Оценка биологического действия природного кремния при его поступлении в организм экспериментальных животных с питьевой водой. Часть 1

Введение. Биологическое действие природного кремния (Si) и его гигиеническое нормирование в питьевой воде по-прежнему остаются предметами разногласий в научной литературе и в практике обеспечения благоприятных условий водопользования населения. В связи с этим проведена оценка действия на организм лабораторных животных природного кремния, содержащегося в питьевой воде в концентрациях, близких к ПДК.

Материалы и методы. Исследованы питьевые воды с содержанием природного Si на уровнях ПДК в воде. Действие оценивали в 90-дневном эксперименте на 80 белых беспородных крысах-самцах. Вели наблюдения за общим состоянием, внешним видом животных, динамикой массы тела и водопотребления, изучали морфологический состав цельной крови, в пробах сыворотки определяли биохимические показатели состояния внутренних органов, в том числе печени (активность АЛТ и АСТ, уровень общего белка и альбумина), поджелудочной железы (активность α-амилазы), почек (содержание креатинина), а также активность лактатдегидрогеназы как неспецифического индикатора повреждения тканей.

Результаты. У животных, получавших с питьевой водой 17 ± 3,4 мг/л кремния при жёсткости 2,25 ± 0,47 мг-экв/л, обнаружено достоверное снижение активности АЛТ на 30-й и 90-й дни эксперимента и АСТ — на 90-й день, увеличение содержания общего белка и альбумина в сыворотке на 30-е сутки опыта. Питьевая вода с концентрациями кремния 20,5 ± 4,1 мг/л и жёсткостью 3,55 ± 0,76 мг-экв/л снижала активность АЛТ
и концентрацию креатинина в сыворотке на 30-е сутки и повышала активность амилазы на 90-е сутки эксперимента. Наибольшее водопотребление и поступление кремния с питьевой водой отмечено у животных в первый месяц эксперимента.

Ограничения исследования. Ограничения исследования связаны с небольшой продолжительностью наблюдения и малым количеством точек определения биохимических показателей во времени.

Заключение. Употребление в течение 90 дней питьевой воды, содержащей природный кремний, привело к изменениям биохимических показателей, в значительной степени свидетельствующим о положительном влиянии элемента в концентрациях 17 ± 3,4 и 20,5 ± 4,1 мг/л на организм лабораторных животных.

Соблюдение этических стандартов. Исследование одобрено локальным этическим комитетом ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» ФМБА России, проведено в соответствии с Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (ETS N 123), директивой Европейского парламента и Совета Европейского союза 2010/63/EC от 22.09.2010 г. о защите животных, использующихся для научных целей.

Участие авторов:
Егорова Н.А. — концепция и дизайн исследования, анализ материала, написание текста, редактирование;
Рахманин Ю.А. — концепция и дизайн исследования, редактирование, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи;
Михайлова Р.И. — концепция и дизайн исследования, редактирование, ответственность за целостность всех частей статьи;
Хрипач Л.В. — биохимический анализ;
Алексеева А.В. — организация исследований;
Рыжова И.Н. — концепция и дизайн статьи, сбор и обработка материала;
Кочеткова М.Г. — сбор и обработка материала, ответственность за целостность всех частей статьи;
Князева Т.Д. — биохимический анализ.

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

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила: 15.02.2024 / Принята к печати: 11.03.2024 / Опубликована: 10.04.2024

1. Вапиров В.В., Феоктистов В.М., Венскович А.А., Вапирова Н.В. К вопросу о поведении кремния в природе и его биологической роли. Учёные записки Петрозаводского государственного университета. 2017; (2): 95–102. https://elibrary.ru/yhokbd

2. Мокиенко А.В. Кремний в воде: от токсичности к эссенциальности. Вісник морської медицини. 2020; (4): 136–42. https://doi.org/10.5281/zenodo.4430795

3. Рахманин Ю.А., Егорова Н.А., Михайлова Р.И., Рыжова И.Н., Кочеткова М.Г. О гигиеническом нормировании соединений кремния в питьевой воде (обзор литературы). Гигиена и санитария. 2021; 100(10): 1077–83. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-10-1077-1083 https://elibrary.ru/hrezgo

4. Мокиенко А.В., Бабиенко В.В. Кремний как биологически активный компонент минеральных вод. Вісник морської медицини. 2021; (1): 74–81. https://doi.org/10.5281/zenodo.4688261

