Показатели окислительного стресса при интраназальном введении крысам растворов противогололёдного реагента

Введение. Применение противогололёдных реагентов (ПГР) является эффективной мерой снижения травматизма населения, но требует совершенствования методов оценки их безопасности.

Цель исследования – изучить показатели окислительного стресса в крови крыс при апробации интраназального (и/н) пути введения растворов ПГР как одной из возможных моделей их поступления в натурных условиях на примере жидкого ПГР хлоридной группы (22% CaCl₂; 6% NaCl).

Материал и методы. Самцам крыс Wistar (по 10 крыс в группе) ежедневно вводили в полость носа по 100 мкл растворов ПГР в концентрациях (С) 0; 0,75; 7,5 и 75 мл/л водопроводной воды. Через 5 и 28 дней после начала эксперимента определяли содержание в гемолизатах малонового диальдегида (МДА), восстановленного глутатиона (GSH), активность супероксиддисмутазы (СОД), каталазы, глутатионпероксидазы (ГПО) и глутатионредуктазы (ГР). Для регрессионного анализа зависимостей доза-эффект использовали логарифмическую трансформацию х = lg(С + 0,01) + 2.

Результаты. Через 5 дней после начала опыта в гемолизатах крыс наблюдали адаптивные дозозависимые изменения активности СОД (R = –0,504; p = 0,001); ГР (R = 0,548; p < 0,001) и каталазы (R = 0,725; p < 0,001); через 28 дней – дозозависимое увеличение содержания МДА (R = 0,617; p < 0,001) и активности ГПО (R = 0,326; p = 0,04). Выявленные эффекты, по-видимому, обусловлены наличием в ПГР дополнительных компонентов (детергентов, ингибиторов коррозии и т. п.), поскольку достоверные различия с контролем найдены и при минимальной концентрации 0,75 мл/л (С_Na⁺ в 200 раз ниже, чем в физрастворе; С_Ca²⁺ эквивалентна содержанию в сыворотке). В частности, резкое увеличение активности каталазы через 5 дней может отражать её участие в метаболизме формиатов (часто используемой противокоррозионной добавки) в условиях их введения в обход портальной вены.

Заключение. При и/н введении крысам растворов изучаемого ПГР хлоридной группы в концентрациях 0,75–75 мл/л выявлены отчётливые дозозависимые признаки компенсированного (5 дней) и декомпенсированного (28 дней) окислительного стресса, предположительно за счёт наличия в ПГР дополнительных компонентов.

1. Сосенкина И.М., Осокин Н.А., Климентова А.Ю. Экономические последствия гололедного травматизма в регионах РФ. Стратегические решения и риск-менеджмент. 2019; 10(1): 58-69. https://doi.org/10.17747/2618-947X-019-1-58-69

2. Шац М.М., Скачков Ю.Б., Черепанова А.П. Уличный травматизм г. Якутска как производная состояния дорожных систем. Якутский медицинский журнал. 2017; 59(3): 113-6.

3. Девяткова Г.И., Мчедлишвили А.А., Щепеткова Е.Р. Анализ показателей травматизма, связанного с управляемой причиной (гололед) на примере крупного краевого центра (город Пермь). Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018; (11): 267-71.

4. Björnstig U., Björnstig J., Dahlgren A. Slipping on ice and snow - elderly women and young men are typical victims. Accid. Anal. Prev. 1997; 29(2): 211-5. https://doi.org/10.1016/s0001-4575(96)00074-7

5. Morency P., Voyer C., Burrows S., Goudreau S. Outdoor falls in an urban context: winter weather impacts and geographical variations. Can. J. Public Health. 2012; 103(3): 218-22. https://doi.org/10.1007/bf03403816

6. Murray I.R., Howie C.R., Biant L.C. Severe weather warnings predict fracture epidemics. Injury. 2011; 42(7): 687-90. https://doi.org/10.1016/j.injury.2010.12.012

7. Merrild U., Bak S. An excess of pedestrian injuries in icy conditions: A high-risk fracture group - elderly women. Accid. Anal. Prev. 1983; 15(1): 41-8.

8. Сафонова Ю.А., Зоткин Е.Г., Торопцова Н.В. Диагностика риска и профилактика падений: проект клинических рекомендаций Ассоциации ревматологов России и Российской ассоциации по остеопорозу. Научно-практическая ревматология. 2020; 58(2): 133-9. https://doi.org/10.14412/1995-4484-2020-133-139

9. Никитин А.А. Противогололедные материалы. В поисках компромисса. Башкирский экологический вестник. 2013; (3-4): 33-5.

