ПОРІВНЯЛЬНА ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ПЕКТИНОВИХ КОМПОЗИЦІЙ ПРИ ДІЇ РТУТІ

Інститут медицини праці АМН України, м. Київ

Актуальність проблеми. Ртуть як токсичний метал відома людству протягом декількох століть. Незважаючи на те, що останнім часом сфера застосування ртуті суттєво звузилась, цей метал все ще широко застосовується у різних галузях промисловості. Це супроводжується надходженням ртуті до довкілля і зумовлює промислові та побутові випадки забруднення як у нашій країні, так і за кордоном [1, 2]. Саме тому розробка методів детоксикації організму з метою видалення ртуті за умов її надходження у низьких концентраціях продовжує залишатись актуальною проблемою.

Відома велика кількість комплексоутворюючих сполук, що видаляють важкі метали з організму, найвідомішими з них є дитіоли. На жаль, ці препарати, активно виводячи метали, нерідко викликають небажані побічні явища — збідніння організму на мікроелементи, алергічні реакції, зміни в крові, у зв'язку з чим вони не завжди придатні для тривалого застосування, зокрема, з метою профілактики чи лікування так званого мікромеркуріалізму [3]. Ще одним недоліком цих препаратів, зокрема, 2,3-димеркаптопропанолу, є вторинна резорбція ртуті в такі органи, як мозок [4] або нирки [5, 6]. І хоча в роботі [7] показано досить високу ефективність N-бензил-D-глюкаміндитіокарбамату порівняно з 2,3-димеркаптопропанолом та D-пеніциламіном, або той факт, що п-аміногіпурат позитивно впливає на організм, якщо його вводити перед хлоридом ртуті [8], залишається актуальним пошук таких препаратів, які б перешкоджали вторинній резорбції металів і водночас характеризувались "м'якою" дією з мінімальними побічними ефектами. Саме тому застосування хелатних комплексів рослинного походження, серед яких особливе місце посідають пектини — органічні речовини на основі ланцюга полігалактуронових кислот, може вважатись одним з перспективних напрямків у системі біологічної профілактики [9]. Біологічна профілактика обумовлює тривале використання відповідних засобів та методів впливу на великі контингенти практично здорових працюючих та населення. Нами накопичено певний досвід з питань пектинопрофілактики [10—12], проте відсутність робіт з порівняльної характеристики ефективності різних видів пектину обумовило необхідність проведення такого досліду.

Зважаючи на можливість уживання пектину широкими верствами населення, в тому числі дітьми та особами похилого віку, зараз у нашій лабораторії закономірності впливу потенційно токсичних хімічних речовин, а також пов'язані з цим проблеми профілактики, у тому числі й індивідуальної, вивчаються з урахуванням значимості вікового фактору.

Матеріали та методи дослідження

Проведено декілька серій досліджень. У першій вивчали вплив 1/300 ЛД₅₀ (0,09 мг/кг) хлориду ртуті (II) при внутрішньоочеревинному введенні на молодих і старших щурів у динаміці (10, 30, 45 та 60 введень) з визначенням вмісту ртуті в крові, печінці, нирках. Вибір такої дози хлориду ртуті обумовлений максимальним наближенням до реальних умов, коли на переважну більшість населення чиниться негативний хронічний вплив саме низьких концентрацій важких металів. Друга та третя серії досліджень були проведені з пектиновими препаратами. При цьому було взято дещо більшу дозу ртуті з метою кращого виявлення ефекту дії пектинів. Так, у 10-тижневому експерименті було досліджено накопичення та виведення ртуті при застосуванні пектинових препаратів на нелінійних щурах-самцях різного віку (молоді, середньої та старшої вікових груп). Тварини були розділені на п'ять груп по 8 щурів у кожній: перша група — контрольна, друга — внутрішньоочеревинне введення хлориду ртуті в дозі 1/150 ЛД₅₀, третя, четверта, п'ята — внутрішньоочеревинне введення хлориду ртуті плюс один з пектинів — буряковий (БП), яблучний (ЯП) чи пектин-вітамінне драже (ПВД) по 0,05 г на добу разом з харчами. Третя серія дослідів була проведена виключно на щурах середньої вікової групи з використанням БП у динаміці (1, 2, 5 тижні) у дозах 1/50 ЛД₅₀ та 1/100 ЛД₅₀.

