X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Кадмий интенсивно используется в электрогальванике, как стабилизатор пластмасс, как пигмент в красках и в никеле-кадмиевых батареях. Как контаминат он входит в состав фосфатных удобрений и присутствует в осадках сточных вод [1].

Его концентрации в воздухе колеблются от неопределяемых количеств в непромышленных районах до 0,06 г/м³ в районах с развитой промышленностью.

Его концентрации в пище определяются местом ее выращивания и видимым загрязнением почв этих районов. Согласно рекомендациям ФАО/ВОЗ, допустимая суточная доза кадмия для человека равна 0,4–0,5 мг. Благодаря относительно продолжительному сроку биологического полувыведения кадмия возможны два типа отравления острое и хроническое.

Продолжительное вдыхание кадмия при курении может привести к патологическим изменениям в легких и внести свой вклад в развитие эмфиземы. Продолжительное поступление кадмия в организм вызывает экспериментальную гипертензию у многих видов животных. Однако, связь кадмия с гипертонией у человека все еще не подтверждена окончательно.

Относительно большие дозы вызывают геморрагию и последующий некроз, предотвратить который может профилактическое употребление селена и цинка [2].

Кадмий является, по крайней мере, одним из основных факторов вызывающих болезнь Итай-итай. Основными свидетельствами того, что кадмий служит причиной заболевания, являются:

1) распространение заболевания ограничивалось бассейном реки Джинзу в Японии, в котором вода, почвы и выращиваемый на них рис были сильно загрязнены кадмием, свинцом и цинком;

2) больше всего случаев заболевания наблюдалось при более серьезных загрязнениях окружающей среды;

3) концентрации кадмия в моче и аутопсических пробах печени у больных итай-итай были выше, чем у контрольных субъектов. Итай-итай представляет собой вид размягчения костей (остеомаляции) и получила свое название от жестоких болей, которые возникают при вызываемых ею переломах. При ней также наблюдаются не менее тяжелые почечные дисфункции [2, 3].

Кадмий токсичен почти для всех систем организма человека и животных. Гистологические изменения наблюдались в почках, печени, желудочно-кишечном тракте, сердце, яичках, поджелудочной железе, костях и кровеносных сосудах [3].

Трудно объяснить токсичность кадмия в точных биохимических терминах. Кадмий связывается с сульфидными группами, фосфолипидами, нуклеиновыми кислотами и, разобщает процесс окислительного фосфорилирования.

Несмотря на то, что кадмий признан одним из самых токсичных веществ, он нашел применение и в медицине. Так, введенная в грудную клетку пациента, страдающего сердечной недостаточностью, никель-кадмиевая батарейка обеспечивают энергией механический стимулятор работы сердца. Удобство такого аккумулятора заключается в том, что для его подзарядки или замены больному не придется ложиться на операционный стол. Для бесперебойной службы батарейки достаточно раз в неделю надевать всего на полтора часа специальную намагниченную куртку.

Кадмий применяется в гомеопатии, экспериментальной медицине, а совсем недавно его стали использовать при создании новых противоопухолевых препаратов.

Кадмий относится к группе высокотоксичных элементов, что обуславливает изучение его влияния на микроорганизмы рода Bacillus, которые по своей природе относятся к группе почвенных микроорганизмов.

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, сульфаты, ацетаты и оксиды) кадмия.

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.

В ходе проведенных исследований было установлено, что как и в случае с цинком избыточное содержание кадмия не оказывает бактерицидного эффекта на исследуемые микроорганизмы (рисунок 11) при этом по мере снижения концентрации отмечается значительное ингибирующее действие катионов на бактериальные штаммы. В ходе исследований установлено, что наиболее чувствительным штаммом является B. subtilis534, при этом наиболее выраженным бактерицидным эффектом обладает хлорид кадмия. Наиболее резистентным является B. cereus IP 5832 как в отношении хлорида, так и в отношении ацетата кадмия

1 2 3

1 – B.licheniformis 7038, 2 – B. cereus IP 5832, 3 – B. subtilis 534

Рисунок 11 – Влияние CdCl₂ и Cd(CH₃COO)₂ на рост исследуемых микроорганизмов

Данные по изучению влияния кадмия на рост исследуемых микроорганизмов представлены в таблице 8.

