Интегральный подход к нормированию действия микроэлементов в условиях южной лесостепи Омской области

в субъект-объектные отношения, реализующим свои образовательно-воспитательные возможности с помощью средств сотворчества: бесед, встреч с интересными личностями, выставок с участием самих студентов, преподавателей и сотрудников и т. п.

Экскурсии по музею вуза способствуют развитию нравственно-эстетических качеств, на основе которых происходит утверждение системы ценностей и приоритетов, а также возникновению потребности к самоанализу, который «направляет внутри-личностное самоопределение, даёт человеку новое обобщённое представление о себе, о своей «самости», что, в свою очередь, актуализирует его способы самореализации в социуме» (6, с. 48). В этом случае

взаимодействие музей - студент решает задачу воспитания эстетически развитого, творческого, культурного, высокопрофессионального специалиста. Таким образом, становление личности происходит в процессе образования, которое сегодня наполняется новым смыслом и включает в свою сферу различные социокультурные институты, среди которых особое место занимает музей. Он хранит прошлое для будущего, создаёт оптимальные условия и для «вхождения» в культуру, и для «общения» в культуре. Музей вуза интегрируется в систему непрерывного образования, одновременно воздействуя на интеллектуальную и нравственную сферу личности.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИИ СПИСОК 1. Герцман С. М. На общественных началах // История 4. Сорокин П. А. Человек и общество в условиях бед-

СССР. - М., 1964. - С. 177.

2. Муравьев В. Н. Культура будущего // Овладение временем: избранные философские и публицистические произведения. - М., 1998. - С. 268.

3. Сорокин П. А. Человек и общество в условиях бедствия // Вопросы социологии. - 1993. - № 3. - С. 58.

ствия // Вопросы социологии. - 1993. - № 3. - С. 58.

5. Фёдоров, Н. Ф. Собрание сочинений: в 4 т. Т. 1.- М., 1995. - 1997. - С. 373.

6. Шустова И. Ю. Процесс самоопределения старшеклассников // Педагогика. - 2005. - № 5. - С. 48.

Резник Ирина Ивановна - заведующая музеем Омского государственного университета путей

сообщения.

reznik-ii@mail.ru

Статья поступила в редакцию 6 марта 2014 г.

© И. И. Резник, 2014

Медико-биологические исследования

УДК 631.8:631.95

ИНТЕГРАЛЬНЫМ ПОДХОД К НОРМИРОВАНИЮ ДЕЙСТВИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ

А.В. Синдирева

Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина

Приводятся основные принципы нормирования и прогнозирования действия ряда микроэлементов (на примере Cd, Zn) в системе почва - растение - животное в определённых агроэкологических условиях.

Ключевые слова: микроэлементы, столовая свёкла, морковь, рапс яровой, Омская область, экологическая оценка, крысы, печень.

Введение. В условиях возрастающей антропогенной нагрузки на окружающую среду всё большую актуальность приобретают экологические проблемы, тесно взаимосвязанные с вопросами биогеохимии. По мнению учёных, современный период

развития биосферы характеризуется увеличением миграции ряда микроэлементов [1]. В различных экосистемах в результате техногенного воздействия возникают территории с избытком таких элементов, как Cd, N1, РЬ, Zn, Си, As, ^ и др. Крупные

промышленные центры формируют значительный объём загрязняющих веществ, оказывающих негативное влияние на окружающую среду региона.

На сегодняшний день не установлено чётких критериев токсичности и необходимости микроэлементов. Основная причина недостатка действующих нормативов - отсутствие комплексного и зонального подхода к проблеме нормирования содержания химических элементов в объектах окружающей среды. В связи с этим необходима разработка интегральных показателей нормирования, установленных с использованием методов моделирования закономерностей действия химических элементов в системе почва - растение - животное с учётом биогеохимической ситуации конкретной экосистемы.