Атомно-абсорбційне визначення вмісту ртуті у крові та органах експериментальних тварин проводили за допомогою ртуть-гідридної приставки (метод "холодної пари") на приладі фірми "Perkin-Elmer 5100-Z PC". Морфологічні дослідження проводили фіксацією окремих шматочків печінки в кальцій-формоловому фіксаторі Беккера для гістохімічного виявлення ліпідів, а також в рідині Карнуа для виявлення в печінці глікогену. Зрізи печінки, нирок і селезінки фарбували гематоксиліном і еозином для оглядової мікроскопії, а також азур-ІІ-еозином для виявлення і диференціювання клітин сполучної тканини. Для гістохімічного виявлення глікогену в печінці парафінові зрізи фарбували методом Шабадаша.

Результати та їх обговорення

В дослідах з вивчення впливу 1/300 ЛД₅₀ хлориду ртуті (II) виявлено накопичення ртуті в крові, печінці та нирках. Вміст ртуті в крові збільшувався в обох групах щурів (табл. 1) з плином досліду, але особливо різке зростання відзначалось у молодих тварин при 60 введеннях. Зростання вмісту ртуті у старших щурів відбувалося повільніше.

Характер накопичення ртуті в печінці мав деякі відмінності у молодих та старших щурів. Було виявлено зростання вмісту ртуті у печінці молодих щурів в період між 10 та 30 введеннями та 45 та 60 введеннями (р<0,05), в період між 30 та 45 введеннями вміст ртуті у молодих тварин вірогідно не змінювався. У старших щурів також знайдено накопичення ртуті у печінці. Вміст ртуті в період між 10 та 30 введеннями у старших щурів вірогідно не змінювався, але до 45 введень рівень був найбільшим та до 60 введень продовжував залишатись досить високим (р<0,05). Таким чином, має місце двофазний характер накопичення ртуті у печінці молодих та старших експериментальних тварин, яке, до того ж, було різним. У молодих щурів спостерігали "плато" за незмінного рівня у період між 30 та 45 введеннями, а у старших дещо раніше — між 10 та 30 введеннями. В інші терміни виявлено зростання рівня ртуті у печінці щурів обох груп.

В нирках молодих та старших щурів також спостерігали накопичення ртуті. Одначе у старших щурів виявлено збільшення рівня вмісту ртуті у нирках, яке мало двофазний характер накопичення з "плато" між 30 та 45 введеннями. В нирках молодих тварин такого двофазного характеру встановлено не було, спостерігали лише поступове збільшення рівня в період між 10 та 60 введеннями.

У другій серії досліду було збільшено концентрацію ртуті та застосовано пектинові препарати. З даних, наведених у табл. 2, випливає, що концентрація ртуті поступово зростала в крові молодих щурів, при цьому найбільша кількість ртуті була у крові молодих щурів, а найменша — у старих. Спостерігали вірогідне зниження рівня ртуті у крові молодих і старих щурів, котрі одержували всі три види пектинів порівняно з контрольною групою, що одержувала тільки ртуть та тенденція до зниження у крові щурів середнього віку. Саме у крові останніх щурів було виявлено найменшу кількість ртуті, тоді як у молодих і старих рівні були приблизно однаковими.

Виявлено накопичення ртуті у печінці тварин всіх досліджуваних груп (р<0,05 стосовно контролю), причому у молодих щурів кількість ртуті у печінці у декілька разів перевищувала аналогічні показники "середніх" і старих тварин. Призначення пектинових препаратів дещо сприяло зменшенню кількості ртуті у печінці. Певна достовірність простежується лише у групі щурів середнього віку з використанням БП та ПВД, а також у старих щурів з використанням ПВД.

Реєструвалась тенденція до збільшення вмісту ртуті у нирках молодих щурів при дії ЯП і ПВД та незначне зниження рівня при дії БП. У щурів середнього віку при дії всіх трьох пектинів спостерігалось зменшення вмісту ртуті, а у старих на тлі суттєвого зростання порівняно з контролем при введенні хлориду ртуті (ІІ) відзначалось також і суттєве зниження рівня ртуті при дії пектинів, особливо БП. Таке зниження при дії БП контрастує з даними морфологічних досліджень.

