Экспериментальные исследования профилактики хронической фтористой интоксикации

УДК 613.63.001.6

Е.В. Уланова, А.С. Анохина, И.В. Горбунова, Н.В. Кизиченко

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОФИЛАКТИКИ ХРОНИЧЕСКОЙ ФТОРИСТОЙ ИНТОКСИКАЦИИ

ГУ НИИ комплексных проблем гигиены и профзаболеваний СО РАМН, Новокузнецк

В статье представлены результаты экспериментального исследования эффективности применения нутрицевтиков («Коралловый кальций» и «Микрогидрин») в качестве профилактического и лечебного средства хронической фтористой интоксикации, основные звенья патогенеза которой аналогичны профессиональному заболеванию работников алюминиевого производства — промышленному флюорозу. Назначение кораллового кальция способствует интенсивному выведению избытка фтора, снижая его токсическое действие на организм. Использование микрогидрина рекомендовано в качестве дополнительного профилактического средства к коралловому кальцию.

Ключевые слова: патогенез, хроническая фтористая интоксикация, флюороз, нутрицевтики, метаболизм

Вопрос о биогенном влиянии фтора на организм остается открытым. Несмотря на известную элективность поражения соединениями фтора высокоминерализованных тканей, в частности костной, патогенез фтористой интоксикации недостаточно изучен на системном уровне. Немногочисленные литературные данные по этому вопросу противоречивы, так как эффекты микроэлемента многоплановы и не могут быть охарактеризованы однозначно [1, 3, 4, 7]. В то же время понимание молекулярных и клеточных механизмов метаболических нарушений позволяет корректно подойти к выбору средств профилактики и лечения флюороза, которые в настоящее время недостаточно эффективны в связи с поздним обращением пациентов — уже на стадии хронической формы заболевания.

Экспериментальные модели позволяют проследить динамику развития хронической фтористой интоксикации (ХФИ) и обосновать сроки профилактических мероприятий и этапы лечения. Одним из возможных путей профилактики является коррекция питания с использованием биологически активных добавок (БАД), поскольку длительное применение фармакологических препаратов может приводить к возникновению побочных эффектов, тяжесть которых порой значительно превышает негативные воздействия собственно профессиональной патологии. Литературные данные свидетельствуют о том, что назначение БАД позволяет довольно быстро ликвидировать дефицит микронутриен-тов, повысить неспецифическую резистентность организма к неблагоприятным экологическим

факторам, активизировать иммунную систему. Назначение нутрицевтиков открывает немедикаментозный путь благоприятного действия на структурно-функциональные взаимоотношения органов и систем и позволяет снизить дозу фармацевтических препаратов, что представляется весьма актуальным в связи с постоянно возрастающей непереносимостью лекарственных средств [8].

Известно положительное влияние в условиях интоксикации фтором некоторых витаминов (С, группы В, Р), соединений кальция, магния, солей молочной и пировиноградной кислот [2, 5, 6]. Как правило, большинство из перечисленных соединений входят в состав БАД. В этой связи нами была предпринята попытка изучить эффекты применения нутрицевтиков кораллового кальция и микрогидрина в условиях экспериментальной хронической фтористой интоксикации.

Методы исследования

Эксперимент проводился на 40 нелинейных белых крысах массой 200-250 г, которые были разделены на 4 группы: 1-я группа — интактные животные, 2-я группа — животые с ХФИ, которую моделировали пассивным запаиванием фтористым натрием в дозе 10 мг/л в течение 60 дней, 3-я группа — животные с ХФИ и одновременным ежедневным назначением кораллового кальция в дозировке 4 мг/кг, 4-я группа — животные с ХФИ и ежедневным назначением микрогидрина в дозировке 10 мг/кг массы тела. На протяжении всего эксперимента через каждые 7 дней в обменных клетках собирали суточную мочу в условиях свободного доступа воды.

Биохимические показатели крови исследовались после декапитации животных, которая проводилась в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (приказ МЗ СССР № 755 от 12.08.1977).