Цель данного исследования - дать комплексную оценку действия микроэлементов (на примере кадмия и цинка) при их поступлении по пищевой цепи «почва - растение - животное» в условиях южной лесостепи Омской области.

Методы. Объектами исследований являлись овощные (столовая свекла, морковь) и кормовая (рапс яровой) культура, лабораторные животные (белые беспородные крысы), а также лугово-черноземная почва при моделировании условий антропогенного поступления кадмия, цинка. Программа исследований включала два экспериментальных этапа: лабораторный и полевой.

На основе данных полевых опытов исследовали действие кадмия, цинка на продуктивность и качество сельскохозяйственных культур. Содержание микроэлементов определяли в ФГБУ ЦАС «Омский» атомно-абсорбционным методом. Опыты со столовой свёклой, морковью, рапсом яровым заложены на лугово-черноземной почве южной лесостепи Омской области в условиях моделирования антропогенного поступления кадмия, цинка в дозах соответствующих 0,5; 1,2 ПДК этих элементов в почве под рапс яровой, что составляет соответственно для кадмия 3, 5, 7, 14, для цинка - 26, 54, 109. Фоном на вариантах с морковью являлось внесение фосфора в дозе 90 кг/га, столовой свёклы - азота в дозе 45, фосфора - в дозе 90 кг/га, для рапса ярового - азота и фосфора в дозах 90 кг/га. Удобрения вносили до посева. Азот применяли в виде аммиачной селитры, фосфор - в виде двойного суперфосфата, кадмий и цинк - в виде ацетатных солей. После уборки урожая корма, выращенные с применением кадмия и цинка в течение шести месяцев вводили в рацион животных, распределённых по группам согласно вариантам полевых опытов.

В плазме крови животных, потреблявших растительную пищу с избытком исследуемых микроэлементов, определяли основные биохимические показатели, характеризующие функциональное состояние печени и почек. Исследования проводили

унифицированными методами. Кроме того, проводили патологоанатомическое и патологогистологи-ческое исследование органов крыс. Биохимические и патологогистологические исследования проводили совместно с сотрудниками Института ветеринарной медицины ФГОУ ВПО ОмГАУ и ГНУ ВПО «Омская медицинская академия». По окончании исследования результаты подвергали статистической обработке.

Результаты исследования. Поскольку уровень содержания химических элементов в растениях в определённой мере коррелирует с их количеством в почве, вопросам нормирования содержания микроэлементов именно в почве в настоящее время уделяется большое внимание. Исследованиями, проведёнными ФГБУ ЦАС «Омский» доказано, что уровень содержания кислоторастворимых форм тяжёлых металлов в почвах Западно-Сибирского региона невысок и в среднем не превышает 0,5 ПДК по каждому из элементов. При данном уровне применения средств химизации и сегодняшней техногенной нагрузке заметного увеличения их в почве не наблюдается [2]. В то же время особую озабоченность вызывают почвы пригородных зон, а также расположенные на территории техногенных эмиссий (золоотвалы, автомагистрали, промышленные выбросы города), в ряде работ говорится о загрязнении тяжелыми металлами исследуемых почв, сопровождающемся увеличением ПДК в них [3].

В рамках проведённых многолетних исследований при моделировании поступления микроэлементов в почву разработаны коэффициенты «Ь» интенсивности изучаемых микроэлементов на химизм лугово-черноземной почвы. Так, при внесении 1 кг/га кадмия, цинка содержание подвижных форм этих металлов увеличивается соответственно в среднем на 0,011 мг/кг слоя почвы 0-30 см. Кроме того, дополнительно внесённые микроэлементы способны изменять подвижность других химических элементов, что с точки зрения экологии почв является немаловажным.