5. Ковалева Л.П. Состояние системы перекисное окисление липидов – антиокислительная активность у больных хроническим холециститом, пролеченных разными по продолжительности курсами на курорте «Аршан». Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2005; 52(3): 57–61. https://elibrary.ru/jpjbaz

6. Толмачев О.А., Толмачев В.О., Тихонов С.Л., Тихонова Н.В. Оценка качества кремнийсодержащей воды «Ардви» и исследование ее влияния на развитие «окислительного стресса». Ползуновский вестник. 2017; (1): 19–23. https://elibrary.ru/yubodh

7. Толмачева Н.В. Эколого-физиологическое обоснование оптимальных уровней макро- и микроэлементов в питьевой воде и пищевых рационах: Автореф. дисс. … д-ра мед. наук. М.; 2011.

8. Сапожников С.П. Влияние эколого-биогеохимических факторов среды обитания на функциональное состояние и здоровье населения Чувашии: Автореф. дисс. … д-ра мед. наук. М.; 2001.

9. Сусликов В.Л., Семенов В.Д., Ляшко Л.С. К обоснованию предельно допустимой концентрации кремниевой кислоты в питьевой воде. Гигиена и санитария. 1979; 58(11): 19–24.

10. Кеца О.В., Марченко М.М. Влияние соотношения полиненасыщенных жирных кислот семейств ω-6 и ω-3 на активность аминотрансфераз и γ-глутамилтрансферазы в сыворотке крови крыс. Вопросы питания. 2014; 83(1): 27–32. https://doi.org/10.24411/0042-8833-2014-00004 https://elibrary.ru/rxdpkv

11. Бичкаева Ф.А., Власова О.С., Шенгоф Б.А., Бичкаев А.А., Нестерова Е.В., Волкова Н.И. Возрастные изменения концентрации глюкозы, её метаболитов и активности аминотрансфераз у женщин и мужчин зрелого и пожилого возраста. Экология человека. 2022; (3): 45–55. https://doi.org/10.17816/humeco100841 https://elibrary.ru/ehjkax

12. Терещенко Ю.А., Терещенко С.Ю. Бессимптомное повышение активности сывороточных аминотрансфераз: этапы диагностического поиска. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2014; 24(1): 29–38. https://elibrary.ru/sentmn

13. Лелевич В.В., ред. Биологическая химия: учебное пособие для студентов учреждений высшего образования по медицинским специальностям. Гродно: ГрГМУ; 2015.

14. Arabnezhad L., Mohammadifard M., Rahmani L., Majidi Z., Ferns G.A., Bahrami A. Effects of curcumin supplementation on vitamin D levels in women with premenstrual syndrome and dysmenorrhea: a randomized controlled study. BMC Complement. Med. Ther. 2022; 22(1): 19. https://doi.org/10.1186/s12906-022-03515-2

15. Ikeda S., Sugihara T., Hoshino Y., Matsuki Y., Nagahara T., Okano J.I., et al. Pemafibrate dramatically ameliorated the values of liver function tests and fibrosis marker in patients with non-alcoholic fatty liver disease. Yonago Acta Med. 2020; 63(3): 188–97. https://doi.org/10.33160/yam.2020.08.009

16. Wang Z.D., Zhang Y., Dai Y.D., Ren K., Han C., Wang H.X., et al. Tamarix chinensis Lour inhibits chronic ethanol-induced liver injury in mice. World J. Gastroenterol. 2020; 26(12): 1286–97. https://doi.org/10.3748/wjg.v26.i12.1286

17. Othman M.S., Fareid M.A., Abdel Hameed R.S., Abdel Moneim A.E. The protective effects of melatonin on aluminum-induced hepatotoxicity and nephrotoxicity in rats. Oxid. Med. Cell. Longev. 2020; 2020: 7375136. https://doi.org/10.1155/2020/7375136

18. Alswat K., Al-Sohaibani F., Khathlan A., Bashmail A., Alanazi M., Kurdi A., et al. Hepatic fibrosis changes in patients with chronic hepatitis C infection who respond to direct-acting antivirals. Ann. Saudi Med. 2022; 42(2): 89–95. https://doi.org/10.5144/0256-4947.2022.89

19. Tian J., Cai M., Jin S., Chen Q., Xu J., Guo Q., et al. JianPi-QingHua formula attenuates nonalcoholic fatty liver disease by regulating the AMPK/SIRT1/NF-κB pathway in high-fat-diet-fed C57BL/6 mice. Pharm. Biol. 2023; 61(1): 647–56. https://doi.org/10.1080/13880209.2023.2188549

20. Метельская Г.Н., Новиков Ю.В., Плитман С.И., Ласточкина К.О., Хвастунов Р.М., Зайцева Е.П. О нормировании кремния в питьевой воде. Гигиена и санитария. 1987; 66(8): 19–21.

