Влияние ультрадисперсного порошка пьезокерамики на микроэлементный состав сыворотки крови и отдельных органов крыс

Шевцова Н.М., Степовая Е.А., Байков А.Н., Баранова О.В.

ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ПЬЕЗОКЕРАМИКИ НА МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ СЫВОРОТКИ КРОВИ И ОТДЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ КРЫС

Методом эмиссионного спектрального анализа получены данные о количественном содержании Pb, ^, Mn и ^ в сыворотке крови, легких, печени и почках у беспородных белых крыс в норме и зафиксированы достоверные изменения этих показателей у животных, подвергавшихся ингаляциям ультрадисперсного порошка (УДП) пьезокерамики. Несмотря на плохую растворимость в воде и малую токсичность УДП пьезокерамики, входящие в его состав химические элементы в повышенном количестве определяются не только в тканях легких, но и в сыворотке крови, печени и почках у животных с ингаляционным введением УДП. При этом изменения затрагивают не только химические элементы, являющиеся основными составляющими порошка, но и содержащиеся в нем в незначительных количествах.

В последние годы в мире резко возрос объем работ по методам получения, исследованиям и практическому применению ультрадисперсных материалов. По оценке международного центра изучения технологических тенденций ультра- и нанотехнологии являются одним из ключевых технологических направлений, определяющих уровень всего научно-технического прогресса в мире (Петрунин В.Ф., 2002). Однако с медицинской точки зрения вопрос о влиянии ультрадисперсных полиметаллических порошков на организм человека и животных остается практически неизученным, несмотря на то, что в их состав входит широкий спектр химических элементов. Вместе с тем известны многочисленные заболевания, вызванные избытком и токсическим действием микроэлементов, что с особенной отчетливостью видно при изучении микроэлементозов именно техногенного происхождения, в частности кадмиозов, алюмино-зов, интоксикаций ртутью, свинцом, мышьяком, бериллием и др. (Авцын А.П. и соавт., 1991).

Целью настоящей работы явилось определение содержания микроэлементов, входящих в состав ультрадисперсного порошка (УДП) пьезокерамики, в сыворотке крови, легких, печени и почках у экспериментальных животных, подвергающихся ингаляционному воздействию УДП.

Исследования выполнены на 60 беспородных крысах-самцах массой 180-200 г (ФГУП питомник «Рассвет» ФГУП НПО «Вирион», г. Томск). Основными компонентами примененного УДП являлись оксиды свинца (62-64%), циркония (19-21%), титана (11%) и висмута (0,5%). Суммарное содержание других компонентов (оксиды кадмия, марганца, стронция, хрома) не превышало 3,6%.

Экспериментальные животные были разделены на две группы - опытную (п=30) и контрольную (п=30). Животные опытной группы в течение четырех месяцев пять дней в неделю подвергались 4-часовым ингаляциям УДП в дозе 150 мг/ м3. Контрольную группу составили интактные

крысы, содержавшиеся в идентичных условиях.

Через 1, 2, 3 и 4 мес. от начала затравки и через 1 мес. после ее отмены животных забивали (соблюдая международные принципы Хельсинской декларации о гуманном отношении к животным) и обычным способом забирали сыворотку крови и кусочки органов (легких, печени и почек). Микро-элементный состав определяли методом эмиссионного спектрального анализа на кварцевом спектрографе ИСП-28 с трехлинейной системой освещения щели. В качестве эталонов использовали государственные стандартные образцы СОГ-28 с концентрацией: 1-10-1, 3-10-2, 1-10-2,1-10-3, 3-10-3, 1-104, 1-10-4 мас.%. Спектры снимали на фотопластинки СП-2 с чувствительностью 12-18 ед. ГОСТа. Плотность почернения аналитических линий измеряли на микрофотометре МФ-2.

Анализ полученных данных осуществляли при помощи программы Statistica for Windows 6.0 (StatSoft Inc., США) с использованием t-критерия Стьюдента.

Анализ полученных результатов позволил установить, что, несмотря на плохую растворимость в воде УДП, входящие в его состав основные химические элементы обнаруживались у подопытных животных не только в легких и сыворотке крови, но и в остальном исследованном материале.

Уровень циркония и висмута у животных как опытной, так и контрольной групп наблюдения фиксировался на пределе точности метода.