Помимо оценки влияния микроэлементов на продуктивность сельскохозяйственных культур значительное внимание должно уделяться гигиенической оценке растениеводческой продукции, и в первую очередь, элементному составу. В условиях моделирования содержания микроэлементов в границах от 0,5 до 2 установленных ПДК в почве рассчитаны коэффициенты «Ь» интенсивности их действия на химизм произрастающих на лугово-черноземной почве растений, показывающие изменение количества микроэлементов в растениях при поступлении 1 кг/га данного микроэлемента в почву. В частности, для корнеплодов столовой свёклы коэффициенты «Ь» составляют по кадмию и цинку соответственно 0,0067 и 0,13 мг/кг, для моркови:

Ьса = 0,0019 и Ь2п = 0,079 мг/кг, для рапса ярового: Ь,, = 0,027 и Ь = 0,34 мг/кг.

Са ' 2п '

Исследования показали, что дополнительное поступление микроэлементов в почву, и как следствие, избыточное накопление их в растениях способно качественно и количественно изменять химический состав культур и, соответственно, качество растениеводческой продукции (содержание сухого вещества, сахаров, нитратов, протеина и т. д.).

Обогащение микроэлементами растений в необходимых количествах способствует оптимизации элементного состава и устранению их дефицита, который может быть обусловлен природными особенностями их содержания в почве и другими факторами. В то же время несбалансированное, избыточное поступление элементов в растения вызывает тревогу с позиции экологической безопасности продукции. Наши исследования показали, что при внесении Сё, 2п в почву наблюдается изменение содержания элементов в кормовых и овощных культурах по сравнению с контролем, превышение ПДК наблюдается только по кадмию. Причём за счёт явлений антагонизма-синергизма изменяется весь химический состав растений. Поэтому можно предпо-

ложить, что даже если содержание микроэлементов не превышает ПДК, но выше фоновых концентраций в растении, это тоже может представлять определённую опасность при введении данной продукции в пищу животным и человека.

Известно, что Сё и 2п распределяются и накапливаются в течение нескольких месяцев практически во всех органах [4]. Но преимущественно эти элементы аккумулируются в высоких концентрациях и долго остаются в почках и печени, что объясняется высоким содержанием в почечной и печеночной ткани особого белка металлотионина, богатого тио-ловыми группами. При этом токсическое действие каждого из исследуемых элементов зависит от дозы его поступления и его физико-химических свойств. Токсичность возрастает с увеличением атомной массы элемента, зависит от способности к диссоциации их комплексов с белками, от растворимости соединений в воде и липидах [5].

Поскольку одним из основных депо микроэлементов являются печень и почки, представляется необходимым определить их содержание именно в этих органах. Результаты по изучению содержания кадмия в печени и почках крыс в зависимости от варианта опыта представлены на рис. 1.

Контроль Cd 0,5 Cd 1 ПДК Cd 2 ПДК 7п 0,5 1 ПДК 2 ПДК ПДК ПДК

Группа животных

к

* I

* к

т " « т

о

О- с

ф

ч

о о

0,07 -0,06 -0,05 -

к

й

й

й й

к

0 -

¿? <Ф <Ф #

V \ V V N л,

^ </ о6 о^ ^ V

Группа животных

0,04

0,03

0,02

0,01

а б

Рис. 1. Содержание кадмия в печени (а) и почках (б) животных в зависимости от варианта опыта

Кадмий интенсивно поступает из почвы в зелёные корма, а при поступлении их в организм животных кишечная стенка практически полностью проницаема для этого элемента. Поэтому применение кормов с избытком кадмия приводит к систематическому повышению содержания его в организме животных [6]. В наших исследованиях наибольшее количество кадмия отмечено у крыс группы «Сё 2 ПДК»: в печени содержание этого элемента выше уровня контроля в 2,5 раза, а в почках - в 5 раз.