Останні показали, що при введенні хлориду ртуті осередкові дистрофічні зміни в цитоплазмі гепатоцитів (каламутне набухання) виявляються у щурів всіх вікових груп. Такий стан гепатоцитів є по суті пристосувальною реакцією цитоплазми на дану дію, воно не спричиняє недостатності органу, а може лише свідчити про зниження окислювальних процесів внутрішньоклітинного дихання [13]. Ядра гепатоцитів у старих щурів були дрібних розмірів і часто гіперхромними, тоді як у "середніх" і особливо молодих — світлими і мали середні і крупні розміри. Реєструвались відсутність зірчастих ретикулоцитів (купферові клітини) у старих щурів і наявність достатньої їх кількості у "середніх" і молодих тварин. Роль цих клітин вагома у виконанні захисної функції печінки, а також в утворенні комплексу альбумін-білірубін, який стимулює функцію і регенерацію гепатоцитів [14].

Використання морфометричного методу дозволило виявити адаптаційні процеси в печінці щурів і особливості функціонального стану цього органу печінки після введення щурам хлориду ртуті і в умовах добавки до їх раціону пектинових препаратів. Так, при введенні хлориду ртуті знайдено достовірне збільшення (щодо контролю) кількості гепатоцитів в полі зору у тварин всіх вікових груп на фоні малої зміни кількості двоядерних і багатоядерцевих клітин. Це, можливо, свідчить про адаптаційні процеси в печінці, що найхарактерніше виявляється у молодих щурів.

При введенні хлориду ртуті з різними пектиновими препаратами дистрофічні зміни в цитоплазмі гепатоцитів також носили осередковий характер. У всіх випадках чітко контурувались ядра, але величина їх також була неоднаковою у щурів різних вікових груп (дрібні у старих щурів). Звертало на себе увагу порушення гемодинаміки в печінці щурів середнього віку і особливо старих тварин після введення хлориду ртуті з додаванням в їжу БП. Адаптаційні процеси, що спостерігались в печінці, здійснювалися, головним чином, за рахунок гіпертрофії гепатоцитів, що виявляється зменшенням їх кількості в полі зору на фоні малого числа диплоїдних клітин.

У нирках молодих щурів при введенні хлориду ртуті (ІІ) та хлориду ртуті (ІІ) з пектинами відзначалось осередкове набухання клітин епітелію звивистих канальців у різному ступені. Так, якщо при ізольованому введенні хлориду ртуті набухання епітелію звивистих канальців супроводжувалось відсутністю просвітів в окремих з них, то при додаванні БП таких змін не спостерігалось. У той же час при ЯП та особливо ПВД відзначалось злущування поодиноких клітин епітелію у просвіт багатьох канальців. Повнокров'я органу (переповнення кров'ю судин) та інфільтрація мали місце лише при ізольованому введенні хлориду ртуті.

У нирках щурів середньої вікової групи при введенні хлориду ртуті виявляються осередкові дистрофічні зміни клітин паренхіми (набухання цитоплазми, пікноз окремих ядер). Порушень з боку гемодинаміки не виявлено. Введення хлориду ртуті з БП спричиняло виражену судинну реакцію (повнокров'я судин, капілярів, периваскулярний набряк), котра поєднується з каламутним набуханням цитоплазми клітин проксимального та дистального відділів звивистих канальців та прямих канальців (окремі ядра у стані пікнозу, в поодиноких клітинах вони відсутні). При введенні ЯП та ПВД відзначалась лише осередкова паренхіматозна дистрофія епітелію звивистих канальців з набуханням окремих клітин.

У нирках щурів старшої групи при введенні хлориду ртуті, хлориду ртуті з ЯП та БП мало місце повнокров'я, котре особливо було виражене при додаванні БП, повнокров'я клубочків, набухання епітелію звивистих канальців з відсутністю просвіту окремих канальців. У двох щурів з п'яти визначались без'ядерні клітини, переважна більшість з них з гіперхромним ядром. Каламутне набухання цитоплазми клітин всіх відділів звивистих канальців виявлялося тільки при введенні хлориду ртуті. При додаванні до харчового раціону ЯП і ПВД вираженість цих змін значно зменшувалась. Спостерігалося злущування окремих клітин в просвіт канальців у старих щурів. Клубочки у всіх досліджуваних серіях не змінювалися, а строма органу була завжди достатньо інфільтрована.

Третя серія експерименту дозволила проаналізувати накопичення ртуті та виведення її за допомогою БП у динаміці. З плином досліду при дії 1/100 ЛД₅₀ HgCl₂ реєструвалось поступове зростання кількості ртуті у крові щурів (таблиця 3).

