10%) наблюдался и в группе подсвинков, получавших в составе обычного рациона радиосорбент «Бифеж», однако он был достоверно ниже, чем в 1-й группе, получавшей препарат на основе «Вита-Форце» + бентонит. Параллельное изучение состояния системы антиоксидантной защиты облученного организма на фоне кормления животных радиосорбентами и без них покзали, что летальное облучение животных сопровождалось существенным нарушением функции системы антиоксидантной защиты, что выражалось в значительном снижении активности фермента супероксиддисмутазы (СОД). Так, на 3-й сутки после облучения активность СОД снизилась в 2,5 раза по сравнению с исходным уровнем, составляя 24,86 ед. против 62,15 ед. в исходе. Указанная тенденция с развитием острой лучевой болезни прогрессировала и к 7 сут, к моменту начала радиационной гибели животных, активность фермента снизилась до минимальных значений (11,53 ед., P<0,001). В отличие от контрольных (облученных без применения кормовых добавок) животных, у подсвинков, получавших в составе рациона кормовую добавку «Вита-Форце» + бентонит, достоверного снижения активности фермента СОД не происходило - на всем протяжении опыта активность фермента колебалась в пределах 58,61±0,22 (3-4 сутки после облучения), 57,98±0,31 (7-е сут) и 60,7±0,57 (на 18 сут) ед. против 62,15±0,43 в исходе (P>0,05).
Изменения состояния системы антиоксидантной защиты (АОЗ) у облученных подсвинков на фоне кормления их радиосорбентом «Бифеж» были почти аналогичны таковым контрольной группы, поскольку снижение активности фермента СОД во все сроки исследования носило достоверный характер и они незначительно отличались от контроля облучения.
o
o
2
Следовательно, поступление в организм облученных животных композиционного радиосорбента на основе натуральной кормовой добавки «Вита-Форце» + очищенный фракции бентонита, содержащего в своем составе комплекс витаминов, аминокислот и хитозана, оказывает радиозащитный эффект путем усиления системы антиоксидантной защиты (АОЗ), осуществляющей дисмутацию первичных и вторичных супероксидных радикалов (гидроксилы: HO, HOO; супероксиды: O, O), играющих ключевую роль в запуске запрограммированной гибели лимфоцитов радиоиндуцированного апаптоза - основного механизма радиационной гибели макроорганизма при облучении.
Введение в организм после облучения индукторов-перехватчиков супероксидных радиалов (ферментов СОД, каталазы, пероксидазы), антиоксидантов, какими являются витамины, аминокислоты, хитозаны и т.д., содержащиеся в предлагаемом радиосорбенте, обеспечивает защиту клеток-мишеней радиационного поражения, атакующих клетку-мишень супероксидных радикаов (радиотоксинов), перехватывая последние и дисмутируя (модифицуруя) их с помощью фермента супероксиддисмутазы:
При этом супероксид (радиотоксин) превращается в кислород и перекись водорода - соединения, нетоксичные для макроорганизма.
Следовательно, компоненты радиосорбента на основе натуральной биологически активный кормовой добавки «Вита-Форце» и очищенной фракции бентонита способствуют торможению (или блокированию) цепных реакций липопероксидации с участием супероксидных радикалов и, тем самым, обеспечивают нормальное функционирование системы антиоксидантной защиты (АОЗ) в условиях радиационного поражения организма.
Использование известного радиосорбента «Бифеж», в отличие от предлагаемого, радиозащитной способностью не обладало, поскольку оно не блокировало образование супероксидных радикалов (радиотоксинов), так как в отличие от предлагаемого, в его составе не содержатся витамины, аминокислоты, хитозаны, которые ответственны за индукцию и синтез перехватчиков супероксидных радикалов (ферментов супероксиддисмутазы, каталазы, пероксидазы) - основных патогенетических агентов радиационного поражения организма, что и является причиной отсутствия противорадиационного лечебного эффекта у известного радиосорбента - «Бифеж».
Пример 6. Изучение сорбционной активности композиционного сорбента на основе натуральной биологически активной кормовой добавки «Вита-Форце» и очищенной (активированной) фракции бентонита на различных видах животных.
Для этой цели использовали два вида сельскохозяйственных животных, принадлежащих к моногастричному (однокамерный желудок) и полигастричному (многокамерный желудок) типу строения желудка.
