Сочетанное действие свинца и физической нагрузки на организм крыс в субхроническом эксперименте

Введение. Экспозиция организма к свинцу, связанная с условиями труда (особенно в горно-металлургическом производстве), как правило, сочетается с мышечной работой. Однако влияние этого сочетания на развитие патологического процесса досконально не изучено.

Материалы и методы. В течение 6 нед белые беспородные крысы-самцы получали внутрибрюшинно ацетат свинца в дозе 11 мг/кг, соответствующей 1/20 ЛД50, 3 раза в неделю. Физическая нагрузка животных осуществлялась на тредмиле 5 раз в неделю (вынужденный бег со скоростью 25 м/мин по 10 мин в день).

Результаты. Развившаяся интоксикация в группе, подвергавшейся воздействию только свинца, может быть охарактеризована как умеренно выраженная: из числа оценённых показателей состояния организма крыс статистически значимые неблагоприятные сдвиги в сравнении с контролем были отмечены по 33,5% показателей, среди которых увеличение содержания копропорфирина в моче, увеличение процентного соотношения ретикулоцитов в периферической крови, снижение среднего содержания гемоглобина в эритроците. Под влиянием физической нагрузки в 23,7% показателей вредный эффект свинца усилен, в 28,9% — ослаблен, в 47,4% фактически не изменился.

Заключение. Развившаяся у крыс интоксикация при изолированном действии свинца была умеренно выраженной и неоднозначно изменялась под влиянием мышечных нагрузок. Математический анализ, основанный на модели поверхности отклика, показал, что сочетанное действие этих двух факторов характеризуется типологическим разнообразием в зависимости не только от того, по какому конкретному эффекту оно оценивается, но также от дозы и уровня эффекта.

Участие авторов:

Минигалиева И.А. — концепция и дизайн исследования, написание текста, утверждение окончательного варианта статьи;

Рябова Ю.В. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, статистическая обработка, иллюстрации, написание текста;

Сутункова М.П. — концепция и дизайн исследования, утверждение окончательного варианта статьи;

Гурвич В.Б. — редактирование, утверждение окончательного варианта статьи;

Привалова Л.И. — концепция и дизайн исследования, редактирование, утверждение окончательного варианта статьи;

Панов В.Г. — статистическая обработка, иллюстрации;

Клинова С.В. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, статистическая обработка;

Соловьева С.Н. — концепция и дизайн исследования;

Сахаутдинова Р.Р. — сбор и обработка материала;

Кацнельсон Б.А. — концепция и дизайн исследования, редактирование, утверждение окончательного варианта статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Заключение комиссии по биоэтике. Локальная комиссия по биоэтике ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора одобрила это исследование, проведённое в соответствии с Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или других научных целей (ETS No. 123), Директивой Европейского Парламента и Совета Европейского союза 2010/63 / EU от 22.09.2010 о защите животных, используемых в научных целях.

Поступила: 16.11.2021 / Принята к печати: 25.11.2021 / Опубликована: 30.12.2021

1. Кацнельсон Б.А. О некоторых механизмах комбинированного действия, играющих роль в патогенезе силикоза. В кн.: Комбинированное действие химических и физических факторов производственной среды. Свердловск; 1972.

2. Кустов В.В., Тиунов Л.А., Васильев Г.А. Комбинированное действие промышленных ядов. М.: Медицина; 1975.

3. Llerena F., Maynar M., Barrientos G., Palomo R., Robles M.C., Caballero M.J. Comparison of urine toxic metals concentrations in athletes and in sedentary subjects living in the same area of Extremadura (Spain). Eur. J. Appl. Physiol. 2012; 112(8): 3027-31. https://doi.org/10.1007/s00421-011-2276-6

4. Maynar-Mariño M., Llerena F., Bartolomé I., Crespo C., Muñoz D., Robles M.C., et al. Effect of long-term aerobic, anaerobic and aerobic-anaerobic physical training in seric toxic minerals concentrations. J. Trace Elem. Med. Biol. 2018; 45: 136-41. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2017.10.007

5. Roshan V.D., Assali M., Moghaddam A.H., Hosseinzadeh M., Myers J. Exercise training and antioxidants: effects on rat heart tissue exposed to lead acetate. Int. J. Toxicol. 2011; 30(2): 190-6. https://doi.org/10.1177/1091581810392809

6. Shahandeh M., Roshan V.D., Hosseinzadeh S., Mahjoub S., Sarkisian V. Chronic exercise training versus acute endurance exercise in reducing neurotoxicity in rats exposed to lead acetate. Neural. Regen. Res. 2013; 8(8): 714-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-5374.2013.08.006

7. ICLAS. International guiding principles for biomedical research involving animals; 2012.

8. Р 1.2.3156-13. Оценка токсичности и опасности химических веществ и их смесей для здоровья человека. М.; 2013.