Проведённые исследования показали, что цинк не столь интенсивно накапливается в организме животных, как кадмий, хотя абсолютное содержание

цинка в печени и почках гораздо выше, чем кадмия (рис. 2). Содержание цинка у животных группы «2п 0,5 ПДК» достоверно не отличается от количества этого элемента в печени животных контрольной группы. У животных группы «2п 1 ПДК» содержание цинка в печени выше, чем у животных контрольной группы в среднем на 30 %. В печени животных группы «2п 2 ПДК» содержание этого элемента выше уровня контроля на 40 %. Согласно данным рис. 2, б, наибольшее накопление цинка в почках отмечено у животных групп «2п 1 ПДК» и «2п 2 ПДК» и превышает аналогичный показатель у животных контрольных групп в среднем на 25 %.

о у

о

ш га

га К о. о ч о о

[Ь

Контроль СС 0,5 СЬ 1 ПДК Cd 2 ПДК Zn 0,5 Zn 1 ПДК ПДК ПДК

Группа животных

X

га

у О

ш га

га X о. ф Ч

о о

40 П 35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 -

£

й

Контроль Сс] 0,5 Cd 1 ПДК Cd 2 ПДК 7п 0,5 7п 1 ПДК 7п 2 ПДК ПДК ПДК

Группа животных

0

а б

Рис. 2. Содержание цинка в печени (а) и почках (б) животных в зависимости от варианта опыта

Особый интерес при изучении химического состава органов животных представляет изучено взаимного влияния элементов. Известно, что кадмий влияет на накопление других миктоэлелентов в ливын орланилман. Многое исследователи считают, что один из основных фвеикг-химвческих мехавизвэв англееия интенсивности поглощения цинка при избытке

кадмия обусловлен близостью ионных радиусов металлов. Антагонизм между кадмием и цинком г живив оргавизив явлвэтеа гфачингйшгиби-рования активности цинк-зависимых ферментов. Этг яолястяя лкнлм из причим щюявления токсичности кадмия в организме [6]. Наши иссле-гоиэнияпоказали маличие антаговизма в нечени и почках между кадмием и цинком (рис. 3).

ш

£ а К а ш Ч о о

30 -25 -20 -15 -10 -5 -0 -

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07

Содержание кадмия в почках, мг/кг

а) у = -363,59x + 50,7, г=0,88 б) у = -225,98x + 31,2, г=0,54

Рис. 3. Зависимость накопления кадмия и цинка в печени (а) и почках (б) крыс

Таким образом, дополнительное поступление с рационом Cd и Zn способствовало изменению химического состава печени и почек крыс, что явилось причиной расстройства функционального состояния этих органов.

Наши исследования подтвердили гипотезу, что наиболее токсичными для животных являлись корма, выращенные с применением микроэлементов в дозе 2 ПДК. Однако уже достоверные изменения ряда биохимических показателей отмечены в крови животных группы «кадмий 1 ПДК».

Понимание молекулярных механизмов интоксикации служит основой для внедрения новых методов ранней диагностики повреждений органов

животных и выявления критических уровней содержания микроэлементов в кормах, выращенных на загрязнённых почвах [7].

Исследования показали, что у животных, потреблявших корма, выращенные с применением кадмия в дозах 1 и 2 ПДК (группы «кадмий 1 ПДК» и «кадмий 2 ПДК»), в крови отмечено увеличение активности аминотрансфераз. При этом активность аспартатаминотрансферазы (АсТ) при её уровне на контроле в среднем 56,3 млмоль/ч.л. увеличивалась на 25 % у животных группы «кадмий 1 ПДК» и 59 % у животных группы «кадмий 2 ПДК» (Р<0,05 в обоих случаях). При применении цинка увеличение на 46 % было отмечено только в группе «цинк 2 ПДК»

по сравнению с контролем (Р<0,05). Активность аланинаминотрансферазы (АлТ) в группах «кадмий

1 ПДК» и «кадмий 2 ПДК» была выше уровня контроля в среднем на 23 % (при содержании у животных контрольной группы 34,2 млмоль/ч.л.) (Р<0,05). А при применении цинка увеличение наблюдается по сравнению с контролем на 20 %. Известно, что повышение активности данных ферментов может быть свидетельством повреждения мембран гепато-цитов.