В первой серии опытов использовали 9 голов поросят (однокамерный - моногастричный тип строения желудка), разделенных на 3 группы по 3 головы в каждой. Животным всех групп однократно перорально вводили через зонд раствор цезия - 137 в количестве 35 кБк/кг изотопа. Через 24 часа после инкорпорации радиоцезия животных 1-й группе в течение 30 дней кормили рационом с добавлением известного сорбента «Бифеж» из расчета 30 г/день на 1 голову; животным 2-й группы в аналогичных условиях задавали предлагаемый композиционный препарат на основе «Вита-Форце» и очищенной фракции бентонита; животные 3-й группы в аналогичных условиях получали обычный рацион без сорбентов.
Через 30 дней после инкорпорации радиоцезия и кормления сорбентсодержащими кормами (опытные) и содержания на обычном рационе (контрольные) животных убивали, брали пробы из внутренних органов (печени, почки, мышцы) и подвергали их радиометрии на бета-гамма спектрометре «Копьюгамма» на содержание изотопа цезий-137. Результаты исследований представлены в таблице 2.
Таблица 2
Органы и ткани
Сорбционная активность испытуемых препаратов, %
Кратность снижения радиоактивности по отношению к известному, раз
известный («Бифеж»)
предлагаемый («Вита-Форце» + очищенная фракция бентонита)
контроль (общий рацион)
Печень
39,7±1,5
89,5±3,3<sup>xx</sup>
1,5±0,1
2,25
Почки
44,5±2,1
78,6±2,9<sup>x</sup>
2,3±0,5
1,77
мышцы
40,3±1,9
81,1±3,5<sup>xx</sup>
1,9±0,3
2,01
x - Р<0,05, xx - Р<0,01
Из данных таблицы видно, что сорбционная активность известного препарата на пораженных радиоцезием моногастричных животных (свиньях) была сравнительно низкой - она составляла от 39,7 до 44,5%. В отличие от известного, использование предлагаемого препарата обеспечивало выведение из организма 78,6-89,5% изотопа, что в 1,77-2,01 раза выше, чем при использовании известного препрарата «Бифеж».
137
Во второй серии опытов изучали сорбционную активность известного и предлагаемого сорбентов на полигастричных (с многокамерным желудком) животных, в качестве которых использовали овец. В опытах использовали 9 голов овец, разделенных на 3 группы по 3 животных в каждой. Условия инкорпорации радиоцезия (Cs) и декорпорации путем кормления их известным («Бифеж») и предлагаемым сорбентом (на основе «Вита-Форце» и очищенной фракции бентонита) и дальнейшие исследования были аналогичны таковым, что и для поросят. Результаты декорпорации радиоцезия из организма овец после применения используемых сорбентов представлены в таблице 3.
Таблица 3
Органы и ткани
Сорбционная активность испытуемых препаратов, %
Кратность снижения
известный («Бифеж»)
предлагаемый («Вита-Форце» + очищенная фракция бентонита)
контроль (общий рацион)
радиоактивности по отношению к известному в раз
Печень
60,3±3,5
89,7±4,5<sup>x</sup>
1,3±0,5
1,49
Почки
69,5±2,9
81,1±3,1<sup>x</sup>
2,5±0,7
1,17
мышцы
62,7±3,1
80,9±2,7<sup>x</sup>
2,1±0,5
1,29
x - Р<0,05
Из данных таблицы видно, что сорбционная активность известного препарата «Бифеж» в организме полигастричных животных была значительно выше (в 1,54 раза), чем у моногастричного животных (свиней), которая обеспечивала выведение из организма 60,3-69,5% инкорпорированного радиоцезия. Однако и в данном случае, выведение изотопа из организма было более эффективным при применении предлагаемого сорбента («Вита-Форце» + очищенная фракция бентонита), которое превышала таковое известного в 1,17-1,49 раза (Р<0,05).
Полученные данные свидетельствуют о том, что сорбционная активностость предлагаемого препрата не зависит от вида животных - она однинаково эффективна как для моногастричных (однокамерных), так и полигастричных (многокамерных) животных. В отличие от предлагаемого, сорбционная активность известного препарата зависит от строения желудка декорпорируемых животных: у моногастричных она не превышает 40%, а у полигастричных колеблется в пределах 60%, однако это значительно (P<0,05) ниже, чем у предлагаемого сорбента.
Пример 7. Изучение лечебно-декорпорирующий активности препарата при комбинированном внешнем и внутреннем (инкорпорированном) радиационном поражении организма. Известно, что при авариях ядерных реакторов или при взрыве термоядерных устройств организм животных и человека подвергается, как правило, комбинированному (сочетанному,) внешнему и внутреннему (инкоропорированному) облучению, что значительно снижает эффективность противорадиационных средств (сорбентов радионуклидов, лечебно-профилактических средств), создавая значительные проблемы как при лечении лучевой болезни, так и декорпорации радионуклидов из организма. Поэтому создание универсальных лечебно-декорпорирующих средств при сочетанных поражениях организма ионизирующими излучениями при внешнем и внутреннем воздействии их на организм является актуальной проблемой радиобиологии.