У групі тварин, що одержувала БП, теж було відзначене зростання кількості ртуті з першого до другого тижня з подальшою стабілізацією, при цьому рівень металу в крові був нижчим, ніж у групи, яка не одержувала БП. Дещо інша картина була одержана при дії ртуті в дозі 1/50 ЛД₅₀. У групи щурів, що одержували БП, на другий тиждень спостерігалось різке підвищення вмісту ртуті, особливо в печінці та нирках. У групі, яка не одержувала пектин, такої закономірності відзначено не було. Крім того, виявлене накопичення ртуті у печінці з максимумом на другий тиждень у всіх досліджуваних групах. Просліджувалась тенденція до зниження рівня ртуті у печінці в групі щурів, що одержували пектини. Невелике зниження вмісту ртуті спостерігалось у групі, що одержувала БП, порівняно з групою, яка одержувала тільки хлорид ртуті в дозі 1/100 ЛД₅₀. Рівень ртуті при введенні HgCl₂ у дозі 1/50 ЛД₅₀ не відрізнявся від контролю.

При введенні хлориду ртуті у дозі 1/50 ЛД₅₀ протягом 5 тижнів у тварин мали місце гемодинамічні порушення, відзначалась зерниста дистрофія цитоплазми гепатоцитів, клітин епітелію звивистих канальців нирок, вираженість яких зростає зі збільшенням терміну спостереження. За даними морфометрії адаптаційні процеси у печінці виражені слабко, про що свідчить достовірне збільшення числа гепатоцитів у полі зору. У селезінці в динаміці дії збільшується повнокров'я, а функціональний стан знижується (зменшення розмірів лімфатичних вузликів).

При введенні хлориду ртуті з одночасним додаванням до харчового раціону БП у печінці відбувається посилення адаптаційних реакцій. Це підтверджується зменшенням кількості гепатоцитів у полі зору (за рахунок набухання клітин), збільшенням кількості двоядерних та багатоядерцевих гепатоцитів (2 та 5 тижнів). Поруч з цим знижуються кількість фосфоліпідів та вміст глікогену у клітинах.

У нирках зменшується ступінь вираженості дистрофічних змін (окремі клітини у звивистих канальцях з зернистою цитоплазмою та поодинокі з гіперхромно забарвленим ядром). До кінця експерименту виявлялись дрібні поодинокі інфільтрати та повнокров'я капілярів.

При введенні хлориду ртуті у дозі 1/100 ЛД₅₀ адаптаційні процеси у печінці розвинуті слабко, про що свідчить збільшення числа гепатоцитів у полі зору, незначне зменшення числа двоядерних та багатоядерцевих клітин. Поруч з цим реєструвалась дрібноосередкова дистрофія цитоплазми гепатоцитів, клітин епітелію звивистих канальців нирок.

При введенні хлориду ртуті з одночасним додавання пектину у печінці відзначалось деяке набухання гепатоцитів, що підтверджувалось зменшенням кількості клітин у полі зору в динаміці спостереження. При цьому збільшувалась кількість двоядерних (2 тижні) та багатоядерцевих (2 та 5 тижнів) клітин. Зірчасті ретикулоендотеліоцити залишались численними, збільшився вміст глікогену та фосфоліпідів.

У нирках зберігались дрібноосередкові дистрофічні зміни цитоплазми клітин звивистих канальців, дрібні інфільтрати у стромі, повнокров'я органу (в основному дрібних капілярів).

Таким чином, результати експериментальних досліджень показали збільшення вмісту ртуті в крові щурів усіх вікових груп при дії хлориду ртуті у дозі 1/300 ЛД₅₀. Характер накопичення ртуті в печінці та нирках у молодих та старших щурів має певні особливості — двофазний період відкладання, котрий, у свою чергу, мав відмінності як за віком тварин, так і за органами. Можна зробити висновок, що печінка старших тварин раніше перебудовується у відповідь на токсичну дію ртуті, а у молодих тварин відповідь настає пізніше.