Для характеристики основных метаболических нарушений определяли содержание фтора в моче ионоселективным методом на иономере «Анион 4100» (Россия) с использованием фтор-селективного электрода; кальция, магния и фосфора в моче и плазме — колориметрическим методом с помощью наборов фирмы «Биокон» на фотометре РМ-5010 (Германия). С-концевые телопептиды (фрагменты деградации коллагена 1-го типа) мочи определяли иммуноферментным тестом с помощью наборов CrossLaps. Продукты перекисного окисления липидов (ПОЛ) в гептан-изопропанольных экстрактах крови определяли по изолированным двойным связям (ИДС), диеновым конъюгатам (ДК), кетодиенам и триенам (КиТ) методом прямого спектрофотометрирова-ния на спектрофотометре СФ-26 (Россия) при длине волны 220 нм, 232 нм и 278 нм соответственно. Содержание сывороточного остеокальцина и гормонов (паратиреоидного и кальцитони-на) определяли на мультискане ЕХ (Labsystems, Финляндия) иммуноферментным тестом с помощью наборов Diagnostic System Laboratories и Nordic bioscience.

Компьютерная обработка данных осуществлялась программой «Multiscan Magic».

Результаты и обсуждение

ХФИ сопровождалась изменением метаболической картины у экспериментальных животных. Содержание фтора и кальция в моче у интактных крыс составило 1,8±0,2 ммоль/л и 1,4±0,1 ммоль/ л соответственно. На ранних стадиях развития ХФИ (1-2 недели) наблюдалось снижение кальция в моче в 1,5 раза и увеличение фтора в 3 раза при сохранении фосфора неорганического на физиологическом уровне. В течение 3-4 недель эти показатели колебались в пределах фоновых значений. На 5-й неделе происходило снижение фтора в моче при значительном повышении кальция и фосфора в 3,2 и 2 раза соответственно. Таким образом, в патогенезе развития фтористой интоксикации наблюдалась фазовость: компенсаторные взаимоотношения фтора, кальция и фосфора в организме, очевидные на ранних стадиях фтористой интоксикации (до 5-й недели, которую мы выделяем как критический период), нарушались в более поздние сроки ее развития. С 6-й недели наблюдалось повышение в моче всех трех показателей, что свидетельствует о нарушении минерального обмена и является инициирующим

фактором перехода острого периода заболевания в хроническую форму.

У крыс, затравленных фтористым натрием, выявлено усиление липопероксидации и накопление недоокисленных продуктов. К концу эксперимента изолированные двойные связи, диеновые конъюгаты, кетодиены и триены увеличились в 2,6, 2,5 и 4 раза соответственно в сравнении с контрольной группой.

Токсическое воздействие фтора проявляется и на уровне нарушения белкового обмена, что подтверждается значительным увеличением С-кон-цевых телопептидов в моче, которые являются коллагеном I типа и служат маркерами остеорезорбции. Увеличение неколлагенового белка остеокальцина, синтезируемого остеобластами, свидетельствует о нарушении костеобразования, а также оказывает непосредственное стимулирующее влияние на синтез, резервирование и выведение гормонов, посредством которых управляется метаболизм кальция (кальцитонин, паратиреоид-ный гормон). Развитие любого заболевания, тем более хронического, свидетельствует о недостаточности или дезорганизации гомеостатических реакций. В полной мере это относится и к хронической фтористой интоксикации, в патогенезе которой необходимо учитывать не только прямое токсическое влияние фтора на органы и системы, но и нарушения гомеостатических регуляторных механизмов. Подтверждением тому являются результаты эксперимента: содержание паратиреоид-ного гормона (ПТГ) — гормона паращитовидных желез — в сыворотке крови у животных, затравленных фтористым натрием, оказались в 3,7 раза выше по сравнению с контрольными животными, а содержание кальцитонина имело тенденцию к повышению (Таблица).

Нарушение минерального и белкового обменов затрагивает прежде всего костную ткань. В связи с этим имеет смысл апробировать для профилактики и коррекции флюороза препарат, приближенный по своему составу к костной ткани. К таковым относится коралловый кальций

— биологически активная добавка, содержащая измельченный коралл (994 мг), который содержит около 70 жизненно важных элементов (в том числе кальций — 34,6 %, магний — 2,16%, кремний — 1,37%, а также натрий, серу, железо, калий, фосфор, йод, фтор, бром, марганец, хром, бор, углерод, цинк, селен, платину, серебро, медь, хлор, золото, молибден и др.), L-аскорбиновая кислота (5 мг), серебро (1 мг).