21. Beyer G., Hoffmeister A., Lorenz P., Lynen P., Lerch M.M., Mayerle J. Clinical Practice Guideline – Acute and Chronic Pancreatitis. Dtsch. Arztebl. Int. 2022; 119(29–30): 495–501. https://doi.org/10.3238/arztebl.m2022.0223

22. Черемисина К.А., Яковлева Г.Е., Барабошкина А.В., Аглетдинов Э.Ф. Результаты валидации нового метода определения активности α-амилазы человека для диагностики патологий поджелудочной железы. Сибирский научный медицинский журнал. 2021; 41(4): 79–85. https://doi.org/10.18699/SSMJ20210411 https://elibrary.ru/abyqnw

23. Закомолдина Т.В. Функциональное состояние поджелудочной железы у пациентов с сочетанием хронического панкреатита и хронической обструктивной болезни легких. Крымский терапевтический журнал. 2021; (4): 60–4. https://elibrary.ru/ignmrh

24. Vera-Portocarrero L.P., Lu Y., Westlund K.N. Nociception in persistent pancreatitis in rats: effects of morphine and neuropeptide alterations. Anesthesiology. 2003; 98(2): 474–84. https://doi.org/10.1097/00000542-200302000-00029

25. Zhu H.Y., Liu X., Miao X., Li D., Wang S., Xu G.Y. Up-regulation of CXCR4 expression contributes to persistent abdominal pain in rats with chronic pancreatitis. Mol. Pain. 2017; 13: 1744806917697979. https://doi.org/10.1177/1744806917697979

26. Benaim E., Fan T., Dash A., Gillespie M.B., McLevy-Bazzanella J. Common characteristics and clinical management recommendations for juvenile recurrent parotitis: a 10-year tertiary center experience. OTO Open. 2022; 6(1): 2473974X221077874. https://doi.org/10.1177/2473974x221077874

27. Нагибович О.А., Шипилова Д.А., Щукина Н.А., Трандина А.Е. Проблемы количественной оценки экскреторной функции почек на основе креатинина. Нефрология. 2020; 24(4): 102–9. https://doi.org/10.36485/1561-6274-2020-24-4-102-109 https://elibrary.ru/txawat

28. Мирошников М.В., Султанова К.Т., Ковалева М.А., Акимова М.А., Макарова М.Н. Определение референтных интервалов клиренса эндогенного креатинина у лабораторных животных. Лабораторные животные для научных исследований. 2022; 5(4): 21–30. https://doi.org/10.57034/ 2618723X-2022‑04‑03

29. Pingali U., Nutalapati C., Koilagundla N., Taduri G. A randomized, double-blind, positive-controlled, prospective, dose-response clinical study to evaluate the efficacy and tolerability of an aqueous extract of Terminalia bellerica in lowering uric acid and creatinine levels in chronic kidney disease subjects with hyperuricemia. BMC Complement. Med. Ther. 2020; 20(1): 281. https://doi.org/10.1186/s12906-020-03071-7

30. Hassanen N.H.M., Fahmi A., Shams-Eldin E., Abdur-Rahman M. Protective effect of rosemary (Rosmarinus officinalis) against diethylnitrosamine-induced renal injury in rats. Biomarkers. 2020; 25(3): 281–9. https://doi.org/10.1080/1354750x.2020.1737734

31. Tomita N., Hotta Y., Naiki-Ito A., Hirano K., Kataoka T., Maeda Y., et al. The phosphodiesterase 5 inhibitor tadalafil has renoprotective effects in a rat model of chronic kidney disease. Physiol. Rep. 2020; 8(17): e14556. https://doi.org/10.14814/phy2.14556

32. di Masi A. Human serum albumin: from molecular aspects to biotechnological applications. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24(4): 4081. https://doi.org/10.3390/ijms24044081