Экспериментальная апробация эффективности биопрофилактического комплекса, направленного на снижение токсических эффектов комбинированного действия свинца и кадмия

Введение. Повышение устойчивости организма к комбинированному действию свинца и кадмия (включая системную токсичность, кардиоваскулярные эффекты и генотоксичность) с помощью теоретически обоснованного и экспериментально апробированного комплекса безвредных биопротекторов является актуальной задачей, однако информационный поиск не обнаружил примеров испытания или хотя бы теоретического обоснования средств биологической защиты от более широкого спектра неблагоприятных эффектов рассматриваемой комбинации.

Материал и методы. Эксперимент был проведён на аутбредных крысах-самцах, получавших повторные внутрибрюшинные инъекции водных растворов оксида свинца и хлорида кадмия 3 раза в неделю в течение 6 нед. По завершении экспозиции состояние организма крыс во всех группах оценивалось по большому числу (свыше пятидесяти) общепризнанных критериев токсического действия (включая биохимические и гистоморфометрические). Для оценки генотоксического действия in vivo использовали ПДАФ-анализ. Статистический анализ полученных результатов проводился с использованием t-критерия Стьюдента.

Результаты. Нами обнаружено снижение на фоне приёма биопрофилактических средств общетоксического действия по ряду общепринятых критериев. Ослаблено генотоксическое действие комбинации свинца и кадмия, оцениваемое по коэффициенту фрагментации ядерной ДНК клеток при помощи ПДАФ-анализа. Показан положительный эффект комплекса биопротекторов по гистоморфометрическим показателям комбинированной гепато- и нефротоксичности свинца и кадмия. Обнаружено однозначное снижение концентрации обоих металлов в крови тех крыс, на которых они воздействовали на фоне назначения биопрофилактического комплекса. На фоне введения свинцово-кадмиевой комбинации при добавлении к этой комбинации компонентов биопрофилактического комплекса статистически значимое уменьшение средней толщины кардиомиоцита несколько нивелировалось.

Заключение. Таким образом, разработан и экспериментально успешно апробирован способ профилактики многонаправленного комбинированного вредного действия ионов свинца и кадмия, включая общетоксическое, органотоксическое (в том числе кардиоваскулярные эффекты) и генотоксическое действие.

1. Привалова Л.И., Кацнельсон Б.А., Минигалиева И.А., Сутункова М.П., Макеев О.Г., Валамина И.Е. и соавт. Биопрофилактика в системе управления профессиональными рисками, связанными с воздействием металлсодержащих наночастиц. Гигиена и санитария. 2017; 96 (12): 1187-91 https://doi.org/10.18821/00169900-2017-96-12-1187-1191

2. Katsnelson B.A., Privalova L.I., Sutunkova M.P., Minigalieva I.A., Gurvich V.B., Shur V.Ya. et al. Experimental research into metallic and metal oxide nanoparticle toxicity in vivo. In: Bioactivity of Engineered Nanoparticles. Yan B., Zhou H., Gardea-Torresdey J., eds. Springer; 2017: 259-31

3. Киреева Е.П., Кацнельсон Б.А., Дегтярева Т.Д., Привалова Л.И., Валамина И.Е., Береснева О.Ю. и соавт. Нефротоксическое действие свинца, кадмия и его торможение комплексом биопротекторов. Токсикологический вестник. 2006; 3: 26-31.

4. Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И., Кузьмин С.В., Киреева Е.П., Хрущева Н.А., Бейкин Я.Б. и соавт. Связь доклинических изменений в почках у детей дошкольного возраста с содержанием кадмия и свинца в моче. Токсикологический вестник. 2006; 4: 35-41.

5. Кацнельсон Б.А., Дегтярева Т.Д., Привалова Л.И. Принципы экологической профилактики профессиональной и экологически обусловленной патологии от воздействия неорганических веществ. Екатеринбург: МНЦП и ОЗРП; 1999. 107 с.

6. Дегтярева Т.Д., Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И. и соавт. Оценка эффективности средств биологической профилактики свинцовой интоксикации (экспериментальное исследование). Медицина труда и промышленная экология. 2000; 3: 40-3.

7. Кацнельсон Б.А., Дегтярёва Т.Д., Привалова Л.И., Солобоева Ю.И., Киреева Е.П., Минигалиева И.А. и соавт. Биологическая профилактика экологически обусловленных нарушений здоровья: теоретические предпосылки, экспериментальные данные, оценка эффективности, практическая реализация. Биосфера. 2010; 2 (3): 375-85.

8. Kirmizis D., Chatzidimitriou D. Antiatherogenic effects of vitamin E: the search for the Holy Grail. Vasc Health Risk Manag. 2009; 5: 767-74

9. Полосьянц О.Б., Алексанян Л.А. Витамины-антиоксиданты в профилактике и лечении сердечно-сосудистых заболеваний. Русский медицинский журнал. 2005; 11: 780-5.

