СПОСОБ ПРОФИЛАКТИКИ ХРОНИЧЕСКОЙ ТОКСИЧЕСКОЙ КАРДИОПАТИИ У ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ
METHOD OF PREVENTING CHRONIC TOXIC CARDIOPATHY IN EXPERIMENTAL ANIMALS

Изобретение относится к экологии, медицине, токсикологии, экспериментальной биологии и может быть использовано при исследовании методов профилактики поражений при хроническом токсическом действии тяжелых металлов, в частности никеля, на функциональное состояние сердечно-сосудистой системы.
В программе глобального мониторинга, принятой ООН в 1980 г. (Добровольский В.В.), никель охарактеризован как один из наиболее опасных загрязнителей. В последнее время физиологические эффекты микроэлементов интенсивно исследуются в связи с загрязнением ими окружающей среды (Трахтенберг И.М., 1986; Артюнина Г.П., 1996). Неблагоприятное воздействие избыточных концентраций никеля сопровождается развитием выраженных повреждений во многих органах и тканях (Гордыня З.Н. и соавт., 1975; Смирнова Л.В., Рыжковский В.Л. и соавт., 1980). Сердечно-сосудистая система одна из первых подвергается токсическому воздействию ксенобиотиков, являясь естественной системой транспорта веществ в организме. Экспериментально показано, что экзогенно введенный никель в низких дозах вызывает четко выраженный коронарный вазоконстрикторный эффект. Наряду с этим установлено, что из ишемизированного миокарда высвобождается эндогенный никель, который способствует формированию порочного круга ишемии миокарда. В эксперименте установлено, что в механизме повреждения, при остром воздействии никеля, существенная роль принадлежит нарушению обмена катехоламинов (Павловская НА., Кирьяков В.А., Савельев С.И. 2002). У рабочих при превышении никеля в воздухе рабочей зоны определяются изменения функционального состояния сердца, внутрисердечной и периферической гемодинамики (Артюнина Г.П. 1996). Процесс очищения организма от никеля характеризуется очень низкой скоростью. Основными органами с максимальным процентом накопления и проявления повреждающего действия никеля являются легкие, почки и сердце.
Известно множество детоксикантов, способных выводить цветные металлы из организма. Нами был использован нанокомпозитный углеродный модифицированный сорбент (НУМС). Сорбенты НУМС превосходят по многим параметрам известные углеродные гемосорбенты и перспективны при использовании в качестве сорбентов для извлечения токсичных металлов.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в разработке способа профилактики хронической токсической кардиопатии у экспериментальных животных.
Основным техническим результатом предложенного изобретения является значительное снижение кардиотоксического действия никеля при хроническом отравлении путем снижения накопления и повышения выведения тяжелого металла из организма, что подтверждается результатами морфофункционального исследования сердца.
Для достижения этого технического результата заявляемое изобретение профилактики хронической токсической кардиопатии у экспериментальных животных при хроническом отравлении хлоридом никеля 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 0,1 мл раствора хлорида никеля, содержащего 2,5 мг никеля, на каждые 100 г. массы тела животного в течение месяца.
Предлагаемый способ отличается тем, что впервые применяется нанокомпозитный углеродный модифицированный сорбент с целью профилактики хронической токсической кардиопатии у экспериментальных животных, снижения накопления никеля и увеличения его выведения из организма. Дозированное введение хлорида никеля и сорбента облегчает точный контроль дозозависимого эффекта.
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% массы тела через день, одновременно с ежедневным введением через зонд в желудок 0,1 мл раствора хлорида никеля, содержащего 2,5 мг никеля, на каждые 100 г массы тела животного в течение месяца приводит к увеличению элиминации металла из организма через желудочно-кишечный тракт, снижению накопления в тканях и уменьшению патологического воздействия тяжелого металла на сердце у экспериментальных животных. Заявленный способ является эффективным, экономически выгодным и легко воспроизводимым.
По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, неизвестна, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанная возможность получения способа профилактики хронической токсической кардиопатии у экспериментальных животных, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «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 хронической токсической кардиопатии у экспериментальных животных, путем уменьшения накопления и повышения выведения никеля 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 25 мг никеля в пересчете на металл. На каждые 100 г веса крысы вводится 0,1 мл раствора хлорида никеля, содержащего 2,5 мг никеля, 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 месяца двум группам животных (№1 и №2). Одновременно, с первого дня введения соли 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.
По истечении срока эксперимента крысы забивались с использованием тиопентала. Для гистологических исследований образцы тканей сердца 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 Микмед-1 под увеличением 80*200*400.
Сущность способа подтверждена морфологически: на чертеже - ткань миокарда при хронической интоксикации хлоридом никеля на фоне профилактического введения нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента. Окр. эозином и гематоксилином х 400. Краткое описание чертежа: ткань миокарда с менее выраженными патогистологическими изменениями - умеренной гистиоцитарной инфильтрацией (1), участками кровоизлияний (2) и умеренной паренхиматозной дистрофией (3) у животных при внутрижелудочном введении хлорида никеля и нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента.