Назначение кораллового кальция животным с ХФИ усилило выведение фтора в 2 раза по сравнению со 2-й группой крыс, что, по-видимому, обусловлено связыванием избыточного количес-

Таблица

Влияние хронической фтористой интоксикации

Показатели Интактные крысы

1. Паратиреоидный гормон (ПТГ) сыворотки (пг/мл) 1,2±0,2 5,2±1,1* 3,6±1,3* 3,8±1,1*

2. Кальцитонин сыворотки (пг/мл) 2,6±0,7 3,6±0,8 2,8±0,7 5,7±0,4*

3. Остеокальцин сыворотки (нг/мл) 1,0±0,2 3,2±0,9* 0,9±0,4 1,4±0,3

4. С-концевые телопептиды мочи (мкг/л) 1,5±0,3 3,7±0,8* 2,5±0,5 1,4±0,3

5. Фтор мочи (ммоль/л) 1,8±0,2 9,0±1,4*** 17,0±2,4*** 7,8±0,9**

6. Кальций мочи (ммоль/л) 1,4±0,1 2,9±0,4* 4,2±0,2** 2,0±0,4*

Примечания: * — достоверные отличия показателей по сравнению с интактной группой животных при р < 0,05, ** — при р < 0,01, *** — прир < 0,001.

тва фтора с кальцием в виде слаборастворимой соли CaF2 и, как следствие, ощелачиванием мочи. Подтверждением последнего является корреляция между выведением фтора и кальция с мочой у животных, получавших коралловый кальций.

У крыс 3-й группы обнаружено более низкое содержание С-концевых телопептидов и остеокальцина по сравнению с животными, подвергавшимися воздействию фторидов без профилактики, что свидетельствует о сохранении остеобластической активности и менее выраженных процессах деградации соединительной ткани.

Дополнительное введение в питьевой режим кораллового кальция крысам с ХФИ сохраняет содержание кальцитонина на уровне физиологической нормы, при этом содержание ПТГ по сравнению с животными второй группы ниже в 1,5 раза. Кальцитонин препятствует мобилизации кальция, тем самым ингибируя активность остеокластов и снижая резорбцию костной ткани, а повышение ПТГ свидетельствует о балансе между резорбцией костной ткани и остеобласти-ческой деятельностью в ней.

Результаты экспериментальных исследований показали, что ионы фтора индуцируют активацию процессов перекисного окисления липидов. Микрогидрин — это форма антиоксиданта, которая в процессе потери электрона не превращается в свободный радикал, а распадается на усвояемые питательные вещества — кремний, магний, калий, водород и воду. Препарат представляет собой запатентованную форму микрокластеров, упакованных в капсулы. В состав 250 мг капсулы входят: диоксид кремния, карбонат калия, сульфат магния, рисовая мука, рисовое масло. Микрокластеры диоксида кремния окружены атомами водорода, обработаны таким образом, что в их состав входят слабо удерживаемые электроны в

гидридной форме, за счет которых он нейтрализует и обезвреживает свободные радикалы, образующиеся в организме в процессе его жизнедеятельности [9].

В группе животных с ХФИ и назначением микрогидрина отмечено увеличение фтора в моче и тенденция к повышению кальция по сравнению с интактными животными.

Уровень С-концевых телопептидов в моче крыс на фоне использования микрогидрина оказался более низким по сравнению со 2-й группой, что свидетельствует о менее выраженных процессах деградации соединительной ткани у животных. Это может быть связано с тем, что в его состав входит кремний, необходимый для синтеза коллагена. Содержание остеокальцина у животных, получавших пищевую добавку, занимает промежуточное положение по сравнению с 1-й и 2-й группами. Полученные данные позволяют предположить преобладание остеобласти-ческой реакции над остеокластической и осте-олитической.

Наибольший эффект микрогидрина выразился в значительном увеличении кальцитонина, концентрация которого оказалась в 1,6 раза выше по сравнению с животными с ХФИ без профилактики. Вероятно, повышение содержания каль-цитонина сохраняет костную ткань от процессов патологической резорбции.

Таким образом, одним из ведущих патогенетических факторов фтористой интоксикации является нарушение минерального обмена и, безусловно, затрагивает в первую очередь высокоминерализованные ткани. Значительное повышение уровня продуктов деградации коллагена в моче крыс, получавших фтористый натрий, а также повышение уровня остеокальцина, неколлагенового белка костной ткани свидетельствует о снижении остеобластической активности и

преобладании процессов остеорезорбции. Вместе с тем системные нарушения, возникающие при избыточном поступлении фтора, проявляются в активации процессов свободнорадикального окисления липидов.