9. Иванова Л.А. Цитохимия ферментов клеток крови в диагностике, оценке характера течения и эффективности терапии некоторых профессиональных заболеваний: Автореф. дисс. … д-ра мед. наук. М.; 1991.

10. Кондрашова М.Н. Накопление и использование янтарной кислоты в митохондриях. В кн.: Митохондрии. Молекулярные механизмы ферментативных реакций. М.: Наука; 1972: 151-70.

11. Katsnelson B.A., Minigaliyeva I.A., Panov V.G., Privalova L.I., Varaksin A.N., Gurvich V.B., et al. Some patterns of metallic nanoparticles’ combined subchronic toxicity as exemplified by a combination of nickel and manganese oxide nanoparticles. J. Food Chem. Toxicol. 2015; 86: 351-64. https://doi.org/10.1016/j.fct.2015.11.012

12. Minigalieva I.A., Katsnelson B.A., Panov V.G., Privalova L.I., Varaksin A.N., Gurvich V.B., et al. In vivo toxicity of copper oxide, lead oxide and zinc oxide nanoparticles acting in different combinations and its attenuation with a complex of innocuous bio-protectors. Toxicology. 2017; 380: 72-93. https://doi.org/10.1016/j.tox.2017.02.007

13. Klotz K., Göen T. Human biomonitoring of lead exposure. Met. Ions. Life Sci. 2017; 10: 17. https://doi.org/10.1515/9783110434330-006

14. Kayaaltı Z., Sert S., Kaya-Akyüzlü D., Söylemez E., Söylemezoğlu T. Association between delta-aminolevulinic acid dehydratase polymorphism and placental lead levels. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2016; 41: 147-51. https://doi.org/10.1016/j.etap.2015.11.017

15. Lee S.H. The effects of lead exposure on hematocrit and hemoglobin. Korean J. Prev. Med. 1980; 13(1): 41-6.

16. Peters J.L., Perry M.J., McNeely E., Wright R.O., Heiger-Bernays W., Weuve J. The association of cadmium and lead exposures with red cell distribution width. PLoS One. 2021; 16(1): e0245173. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0245173

17. Oyedotun K.S., Lemire B.D. The quaternary structure of the saccharomyces cerevisiae succinate dehydrogenase: homology modeling, cofactor docking, and molecular dynamics simulation studies. J. Biol. Chem. 2004; 279(10): 9424-31. https://doi.org/10.1074/jbc.M311876200

18. Федорин Д.Н., Добычина М.А., Лопырева М.В., Черкасских М.В., Епринцев А.Т. Зависимость экспрессии генов мембранно-связанных субъединиц сукцинатдегидрогеназы от степени метилирования отдельных СО-динуклеотидов их промоторов. Auditorium. 2017; (2): 65-70.

19. Tarugi P., Calandra S., Borella P., Vivoli G.F. Heavy metals and experimental atherosclerosis. Effect of lead intoxication on rabbit plasma lipoproteins. Atherosclerosis. 1982; 45(2): 221-34. https://doi.org/10.1016/0021-9150(82)90140-X

20. Skoczyńska A., Smolik R., Jeleń M. Lipid abnormalities in rats given small doses of lead. Arch. Toxicol. 1993; 67(3): 200-4. https://doi.org/10.1007/BF01973308

21. Anatskaya O.V., Vinogradov A.E. Genome multiplication as adaptation to tissue survival: Evidence from gene expression in mammalian heart and liver. Genomics. 2007; 89(1): 70-80. https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2006.08.014

22. Абылаев Ж. Состояние эндокринной системы при хронической свинцовой интоксикации: Автореф. дисс. … д-ра мед. наук. М.; 1990.

23. García-Lestón J., Méndez J., Pásaro E., Laffon B. Genotoxic effects of lead: an updated review. Environ. Int. 2010; 36(6): 623-36. https://doi.org/10.1016/j.envint.2010.04.011

24. Katsnelson B.A., Tsepilov N.A., Panov V.G., Sutunkova M.P., Varaksin A.N., Gurvich V.B., et al. Applying theoretical premises of binary toxicity mathematical modeling to combined impacts of chemical plus physical agents (a case study of moderate subchronic exposures to fluoride and static magnetic field). Food Chem. Toxicol. 2016; 95: 110-20. https://doi.org/10.1016/j.fct.2016.06.024

25. Katsnelson B.A., Privalova L.I., Sutunkova M.P., Minigalieva I.A., Gurvich V.B., Shur V.Y., et al. Experimental research into metallic and metal oxide nanoparticle toxicity in vivo. In: Bioactivity of Engineered Nanoparticles. Singapore; 2017: 259-319.