Физиологическая оценка организма крыс при действии поллютантов (кадмия и свинца) и использовании растительных экстрактов

Тюлюпина, Лариса Ивановна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Физиологическая оценка организма крыс при действии поллютантов (кадмия и свинца) и использовании растительных экстрактов
ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Физиологическая оценка организма крыс при действии поллютантов (кадмия и свинца) и использовании растительных экстрактов"

На правах рукописи

ТЮЛЮПИНА Лариса Ивановна

ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОРГАНИЗМА КРЫС ПРИ ДЕЙСТВИИ ПОЛЛЮТАНТОВ (КАДМИЯ И СВИНЦА) И ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ ЭКСТРАКТОВ

03.03.01 — физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 9 АВГ 2013

Новосибирск 2013

005532450

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет».

Научный руководитель

доктор биологических наук, профессор Бокова Татьяна Ивановна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Степанова Ирина Петровна (ФГБОУ ВПО «Омская государственная медицинская академия», зав. кафедрой химии)

доктор биологических наук, профессор Лйзман Роман Иделевич (ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный педагогический университет», зав. кафедрой анатомии, физиологии и безопасности жизнедеятельности)

Ведущая организация -

ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет»

Защита состоится «17» октября 2013 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.048.04 на базе Новосибирского государственного аграрного университета по адресу: 630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет» (www.nsau.edu.ru).

Актуальность темы. В условиях современной экологической обстановки большое значение приобретает контроль за физиологическим состоянием организма человека и животных. К поллютантам, которым при изучении отводится приоритетное значение по степени опасности для окружающей среды и здоровья человека, относят тяжелые металлы. Кадмий и свинец, попадая в организм, вызывают нарушение почечной функции, анемию, поражение печени, нейропатию и энцефалопатию, угнетение синтеза белка и ДНК (Авцын А.П., 1991; Колесников В.А., 1987; Панин М.С., 2002; Донченко Л.В., 2001; Смирнов П.Н., 2012).

Оптимизация физиологических процессов у животных и птиц на фоне загрязнения организма тяжелыми металлами достигается путем коррекции различными препаратами. Они должны отвечать ряду требований: не должны иметь побочных эффектов, быть дешевыми и доступными, а самое главное, -эффективно уменьшать в организме содержание токсикоэлемента (Бондарчук Д.Н., 1997; Вяй-зенен Г.Н., 1998; Носенко Д.Л., 2003; Бокова Т.И., 2004; Желтышева О.С., 2008; Коршунова В.В., 2010; Васильцова И.В., 2011).

В настоящее время весьма перспективным является поиск и внедрение в производство биологически активных добавок (БАД), обладающих физиологической активностью. БАД имеют значение в предотвращении заболеваний (профилактике) и. снижении риска их развития, а также выполняют вспомогательную роль при лечении путем стимулирующего и поддерживающего организм эффекта. Число биологических добавок в мире насчитывает уже более 1 тыс. (Бобренева И.В., 2003; Машковский М.Д., 2002; Сарафанова Л.А., 2003).

Растительные адаптогены корректируют метаболизм, предупреждая нарушения пластических и энергетических процессов в тканях, поддерживают длительное время постоянство внутренней среды в экстремальной для организма ситуации, гармонично мобилизуют защитные силы организма и повышают его резистентность. Для каждого растения характерен свой набор биофлавоноидов и свой уникальный антиоксидантный профиль. Растительные вещества адаптогенного действия содержатся в ряде растений, а также в продуктах жизнедеятельности пчел. A.B. Скворцов в 1997г. разработал ряд БАД (24 наименования) - растительных экстрактов на водно-глицериновой основе и суспензии из прополиса (Токаев Э.С., Манукьян Г.Г., 2009).

Возможность корректирующего действия экстрактов растительных (ЭР), а именно ЭР—4, ЭР - 11, ЭР-96, ЭР-ЖС («Жизненная сила»), на физиологический статус крыс на фоне воздействия тяжелыми металлами изучена недостаточно. Поиск новых адаптогенов растительного происхождения является актуальным.

Цель исследования - дать оценку физиологического состояния организма крыс при моделировании нагрузки свинцом и кадмием с использованием биологических активных добавок из растительных экстрактов.

Задачи исследований:

1. Определить антиоксидантную активность экстрактов растительных in

vitro.

2. Выявить особенности реагирования крыс на свинец, кадмий и коррегиру-ющее действие экстрактов растительных своим индивидуальным ростом и развитием.

3. Исследовать влияние экстрактов растительных на биохимические показатели крови лабораторных животных в физиологических исследованиях.

4. Провести сравнительную оценку влияния экстрактов растительных на содержание свинца и кадмия в органах и тканях крыс.

5. Определить влияние экстракта «Жизненная сила» на физиологические показатели лабораторных животных при интоксикации тяжелыми металлами.

6. Исследовать органы и ткани крыс на содержание свинца и кадмия при коррегирующем действии экстракта «Жизненная сила».

7. Изучить влияние различных концентраций экстракта «Жизненная сила» в рационе на гематологические, биохимические показатели и естественную резистентность крыс.

Научная новизна. Получены новые знания по влиянию растительных экстрактов на физиолого-биохимический статус у крыс при нарушениях процессов адаптации в условиях моделирования действия тяжелых металлов.

В модельных исследованиях установлена динамика роста лабораторных крыс и развития их органов при включении в рацион экстрактов растительных ЭР-4, ЭР-11, ЖС, 96М на фоне действия поллютантов.

Впервые комплексно исследованы изменения биохимических показателей крови лабораторных животных на фоне повышенной интоксикации тяжелыми металлами при использовании экстрактов растительных.

В работе впервые выявлены физиологические особенности обмена свинца и кадмия в организме крыс при экспериментальном моделировании воздействия поллютантов (на модели крысы) и показаны возможности его коррекции с помощью экстрактов растительных.

Дана комплексная оценка состояния естественной резистентности организма крыс, в рационе которых использованы оптимальные дозы экстракта «Жизненная сила».

Теоретическое и практическое значение работы

Получены новые теоретические данные о состоянии минерального обмена, морфофизиологических показателях крови крыс в условиях моделирования влияния экстрактов растительных при интоксикации свинцом и кадмием на разных уровнях (3 и 5 МДУ).

Результаты данной работы демонстрируют процесс адаптации организма к воздействию свинца и кадмия на фоне применения растительных экстрактов (на модели крыс).

Коэффициент суммарной антиоксидантной активности растительных экстрактов позволяет рекомендовать их для практического использования при комплексной терапии свободнорадикальных патологий, нормализации обмена веществ в организме животных.

Применение оптимальных доз экстракта «Жизненная сила» оказывает корригирующее действие на физиологический и биохимический статус организма, нормализует обменные процессы, повышает естественную резистентность крыс.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Величина антиоксидантной активности растительных экстрактов ЭР—4, ЭР —11, ЭР—96, ЭР—ЖС является определяющей в нормализации физиологического статуса на фоне интоксикации свинцом и кадмием.

2. Растительные экстракты нормализуют рост и развитие крыс, биохимические показатели крови, повышают иммунитет при действии на организм тяжелых металлов.

3. Биологически активные добавки способствуют коррекции обмена тяжелых металлов в организме крыс.