10. Ильясов И.Р., Белобородов В.Л., Тюкавкина Н.А. и соавт. Применение радикал-катионов ABST в оценке антиоксидантной активности флаваноидов. Фармация. 2008; 6: 15-8.

11. Shen J., Wang X., Zhou D., Li T., Tang L., Gong T. Modelling cadmiuminduced cardiotoxicity using human pluripotent stem cellderived cardiomyocytes. Cell Mol Med. 2018; 22 (9): 4221-35

12. Тараховский Ю.С., Ким Ю.А., Абдрасилов Б.С., Музафаров Е.Н. Флавоноиды: биохимия, биофизика, медицина. Пущино: Synchrobook; 2013. 310 c.

13. МР 2.3.1.2432-08 Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации.

14. Uylaş M.U., Şahin A., Şahintürk V., Alataş İ.Ö. Quercetin dose affects the fate of hepatic ischemia and reperfusion injury in rats: An experimental research. Int J Surg. 2018; 53: 117-21.

15. Li X., Jin Q., Yao Q., Xu B., Li L., Zhang S. et al. The Flavonoid Quercetin Ameliorates Liver Inflammation and Fibrosis by Regulating Hepatic Macrophages Activation and Polarization in Mice. Front Pharmacol. 2018; 9: 72. https://doi.org/10.3389/fphar.2018.00072

16. Suidasari S., Hasegawa T., Yanaka N., Kato N. Dietary supplemental vitamin B6 increases carnosine and anserine concentrations in the heart of rats. Springerplus. 2015; 4: 280. Published online 2015 Jun 19. https://doi.org/10.1186/s40064-015-1074-8

17. Gromova O.A., Torshin I.Y., Nazarenko A.G., Kalachev A.G. Deficiency of Magnesium and Pyridoxine as a Risk Factors for Coronary Heart Disease. Kardiologiya. 2016; 56 (10): 55-62.

18. Кацнельсон Б.А., Дегтярева Т.Д., Привалова Л.И. Разработка средств, повышающих устойчивость организма к действию неорганических загрязнителей производственной и окружающей среды. Российский химический журнал. 2004; XLVIII (2): 65-72

19. Gaertner R.R., Hollebone B.R. The in vitro inhibition of hepatic ferrochelatase by divalent lead and other soft metal ions. Can J Biochem Cell Biol. 1983; 61 (4): 214-22

20. Родионова Л.В. Физиологическая роль макро- и микроэлементов. Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2005; 6 (44): 195-9.

21. Громова О.А., Егорова Е.Ю., Торшин И.Ю., Громов А.Н., Гоголева И.В. О роли магния в спортивной медицине. Кардиология. 2016; 1: 1-11.

22. Brenda C.T. Kieboom, Maartje N. Niemeijer, Maarten J.G. Leening, Marten E. van den Berg, Oscar H. Franco, Jaap W. Deckers et al. Serum Magnesium and the Risk of Death From Coronary Heart Disease and Sudden Cardiac Death. J Am Heart Assoc. 2016; 5 (1). https://doi.org/10.1161/JAHA.115.002707

23. Chao S.H., Suzuki Y., Zysk J.R., Cheung W.Y. Activation of calmodulin by various metal cations as a function of ionic radius. Mol Pharmacol. 1984; 26 (1): 75-82.

24. Suzuki Y., Chao S.H., Zysk J.H., Cheung W.Y. Stimulation of calmodulin by cadmium ion. Arch Toxicol. 1985; 57: 205-11.

25. Paul L. Diet, nutrition and telomere length. J Nutr Biochem. 2011; 22: 895-901.

26. Мышьяк: гигиенические критерии состояния окружающей среды. Женева: ВОЗ; 1985. 185 с.

27. Громова О.А. Магнезиальная терапия в поликлинической практике. Справочник поликлинического врача. 2006; 1: 19-24.

28. Wang P., Fan F., Li X., Sun X., Ma L., Wu J. et al. Riboflavin attenuates myocardial injury via LSD1-mediated crosstalk between phospholipid metabolism and histone methylation in mice with experimental myocardial infarction. J Mol Cell Cardiol. 2018; 115: 115-29. https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2018.01.006

29. Трахтенберг И.М., Лубянова И.П., Апыхтина Е.Л. Роль свинца и железа как техногенных химических загрязнителей в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний. Therapia. 2010; 07-08 (49): 36-9

30. Chen C., Zhang S., Liu Z., Tian Y. et al. Cadmium toxicity induces ER stress and apoptosis via impairing energy homoeostasis in cardiomyocytes. Biosci Rep. 2015; 35 (3): e00214