СПОСОБ ПРОФИЛАКТИКИ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ НИКЕЛЯ У ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ ОТРАВЛЕНИИ
METHOD OF PREVENTING TOXIC EFFECT OF NICKEL IN EXPERIMENTAL ANIMALS IN CASE OF CHRONIC POISONING

Изобретение относится к экологии, медицине, токсикологии, экспериментальной биологии и может быть использовано при исследовании методов профилактики хронического токсического действия тяжелых металлов, в частности никеля, на функциональное состояние почек.
Проявления патологии человека и животных, связанные с избыточным проникновением и накоплением тяжелых металлов в организме, крайне многообразны. Основными органами с максимальным процентом накопления и проявления повреждающего действия никеля являются легкие, почки и сердце (Авцин А.П. 1991). Степень и характер повреждающего действия никеля напрямую зависит от пути поступления в организм и концентрации металла в клетке. Процесс очищения организма от никеля характеризуется очень низкой скоростью. В этой связи возникла насущная необходимость создания и разработки способов профилактики поступления и усиления выведения избытка никеля из организма.
Известно множество детоксикантов, способных выводить цветные металлы из организма (тиоловые соединения, комплексоны и др.), которые могут вызывать различные побочные эффекты: расстройства ЖКТ, аллергические реакции, лейкопению, тромбоцитопению, могут стимулировать интенсивный выход токсиканта из депо в кровь, вследствие чего может произойти эндогенное отравление организма (Машковский М.Д. 1998). Наряду с токсинами они способны выводить из организма микроэлементы и такие жизненно важные ионы, как железо, кальций и др., и вызывать нарушение обменных процессов, что затрудняет их длительное и профилактическое применение.
Энтеросорбция является одним из наиболее простых и доступных способов снижения токсического эффекта ксенобиотиков, поступающих в организм человека и животных с водой и пищей. Главным достоинством является возможность применения энтеросорбентов для сорбции и последующего выведения экзогенных и эндогенных токсических соединений в желудочно-кишечном тракте при длительном поступлении в организм.
Нами была поставлена задача - изучить профилактическое влияние нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента (НУМС) на проявление хронической токсической нефропатии, вызванной хлоридом никеля. Нанокомпозитные углеродные модифицированные сорбенты превосходят по многим параметрам известные углеродные гемосорбенты и перспективны при использовании в качестве сорбентов для извлечения токсичных металлов. Следует отметить, что заявляемое вещество отвечает требованиям, предъявляемым к энтеросорбентам, которые изложены в работе (Энтеросорбция / Под ред. Н.А.Белякова. - Л., 1991. - 336 с.).
Наиболее близким к предложенному решению является выбранный нами за прототип способ снижения уровня никеля в организме животных (патент РФ№2229887,
Российская Федерация, опубл. 10.06.2004 г. МПК 7 А61К 35/00, А61К 39/00; заяв. №2002121567/13 от 05.08.2002. Гертман A.M. Способ снижения уровня никеля в крови и молоке коров техногенной зоны), заключающийся в том, что к основному рациону животных добавляют природный сорбент вермикулит из расчета 0,05-0,1 г/кг массы тела 2 раза в день в течение 14-30 дней.
Основным недостатком прототипа является то, что вермикулит используется как подкорм в рационе, что снижает точность контроля дозозависимого эффекта, а также не исследовано профилактическое действие в условиях хронической интоксикации хлоридом никеля. У животных экологически неблагополучной зоны сложно определить уровни действующей дозы токсического вещества. Авторы данного исследования не описывают возможность применения энтеросорбента для профилактики нефротоксического действия металла.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в разработке способа профилактики нефротоксического действия никеля при хроническом отравлении.
Основным техническим результатом предложенного изобретения является значительное снижение выраженности токсического действия никеля при хроническом отравлении путем уменьшения его накопления, повышения выведения тяжелого металла из организма и улучшения морфофункционального состояния почек.
Для достижения данного технического результата заявляемое изобретение способа профилактики токсического действия никеля у экспериментальных животных 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 через зонд в желудок 0,25 мл раствора хлорида никеля, содержащего 2,5 мг никеля на 100 г массы тела животного.
Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что впервые применяется нанокомпозитный углеродный модифицированный сорбент с целью профилактики токсических эффектов никеля при длительном поступлении металла в организм. Одновременное введение (что означает введение в пределах одного срока - 1 мес.) нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента и хлорида никеля обеспечивает уменьшение токсического воздействия тяжелого металла у экспериментальных животных путем уменьшение накопления и увеличения выведения никеля из организма, что подтверждается результатами изучения функций почек и гистологического исследования тканей почек. Заявленный способ является эффективным, экономически выгодным и легко воспроизводимым.
Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью существенных признаков, тождественных всем признакам заявляемого способа, отсутствуют. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях показали, что сущность заявляемого изобретения не следуют для специалистов явным образом из известного уровня техники. В научно-медицинской литературе нами не выявлено описания использования данного нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента при хронической токсической нефропатии, вызванной длительным введением соединений никеля у экспериментальных животных. 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 нефротоксического действия никеля путем снижения накопления и повышения выведения его из организма при хроническом отравлении, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».