Апробация работы

Троицк (2007); п. Краснообск НСО (2008); г. Новосибирск (2008, 2009, 2010); г. Барнаул (2008); г. Чита (2009); г. Алматы (2011).

Структура и объем работы

Работа состоит из введения, обзора литературы, материалов и методик исследований, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов, предложений, списка использованной литературы и приложений. Диссертация изложена на 144 страницах, включает в себя 33 таблицы и 14 рисунков. Библиографический список состоит из 274 источников, из них 44 иностранных авторов.

Личный вклад автора

Представленная работа является обобщением научных исследований, проведенных автором лично. Автор принимала непосредственное активное личное участие при проведении исследований, систематизации, обработке, анализе и интерпретации полученных результатов.

Благодарности. Автор выражает благодарность научному руководителю доктору биологических наук, профессору Т.Н. Боковой; кандидату биологических наук И.В. Васильцовой за ценные советы и моральную помощь в проведении работы; сотрудникам вивария ФГУ «ННИИТО Росмедтехнологий» за помощь при проведении модельных физиологических исследований на лабораторных животных.

Глава 1. Обзор литературы

Представлен аналитический обзор современной отечественной и зарубежной литературы об эколого-физиологическом действии поллютантов (свинца и кадмия) на живые организмы. Показано влияние биологически активных добавок на физиологический статус человека и животных. Обоснована возможность использования биологически активных веществ — экстрактов растительных в качестве корректоров содержания поллютантов в организме.

Глава 2. Материал и методы исследований

Работа выполнялась в соответствии с планом НИР НГАУ № 01200962244 «Изучить влияние биологически активных детокснкантов растительного происхождения на аккумуляцию антропогенных загрязнителей в организме крыс». Исследования проводились в 2007-2012 гг. на самцах крыс линии Wistar. Экспериментальная часть работы проводилась в Новосибирском государственном аграрном университете и в условиях вивария ФГУ «ННИИТО Росмедтехнологий» (рис.1).

Рис. 1. Схема исследований

На первом этапе определяли антиоксидантную активность растительных экстрактов на основе матричного продукта прополис ЭР-4 с добавлением алтея лекарственного, шнповника коричного и других растений, ЭР-11 с добавлением экстрактов корней солодки, аира болотного, одуванчика, щавеля конского, лука репчатого, ЖС с экстрактом травы володушки, 96М с добавлением можжевельника, тмина, фенхеля обыкновенных in vitro вольтамперометрическим методом на базе ООО «НПП Полиант» г. Томска.

Далее проводили две серии физиологических исследований на лабораторных животных. Схема первого модельного опыта представлена в таблице 1.

Таблица 1. Схема физиологического опыта

Группа (п=10) Режим кормления, день эксперимента

1-10 | 11-42

Контрольная Основной рацион (ОР)

1-я опытная ОР+25,0 мг Pb/кг массы + 2,5 мг Cd/кг массы крыс ОР

2-я опытная ОР + 0,5 мл экстракта ЭР-4

3-я опытная ОР + 0,5 мл экстракта ЭР-11

4-я опытная ОР + 0,5 мл экстракта ЖС

5-я опытная ОР + 0,5 мл экстракта 96 М

Для нагрузки тяжелыми металлами применяли минимальную токсическую дозу, равную 5 МДУ. Для второго модельного опыта сформировали 4 группы крыс по принципу аналогов по 10 голов в каждой с учетом физиологического состояния и живой массы. Все эксперименты выполняли в соответствии с Международными рекомендациями по проведению биомедицинских исследований с использованием животных, принятыми Международным советом научных обществ (СЮМ8) в 1985 г., со ст. XI Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации (1964 г. ) и правилами лабораторной практики в РФ (Приказ МЗ РФ от 19. 06.2003 № 267). Крыс содержали в условиях вивария.

Контрольная группа лабораторных животных получала основной рацион (ОР), 1-я опытная - ОР с добавлением 15 мг ионов свинца и 1,5 мг ионов кадмия на 1 кг живой массы в течение 10 дней, 2-3-я опытные группы получали ОР с добавлением свинца и кадмия в течение 10 дней, затем ОР с добавлением 0,5 мл растительного экстракта «Жизненная сила» на 1 кг живой массы: 2-я группа - экстракт в разведении 1:30, 3-я группа - экстракт в разведении 1:15.

По окончании экперимента у животных произвели забор крови, и по методикам ЗАО «Вектор-Бест» в сыворотке крови определили содержание глюкозы, холестерина, кальция, фосфора, щелочной фосфатазы, мочевины, альбумина и общего белка (фотоколориметрическими методами). Морфологический анализ состава крови: определение лейкоцитов, гемоглобина, лейкограммы -выполняли по общепринятым методикам. Для количественного определения белковых фракций в крови использовали нефелометрический метод. Бактерицидную и лизоцимную активность сыворотки крови, фагоцитарную активность лейкоцитов определяли по общепринятой методике в модификации С.И. Плященко и В Т Сидорова (1985).

Содержание ионов кадмия и свинца в органах и тканях крыс измеряли на анализаторе ТА-07 .

Все полученные данные обработаны биометрически с помощью пакета прикладных программ ЗЖОЕСОЯ. Достоверность различия между средними значениями двух выборочных совокупностей устанавливали с помощью критерия Стью-дента (Лакин Г.Ф., 1990; Сорокин В.Г., 1992; Васильева Л.А., 2001).

Глава 3. Результаты исследовании 3.1. Определение биологической активности растительных экстрактов

Антиоксидантная активность является основным действующим фактором в коррегирующем действии растительных экстрактов. С увеличением ее значения возрастает эффективность применяемых БАД в нормализации физиологических и обменных процессов в организме. Все изученные образцы проявили антиокси-дантную активность. Установлено, что водные растворы изученных экстрактов обладали АОА, сравнимой с АОА водного раствора аскорбиновой кислоты (К=1,38 мкмоль/л*мин при С=0,5мг/мл). Наиболее высокие результаты АОА выявлены у экстрактов ЭР-11 и ЖС (табл.2).

Таблица 2. Коэффициенты суммарной антиоксидантной активности аскор-

Название Коэффициент, К

Раствор аскорбиновой 1,38+0,28

кислоты

ЖС 0,61+0,12

ЭР-11 0,63+0,11

ЭР-4 0,13+0,02**

96М 0,15+ 0,02**

**р<0,01.

Коэффициенты САОА экстрактов растительных ЖС и ЭР-11 достоверно не отличались от антиоксидантной активности раствора аскорбиновой кислоты. Коэффициент САОА ЭР-4 ниже показателя раствора аскорбиновой кислоты в 10,6 раза (на 90,6%), 96М - в 9,2 раза (на 89,1%) (р<0,01).

АОА экстрактов связана с наличием в них полифенолов, в том числе флаво-ноидов и танинов. Эти соединения обладают способностью к прямому ингибиро-ванию свободных радикалов и хелатированию металлов (Короткова Е.И., 2000; Аврамчик О.А, 2006).

