СПОСОБ ПРОФИЛАКТИКИ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ МОЛИБДЕНА У ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ ОТРАВЛЕНИИ
METHOD OF PREVENTING TOXIC ACTION OF MOLYBDENUM IN EXPERIMENTAL ANIMALS IN CASE OF CHRONIC POISONING

Изобретение относится к экологии, медицине, токсикологии, экспериментальной биологии и может быть использовано при исследовании механизмов профилактики токсических эффектов и выведения из организма тяжелых металлов, в частности молибдена.
Необходимость дальнейшей разработки проблемы профилактики потенциальной опасности воздействия на организм тяжелых металлов и их соединений продолжает оставаться весьма актуальной. Установлена взаимосвязь ухудшения экологии и роста болезней органов мочевой системы при высоких антропогенных нагрузках.
Молибден является необходимым микроэлементом, участвующим во многих обменных процессах организма, однако его избыточное поступление вызывает так называемую молибденовую интоксикацию, при которой в процесс токсического поражения включаются разные органы и системы. Около 60% молибдена, поступившего в виде молибдатов, выводится почками. При длительном введении молибдена его элиминация почками в 5-10 раз выше, чем выделение через кишечник (Bru et al., 1953; Vignoli, Derfretin, 1963).
Высокая подвижность молибдена в почвах и способность вследствие этого накапливаться в растениях в широких пределах создает условия для его попадания в организм животных и человека в количествах, превышающих физиологическую потребность. Несмотря на то, что в литературе имеются многочисленные работы, посвященные изучению молибдена как промышленного яда (Израэльсон З.И., 1963; Левина Э.Н., 1980; Авцин А.П., 1991; Fairhall L. et al., 1963), некоторые стороны токсического действия этого элемента еще мало изучены.
В этой связи следует считать, несомненно, актуальным как в общенаучном фундаментальном, так и прикладном плане поиск эффективных способов профилактики накопления и коррекции токсического действия молибдена при хроническом отравлении его соединениями.
Широкое применение в клинической токсикологии нашли тиоловые соединения - унитиол, сукцимер, тиосульфат натрия, различные комплексоны - пентацин, динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, дефероксамин, α-пеницилламин и др. (Саруханян Ж.Г. и др., 1980; Машковский М.Д., 1998). Однако длительное применение синтетических препаратов способно вызвать различные побочные эффекты: расстройства ЖКТ, аллергические реакции, лейкопению, тромбоцитопению и др. Наряду с токсинами данные препараты способны выводить из организма микроэлементы и такие жизненно важные ионы, как железо, кальций и др., вызывать нарушение обменных процессов, что затрудняет их длительное и профилактическое применение (Розенберг Е.Е., 1970; Elias M.M., Girardi G.P., 1991).
Нами предпочтение было отдано уникальному по своим физико-химическим свойствам нанокомпозитному углеродному модифицированному сорбенту (НУМС-0-3-БМЦ). (Л.М.Левченко. Новое поколение модифицированных углеродных материалов для современных сорбционных технологий // Тез. докл. Международной конференции «Физико-химические основы новейших технологий XXI века». - Москва, 2005. - T.1. - Ч.1. С.63).
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в разработке способа профилактики токсического действия молибдена у экспериментальных животных при хроническом отравлении.
Основным техническим результатом предложенного изобретения является значительное снижение выраженности токсического действия молибдена при хроническом отравлении путем уменьшения его накопления, повышения выведения тяжелого металла из организма и улучшения морфофункционального состояния поражаемых органов.
Для достижения этого технического результата заявляемое изобретение способа профилактики токсического действия молибдена у экспериментальных животных при хроническом отравлении имеет следующие существенные признаки: животным через день вводят нанокомпозитный углеродный модифицированный сорбент в виде 6% раствора через зонд в желудок в количестве 2,5% массы тела одновременно с ежедневным введением раствора молибдата аммония через зонд в желудок в дозе 50 мг/кг массы тела в пересчете на металл.
Предлагаемый способ отличается тем, что впервые применяется нанокомпозитный углеродный модифицированный сорбент с целью профилактики хронического нефротоксического воздействия молибдена, снижения накопления молибдена и увеличения его выведения из организма.
Между признаками заявляемого способа и результатом существует следующая причинно-следственная связь: профилактическое введение нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента в виде 6% раствора через зонд в желудок, в количестве 2,5%, через день, одновременно с интрагастральным введением раствора молибдата аммония приводит к увеличению элиминации молибдена из организма через желудочно-кишечный тракт, снижению накопления в тканях и уменьшению патологического воздействия тяжелого металла на почки у экспериментальных животных. Заявленный способ является эффективным, экономически выгодным и легко воспроизводимым.
По имеющимся у авторов сведениям, совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».
Сущность заявляемого изобретения не следует для специалистов явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанная возможность получения способа профилактики токсического влияния молибдена у экспериментальных животных. В научно-медицинской литературе нами не выявлено описание использования данного нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента при хронической токсической нефропатии, вызванной длительным введением соединений молибдена. Следовательно, изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в медицине с получением результата, заключающегося в эффективном и легко воспроизводимом способе профилактики токсического действия молибдена путем снижения накопления и повышения выведения его из организма, уменьшения патологического воздействия тяжелого металла при хроническом отравлении, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».