В исследованном материале у крыс, подвергавшихся ингаляциям УДП, в наибольшей степени изменялась концентрация Pb. Так, в легких у этих животных его содержание на протяжении 4-х месяцев в среднем в 15 раз превышало аналогичный показатель у контрольных крыс (6,92±3,38 мкмоль/г против 0,47±0,26 мкмоль/г в контроле), а спустя месяц после отмены ингаляций концентрация Pb почти в 25 раз превышала норму (11,90±5,53 мкмоль/ г против 0,48±0,31 мкмоль/г). Содержание Pb в почках у подопытных животных через 1 месяц от нача-

ла затравки в 6,7 раза превышало таковое в контроле и в течение следующих месяцев эксперимента сохранялось значительно (в 3-4 раза) выше нормы (0,76±0,17 и 0,18±0,14 мкмоль/г соответственно) После отмены ингаляций УДП содержание РЬ в почках у подопытных крыс оставалось по-прежнему в 2 раза выше такового в контроле. В печени у подопытных животных в течение первых 3-х месяцев исследования фиксировалась тенденция к увеличению содержания РЬ (р<0,07), а через 4 мес. от начала затравки и спустя месяц после ее отмены его концентрация оказалась на 37% (р<0,07) ниже соответствующих значений у интактных крыс. Обращало на себя внимание также и достоверное (в 3 раза по-сравнению с нормой) снижение концентрации РЬ в сыворотке крови у крыс, вдыхавших УДП. Учитывая, что в изучаемом УДП на долю оксида свинца приходится более 60%, увеличение содержания РЬ в исследованном материале было вполне прогнозируемым. Вместе с тем в доступной литературе имеются сведения о том, что практически весь РЬ, который поступает в кровь, концентрируется в эритроцитах (Врублевская Т.Я. и соавт., 2002). Также известно, что в фазе привыкания у подопытных животных воздействующее вещество в крови содержится в меньших концентрациях, чем у контрольных животных. Можно предположить, что зафиксированное нами снижение концентрации РЬ в сыворотке крови у крыс, получавших ингаляции УДП, было связано именно с фазой привыкания. Это же, по всей видимости, было причиной отмеченного нами падения уровня РЬ и в печени у подопытных животных через 4 мес от начала затравки и после ее отмены.

Следующим элементом по степени изменения содержания в изучаемом материале оказался Сг. Его количество в легких у животных из опытной группы возрастало в срок с 1-го по 4-5 мес, исследования и в среднем в 3,7 раза превышало соответствующий показатель в контроле. После отмены затравки уровень Сг снижался, но и через 1 мес. после прекращения воздействия УДП содержание Сг в легких у подопытных животных на 40% превышало норму (15,43±2,52 и 11,01±1,71 мкмоль/г соответственно; р<0,05). Содержание этого элемента в сыворотке крови, печени и почках у подопытных крыс также плавно нарастало в период с 1-го по 4-й мес. эксперимента. При этом по степени увеличения содержания Сг исследованные органы располагались в следующем порядке: сыворотка кро-

ви>печень>почки. После отмены воздействия УДП концентрация Сг в этих органах у подопытных крыс снижалась до уровня соответствующих величин в контроле.

Несмотря на то, что в состав УДП входит до 11% оксида титана, ингаляции порошком приводили к незначительному увеличению содержания Т в исследованном материале у подопытных животных. Лишь к 3-4 мес. исследования в легких и сыворотке крови у крыс из опытной группы отмечалось превышение его содержания по сравнению с таковым у контрольных животных (в 2,5 и 3 раза для легких и на 19 и 57% для сыворотки, р<0,05). В печени и почках у крыс, подвергавшихся ингаляциям УДП, регистрировалось превышение аналогичного показателя контроля в среднем на 18-20%.

Как и оксид хрома, оксид марганца присутствует в УДП в незначительном количестве, однако в печени у подопытных животных на протяжении всего эксперимента фиксировалось превышение количества Мп в среднем на 71% (р<0,05) по сравнению с его содержанием в печени у интактных крыс. В целом же количественное распределение Мп по органам и в сыворотке крови у подопытных крыс соответствовало норме.

Таким образом, проведенное исследование позволило, во-первых, получить данные о количественном содержании ряда микроэлементов в сыворотке крови, легких, печени и почках беспородных белых крыс в норме и, во-вторых, зафиксировать достоверные изменения этих показателей у животных, подвергавшихся ингаляциям УДП пьезокерамики.

Шепїе епїїей^їааііїе ёёбадаооди:

1. їаобоіеі А.О. Оаіааібеу бауаёбёу іаб+ії-оабіе+апеїаї іаїбааеаіеу (оеиобааешабшиа (іаії-) іаоабеаеи е іаіїоаб іїеїаее) II І абабёаёй VI АпабїПпеепеїе (іажаоіабїаіїе) еіібабаібее «ОеуееІ-беіеу бейббїаешабшйб (іаії-) пЄп6аі». - І.: ІЕОЕ. 2000 N. 25-28.

2. Іеебї^аіаібїуй +аëїааëа: y6ëїëїаëу, ёёаппёбёёабёу, їбааіїїаої ëїаëу / Аабйі А.І., Жааїбїі ёа А.А., Вё0 І.А., Й6бї+а аа Ё.Й. - І., 1991.