3.2. Влнянне экстрактов растительных на показатели роста и развития крыс при моделировании нагрузки свинцом и кадмием на органнзм

Первое взвешивание лабораторных животных, проведенное во время физиологического опыта, показало, что масса тела крыс 1-, 3-, 4-й опытных групп, получавших соли свинца и кадмия, была от 4,12 до 4,46% меньше, чем в контрольной (р<0,05). Между массой лабораторных животных опытных групп достоверной разницы не наблюдалось (р>0,05). Во время последующих взвешиваний было замечено небольшое снижение живой массы у крыс 1-й опытной группы, получавшей повышенное содержание ТМ, по сравнению с контрольной - до 5,9 % (р>0,05).

Между крысами контрольной группы и получавшими экстракты не обнаружилось достоверной разницы по живой массе.

Наибольший среднесуточный прирост наблюдался у животных контрольной и 4-й опытной групп, наименьший — у 1-й группы, получавших вместе с рационом только поллютанты. Тяжелые металлы за счет угнетения синтеза белка, жиров и углеводов вызывали снижение массы лабораторных животных. Анализ среднесу-

точного прироста живой массы показал, что токсичные элементы влияли на величину среднесуточного прироста, уменьшая ее на 17,46% (р<0,05).

Данные массы внутренних органов относительно массы животных представлены в таблице 3.

Таблица 3. Относительная масса внутренних органов лабораторных животных, г/100 г массы крыс___

Группа Сердце Почки Печень Селезенка

Контрольная 0,397±0,010 0,661±0,013 3,204±0,083 0,266±0,008

1 -я опытная 0,428±0,015 0,821±0,009*** 4,057±0,047*** 0,363±0,003***

2-я опытная 0,361±0,006* 0,807±0,016*** 3,586±0,182 0,294±0,006*

3-я опытная 0,387±0,012 0,775±0,021** 3,774±0,050** 0,315±0,009**

4-я опытная 0,357±0,006* 0,726±0,005** 3,411±0,043 0,278±0,004

5-я опытная 0,372±0,013 0,753±0,010** 3,888±0,052*** 0,318±0,010**

*р<0,05; **р<0,01; ***р<0,001.

Уменьшение гипоксии тканей при применении растительных экстрактов снижало нагрузку на центральный отдел сердечно-сосудистой системы. Масса сердца животных 2, 4 и 5-й опытных групп относительно крыс 1-й группы уменьшилась на 13,1 - 16,6% (р<0,01-0,05).

При внедрении в организм токсикантов максимальная нагрузка приходилась на почки в связи с их выделительной функцией. Относительно животных контрольной группы в 1-й опытной под действием повышенных концентраций свинца и кадмия произошло увеличение массы почек на 19,49% (р<0,001). Растительные экстракты, образуя соединения с тяжелыми металлами, снижали нагрузку на функции почек. По сравнению с крысами 1-й опытной группы у животных 4-й и 5-й групп величина почек уменьшилась на 11,57 (р<0,001) и 8,28% (р<0,01).

Основная функция печени — обезвреживающая. При попадании токсических веществ в качестве компенсаторного механизма происходило увеличение органа. В 1-й опытной группе крыс под действием повышенных концентраций свинца и кадмия произошло увеличение массы печени на 26,6% относительно контрольной группы (р<0,001). Растительные экстракты, уменьшая количество свободных радикалов, снижали объем повреждающих элементов, тем самым уменьшая нагрузку на печень. Относительно лабораторных животных 1-й опытной группы во 2 - 4-й группах произошло уменьшение массы печени: во 2-й группе - на 11,61% (р<0,05), в 3-й - на 6,98 (р<0,01), в 4-й - на 15,92% (р<0,001).

Кадмий и свинец, повреждая эритроциты, увеличивали их содержание в селезенке. Масса селезенки крыс 1-й опытной группы возросла на 36,5% (р<0,001). Экстракты растительные, повышая устойчивость мембран эритроцитов, продляли жизнь красных кровяных клеток, снижая нагрузку на селезенку как депо поврежденных эритроцитов. Во 2 — 5-й опытных группах произошло достоверное снижение массы селезенки относительно животных 1-й группы от 12,40 до 23,42% (р<0,01-0,001).

3.3. Установление зависимости экстрактов растительного сырья на биохимические показатели крови лабораторных животных в модельных исследованиях

Биохимический анализ сыворотки крови лабораторных животных показал, что в организме животных произошли достоверные изменения в результате хронической интоксикации свинцом и кадмием (табл. 4).

Таблица 4. Биохимические показатели сыворотки крови крыс

Группа Общий белок, г/л Альбумин, г/л Мочевина, ммоль/л

Контрольная 75±1 33±1 8,3±0,3

1-я опытная 64+1 * * 24+1** 6,7±0,4*

2-я опытная 67±1** 26+2** 7,5±0,3

3-я опытная 69±2 27+2 7,8±0,2

4-я опытная 71±2 31±1 8,3±0,4

5-я опытная 70+2 29±1* 8,1±0,4

*р<0,05; **р<0,01.

При интоксикации тяжелыми металлами за счет снижения синтеза белков в организме падала концентрация общего белка, в том числе альбумина в сыворотке крови, а также происходило снижение концентрации мочевины, как одного из конечных продуктов обмена белка. Концентрация общего белка сыворотки крови крыс в 1-й опытной группе снизилась по сравнению с контролем — на 14,67% (р<0,01). По отношению к животным 1-й опытной группы у крыс 3 -5-й групп произошло достоверное увеличение общего белка на 7,8 ; 10,9 и 9,4% соответственно (р<0,05).

Снижение концентрации альбумина наблюдалось в 1-й опытной группе на 27,03% (р<0,01). В 4-й и 5-й опытных группах концентрация альбумина повышалась относительно 1-й группы на 29,2 (р<0,01) и 20,8% (р<0,05) соответственно.

Снижение содержания мочевины наблюдалось в 1-й группе на 19,28% (р<0,05). Вследствие действия экстрактов у лабораторных животных 2 - 5-й групп его концентрация восстановилась до значения контрольной группы (р>0,05). Применение экстрактов растительных, нормализуя обменные процессы, повышало показатели белкового обмена.

Тяжелые металлы, обладая гепатотоксическим эффектом, нарушали синтез глюкозы и холестерина в гепатоцитах. В результате введения per os опытным животным повышенных доз свинца и кадмия наблюдалось уменьшение концентрации глюкозы в сыворотке крови на 41,63% (р<0,01). Растительные экстракты нор-мализовывали работу клеток печени, восстанавливая углеводный и жировой обмен. А у крыс 3 - 5-й групп содержание глюкозы увеличилось на 40,1-54,6% относительно животных 1-й опытной (р<0,05).

Концентрация холестерина в сыворотке крови увеличилась у крыс 1 -й группы на 52,48% (р<0,01) относительно животных контрольной группы. В остальных опытных группах концентрация холестерина достоверно не отличалась от данного показателя у крыс контрольной группы (р>0,05). Относительно 1-й группы концентрация холестерина уменьшилась во 2 - 5-й группах от 19,07 до 30,70% (р<0,05).