Следующим механизмом развития патологического процесса является значительное повышение концентрации уровня паратиреоидного гормона, секреция которого усиливается компенсаторно вследствие связывания фтором кальция и снижения его ионизированной формы в крови. ПТГ, в свою очередь, стимулирует костную резорбцию, усиливая тем самым процесс деградации костной ткани, начатый повреждением коллагеновых структур кости. Ответной реакцией организма является усиление секреции кальци-тонина, который тормозит процесс разрушения костной ткани путем ингибирования активности остеокластов.

Одним из эффективных способов профилактики ХФИ является использование кораллового кальция, который служит поставщиком минерального комплекса по своему составу, приближенному к минеральному составу костной ткани. Эффект его действия проявляется в усилении экскреции фтора с мочой, что является существенным компонентом детоксикации организма. Кроме того, коралловый кальций сохраняет физиологический уровень С-концевых телопеп-тидов и остеокальцина, что свидетельствует об уменьшении повреждающего действия фтора на коллаген и неколлагеновые белки костной ткани. Назначение кораллового кальция оказывает корригирующее влияние на содержание гормонов, регулирующих кальциевый гомеостаз.

Микрогидрин также модифицирует течение экспериментальной фтористой интоксикации. Эффект препарата наиболее выражен в повышении концентрации кальцитонина, который ингибирует процессы резорбции костной ткани.

Таким образом, полученные результаты позволяют рекомендовать использование кораллового кальция в качестве основного профилактического средства и микрогидрина как дополнительного при ХФИ. Применение данных препаратов усиливает и ускоряет связывание и выведение избытка фтора из организма, снижая его токсическое действие.

EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS OF CHRONIC FLUORIDE INTOXICATION PREVENTION

E.V. Ulanova, A.S. Anokhina, I.V. Gorbunova,

N.V. Kizichenko

The results of the experimental investigation of nutrient application efficiency («Coral calcium» and «Microhydrin») as preventive and medical agent of chronic fluoride intoxication are given in the paper. Its basic pathogenesis constituents are similar to occupational disease of aluminum workers (industrial fluorosis). Coral calcium application promotes intensive fluorine excess removal decreasing its toxic effect on an organism. It is recommended to use mi-crohydrin as an additional preventive agent to coral calcium.

Литература

1. Давыдова, Е.В. Периферическая вегетативная регуляция пейсмекерной активности синусового узла сердца при хронической профессиональной интоксикации соединениями марганца и фтора: Автореф. дис. ... канд. мед. наук / Е.В.Давыдова. — Пермь, 2003. — 23 с.

2. Иванова, И.С. Профессиональный флюороз / И.С. Иванова // Профессиональные заболевания. Руководство для врачей. Т.1. — М., 1996. — С. 88-93.

3. Клинико-рентгенологическая диагностика и классификация профессионального флюороза / Е.П. Жовтяк, Т.К. Семеникова, А.Л. Ярина и др. // Медицина труда и промышленная экология. — 2000. — № 3.

— С. 17-20.

4. Лукьянова, М.В. Влияние длительного воздействия фторидов на развитие ишемической болезни сердца у металлургов алюминиевого производства: Автореф. дис. ... канд. мед. наук / М.В. Лукьянова. — Новосибирск, 2002. — 20 с.

5. Орлова, С.В. Энциклопедия биологически активных добавок к пище / С.В. Орлова. — М., 1998. — 120 с.

6. Пальцев, А.И. О питании и здоровье / А.И. Пальцев. — Новосибирск, 2004. — 176 с.

7. Разумов, В.В. Флюороз как проявление преждевременного старения и атавистического остеогенеза: Монография / В.В. Разумов. — Новокузнецк, 2003.

— 120 с.

8. Тутельян, В.А. Коррекция микронутриентного дефицита — важнейший аспект концепции здорового питания населения России / В.А. Тутельян // Вопросы питания. — 1999. — № 1. — С. 3-11.

9. Flanagan, P. A silicate mineral supplement, Micro-hydrin, traps reduced hydrogen providing in vitro biological antioxidant properties / P. Flanagan, K. Purdy-Lloyd // Proceedings of National Hydrogen Association. — 1999.

— № 10. — Р. 595-610.