С учетом изложенного были проведены опыты по оценке лечебно-декорпорирующей активности препарата при внешнем гамма-облучении и внутреннем облучением животных радиоцезием-137. Для этой цели опыты проведены на 15 овцах, разделенных на 3 группы по 5 животных в каждой. Всех животных облучали на гамма-установке «Пума» в дозе 4,2 Гр и внутрижелудочно вводили водный раствор цезия - 137 в дозе 1000 Бк/кг (1 кБк/кг), которая в течение 30 дней (срок наблюдения) создает внутреннюю поглощенную дозу дополнительно 4,47 Гр. Следовательно, подопытные животные за весь период наблюдения получали суммарную поглощенную дозу облучения 8,67 Гр (4,2 Гр внешнее и 4,47 Гр - внутреннее). Указанная доза для овец является абсолютно смертельной, вызывающей острую лучевую болезнь тяжелой степени.
Через сутки после облучения и инкоропрации радиоцезия животным 1-й группы в течение 30 дней с кормом задавали известный сорбент «Бифеж» из расчета 30 г/день на 1 голову; животным 2-й группы - в тех же условиях и дозах - предлагаемый препарат на основе «Вита-Форце» и очищенной фракции бентонита; животные 3-й группы после внутреннего и внешнего облучения получали обычный рацион без добавления сорбентов (контроль облучения). За животными вели наблюдение в течение 30 дней, регистрируя павших и выживших животных. Лечебно-декоропорирующую эффективность препаратов оценивали по клинико-гематологическим, биохимическим, радиометрическим показателям и по интегральному показателю - 30-суточной выживаемости подопытных животных.
Результаты проведенных исследований представлены в таблице 4.
Таблица 4
Группа животных
Выживаемость, %
Концентрация радиотоксина в сыворотке крови, мкМ/мл
Содержание лимфоцитов в периферической крови, %
Концентрация радиоцезия, Бк/кг
Кратность снижения изотопа по отношению к контролю
Контрольная (облучение внешнее, внутреннее)
0
6,42±0,33
29,1±2,5x
10,0
-
Получившая
33,3
5,49±0,21
33,9±1,8
6,6
1,5
известный сорбент «Бифеж»
Получившая
66,6
2,91±0,37x
58,7±3,5
3,4
2,9
предлагаемый сорбент на основе «Вита-Форце» + очищенную фракцию бентонита
Цифры в скобках - концентрация в радиоцезиях в органах.
Из данных таблицы видно, что добавление в корм животных, подвергнутых сочетанному внешнему и внутреннему облучению предлагаемого сорбента на основе биологически активной натуральной кормовой добавки «Вита-Форце» и активированной фракции бентонита, оказывало радиозащитный эффект, защищая 66,6% пораженных животных от радиационной гибели. При этом эффективная радиозащита реализовалась за счет нейтрализации радиотоксинов, ингибирования радиоиндуцированного апоптоза (катастрофической гибели лимфоцитов), а также эффективного выведения радиоцезия из организма. В отличие от предлагаемого, радиозащитная активность известного сорбента была значительно (в 2 раза) ниже (выживаемость 33,3% животных против 66,6% у предлагаемого), что связано с отсутствием токсиннейтрализующего и гемопротективного (неспособность защиты лимфоцитов от апоптозной гибели) эффектов, а также более слабой декорпорирующей (цезийвыводящей) активностью по сравнению с предлагаемым препаратом. Отсутствие в составе известного сорбента «Бифеж» биологически активных компонентов не может обеспечить достаточную радиозащиту при сочетании внешнего и внутреннего облучения организма.
Таким образом, полученный композиционный препарат позволяет снизить токсичность сорбента путем замены носителя сорбента - древесных опилок на натуральную биологически активную кормовую добавку «Вита-Форце», а основного сорбционного агента, содержащего высокотоксичный циан-радикал-ферроцина на нетоксичный природный минерал-бентонит. Включение в состав композиции биологически активной кормовой добавки вместо опилок придает сорбенту совершенно новое качество - радиотерапевтический эффект, а замена цианогенного агента (ферроцина) на активированную фракцию бентонита - увеличение сорбционной активности препарата при одновременном снижении токсичности сорбента. Следовательно, изменение состава известного сорбента с включением предлагаемых компонентов обеспечивает не только усиление декорпорирующей способности, но и придает препарату качественно новое - лечебно-декорпорирующее свойство, обеспечивающее высокую (80%-ную) выживаемость облученных внешним и внутренним (инкорпорированным) изучениями животных.