X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Биологическая роль цинка многообразна. Он необходим для роста и деления клеток, развития костной ткани, процессов регенерации, репродуктивной функции, развития мозга и поведения. Являясь компонентом более 300 энзимов, цинк принимает участие во всех видах обмена, входит в состав генетического аппарата клетки, представляя около 100 цинксодержащих нуклеопротеидов. Цинк принимает активное участие в процессах регенерации, поскольку необходим для синтеза и стабилизации ДНК.

Как и в случае с медью, несмотря на то что цинк является биогенным (эссенциальным) элементом его избыточное содержание в окружающей среде может приводить к различным патологиям как у человека так и у животных.

Металлический цинк и его соединения в производственных условиях поступают в организм главным образом через органы дыхания и частично через пищеварительный тракт в результате заглатывания пыли. Более всего изучено токсическое действие паров цинка и мелкодисперсного аэрозоля, которые образуются в процессе плавления металла оксида цинка. При их вдыхании в значительных концентрациях может возникать проф. заболевание – так называемая цинковая, или литейная лихорадка. При хроническом отравлении оксидом цинка могут развиться атрофические и субатрофические изменения слизистой оболочки верхних дыхательных путей, гипохромная анемия, желудочно-кишечные расстройства, нарушения сна, повышенная утомляемость, шум в ушах, снижение остроты слуха. При длительном воздействии пыли оксида цинка на организм человека возможно развитие медленно прогрессирующего пневмокониоза. При длительном вдыхании пыли оксида цинка в значительных концентрациях развиваются умеренные явления пневмосклероза и эмфиземы лёгких, реже – мелкопятнистая диссеминация в связи с отложением рентгеноконтрастной пыли оксида цинка в лёгких; возможна уробилинурия и порфиринурия. Раздражающим действием обладают также сульфат и стеарат цинка. Сухой сульфат цинка и его концентрированные растворы вызывают изъязвления кожи кистей рук, особенно их тыльной поверхности, по типу так называемых птичьих глазков. Получены экспериментальные данные об онкогенном действии цинка и его соединений. Острое отравление соединениями цинка отмечали при вдыхании оксида цинка в высоких концентрациях (например, при нагревании металлического цинка выше температуры его плавления). У пострадавших появляется сладковатый привкус во рту, через 1-5 часов возникает сильная жажда, болезненное стеснение в груди, сухой кашель, озноб и другие признаки литейной лихорадки. При вдыхании аэрозоля хлорида цинка может развиться отёк лёгких. При отравлении растворимыми солями цинка через рот у пострадавших также отмечают металлический вкус во рту, наблюдается тошнота, слюнотечение. развивается ожог слизистой оболочки рта, пищевода, желудка, появляются рвота с примесью крови, боль в животе, понос, резкое возбуждение, непроизвольные подергивания отдельных групп мышц, судороги икроножных мышц, возможен коллапс и шок. При более длительном течении отравления развивается острая почечная недостаточность [1, 2, 3].

Значительные концентрации увеличения цинка наблюдаются в восточной части Оренбуржья, что напрямую связано в развитой горнодобывающей и металлургической промышленностью. При этом в ряде районов его содержание превышено в десятки раз по отношению к предельно допустимым концентрациям [4. 5].

Выше изложенное является критерием для изучения влияния свинца на рост микроорганизмов входящих в состав почв и пробиотических препаратов(рисунок 1).

Для реализации поставленной задачи в качестве объектов исследования нами были использованы 6 пробиотических препаратов на основе бактерий рода Bacillus: Споробактерин (B. subtilis534), Бактисубтил (B. cereus IP 5832), Ветом 1.1 (B. subtilis 10641), Ветом 2 (B.licheniformis7038), Ветом 3 (B. amyloliquefaciens 10642), Ветом 4 (B. amyloliquefaciens 10643). В качестве регулирующих факторов в работе использовались различные соли (нитраты, хлориды, ацетаты и оксиды) свинца.

1 2 3

1 – B. subtilis 534, 2 – B. cereus IP 5832, 3 – B. subtilis 10641,

Рисунок 1 – Влияние Zn(CH₃COO)₂ на рост исследуемых микроорганизмов

Для выполнения данного этапа работы использовали метод агаровых лунок, выбор данного метода объясняется тем, что он позволяет не только визуально но и качественно оценить влияние тяжелых металлов на рост исследуемых микроорганизмов.

Методика выполнения заключается в следующем: изучаемый микроорганизм высевали сплошным «газоном» на поверхность агаровой пластинки (1,5 % МПА) в чашке Петри. После этого, пробочным сверлом (диаметр 5 мм) вырезали агаровые блочки, при этом на одной чашке Петри можно разместить до 7 агаровых лунок в которые в последующем вносили исследуемые концентрации веществ для оценки их ингибирующего и субингибирующего эффекта. Чашки помещали в термостат на 24 часа при температуре 37 C (благоприятной для развития исследуемого тест-организма). После инкубирования производили визуальную оценку действия исследуемого металла на рост популяции. Отсутствие зон подавления роста свидетельствовало о отсутствии влияния либо соли в целом (как правило данное явление отмечалось у солей с низки уровнем диссоциации), либо определенной концентрации (именно такие концентрации в дальнейшем использовались в качестве рабочих). В том случае если исследуемое вещество обладало высокой активностью в отношении исследуемого микроорганизма регистрировали значительные зоны подавления роста вокруг лунки.