При дії хлориду ртуті у дозі 1/150 ЛД₅₀ у щурів виявлено невелике зростання концентрації ртуті у крові та суттєве зростання у печінці та нирках. Ртуть накопичувалась у печінці та нирках тварин усіх вікових груп. В крові тварин, які одержували пектинові препарати, помітно знижувався вміст ртуті, особливо у молодих щурів. Дещо менше цей ефект відмічався в органах. Можна припустити, що у тварин старшої вікової групи процес відкладання ртуті обумовлений появою нових механізмів регулювання, що забезпечує тим самим життєдіяльність організму в умовах токсичної дії металу. У молодих цей процес ще достатнім чином не відрегульований.

Виявлені певні вікові особливості адаптації організму щурів при дії хлориду ртуті у дозі 1/150 ЛД₅₀ та пектинових препаратів. БП за переважною більшістю показників виявився найефективнішим для щурів середньої вікової групи, що може пояснюватися його найкращою комплексоутворюючою здатністю. У старих щурів, найефективнішим було ПВД, що може пояснюватись неспецифічним характером дії за рахунок впливу біологічно активних речовин композиції (вітамінів, ессенціальних мікроелементів) на загальні реакції організму. При дії хлориду ртуті в дозі 1/50 ЛД₅₀ ефективність пектину виявилась дещо нижчою від тої, котра спостерігалась для інших доз, а це ще раз підтверджує той факт, що пектинові препарати найкраще застосовувати при дії малих доз важких металів.

Література
1. Трахтенберг I.М., Краснокутська Л.М., Коршун М.М., Козлов K.П. Нові дані щодо гігієнічної характеристики "ртутної небезпеки" з позицій медицини праці та промислової екології. —Проблеми медицини праці. Академія медичних наук України, Інститут медицини праці. —Київ, 1998. —С. 118—127.
2. Greenberg M., Hendrickson R., Wylie R., Bruno E. Acute elemental mercury exposure in an inner city community. 21 International Congress of the European Association of Poisons Centres and Clinical Toxicologists. Barcelona, May 16—19, 2001 // J. Toxicol. Clin Toxicol. —2001. —39, 3. —P. 269—270.
3. Трахтенберг И.М., Колесников В.С., Луковенко В.П. Тяжелые металлы во внешней среде: современные гигиенические та экологические аспекты. —Минск, 1994. —285 с.
4. Wannag A., Aaseth J. The effect of immediate and delayed treatment with 2,3-dimercaptopropane-1-sulfonate on the distribution and toxicity of inorganic mercury in mice and in foetal and adult rats // Acta Pharmacol. Toxicol. —1980. —46. —P. 81—84.
5. Gabard B. The excretion and distribution of inorganic mercury in rats as influenced by several chelating agents // Arch. Toxicol. —1976. —35. —P. 15—18.
6. Aposian H.V. Penicillamine and its analogue chelating agents. //Ann. N.Y. Acad. Sci. —1971. —179. —P. 481.
7. Shimada H., Satoko F., Kiyozumi M. et al. Further study of efects of chelating agents on excretion of inorganic mercury in rats // Toxicology. —1993. —77. —P. 157—169.
8. Zalups R.K., Barfuss D.W. Pretreatment with p-aminohippurate inhibits the renal uptake and accumulation of injected inorganic mercury in the rat // Toxicology. —1995. —103. —P. 23—35.
9. Кацнельсон Б.А., Дегтярева Т.Д., Привалова Л.И. Принципы биологической профилактики профессиональной и экологически обусловленной патологии от воздействия неорганических веществ. —Екатеринбург, 1999.
10. Трахтенберг И.М., Демченко П.И., Козлов К.П. Применение пектиносодержащих энтеросорбентов в целях профилактики нарушения здоровья при сочетанном действии тяжелых металлов, пестицидов и радиации. Информационное письмо Министерства здравоохранения, № 126—97. —К., 1997.
11. Трахтенберг И., Краснюк Е., Лубянова И. и др. Пектины в индивидуальной профилактике хронических свинцовых интоксикаций // Токсикологический вестник. —1998. —№4. —С. 32—36.
12. Kozlov K., Andrusyshyna I., Melnyk J., Demchenko P. Experimental data on biological prophylaxis of occupational and environmental mercury pathology. 23rd International Symposium "Industrial Toxicology Proceedings", June 18—20. —2003. Bratislava. —2003. —P. 246—249.
13. Труфакин В.А., Робинсон М.В. Иммуноморфология — вчера, сегодня, завтра // Вестник РАМН. —1996. —№6. —С. 38—42.
14. Серов В.В., Шехтер А.Б. Соединительная ткань. —М., 1981. —С. 162.

| Зміст |