Уровень концентрации щелочной фосфатазы в сыворотке крови является индикатором состояния печени и костной ткани. Установлено повышение щелочной фосфатазы в сыворотке крови в 1-й опытной группе животных в 2,1 раза

(р<0,001) по сравнению с контролем, видимо, за счет повреждения клеток печени и нарушения функций остеобластов. Экстракты растительные, переводя ТМ в неактивную форму, нормализовывали процессы в костной ткани и печени. В опытных группах крыс, получавших растительные экстракты, относительно животных 1-й опытной группы произошло увеличение активности щелочной фосфатазы во i 2-й группе на 26,24% (р<0,05), в 3-й - на 44,11%, в 4-й - на 39,92% (р<0,01) в 5-й | - на 29,66% (р<0,05).

Содержание кальция и фосфора в сыворотке крови зависит от количества и активности щелочной фосфатазы, отвечающей за обмен фосфора в организме. Содержание кальция в сыворотке крыс 1-й опытной группы увеличилось на 23,2%. Снижение уровня кальция наблюдалось у животных 3-й группы, получавших растительный экстракт ЭР-11, относительно крыс 1-й группы на 14,49% у 4-й группы на 11,2 (ЖС) (р<0,05).

Изменилась концентрация фосфора в сыворотке крови крыс: по сравнению с контрольной группой она достоверно увеличилась у животных 1-й группы на 57,5% (р<0,05). Уменьшение концентрации фосфора по отношению к 1-й группе произошло в 3-й и 4-й группах на 29,86 и 25,12% соответственно (р<0,05).

3.4. Сравнительное изучение влияния растительных экстрактов на содержание свинца и кадмия в организме крыс

I Содержание свинца и кадмия в различных органах зависит от их кровоснаб-

| жения. а также от избирательной токсичности элементов. Максимальное количество токсических элементов в единицу времени поступает в поч-! ки—»печень—»сердце. Свинец и кадмий обладают тропностью к паренхиматозным органам. Накопление ионов тяжелых металлов в различных органах и тканях зависит от химических реакций и обменных процессов, в которых они участвуют (Альберт Э., 1971; Авцын А.П., 1991). Результаты оценки содержания свинца во I внутренних органах лабораторных животных представлены на рис. 2.

Установлено, что в сердце крыс 1-й опытной группы произошло достовер-; ное увеличение содержание свинца по сравнению с животными контрольной группой на 60% (р<0,05). Под действием растительных экстрактов у животных 2 -| 5-й опытных групп концентрация свинца в сердце уменьшилась на 27,5-52,5% от-| носительно 1-й опытной (р<0,05-0,01) и достоверно не отличалась от контрольной ; группы (р>0,05).

Рис

Содержание свинца в органах и тканях лабораторных животных,

Сердце ¡Ш контрольная

Мышечная ткань Селезенка группа; ЕЭ 1-я; Ш2-я; ПЗ-я; 0 4-я;

Печень

Исследования показали, что содержание свинца в мышечной ткани животных 1-й опытной группы увеличилось в 2,7 раза относительно контрольной группы (р<0,05). По сравнению с крысами 1-й опытной группы у животных, получавших экстракты ЖС (4-я опытная) и 96-М (5-я опытная), произошло уменьшение концентрации свинца в мышечной ткани в 2,0 и 2,4 раза (р<0,05).

По окончании опыта в селезенке у животных 2-5-й опытных групп содержание свинца относительно 1-й группы снижалось на 18,7-26,3% (р>0,05) вследствие применения антиоксидантов, но достоверно не отличалось от контроля (р>0,05).

Содержание элемента в почках животных 1-й опытной группы по окончании эксперимента превышало контрольное значение в 23,1 раза (р<0,001). Применение растительных экстрактов уменьшило концентрацию свинца на 20,7% в 4-й опытной группе (р<0,01) относительно животных, получавших только ТМ (1-я опытная группа).

Концентрация свинца в печени крыс увеличилась в 1-й опытной группе в 3,5 раза (р<0,01). Вследствие действия экстрактов растительных в 4-й группе произошло уменьшение концентрации свинца в печени относительно животных 1-й группы на 38,1% (р<0,05).

В костной ткани крыс всех опытных групп произошло достоверное увеличение свинца по сравнению с контрольной в 15,7-26,4 раза (р<0,001). Относительно 1-й группы в 3-й наблюдалось уменьшение содержание свинца в 1,47 раза (р<0,01).

В результате исследований установлено, что в сердце крыс 1-й опытной группы произошло достоверное увеличение содержание кадмия в 7,3 раза по сравнению с животными контрольной группы (р<0,001). Под действием растительных экстрактов у животных 2 - 5-й опытных групп концентрация кадмия в сердце уменьшилась в 2,7 - 8,4 раза относительно 1-й группы (р<0,001).

Содержание кадмия в мышечной ткани животных 3-5-й опытных групп по сравнению с 1-й под действием экстрактов снизилось от 25,8 до 38,7% , однако достоверно не отличалось от животных контрольной группы (р>0,05).

Концентрация кадмия в селезенке крыс 1-й опытной группы превышала контрольное значение в 2,6 раза (р<0,05). В селезенке у животных 4, 5-й опытных групп содержание кадмия относительно 1-й группы снижалось на 46,3 и 38,9% (Р<0,05)

Применение растительных экстрактов уменьшило концентрацию кадмия в почках у крыс 3-й опытной группы на 12,7%, 5-й группы на 18,7% по сравнению с 1-й опытной (р<0,05-0,01).

Относительно животных 1-й опытной группы происходило уменьшение концентрации кадмия в печени крыс вследствие действия экстрактов: во 2-й — на 16,1%, 3-й - на 21,2 (р<0,01), в 4-й-на 44,9, в 5-й - на 43,8% (р<0,01-0,001).

По окончании эксперимента в костной ткани крыс 1 -й опытной группы произошло достоверное увеличение кадмия по сравнению с животными контрольной группы в 1,6 раза (р<0,05). У крыс остальных опытных групп произошло уменьшение содержания кадмия в костной ткани относительно животных 1-й опытной группы на 12,5 - 29,2%.

3.5. Определение влияния экстракта «Жизненная сила» на физиологические показатели лабораторных животных при интоксикации свинцом и кадмием

Экспериментальные данные, полученные во второй серии модельных исследований, объясняются вышеизложенными физиологическими механизмами.

В таблице 5 представлена динамика роста лабораторных животных в период проведения модельных исследований.

Таблица 5. Масса тела лабораторных животных, г

Взвешивание Группа

контрольная 1-я 2-я 3-я

Первичное 328,06±2,04 325,79±2,47 325,11±2,11 323,21±2,40

1 356,13±3,02 337,89±3,32** 336,17±3,29*** 334,42±3,19***

2 378.00±3,98 358,59±4,48** 357,83±5,42* 359,29±4,54**

3 401,84±6,13 377,85±5,12** 381,10±7,08 386,48±6,54

4 425,87±7,53 393,03±6,39* 403,52±Ю,13 4Г1,24±9,48

5 450,05±8,37 409,93±9,01* 423,59±11,50 434,76±11,59

6 473,94±9,64 425,48±11,61* 443,49±14,13 458,07±13,03

* р<0,05; ** р<0,01; *** р<0,001.

Примечание. Контрольная группа - основной рацион (ОР); 1-я опытная группа - ОР + 15 мг РЬ и 1,5 мг С(1 на 1 кг (ТМ); 2-я опытная группа - ОР с ТМ и растительный экстракт в разведении 1:30, 3-я группа-экстракт в разведенин 1:15.