Исходя из выше представленных данных следует о менее выраженном токсическом влиянии исследуемых солей кадмия по сравнению с влиянием анионных компонентов железа и цинка в отношении изучаемых пробиотических штаммов.

Следует выделить, что наиболее выраженным токсическим эффектом в отношении исследуемых микроорганизмов обладает хлорид кадмия, значения зон подавления роста, которых, превысили значения ацетата и сульфата кадмия для B. licheniformis 7048 на 62,1 % и 39,9 %, B. cereus 5832 на 12,5 % и 32,5 %, B. subtilis 10641 7,0 % и 19,0 %, соответственно.

Таблица 8 – Оценка влияния солей кадмия на рост бактерий рода Bacillus

	B. licheniformis 7048
	1 Моль	0,5 Моль	0,25 Моль	0,125 Моль	0,063 Моль
CdSO4	29,00,58	27,01,03	18,33,38	10,70,33	6,70,33
Cd(CH3COO)2	18,31,67	14,72,33	10,00,00	–	–
CdCl2	48,31,67	48,31,67	20,71,21	11,03,67	23,31,67
	B. cereus 5832
CdSO4	27,01,53	23,30,67	13,70,33	10,00,00	–
Cd(CH3COO)2	35,00,00	35,00,00	30,01,00	30,00,00	25,02,00
CdCl2	40,00,00	33,00,00	30,00,00	26,71,67	22,71,45
	B. subtilis 534
CdSO4	28,30,88	23,30,88	15,00,58	10,70,67	7,72,40
Cd(CH3COO)2	25,00,00	21,02,08	12,70,67	8,01,00	5,81,33
CdCl2	20,00,00	15,00,00	10,001,00	5,31,33	–
	B. amyloliquefaciens 10642
CdSO4	26,01,00	21,30,67	13,30,67	9,30,88	6,30,33
Cd(CH3COO)2	24,70,33	27,73,33	15,31,67	13,33,33	25,32,91
CdCl2	25,72,33	23,31,82	19,31,36	15,02,66	25,02,88
	B. subtilis 10641
CdSO4	26,70,88	22,70,67	11,70,88	9,30,67	6,01,46
Cd(CH3COO)2	30,70,67	30,00,00	21,71,67	26,72,33	14,03,02
CdCl2	33,01,66	30,00,00	28,31,01	22,31,45	21,71,67
	B. amyloliquefaciens 10643
CdSO4	28,60,88	22,71,20	13,70,33	10,30,33	6,00,00
Cd(CH3COO)2	24,01,00	19,01,00	10,00,00	8,31,67	–
CdCl2	20,00,00	15,00,00	10,01,00	6,01,00	–

В ходе выполненных исследований было установлено, что в отношении сульфата кадмия наименее резистентными оказались штаммы B. licheniformis 7048, а по отношению к хлориду кадмия и ацетату кадмия B. licheniformis 7048 и B. cereus 5832, соответственно.

Список литературы:

1. Ucun, H. C. Kinetic and thermodynamic studies of the biosorption of Cr(VI) by Pinus sylvestris Linn / H. С. Ucun, Y. K. Bayhan, Y. Kaya // Journal of Hazardous Materials. – 2008. – V. 153. – № 1. – P. 52-59

2. Lodeiro, P. Biosorption of cadmium by biomass of brown marine macroalgae / P. Lodeiro, B. Cordero, J.L. Barriada, R. Herrero // Bioresource Technology. – 2005. – V. 96. – № 16. – P. 1796-1803.

3. Кочубеев, В. К. Жизнь микробов в присутствии тяжелых металлов, мышьяка и сурьмы [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://microbes-extremal.ru. – 29.11.13.

Код для цитирования: Скопировать