10. Аржанухина С.П., Гарибов Р.Б., Кочетков А.В., Янковский Л.В., Глухов Т.А., Бобков А.В. Выбор требований к противогололедным материалам для зимнего содержания автомобильных дорог мегаполиса. Вода: химия и экология. 2013; 58(4): 106-15.

11. Андрейчатенко В.В., Вандышев С.А., Зотиков В.С., Примаков А.А., Ребристая А.П., Родин А.А. Состав антигололедного реагента. Патент РФ № 2259383 C1; 2005.

12. Ачкеева М.В., Морозов И.В., Романюк Н.В., Шаршков В.В. Способ предотвращения или ликвидация скользкости дорожного покрытия, способ приготовления указанного жидкого антигололедного реагента и технологическая линия для его приготовления. Патент РФ № 2352709 C2; 2009.

13. Buteau G.H., Cushman J.R., Griffis L.C., Rogers B.C., Duke J.T., Cooper P.N. The effects of exposure to Chevron Ice-B-Gon® deicer in laboratory animals and human volunteers. Resour. Conserv. Recycl. 1992; 7(1-3): 133-8. https://doi.org/10.1016/0921-3449(92)90011-P

14. Русаков Н.В., Мухамбетова Л.Х., Крятов И.А., Коганова З.И., Фадеева И.И., Чудакова С.Б. и соавт. Оценка степени опасности химических веществ, загрязняющих почву, при воздействии на организм экспериментальных животных. Гигиена и санитария. 2007; 85(2): 68-70.

15. Чудакова С.Б. Токсиколого-гигиеническая оценка степени опасности антигололедных реагентов: Автореф. дисс. … канд. мед. наук. М.; 2006.

16. Крятов И.А., Тонкопий Н.И., Водянова М.А., Русаков Н.В., Донерьян Л.Г., Евсеева И.С. и соавт. Методические подходы к обоснованию гигиенических требований к применению противогололедных материалов. Гигиена и санитария. 2014; 93(6): 52-4.

17. Аликбаева Л.А., Мокроусова О.Н., Меркурьева М.А., Бек А.В., Садченко В.Ю. Токсиколого-гигиеническая характеристика хлорсодержащих противогололедных материалов. Профилактическая медицина. 2014; (4): 25-9.

18. Аликбаева Л.А., Золотарева А.А., Бек А.В., Рыжков А.Л. Токсиколого-гигиеническая оценка твердых химических противогололедных материалов. Профилактическая и клиническая медицина. 2019; (1): 22-7.

19. Водянова М.А., Крятов И.А., Чудакова С.Б., Ушакова О.В., Евсеева И.С., Маковецкая А.К. и соавт. Оценка аллергенного, иммуногенного и кожно-раздражающего действия антигололедных реагентов на организм теплокровных животных. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2019; 167(5): 599-603.

20. Stocks J., Dormandy T.L. A direct thiobarbituric acid-reacting chromogen in human red blood cells. Clin. Chim. Acta. 1969; 27(1): 117-20. https://doi.org/10.1016/0009-8981(70)90383-9

21. Ellman G.L. Tissue sulfhydryl groups. Arch. Biochem. Biophys. 1959; 82(1): 70-77.

22. Sun N., Zigmun S. An improved spectrophotometric assay for superoxide dismutase based on epinephrine autoxidation. Anal. Biochem. 1978; 90(1): 81-9. https://doi.org/10.1016/0003-2697(78)90010-6

23. Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова И.Г., Токарев В.Е. Метод определения активности каталазы. Лабораторное дело. 1988; (4): 44-7.

24. Арутюнян А.В., Дубинина Е.Е., Зыбина Н.Н. Методы оценки свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы организма. СПб.: Фолиант; 2000.

25. Сидоренко Г.И., Меркурьева Р.В., ред. Методические указания к оценке биохимических, морфологических, иммунологических и физиологических показателей ранних изменений функциональных реакций человека при воздействии факторов окружающей среды. М.-Пермь; 1986: 32-3.

26. Boyaka P.N., McGhee J.R., Czerkinsky C., Mestecky J. Mucosal vaccines: an overview. In: Mestecky J., Lamm M.E., eds. Mucosal Immunology. Cambridge: Academic Press, 2005: 855-74

27. Синяшина Л.Н., Сёмин Е.Г., Медкова А.Ю., Сюндюкова Р.А., Каратаев Г.И. Доклиническое исследование токсичности и безопасности кандидатной живой коклюшной вакцины интраназального применения. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2018; 17(6): 98-108. https://doi.org/10.31631/2073-3046-2018-17-6-98-108