По окончании эксперимента масса крыс, подвергавшихся только интоксикации, уменьшилась на 10% относительно интактных животных. При использовании экстракта ЖС в разведении 1:30 она увеличилась на 4,2% (р<0,01), а при разведении 1:15 - на 7,6% относительно крыс 1-й опытной (р<0,001).

Наибольший среднесуточный прирост наблюдался у животных контрольной и 3-й опытной групп, наименьший — у 1-й группы, получавшей вместе с рационом только ионы тяжелых металлов. Анализ среднесуточного прироста живой массы показал, что токсичные элементы уменьшали величину среднесуточного прироста на 30,5%(р<0,05).

Масса сердца крыс в группе, подвергавшейся только токсикации ТМ, увеличилась на 6,4% (р<0,05) относительно животных контрольной группы. Улучшение произошло на 3,6 и 9,4% во 2-й и 3-й опытных группах относительно 1-й.

Относительно животных 1-й опытной группы масса почек уменьшилась во 2-й группе на 7,74% (р<0,01), в 3-й на 3,70% (р<0,05).

Произошло достоверное изменение на 8,78% массы печени при использовании экстракта в разведении 1:15 относительно крыс 1-й группы.

Масса селезенки в 1-й опытной группе увеличилась на 13,3% (р<0,001) относительно контрольной группы. Во 2, 3-й группах произошло достоверное снижение массы селезенки относительно 1-й опытной группы на 12,1 и 12,8% соответственно (р<0,01).

3.6. Содержание свинца и кадмия в организме крыс прн корректирующем действии экстракта «Жизненная сила»

Содержание свинца в мышечной ткани животных 1 -й опытной группы увеличилось в 3,43 раза относительной контрольной (р<0,001). Во 2 - 3-й опытных группах наблюдалось снижение содержания свинца по сравнению с 1-й в 12 4 -17,3 раза (на 91,9 - 94,2%) (р<0,001).

В селезенке у животных 2 - 3-й опытных групп содержание свинца относительно 1-й группы снижалось на 66,4-81,9 % вследствие применения экстракта -антиоксиданта (р<0,05; 0,01).

В результате исследований установлено, что в сердце крыс 1-й опытной группы произошло достоверное увеличение содержание свинца по сравнению с контролем на 64,6% (р<0,01). Под действием экстракта «Жизненная сила» у жи-

вотных 2 - 3-й опытных групп концентрация свинца в сердце уменьшилась в 1,9— 3,1 раза относительно 1-й группы (р>0,05-0,01).

В опытных группах крыс, получавших растительный экстракт, происходило значительное уменьшение концентрации свинца в печени крыс относительно 1-й опытной группы вследствие его действия на 80,9 и 86,2% соответственно (р<0,01).

Применение растительного экстракта уменьшило концентрацию свинца в почках животных 2-й опытной группы на 47,2% (р<0,05), в 3-й - на 11,4% относительно животных, не получавших экстракты.

Содержание кадмия в органах и тканях лабораторных животных представлено в таблице 6.

Таблица 6. Содержание кадмия в органах и тканях лабораторных животных, мг/кг

Группа Сердце Печень Почки

Контрольная 0,0036±0,0005 0,0021±0,0003 0,0061±0,0005

1-я опытная 0,0217±0,0011*** 0,0665±0,0018*** 0,1544±0,0116***

2-я опытная 0,0031±0,0004 0,0552±0,0064** 0,0417±0,0043**

3-я опытная 0,0023±0,0003 0,0440±0,0047** 0,1254±0,0120**

**р<0,01; ***р<0,001.

Под действием экстракта «Жизненная сила» у животных 2 - 3-й опытных групп концентрация кадмия в сердце уменьшилась в 7,0 — 9,4 раза относительно 1-й группы (р<0,001).

У крыс 3-й опытной группы, получавшей растительный экстракт, происходило уменьшение концентрации кадмия в печени относительно животных 1-й группы на 33,8% (р<0,05).

Применение растительного экстракта уменьшило концентрацию кадмия у крыс в почках 3-й опытной группы на 18,78% (р<0,01) относительно 1-й группы.

Содержание кадмия в мышечной ткани животных в 1-й опытной группе увеличилось в 2,5 раза относительно крыс контрольной группы (р<0,01,) во 2-й опытной группе произошло снижение содержания кадмия по сравнению с 1-й под действием экстракта на 42,9%, в 3-й группе — на 54,8% (р<0,05).

В селезенке у животных 2 - 3-й опытных групп содержание кадмия относительно 1-й снижалось на 52,1—62,5% вследствие применения экстракта «Жизненная сила» (р<0,05).

3.7. Влияние экстракта «Жизненная сила» на гематологические показатели лабораторных животных в модельном эксперименте

Свинец нарушает синтез гема и глобина, вытесняя железо из всех химических реакций. У животных 1-й опытной группы наблюдалось понижение содержания гемоглобина на 27% относительно интактных крыс. Видимо, растительные экстракты нормализовывали синтезирование компонентов гемоглобина, инакти-вируя ионы свинца. У крыс 2-й и 3- й опытных групп отмечалось повышение его содержания на 25,0 и 32,3% соответственно по сравнению с 1-й группой (р<0,05).

Кадмий угнетал гемопоэз. Сильнее всего лейкопения выражена у животных 1-й группы (52,4 %). Растительные экстракты за счет снижения токсического действия свинца и кадмия восстанавливали кроветворение. При действии экстракта статус крыс нормализовывался на 40,2 и 63,7% соответственно у крыс 2-й и 3-й группы относительно 1-й.

Свинец и кадмий снижали фагоцитарную активность макрофагов. Данные лейкоформулы показали, что наряду с увеличением числа базофилов и эозинофи-

лов в крови крыс, получавших растительный экстракт, происходило повышение числа моноцитов - клеток, обладающих хорошо выраженной фагоцитарной и бактерицидной активностью.

По отношению к животным 1-й опытной группы у крыс 2 - 3-й опытных групп произошло увеличение общего белка крови на 5,97 - 2,98% (р>0,05).

Снижение у - глобулинов в сыворотки крыс 1-й опытной группы на 32,1% относительно контрольной указывает на возможное иммунодефицитное состояние животных. На фоне использования экстракта «Жизненная сила» содержание данных глобулинов возросло на 16,2 - 25,6% относительно 1-й группы. Экстракт способствовал увеличению скорости биосинтеза защитных белков.

Специфическое влияние кадмия состоит в подавлении активности лизоцима. Лизоцимная активность сыворотки крови понизилась у крыс в группе под действием ТМ на 37,6% относительно интактных (р<0,01). Под действием экстракта «Жизненная сила» в разведении 1:30 она возросла на 7,4%; в разведении 1:15 - на 33% (р<0,05) относительно крыс, подвергавшихся нагрузке ТМ, и достоверно не отличалась от интактных животных.

В связи с угнетением иммунного ответа организма за счет снижения синтеза белка, угнетения лейкопоэза, уменьшения фагоцитарной активности лейкоцитов шло общее снижение БАСК. Достоверное уменьшение БАСК на 21,9 % обнаружено только в группе, потреблявшей 15 мг РЬ и 1,5 мг Cd на 1 кг живой массы (р<0,05). На фоне использования экстракта «Жизненная сила» в обеих опытных группах показатель нормализовался на 13,8 и 14,5% относительно крыс группы с ТМ.