4
6
7
24
2
Данный способ осуществляется следующим образом. Для получения токсического вещества молибдат аммония (NН)МоO×4НO растворяется в стерильной дистиллированной воде таким образом, что на единицу раствора, равную 1 мл, приходится 25 мг молибдена (в пересчете на металл). На каждые 100 г веса крысы вводится 0,2 мл раствора (50 мг/кг), что не является водной нагрузкой на организм животного. Путем разведения в дистиллированной воде сорбента НУМС-0-3-БМЦ готовится 6% водная взвесь и вводится в количестве 2,5% массы тела животного. Раствор молибдата аммония вводится через зонд в желудок каждый день в течение месяца двум группам животных (№1 и №2). Одновременно, с первого дня введения соли молибдена, группе №2 через день вводится нанокомпозитный углеродный модифицированный сорбент через зонд в желудок с помощью шприца многоразового использования со специально изогнутой иглой, на которую надет зонд.
По истечении времени эксперимента (1 месяц) исследовали функциональное состояние почек, что включало определение диуреза (мл/час/100 г), клубочковой фильтрации (мл/час/100 г), канальцевой реабсорбции воды (%), содержания белка в моче. Крысы забивались с использованием тиопентала для исследования плазмы крови и тканей.
Для гистологических исследований образцы тканей почки фиксировали в 10% нейтральном формалине, после чего подвергали заливке в парафин с последующим приготовлением срезов толщиной 7-8 мкм. Срезы окрашивались гематоксилином и эозином. Изучение срезов проводилось в проходящем свете при помощи микроскопа Микмед-1 под увеличением 80×200×400.
Сущность способа подтверждена морфологически: на чертеже - ткань почки на фоне профилактического введения сорбента НУМС-0-3-БМЦ. Краткое описание чертежей: менее выраженные изменения ткани почек с незначительным полнокровием клубочка (1), гидропической дистрофией эпителия канальцев, участками некроза (2), лимфогистиоцитарная инфильтрация (3) у животных при хронической интоксикации молибдатом аммония на фоне профилактического введения нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента.
Пример 1. Двум группам крыс-самцов линии Вистар массой 200-300 г вводили через зонд в желудок раствор молибдата аммония в дозе 50 мг/кг в течение одного месяца (№1 и №2). Контролем служили интактные животные (№3) и крысы, получавшие только нанокомпозитный углеродный модифицированный сорбент (№4). Раствор сорбента НУМС-0-3-БМЦ вводили группе №2 через зонд в желудок в виде 6% взвеси в количестве 2,5% массы тела через день. Через 1 месяц эксперимента проводили изучение водовыделительной функции почек в условиях шестичасового спонтанного диуреза, а также уровень протеинурии. Клубочковую фильтрацию определяли по клиренсу эндогенного креатинина, рассчитывали канальцевую реабсорбцию воды.
Исследования функционального состояния почек у животных при хронической молибденовой интоксикации выявили достоверное увеличение объема шестичасового спонтанного диуреза во всех опытных группах животных вследствие снижения канальцевой реабсорбции воды, при этом статистически значимых изменений клубочковой фильтрации не выявлялось.
Таблица 1.Влияние нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента на основные процессы мочеобразования у крыс в условиях спонтанного диуреза на фоне хронической интоксикации молибдатом аммония (М±м).
Условия опыта
Стат. показат
Процессы мочеобразования
V, мл/час/100 г
F, мл/час/100 г
R<sub>H2O, </sub>%
Фон
М±m
0,066±0,0042
16,709±0,69
99,605±0,036
Фон+НУМС-0-3-БМЦ
М±m
0,074±0,0054
16,087±0,70
99,54±0,051
p
-
-
-
Mo(VI)
М±m
0,131±0,0054
14,89±0,62
99,12±0,042
p
<sup>*</sup>)
-
<sup>*</sup>)
Mo(VI)+НУМС-0-3-БМЦ
М±m
0,116±0,0053
16,111±0,71
99,28±0,061
p
<sup>*</sup>) <sup>**</sup>) <sup>♣</sup>)
-
<sup>*</sup>)<sup>**</sup>)<sup>♣</sup>)
Примечание: (*) - достоверное (р≤0,05) изменение по сравнению с фоном, (**) - достоверное (р≤0,05) изменение относительно фона с сорбентом НУМС-0-3-БМЦ, (♣) - достоверное (р≤0,05) изменение относительно группы с изолированным введением Mo(VI)
Профилактическое применение нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента профилактировало изменения водовыделительной функции почек крыс при хронической молибденовой интоксикации, уменьшая степень полиурии (см. таблицу). Увеличение диуреза относительно фона было также обусловлено снижением канальцевой реабсорбции воды, но все же уровень реабсорбции был достоверно выше, чем у животных, получавших только молибдат аммония. Одним из характерных признаков хронического токсического поражения почек является протеинурия (Тареев Е.М., 1958; Нежданова М.В., 2004; Kolenic J., Molcanyiova A., Petrovicova J., 1994). Профилактическое применение нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента отдаляло сроки появления и значительно уменьшило степень выраженности протеинурии.
Данные гистологического исследования ткани почек при хронической интоксикации молибдатом аммония выявили картину токсической нефропатии. Морфологически выявлено расширение мочевых пространств, застой и полнокровие клубочков, гиалиново-капельная и гидравлическая дистрофия эпителия канальцев, преимущественно проксимальных отделов, а также некробиотические и некротические изменения эпителия канальцев на фоне отека стромально-сосудистых структур.
При одновременном введении исследуемым животным молибдата аммония и нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента с профилактической целью выявлялись вышеописанные изменения тканей почек в виде белковой дистрофии канальцев и застойного полнокровия клубочков с небольшими участками некроза, но в значительно меньшей степени выраженности по сравнению с группой животных, не получавших уголь (см. чертеж). Отмечалась компенсаторно-приспособительная реакция иммуно-компетентной ткани на повреждение структур почек.
Из вышеизложенного следует, что применение нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента является эффективным способом профилактики токсического действия молибдена при хроническом отравлении.