Применение кадмия и цинка в дозе 2 ПДК приводит, наряду с более выраженным увеличением активности аминотрансфераз у животных, к увеличению содержания мочевины и мочевой кислоты.

Содержание глюкозы в крови крыс группы «кадмий 2 ПДК» повышает уровень контроля на 50 % (при её содержании на контроле в среднем 4,17 млмоль/ч.л.) (Р<0,05). Это можно объяснить тормозящим воздействием тяжёлых металлов на процессы энергообеспечения, что может привести к повышенному окислению глюкозы в реакциях анаэробного гликолиза с последующим повышением потребности организма в данном моносахариде и к усиленному распаду гликогена в печени с последующим выходом глюкозы в кровь.

Свидетельством усиления процессов глюко-неогенеза в тканях крыс группы «кадмий 2 ПДК» является увеличение концентрации холестерина в сыворотке крови на 25 % по сравнению с контролем (Р<0,05).

Повреждающее действие активных форм кислорода усугубляется окислением кадмием сульф-гидрильных групп и других групп, входящих в состав как активных центров энзимов в системе антиперекисной защиты, так и глутатиона - одного из важнейших антиоксидантов.

Несмотря на повреждение мембранных структур, функция печени у животных группы «кадмий

2 ПДК» резко не нарушается. Например, не отмечено снижение общего белка и его фракций - альбуминов. Кроме того, отсутствует изменение содержания билирубина и тимоловой пробы.

Повышение уровня цинка в кормах животных сказалось на изменении в крови показателей, характеризующих функциональное состояние печени -тимоловой пробы и трансаминаз. Так, тимоловая проба у животных группы «цинк 2 ПДК» составляла свыше 5 ед.

Исследования показали, что корма, выращенные с применением кадмия в дозе 2 ПДК, оказывают нефротоксическое действие, что подтверждается биохимическими тестами, свидетельствующими о нарушении экскреторной функций почек. Так, у животных групп «Cd 2 ПДК» в крови наблюдается повышение значения показателя креатинина и мочевины по сравнению с контролем соответственно на 26,8 (р<0,05) и 53,5% (р<0,05). Следует отметить, что компенсаторные возможности почек настолько велики, что даже при уменьшении количества действующих нефронов на 50 % не выявляются никакие биохимические отклонения от нормы, это достигается путём повышения нагрузки на оставшиеся нефроны - увеличивается фильтрация и реабсорбция. Прогрессирующее снижение числа действующих нефронов приводит к более чёткому снижению клубочковой фильтрации, что будет выявляться накоплением в крови веществ, удаляемых с помощью этого механизма, прежде всего, креатинина и мочевины. Данная закономерность проявляется и в наших исследованиях.

Результаты биохимических исследований крови, свидетельствующие о признаках воспалительных и дегенеративно-некротических процессов в печени и почках у животных, в рацион которых входили корма, выращенные при внесении Cd, Zn в дозах 2 ПДК, подтверждены патологогистологическими исследованиями органов [9].

В заключение необходимо отметить, что осуществление всестороннего анализа природной среды при нормировании экологических нагрузок - задача сложная и практически невыполнимая. Однако в работах по мониторингу окружающей среды можно использовать нормативные показатели действия химических элементов, выявленные в конкретных экологических условиях, для определённых сельскохозяйственных культур и отдельных видов животных.

В результате наших исследований разработана модель прогноза действия микроэлементов в системе почва - растение - животное с учётом нормативных показателей, а также возможного последствия действия микроэлементов на организм животных. Полученная модель позволит решить агрономическую и санитарно-гигиеническую цели нормирования химических элементов [9].

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИИ СПИСОК

1. Ермаков В. В. Значение биогеохимических циклов макро- и микроэлементов в связи с техногенной эволюцией живого вещества // Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде: докл. V Междунар. науч.-практ. конф. - Т. 1. - Астана: Семей Казахстан, 2008. - С. 18-32.