Фагоцитарная активность нейтрофилов под действием ТМ понизилась на 43% (р<0,05) относительно интактных крыс, при действии адаптогена возросла на 24.6-70,3%(р<0,05) соответственно. Растительный экстракт оказывал нормализующее действие.

Снижение содержания мочевины наблюдалось у крыс в 1-й опытной группе на 17,72% (р<0,05). Вследствие действия экстракта «Жизненная сила» у лабораторных животных 2 - 3-й опытных групп его концентрация восстановилась до значения контрольной группы (р>0,05). Относительно 1-й группы концентрация мочевины увеличилась в 3-й группе на 15,38% (р<0,05).

У крыс 3-й опытной группы содержание глюкозы увеличилось на 59,1% относительно 1-й (р<0,01).

Концентрация холестерина в сыворотке крови увеличилась у крыс 1-й опытной группы на 20,65% (р<0,05) относительно контрольной группы. В остальных опытных группах концентрация холестерина достоверно не отличалась от данного показателя у крыс контрольной группы и 1-й опытной (р>0,05).

Содержание кальция в сыворотке крыс 1-й опытной группы увеличилось на 35,4 относительно контрольной группы (табл.7). Вследствие действия экстракта «Жизненная сила» у лабораторных животных 2 и 3-й опытных групп его концентрация снизилась относительно 1-й группы на 7,0-10,6% (р>0,05).

Таблица 7. Изменение биохимических показателей крови крыс

Группа Кальций, ммоль/л Фосфор, ммоль/л

Контрольная 2,94±0,15 1,73+0,11

1 -я опытная 3,98±0,21* 2,81±0,07**

2-я опытная 3,70±0,12* 2,48±0,Ю**

3-я опытная 3,56±0,08* 2,24±0,14

Изменилась концентрация фосфора в сыворотке крови крыс: по сравнению с контрольной группой она достоверно увеличилась у животных 1-й опытной группы на 62,42% (р<0,01). Уменьшение концентрации фосфора по отношению к 1-й опытной группе произошло в 3 -й группе животных на 20,28% (р<0,05).

В опытных группах крыс, получавших растительный экстракт, относительно

1-й опытной группы произошло увеличение активности щелочной фосфатазы: во

2-й опытной группе на 20,60% (р<0,01), в 3-й - на 27,34% (р<0,001).

ВЫВОДЫ

1. Установлено антиоксидантное действие четырех растительных экстрактов из различных частей растений Западной Сибири. Наивысшей антиоксидантной активностью обладал экстракт растительный «Жизненная сила» (ЖС) - К (CAOА) = 0,61 мкмоль/л*мин и «Экстракт растительный- 11» (ЭР-11) — К = 0,63 мкмоль/л*мин, что, возможно, и определяет корректирующие свойства экстрактов при интоксикации организма животных свинцом и кадмием.

2. Поллютанты, нарушая белковый, углеводный и липидный обмены, угнетали рост и развитие лабораторных животных. Установлено, что масса крыс, подвергавшихся интоксикации ТМ (15 мг РЬ и 1,5 мг Cd на 1 кг массы), уменьшилась на 10% относительно интактных животных (р<0,05). При использовании экстракта ЖС в разведении 1:30 она увеличилась на 4,2% (р<0,01), а при разведении 1:15 — на 7,6% относительно крыс 1-й опытной группы (р<0,001).

Включение в рацион крыс ионов свинца (25 мг РЬ на 1 кг живой массы ) и кадмия (2,5 мг Cd на 1 кг ) оказывало токсическое действие на все физиологические системы организма. Увеличение нагрузки на специфические функции органов вызывало увеличение их массы. Масса печени животных увеличилась на 26,6%, а селезенки — на 36,5 (р<0,001). При использовании экстрактов растительных ЭР-4 и ЖС в качестве антиоксидантов масса печени крыс достоверно не отличалась от контрольной группы. Относительно лабораторных животных 1-й группы в этих опытных группах произошло уменьшение массы печени от 11,61 (р<0,05) до 15,92% (р<0,001). Масса селезенки при интоксикации нормализовалась при действии экстракта ЖС на 23,4% (р<0,01-0,001).

Масса внутренних органов крыс увеличилась на 6,4-25,8% под действием ТМ (3 МДУ) (р<0,05-0,001). При использовании экстракта ЖС в разведении 1:15 произошла нормализация массы на 3,7-12,8% в различных органах крыс относительно животных 1-й группы. Экстракт в разведении 1:30 адаптировал лишь массу сердца, почек и селезенки (р<0,05-0,01).

3. Тяжелые металлы, нарушая обменные процессы в организме, вызывали изменения биохимических показателей сыворотки крови. Моделирование нагрузки на организм свинцом и кадмием (5 МДУ) вызывало уменьшение общего белка в сыворотке крови крыс на 14,7%, концентрации глюкозы на 41,6%. Увеличивалась концентрация холестерина на 52, 5, кальция - на 23,2, фосфора - на 57,5%. Использование растительных экстрактов ЭР-11 и ЖС нормализовывало обмен веществ лабораторых животных.

Использование экстракта «Жизненная сила» в разведении 1:15 приводило к нормализации показателей общего белка, мочевины, глюкозы, фосфора, щелочной фосфатазы на фоне моделирования нагрузки свинцом и кадмием (15 мг РЬ и 1,5 мг Cd на 1 кг массы).

4. Интоксикация свинцом (25 мг на 1 кг живой массы ) и кадмием (2,5 мг на 1 кг ) приводила к увеличению накопления элементов в различных органах и тканях крыс, причем максимальное увеличение свинца зафиксировано в почках в 23,1 раза и костной ткани в 15,7(р< 0,001), в сердце на 60% и мышечной ткани в 2,7 раза

(р<0,05), в печени в 3,5 раза (р< 0,01) по сравнению с интактными животными. Под действием растительных экстрактов концентрация свинца уменьшилась в сердце на 27,5-52,5% (р<0,05-0,01), в почках - на 20,7 (р< 0,01), в печени - на 38,1% (р<0,05), в костной ткани - в 1,47 раза (р< 0,01). Наиболее эффективно концентрацию свинца в различных органах снижал экстракт растительный ЖС.

Интоксикация свинцом (25 мг на 1 кг живой массы ) и кадмием (2,5 мг на 1 кг) приводила к увеличению накопления кадмия в различных органах и тканях крыс. В сердце увеличилось накопление в 7,3 раза (р< 0,001), в селезенке - в 2,6, в костной ткани — в 1,6 (р<0,05).

Под действием растительных экстрактов концентрация кадмия снизилась в сердце в 2,7-8,4 раза (р< 0,001); в селезенке - на 38,9-46,3 (р<0,05), в почках - на 12,7-18,7(р<0,05-0,01), в печени - на 16,1-43,8(р<0,01-0,001). Наиболее эффективно концентрацию кадмия в различных органах снижал экстракт растительный ЖС и 96-М.

