XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Актуальность. Хозяйственная деятельность человека, набирающая все большие обороты, приводит к глобальному загрязнению окружающей среды, в т.ч. водных ресурсов. В качестве загрязнителей выступают химические вещества, среди которых важная роль отводится тяжелым металлам. Источником поступления являются промышленные предприятия, автотранспорт. Качественные изменения в питьевой воде, обусловленные поступлением загрязняющих веществ, пагубно влияют на здоровье населения. Соединения тяжелых металлов характеризуются высокой устойчивостью и способностью накапливаться в живых организмах. Возникают такие проблемы, как нарушение обмена веществ, хронические отравления, патологии со стороны сердечно-сосудистой, мочевыводящей, пищеварительной, эндокринной систем. Несовершенство систем водоочистки, особенности территориального расположения источников питьевой воды с избыточным или недостаточным содержанием биогенных элементов занимают одну из лидирующих позиций среди факторов, оказывающих большое влияние на здоровье граждан.

Питьевая вода жителям Оренбургской области поступает из подземных вод. Ввиду географического расположения для источников характерно повышенное содержание отдельных макроэлементов природного происхождения, среди которых наиболее распространенными являются высокий уровень жесткости, минерализации, железа, хлоридов, сульфатов, марганца.

В данной работе рассмотрены медь и железо, выполняющие роль кофакторов, являясь катализатором окислительно-восстановительных реакций в организме. Однако при их избыточном поступлении проявляется другая способность – участие в процессах образования свободных радикалов, вследствие чего может развиться оксидативный стресс. По результатам множественных исследований именно он выступает главным “пусковым механизмом” развития патологических состояний. Кроме накопления в организме, не стоит забывать о совместном действии, что может привести к неожиданным последствиям.

Согласно исследованиям, проводимым в 2011 году процессы свободнорадикального окисления протекали быстрее при поступлении металлов переменной валентности в дозах, равным предельно допустимой концентрации (далее – ПДК).

Возникает вопрос: может ли влияние меди и железа в дозах, ниже ПДК ускорить развитие оксидативного стресса?

Цель исследования. Изучение влияния меди и железа в дозе 0,5 ПДК на скорость развития оксидативного стресса, посредством контроля активности тканевоспецифичеких ферментов.

Материалы и методы. Исследования проведены на 40 красах-самцах линии Вистар, содержавшихся в виварии. Количество потребляемого корма и воды не имело ограничений. Для кормления был закуплен гранулированный корм, сбалансированный по питательным веществам, витаминам и микроэлементам. Для питья давалась бутилированная вода, добываемая из местных артезианских источников города Оренбурга.

Продолжительность исследования составила 14 недель. Животные были разделены на 4 группы, одна из которых была контрольной. Второй и третьей группе в питьевую воду ежедневно добавлялись вещества в количестве 0,5 ПДК: медь 0,5 мг/литр и железо 0,15 мг/литр соответственно.

Четвертая группа получала комбинацию из двух металлов по 0,5 ПДК. По истечении срока всех животных с соблюдением этических норм вывели из эксперимента. Пробы крови были собраны в пробирки с активатором свертывания. Далее путем центрифугирования получена плазма крови и форменные элементы.

В сыворотке крови определяли активность ферментов аланинаминотрансферазы (далее - АлАТ), аспартатамино-трансферазы (далее - АсАТ) и гаммаглутамилтрансферазы (далее - ГГТ).

Результаты. Потребность в воде росла с увеличением массы экспериментальных животных и составила в конечном итоге 25-35 мл в сутки.

По результатам расчетов, каждое животное получало в сутки 0,05 мг меди и 0,015 мг железа, следовательно, в клетке №3 поступление металлов с питьевой водой показало такие же значения.

Известно, что АлАТ, АсАТ, ГГТ являются тканевоспецифическими ферментами, изменяющими свои значения в зависимости от активности перекисного окисления. При исследовании крови было выявлено снижение активности АлАТ и АсАТ у всех крыс. В сыворотке животных из второй клетки, которым поступало 0,5 ПДК меди АлАТ снизилась на 28%, АсАТ на 45%. В третьей клетке, получавшей 0,5 ПДК железа по сравнению с контрольной, наблюдалось снижение активности АлАТ на 34%, АсАТ на 43%.

Можно сделать вывод о том, что поступление металлов в дозе 0,5 ПДК не только по отдельности, но и совместно приводит к снижению активности АлАТ, АсАТ.

В качестве главного антиоксиданта в организме выступает трипептид глутатион, защищающий клетки от свободных радикалов. Для поддержания его физиологической нормы необходима адекватная активность фермента ГГТ. При исследовании данного показателя были получены следующие результаты: в клетке №2, получавших медь в соответствующей дозе активность ГГТ была превышена в 1,8 раз, в клетке №3 (железо) в 2 раза, в клетке №4 (совместное поступление металлов) в 2,4 раза по сравнению с клеткой №1 – контрольной.

Таким образом, хроническое воздействие ионов меди и железа в концентрациях, не превышающих ПДК, привело к повышению уровня свободнорадикальных процессов в сыворотке крови животных. На активность АлАТ больше повлияло железо. Присутствие двух металлов в питьевой воде показало значительное снижение активности ГГТ.

Выводы. На основании вышесказанного можно сделать вывод о том, что поступление меди и железа как изолированно, так и совместно влияют на активность тканевоспецифических ферментов, в частности АлАТ, АсАТ, ГГТ.