Данный способ осуществляется следующим образом. Для получения токсического вещества хлорид никеля растворяется в стерильной дистиллированной воде таким образом, что на единицу раствора, равную 1 мл, приходится 10 мг Ni (в пересчете на металл). На каждые 100 г веса крысы вводится 0,25 мл раствора (2,5 мг Ni), что не является водной нагрузкой на организм животного. Путем разведения в дистиллированной воде нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента готовится 6% водная взвесь и вводится в количестве 2,5% массы тела животного. Раствор хлорида никеля вводится через зонд в желудок ежедневно 1 раз в сутки в течение одного месяца двум группам животных (№1 и №2). Одновременно, с первого дня введения хлорида никеля, 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.
Через 2 недели и 1 месяц эксперимента проводили изучение основных процессов мочеобразования в условиях 6-часового спонтанного диуреза и содержания белка в моче.
По истечении времени эксперимента крысы забивались под тиопенталовым наркозом для исследования плазмы и тканей. Концентрацию креатинина в моче и плазме крови, а также белка в моче определяли спектрофотометрически. Расчеты основных показателей функционального состояния почек производили по общепринятым формулам Наточина Ю.В. Для проведения гистологических исследований образцы тканей фиксировали в 10% нейтральном формалине, после чего подвергали заливке в парафин с последующим приготовлением срезов толщиной 7-8 микрон. Срезы окрашивались гематоксилином и эозином. Изучение срезов проводилось в проходящем свете при помощи микроскопа Микомед-1 под увеличением 80×200×600. Результаты всех серий опытов обработаны статистически с применением критерия t Стьюдента.
Сущность способа подтверждена морфологически, где у животных при хронической интоксикации хлоридом никеля на фоне профилактического введения нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента были выявлены менее выраженные дистрофические и некробиотические изменения в тканях почек (см. чертеж): расширение мочевых пространств (а); умеренно выраженные дистрофические изменения канальцевого эпителия (б, в); белковые массы в просвете канальцев (г); спущенный нефротелий в просвете канальцев (д).
Пример 1. Двум группам крыс-самцов линии Вистар массой 200-300 г вводили через зонд в желудок 0,25 мл раствора хлорида никеля, содержащего 2,5 мг никеля, на 100 г массы тела животного в течение одного месяца (№3 и №4). Контролем служили интактные животные и крысы, получавшие только уголь (№1 и №2). Нанокомпозитный углеродный модифицированный сорбент в виде 6% взвеси в количестве 2,5% массы тела вводили через зонд в желудок группе №4 через день. Исследование функционального состояния почек проводили через 2 недели и 1 месяц. Определяли диурез, клубочковую фильтрацию, канальцевую реабсорбцию воды, а также содержание белка в моче.
Влияние нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента на основные процессы мочеобразования у крыс в условиях спонтанного диуреза на фоне интрагастрального введения хлорида никеля (М±м)
Условия опыта
Стат. показат.
Процессы мочеобразования
V мл/час/100 г
F мл/час/100 г
R<sub>H2O</sub>, %
Фон
M±m
0,079±0,0043
18,372±0,62
99,57±0,034
Фон + НУМС
M±m
0,083±0,0055
18,043±0,73
99,54±0,055
р
-
-
-
NiCl<sub>2</sub>
M±m
0,148±0,0050
17,453±0,50
99,152±0,035
р
*)
-
*)
NiCl<sub>2</sub> + НУМС
M±m
0,136±0,0034
17,895±0,
99,24±0,028
р
*)**)†)
-
*)**)†)
Примечание: (*) - достоверное (р≤0,05) изменение по сравнению с фоном,
(**) - достоверное (р≤0,05) изменение относительно фона с нанокомпозитным углеродным модифицированным сорбентом,
(†) - достоверное (р≤0,05) изменение относительно группы с изолированным введением NiCl<sub>2</sub>
Внутрижелудочное введение крысам хлорида никеля вызывало увеличение объема спонтанного диуреза (р<0,001) за счет снижения канальцевой реабсорбции воды (р<0,001) (см. таблицу). Достоверно возрастало содержание белка в моче (р<0,001). В группах с использованием нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента на фоне интоксикации хлоридом никеля диурез также нарастал вследствие уменьшения канальцевой реабсорбции воды, но менее выражено, чем у животных, получавших только хлорид никеля (см. таблицу). Содержание белка в моче было достоверно ниже, чем у животных получавших изолированное введение хлорида никеля. Таким образом, проведенные исследования показали, что в условиях интоксикации хлоридом никеля введение нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента уменьшало выраженность изменений основных функций мочеобразования.
Результаты гистологического исследования тканей почек при хронической интоксикации хлоридом никеля выявили картину хронической токсической нефропатии, проявляющейся в виде расширения мочевых пространств клубочков с дистрофическими изменениями эндотелия сосудов клубочков, и гидропической дистрофией канальцев с участками некробиоза.
Профилактическое влияние нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента подтверждалось результатами гистологического исследования тканей. У животных с применением энтеросорбента также наблюдалось расширение мочевых пространств и гидропическая дистрофия клубочка, но менее выраженное по сравнению с группой животных с изолированным введением хлорида никеля. В канальцах отмечалась умеренная гидропическая дистрофия. В просвете канальцев (см. чертеж) отмечались рыхлые белковые массы в небольшом количестве и слущенный нефротелий. Отмечена реакция иммунокомпетентной ткани на повреждение стромально-сосудистых структур (гиперплазия лимфогистиоцитарных элементов, эндотелиальная и макрофагальная активность).
Из вышеизложенного видно, что профилактическое применение нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента является эффективным способом уменьшения накопления и коррекции нефротоксического действия никеля при хроническом отравлении его соединениями.