5. Гематологические исследования выявили снижение резистентности организма крыс, потреблявших поллютанты. Количество лейкоцитов снизилось на 52,4% (р<0,01). Лизоцимная активность сыворотки крови понизилась на 37,6% (р<0,01), произошло снижение БАСК на 21,9% (р<0,05). Совокупность данных показывает, что экстракт «Жизненная сила» является эффективным корректором, повышающим неспецифическую резистентность лабораторных животных: уровень лейкоцитов увеличивался от 40, 2 до 63,7% (р<0,05); ЛАСК возросла на 33% (р<0,05) при разведении 1:15.

6. Применение экстракта «Жизненная сила» в разведении 1:30 и 1:15 снижало концентрацию свинца в мышечной ткани на 91,9-94,2 % (р< 0,001), в селезенке - на 66,4 -81,9 (р<0,05-0,01); в печени - на 80,9-86,2 (р< 0,01), в почках - на 11,4-47,2% (р<0,05) относительно животных, подвергавшихся интоксикации металлами.

Применение экстракта «Жизненная сила» в разведении 1:15 и 1:30 уменьшило содержание кадмия в сердце в 7,0-9,4 раза (р< 0,001), в печени - на 33,8% (р<0,05), в почках - на 18,8(р<0,01), в мышечной ткани - на 54,8(р<0,05), в селезенке - на 52,1-62,5% (р<0,05). Использование экстракта в разведении 1:15 более эффективно, особенно относительно кадмия.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

Публикации в журналах из «Перечня» ВАК

1. Бокова Т.И. Экологический потенциал использования экстрактов растительных в качестве детоксикантов/ Т.И. Бокова, И.В. Васильцова, Л.И. Тюлю-пнна// Вестник КрасГАУ. -2012. -№3. - С.119-122.

2. Тюлюпина Л.И. Влияние экстрактов растений на организм крыс при экспериментальном токсикозе/ Л.И. Тюлюпина// Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2012. - № 3- С.133-136.

3. Бокова Т.И. Влияние токсикантов на рост и развитие лабораторных животных/ Т.И. Бокова, И.В. Васильцова, Л.И. Тюлюпнна// Вестник НГАУ. -2012.-№3(24)-С.40-43.

Публикации в прочих изданиях

4. Тюлюпнна Л.И. Использование биологически активных добавок ЭПАМ для снижения содержания токсичных элементов в организме животных/ Л.И. Тюлюпина, Т.И. Бокова // Проолемы повышения эффективности производства животноводческой продукции: тез докл. Междунар. науч.-практ. конф.12-13окг.2007 / Науч.-практ центр нац. Акад. наук Беларуси по животноводству. -Жодино, 2007. - С.401-403.

5. Тюлюпина JI.II. Влияние растительных экстрактов с прополисом на содержание токсичных элементов в организме животных/ Л.И. Тюлюпина// Достижения молодых ученых — будущее в развитии АПК: материалы межрегион, науч-практ. конф. молодых ученых. 4.2.-Воронеж: ВГАУ, 2007-С.158-160.

6. Тюлюпина JI.II. Применение биологически активных добавок для снижения содержания тяжелых металлов в организме крыс/ Л.И. Тюлюпина, Ю.И. Коваль, Т.И. Боко-ва //Вклад молодых ученых в реализацию приоритетного национального проекта «Развитие агропромышленного комплекса»: сб. науч. тр. - Троицк: УГАВМ, 2007. -С. 68-70.

7. Тюлюпина JI.II. Установление биологической активности экстрактов растительных/ Л.И. Тюлюпина, Т.И. Бокова, И. В. Васильцова //Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых: Тр. III Междунар. конф. молодых ученых СО РАСХН, 17-18 апр.2008. - Кемерово: Кузбасвузнздат, 2008. - С.334-336.

8. Бокова Т.И. Использование биологически активных добавок в рационе животных/ Т.И. Бокова, J1.1I. Тюлюпина, И.В .Васильцова // Развитие АПК азиатских территорий: Тр. XI Междунар. науч.-практ. конф. (Новосибирск, 25-27 июня 2008г.) /Россельхозакадемия. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 2008. - С. 192-196.

9. Тюлюпнна Л.И. Использование биологически активных добавок как антиоксидан-тов/ Л.И. Тюлюпина, Т.И. Бокова // Пища. Экология. Качество: Тр. V Междунар. науч.-практ. конф. /РАСХН. Сиб.отд-ние ТНУ СибНИПТИП. - Новосибирск, 2008. -С.168-170.

10. Тюлюпина Л.И. Экологические аспекты использования биологически активных добавок антиоксидантного действия/ Л.И. Тюлюпина// Научное и инновационное обеспечение АПК Сибири: материалы VI межрегион, конф. молодых ученых и спец. аг-рар. вузов СФО. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008. - С.193-195.

11. Бокова Т.И. Использование биологически активных добавок в рационе животных/ Т.И. Бокоза, Л.И. Тюлюпнна, И.В. Васильцова// Кормление сельскохозяйственных животных и кормопроизводство. -2008 - №9. - С.61-62.

12. Тюлюппна Л.И. Оценка детоксикационной активности биологически активных добавок в эксперименте на крысах/ Л.И. Тюлюпина // Инновационный потенциал молодых ученых в развитии агропромышленного комплекса Сибири: материалы VII межрегион. конф. молодых ученых и спец. аграр. вузов СФО. - Новосибирск, 2009- С. 262-265.

13. Тюлюпина Л.И. Использование биологически активных добавок в животноводстве/ Л.И. Тюлюпина, Т.И. Бокова //Инновационные технологии в животноводстве: Мат-лы науч.- практ. конф. —Чита, 2009. — С. 65-68.

14. Бокова Т.И. Влияние растительного экстракта на аккумуляцию тяжелых металлов в организме лабораторных животных/ Т.И. Бокова, Л.И. Тюлюпнна, И.В. Васильцова // Вестник НГАУ. - 2010. - №2(14). - С.21-24.

15. Тюлюпина Л.И. Влияние растительного экстракта на аккумуляцию свинца в организме лабораторных животных/ Л.И. Тюлюпина, И.В. Васильцова// Пиша. Экология. Качество: тр.VII Междунар. науч.-практ. конф). /РАСХН. Сиб.отд-ние. СибНИПТИП. -Краснообск, 2010,- С.240-242.

16. Тюлюпнна Л.И. Показатели роста и развития лабораторных животных при интоксикации свинцом и кадмием/ Л.И Тюлюпина, И.В. Васильцова //Пища. Экология. Качество: тр.VIII Междунар. науч.-практ. конф. /РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИПТИП. -Алматы, 2011,- С.39-41.

17. Бокова Т.И. Коррекция содержания тяжелых металлов растительными экстрактами в модельных исследованиях/ Т.И. Бокова, И.В. Васильцова, Л.И. Тюлюпнна /У Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде: мат-лы VII Междунар. науч.-практ. конф.Т1-Семей, 2012. - С.417-422.