Эффективность заявляемого способа подтверждается следующими экспериментальными данными.
Пример. В эксперименте использовались нормотензивные крысы-самцы массой 200-300 г линии Вистар. Двум группам животных каждый день в течение месяца вводили через зонд в желудок 0,1 мл раствора хлорида никеля, содержащего 2,5 мг никеля, на каждые 100 г массы тела животного (№1 и №2). Контролем служили интактные животные (№3). Раствор нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента вводили группе №2 через зонд в желудок в виде 6% взвеси в количестве 2,5% массы тела через день.
По истечении времени эксперимента в условиях внутрибрюшинной наркотизации тиопенталом натрия у экспериментальных животных измерялось среднее артериальное давление (САД) инвазивно (кровавым способом). В правую бедренную артерию вводился пластиковый катетер, наполненный 10% раствором гепарина, который затем соединялся с электроманометром «ДДА». Регистрация осуществлялась на манометре МХ-04, распечатка данных велась на принтере Epson JX-1050. ЭКГ регистрировалась во II стандартном отведении. Измерение минутного объема крови (МОК) осуществлялось методом термодилюции. По специальным формулам рассчитывались сердечный индекс (СИ), ударный индекс (УИ), удельное периферическое сосудистое сопротивление (УПСС). Математическую обработку полученных результатов производили методом вариационной статистики с использованием критерия Стьюдента.
Хроническая интоксикация хлоридом никеля вызывала достоверное увеличение среднего артериального давления по сравнению с контрольными крысами (Табл.1.). Увеличение САД было обусловлено повышением удельного периферического сосудистого сопротивления (Табл.3.), тогда как сердечный индекс достоверно снижался (Табл.2.). Введение нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента восстанавливало САД за счет достоверного снижения УПСС, также отмечался рост сердечного индекса.
Таким образом, проведенные исследования показали, что профилактическое применение нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента отдаляет сроки и степень проявления развивающихся при интоксикации нарушений гемодинамических функций сердца. Выявленные функциональные изменения подтверждались данными морфологических исследований.
Таблица 1
Влияние нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента на уровень среднего артериального давления на фоне хронической интоксикации хлоридом никеля (М±м)
Условия опыта
Стат. показатель
Среднее артериальное давление (мм. рт.ст.)
Фон
М±m
98,7±1,2
NiCl<sub>2</sub>
М±m
108,7±2,1
Р
*)
NiCl<sub>2 </sub>+ НУМС
М±m
98.5±1.2
Р
-
Примечание: (*) - достоверное (р<0,001) изменение по сравнению с фоном.
Таблица 2
Влияние нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента на значения сердечного индекса при хронической интоксикации хлоридом никеля (М±м)
Условия опыта
Стат. показатель
Сердечный индекс (мл/100г)
Фон
М±m
46,73±0,81
NiCl<sub>2</sub>
М±m
36,47±2,0
Р
*)
NiCl<sub>2 </sub>+ НУМС
М±m
42.32±0.9
Р
Примечание: (*) - достоверное (р<0,02) изменение по сравнению с фоном.
Таблица 3
Влияние нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента на показатели удельного периферического сопротивления сосудов на фоне хронической интоксикации хлоридом никеля (М±м)
Условия опыта
Стат. показатель
Удельное периферическое сосудистое сопротивление (усл. ед.)
Фон
M±m
1,7±0,04
NiCl<sub>2</sub>
M±m
2,44±0,07
Р
*)
NiCl<sub>2 </sub>+ НУМС
M±m
1.86±0.05
Р
-
Примечание: (*) - достоверное (р<0,001) изменение по сравнению с фоном.
Патогистологическое исследование миокарда животных при хронической интоксикации хлоридом никеля выявило выраженное набухание кардиомиоцитов с очаговой потерей поперечной исчерченности с явлениями паренхиматозной дистрофии, очаговый некроз клеток. В строме миокарда отмечались интерстициальный отек, застойное полнокровие с участками кровоизлияний, мелкоочаговое разрастание соединительной ткани и умеренные гистиоцитарные инфильтраты.
На фоне профилактического назначения нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента в миокарде животных микроскопически выявлялась вышеописанная патологическая картина, характерная для токсической кардиомиопатии в виде дистрофических, некробиотических и дисциркуляторных изменений, однако менее интенсивных по степени выраженности (см. чертеж) по сравнению с группой животных, получавших изолированно хлорид никеля. Наряду с этим отмечалась лимфогистиоцитарная инфильтрация стромы и умеренный фиброз как проявление компенсаторно-приспособительной реакции на альтерацию клеток.
Из вышеизложенного следует, что применение нанокомпозитного углеродного модифицированного сорбента является эффективным способом профилактики хронической токсической кардиопатии у экспериментальных животных.