28. Wang-Fischer Y. Manual of Stroke Models in Rats. Boca Raton: CRC Press; 2008.

29. Song G., Xi G., Li Y., Zhao Y., Qi C., Song L., et al. Double triggers, nasal induction of a Parkinson’s disease mouse model. Neurosci. Lett. 2020; 724: 134869. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2020.134869

30. Wang C.Y., Ihmsen H., Hu Z.Y., Chen J., Ye X.F., Chen F., et al. Pharmacokinetics of intranasally administered dexmedetomidine in Chinese children. Front. Pharmacol. 2019; 10: 756. https://doi.org/10.3389/fphar.2019.00756

31. Hanson L.R., Roeytenberg A., Martinez P.M., Coppes V.G., Sweet D.C., Rao R.J., et al. Intranasal deferoxamine provides increased brain exposure and significant protection in rat ischemic stroke. J. Pharmacol. Exp. Ther. 2009; 330(3): 679-86. https://doi.org/10.1124/jpet.108.149807

32. Thorne R.G., Pronk G.J., Padmanabhan V., Frey W.H. Delivery of insulin-like growth factor-I to the rat brain and spinal cord along olfactory and trigeminal pathways following intranasal administration. Neuroscience. 2004; 127(2): 481-96. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2004.05.029

33. Pires A., Fortuna A., Alves G., Falcao A. Intranasal drug delivery: how, why and what for? J. Pharm. Pharm. Sci. 2009; 12(3): 288-311. https://doi.org/10.18433/j3nc79

34. Hazardous Substances Data Bank (HSDB). Record Name: SODIUM CHLORIDE, CID 5234. Available at: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/source/hsdb/6368

35. Kagen M.H., Bansal M.G., Grossman M. Calcinosis cutis following the administration of intravenous calcium therapy. Cutis. 2000; 65(4): 193-4.

36. Moss J., Syrengelas A., Antaya R., Lazova R. Calcinosis cutis: a complication of intravenous administration of calcium glucanate. J. Cutan. Pathol. 2006; 33(Suppl. 2): 60-2. https://doi.org/10.1111/j.1600-0560.2006.00519.x

37. Lin C., Hsieh K.C., Yeh M.C., Sheen-Chen S.M., Chou F.F. Skin necrosis after intravenous calcium chloride administration as a complication of parathyroidectomy for secondary hyperparathyroidism: report of four cases. Surg. Today. 2007; 37(9): 778-81. https://doi.org/10.1007/s00595-006-3426-z

38. Jiang M., Terra J., Rossi A.M., Morales M.A., Saitovitch E.B., Ellis D.E. Fe 2+/Fe 3+ substitution in hydroxyapatite: Theory and experiment. Phys. Rev. B. 2002; 66(22): 224107.

39. Kolmas J., Groszyk E., Kwiatkowska-Różycka D. Substituted hydroxyapatites with antibacterial properties. BioMed Res. Int. 2014; 2014: 178123. https://doi.org/10.1155/2014/178123

40. Han S.X., Ning Z.W., Chen K., Zheng J. Preparation and tribological properties of Fe-hydroxyapatite bioceramics. Biosurf. Biotribol. 2017; 3(2): 75-81. https://doi.org/10.1016/j.bsbt.2017.07.001

41. Patel G.B., Zhou H., Ponce A., Chen W. Safety evaluation of calcium administered intranasally to mice. Int. J. Toxicol. 2009; 28(6): 510-8. https://doi.org/10.1177/1091581809347388

42. Southam D., Dolovich M., O’Byrne P.M., Inman M. Distribution of intranasal instillations in mice: effects of volume, time, body position, and anesthesia. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 2002; 282(4): L833-9. https://doi.org/10.1152/ajplung.00173.2001

43. Розов С.Ю., Паткина И.А., Розов Ю.Н., Шестаченко А.Ю. Использование солей муравьиной кислоты для улучшения свойств противогололедных материалов. Eur. J. Analyt. Appl. Chem. 2017; (1): 21-30. https://doi.org/10.20534/EJAAC-17-1-21-30

44. Cook R.J., Champion K.M., Giometti C.S. Methanol toxicity and formate oxidation in NEUT2 mice. Arch. Biochem. Biophys. 2001; 393(2): 192-8. https://doi.org/10.1006/abbi.2001.2485

45. Hanzlik R.P., Fowler S.C., Eells J.T. Absorption and elimination of formate following oral administration of calcium formate in female human subjects. Drug Metab. Dispos. 2005; 33(2): 282-6. https://doi.org/10.1124/dmd.104.001289

46. Brosnan M.E., Brosnan J.T. Formate: the neglected member of one-carbon metabolism. Annu. Rev. Nutr. 2016; 36: 369-88. https://doi.org/10.1146/annurev-nutr-071715-050738