Данные представленные на рисунке 1 свидетельствуют о том, что избыточные концентрации катионов цинка не оказывают выраженного бактерицидного эффекта в отношении исследуемых микроорганизмов, однако по мере удаления от лунки наблюдается отсутствие роста популяции бактерии, что в свою очередь свидетельствует о ингибирующем эффекте низких концентраций цинка. Обобщенные данные по изучению влияния катионов цинка на исследуемые микроорганизмы представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Оценка влияния солей цинка на рост бактерий рода Bacillus

	B. licheniformis 7048
	1 Моль	0,5 Моль	0,25 Моль	0,125 Моль	0,063 Моль
ZnSO4	33,00,00	29,71,85	25,31,20	24,01,53	16,01,52
Zn(CH3COO)2	33,71,86	30,00,00	26,71,67	23,31,67	21,01,00
ZnCl2	28,31,67	30,00,00	25,00,00	23,31,67	18,31,67
Zn(NO3)2	30,31,70	28,31,33	24,31,67	21,71,20	15,32,03
	B. cereus 5832
ZnSO4	28,01,15	22,70,88	18,70,88	13,31,33	8,01,06
Zn(CH3COO)2	25,00,00	17,31,20	13,01,73	10,30,33	6,01,00
ZnCl2	24,00,58	17,31,20	12,31,45	8,31,67	4,01,08
Zn(NO3)2	16,02,08	11,71,90	8,01,00	5,71,18	–
	B. subtilis 534
ZnSO4	30,01,33	29,01,02	24,32,74	22,71,88	19,71,33
Zn(CH3COO)2	34,32,33	32,32,33	28,01,53	25,00,00	22,31,45
ZnCl2	33,01,52	30,00,00	28,71,33	27,01,00	22,31,45
Zn(NO3)2	31,71,33	29,71,83	25,02,50	23,31,21	19,71,88
	B. amyloliquefaciens 10642
ZnSO4	31,31,68	27,72,94	25,71,88	23,30,84	20,71,36
Zn(CH3COO)2	37,01,53	36,01,00	30,02,08	24,72,67	21,31,33
ZnCl2	32,72,67	29,30,67	28,00,00	25,31,36	21,31,67
Zn(NO3)2	33,01,68	31,01,61	26,32,21	17,01,51	15,70,90
	B. subtilis 10641
ZnSO4	34,01,69	33,30,56	20,31,98	12,31,18	1,51,33
Zn(CH3COO)2	34,80,69	31,31,33	26,01,00	24,31,96	19,71,33
ZnCl2	25,71,85	19,72,60	12,00,66	10,71,33	7,42,88
Zn(NO3)2	35,01,59	32,90,20	30,62,06	22,31,17	19,02,66
	B. amyloliquefaciens 10643
ZnSO4	34,71,84	29,32,20	21,31,75	13,31,69	12,31,17
Zn(CH3COO)2	34,01,00	31,02,00	29,30,67	25,62,33	19,01,00
ZnCl2	33,01,53	30,70,66	28,32,67	25,00,58	22,72,85
Zn(NO3)2	33,31,67	28,01,00	25,71,88	21,02,54	18,61,36

При исследовании влияния анионных компонентов цинка на пробиотические штаммы были получены следующие результаты. Исследования показывают о достаточно выраженном токсическом влиянии всех исследуемых солей цинка не зависимо от анионного компонента в отношении изучаемых пробиотических штаммов. Но следует отметить, что наиболее выраженным токсическим эффектом в отношении исследуемых микроорганизмов обладает ацетат цинка, однако значения зон подавления роста, которого, незначительно превысили значения сульфата, хлорида и нитрата цинка для изучаемых пробиотических штаммов.

Также было установлено, что в отношении нитрата цинка наиболее устойчивым оказался штамм B. cereus 5832, по отношению к сульфату цинка B. subtilis 10641, к ацетату цинка и к хлориду цинка B. cereus 5832.

Список литературы:

1. Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. Учебное пособие, Издательство: Оникс 21 век, Мир. 2004 г. , 272 с

2. Станцо В.В., Черненко М.Б. Популярная библиотека химических элементов. М.: Издательство «Наука», 1983 .- 573 с

3. Сизенцов, А.Н. Влияние пробиотических препаратов на основе бактерий рода Bacillus на показатели неспецифического иммунитета при интоксикации цинком / Сизенцов А.Н., Афонина Е.Ю., Егорова К.И., Ефремова А.В.// Российский иммунологический журнал, 2016, том 10 (19), № 2 (1) С. 459-461

4. Скальный, А.В. Изучение взаимосвязи биоаккумулции цинка в продуктах питания и организме человека на территории Оренбургской области / А.В. Скальный, Е.В. Сальникова, О.В. Кван, А.Н. Сизенцов, И.А. Сальников // Вестник Оренбургского государственного университета. 2016. № 10

5. Sizentsov, A. The use of probiotic preparations on basis of bacteria of a genus Bacillus during intoxication of lead and zinc / A. Sizentsov, O. Kvan, A. Vishnyakov, A. Babushkina, E. Drozdova // Life Science Journal 2014; 11 (10). http://www.lifesciencesite.com

Код для цитирования: Скопировать