2. Красницкий В. М. Агрохимическая и экологическая характеристики почв Западной Сибири: монография. -Омск: ОмГАУ, 2002. - 144 с.

3. Пархоменко Н. А., Ермохин Ю. И. Агроэкологиче-ская оценка действия тяжёлых металлов в системе почва -

растение вдоль автомагистралей в условиях лесостепи Западной Сибири: монография. - Омск: ОмГАУ, 2005. - 112 с.

4. Безель В. С. Экотоксикология / В. С. Безель, М. С. Панин. - Алматы: Раритет, 2008. - 344 с.

5. Юрин В. М. Основы ксенобиологии. - М. : Новое знание, 2002. - 267 с.

6. Хенниг А. Минеральные вещества, витамины, биостимуляторы в кормлении сельскохозяйственных животных. - М. : Колос, 1976. - С. 170.

7. Современные проблемы элементозов в условиях За-

падной Сибири: монография / под ред. А. Г. Патюкова. -Омск: Вариант-Омск, 2010. - С. 5-26.

8. Эколого-физиологические исследования состояния окружающей среды и здоровья населения Омского Прииртышья: монография / под ред. А. Г. Патюкова. - Омск : Вариант-Омск, 2010. - С. 77.

9. Синдирева А. В. Критерии и параметры действия микроэлементов в системе почва - растение - животное: дис... д-ра биол. наук / А. В. Синдирева. - Омск, 2012. -382 с.

Статья поступила в редакцию 12 марта 2014 г.

Синдирева Анна Владимировна - доктор биологических наук, профессор кафедры экологии, природопользования и биологии Омского государственного аграрного университета им. П. А. Столыпина.

smdireva72@mail.rn © А. В. Синдирева, 2014

УДК 618.14-003.92:618.4

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ВЕДЕНИЮ БЕРЕМЕННОСТИ И РОДОРАЗРЕШЕНИЮ БЕРЕМЕННЫХ С НЕПОЛНОЦЕННЫМ РУБЦОМ НА МАТКЕ

А. В. Биндюк, В. В. Ралко, О. А. Гребенюк Омская областная клиническая больница

Исследование проведено на базе родильного дома БУЗОО «Областная клиническая больница», который является коллектором акушерской патологии в регионе. Проанализировано 4163 родов в период с января 2012 по декабрь 2013 года. Родоразрешены путём операции кесарево сечение 1949 пациенток (46,82 %). Из них у 98 пациенток интраоперационно диагностирован неполноценный рубец на матке. Только у 16 беременных (16,33 %) из данной группы пациенток показанием к операции было подозрение на неполноценность рубца. У большинства пациенток с неполноценным рубцом на матке предыдущая операция проводилась в экстренном порядке 63 (64,28 %). Предрасполагающими к образованию неполноценного рубца могли быть хроническая инфекция полости матки в результате произведённых выскабливаний и гнойно-септические осложнения послеоперационного периода. Основным объективным методом оценки состояния рубца на матке при беременности остаётся ультразвуковое исследование с оценкой кровотока.

Ключевые слова: неполноценность рубца на матке, кесарево сечение, методы оценки состояния рубца.

За последние годы интерес исследователей к проблеме кесарева сечения не угас. Это объясняется изменением акушерской стратегии и расширением показаний к оперативному родоразрешению, а также увеличением числа беременных с рубцом на матке. В России наблюдается ежегодный рост частоты кесарева сечения примерно на один процент. Так, в 1996 году, по данным Минздрава РФ, этот пока-

затель составил 11,1 %, в 2006 - 18,4 %. [1, с. 1026; 4, с. 402; 6, с. 525].

Одним из важных факторов роста частоты кесарева сечения в последние два десятилетия является проведение операции в интересах плода. Можно отметить некоторую корреляцию между повышением частоты кесарева сечения и снижением перинатальной смертности с 13,2 %о в 2000 году до 7,8 %%