Ткшопина Лариса Ивановна

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Подписано в печать 05 августа 2013 г. Формат 60x84 '/16. Объем 1,0 уч.-изд. л., 1,0 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 899

Отпечатано в Издательстве Новосибирского государственного аграрного университета

630039, Новосибирск, ул. Добролюбова, 160, каб.106. Тел./факс (383) 267-09-10. E-mail: 2134539@mail.ru

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Тюлюпина, Лариса Ивановна, Новосибирск

Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования «Новосибирский государственный аграрный университет»

На правах рукописи

04201363099

ТЮЛЮПИНА Лариса Ивановна

03.03.01 - физиология

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Бокова Татьяна Ивановна

Новосибирск 2013

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 4

ВВЕДЕНИЕ 5

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10

1.1. Влияние биологически активных добавок на физиологи- 10 ческий статус человека и животных

1.2. Эколого-физиологическое действие поллютантов (свинца 18 и кадмия) на живые организмы

1.3. Обоснование возможности применения экстрактов расти- 25 тельных в качестве корректоров

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 38

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 45

3.1. Определение биологической активности экстрактов рас- 45 тительных

3.2. Влияние экстрактов растительных на показатели роста и 57 развития крыс при моделировании нагрузки свинцом и кадмием на организм

3.3. Установление зависимости экстрактов растительного сы- 64 рья на биохимические показатели крови лабораторных животных в модельных исследованиях

3.4. Сравнительное изучение влияния растительных 71 экстрактов на содержание свинца и кадмия в организме

крыс

3.5. Определение влияния экстракта «Жизненная сила» на фи- 77 зиологические показатели лабораторных животных при интоксикации свинцом и кадмием

3.6. Содержание свинца и кадмия в организме крыс при корректирующем действии экстракта «Жизненная сила» 82

3.7. Влияние экстракта «Жизненная сила» на гематологиче-

ские показатели лабораторных животных в модельном

эксперименте 86

4 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 98

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 117

ВЫВОДЫ 118

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 121

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АО - антиоксидант

АОА - антиоксидантная активность

БАВ - биологически-активные вещества

БАД - биологически активные добавки

ДСД - допустимая суточная доза

ДСП - допустимое суточное потребление

ЖС - экстракт растительный «Жизненная сила»

ЖКТ - желудочно-кишечный тракт

МДУ - максимально допустимый уровень

ОР - основной рацион

ПДК — предельно допустимая концентрация

ПОЛ - перекисное окисление липидов

САОА - суммарная антиоксидантная активность

ТМ - тяжелые металлы

ТЭ - токсичные элементы

ЦНС - центральная нервная система

ЩФ - щелочная фосфатаза

ЭВ О2 - электровосстановление кислорода

ЭР - экстракт растительный

ВВЕДЕНИЕ

При современной экологии большое значение приобретает контроль за физиологическим состоянием организма человека и животных. К поллю-тантам, которым при изучении отводится важное значение, по степени опасности для окружающей среды и здоровья человека, относят тяжелые металлы. Кадмий и свинец, попадая в организм, вызывают нарушение почечной функции, анемию, поражение печени, нейропатию и энцефалопатию, угнетение синтеза белка и ДНК [102, 162].

Одним их явлений, постоянно влияющих на живые организмы, являются факторы, связанные с загрязнением окружающей природной среды ТМ, которые истощают защитные барьеры организма на всех уровнях, вызывают нарастание психофизиологического и генетического напряжения, росту специфической патологии и появлению новых форм болезней, а в некоторых регионах - нарастанию явлений депопуляции [164].

Многие заболевания человека и животных часто являются следствием нарушения движения химических элементов по пищевой цепи [8, 25-26]. Загрязнение тяжелыми металлами объектов биосферы является причиной накопления их в пищевом сырье животного и растительного происхождения и как следствие в организмах людей [28-29,34,58-59,120,203,207].

Регуляция физиологических процессов у животных и птиц на фоне загрязнения организма тяжелыми металлами достигается путем коррекции различными препаратами. Они должны соответствовать определенным стандартам: иметь минимум побочных эффектов, не быть дорогими и труднодоступными, а так же эффективно снижать в организме накопление пол-лютантов [27, 66, 104-105, 179, 191, 197, 205].

В настоящее время на первое место в изучении жизнедеятельности человека выходит поиск и внедрение в производство БАД экстрактов растительных, которые обладают всеми вышеперечисленными свойствами. [124, 208].

Эти соединения при попадании в организм человека или животного должны вызывать ответную физиологическую реакцию [99]. При этом Б АД не являются терапевтическими веществами, так как их добавляют в пищевые продукты в дозах значительно ниже лечебных. БАД имеют значение в профилактике патологий и снижении риска их развития, а также являются вспомогательными при лечении, обладают стимулирующим и поддерживающим организм эффектом. Число биологических добавок в мире насчитывает уже более тысячи [107, 109-110].

Растительные адаптогены корректируют метаболизм, предупреждая нарушения пластических и энергетических процессов в тканях, поддерживают длительное время постоянство внутренней среды в экстремальной для организма ситуации, гармонично мобилизуют защитные силы организма и повышают его резистентность. У каждого растения имеется свой характерный набор биофлавоноидов и свой уникальный антиоксидантный профиль. Растительные вещества адаптогенного действия содержатся в ряде растений, а также в продуктах жизнедеятельности пчел. Защитные эффекты растительных адаптогенов проявляются наиболее полно в сложных для организма ситуациях. A.B. Скворцов в 1997г разработал ряд БАД (24 наименования) -растительных экстрактов на водно-глицериновой основе и суспензии из прополиса

Возможность корректирующего действия экстрактов растительных (ЭР), а именно ЭР-4, ЭР - 11, ЭР-96, ЭР-ЖС («Жизненная сила») на физиологический статус крыс на фоне воздействия тяжелыми металлами изучен не достаточно. Поиск новых адаптогенов растительного происхождения является актуальным.

Цель исследования - оценка физиологического состояния организма крыс при моделировании нагрузки свинцом и кадмием с использованием биологических активных добавок растительных экстрактов.

Задачи исследований:

1. Определить антиоксидантную активность экстрактов растительных in vitro.

2. Выявить особенности реагирования крыс на свинец, кадмий и корректирующее действие экстрактов растительных своим индивидуальным ростом и развитием.

6. Исследовать органы и ткани крыс на содержание свинца и кадмия при корректирующем действии экстракта «Жизненная сила».

Научная новизна. Получены новые знания по влиянию экстрактов растительных на физиолого-биохимический статус у крыс при нарушениях процессов адаптации в условиях моделирования действия тяжелых металлов.

В работе впервые выявлены физиологические особенности обмена свинца и кадмия в организме крыс при экспериментальном моделировании

■ ^ 1 s

воздействия поллютантов (на модели крысы) и показаны возможности его коррекции с помощью экстрактов растительных.

Теоретическое и практическое значение работы

Основные положения, выносимые на защиту

1. Величина антиоксидантной активности растительных экстрактов является определяющей в нормализации физиологического статуса на фоне интоксикации свинцом и кадмием.

3. Биологически активные добавки способствуют коррекции обмена тяжелых металлов в организме крыс.

Апробация работы

По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе в рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК, - 3. Результаты исследований представлялись на международных, региональных научных и научно-практических конференциях: «Проблемы повышения эффективности производства животноводческой продукции», г. Жодино, 2007; «Достижения молодых ученых - будущее в развитии АПК», г. Воронеж, 2007; «Вклад молодых ученых в реализацию приоритетного национального проекта «Развитие АПК»», г. Троицк, 2007; «Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых СО РАСХН», п. Краснообск, 2008; «Развитие АПК азиатских территорий», г. Новосибирск, 2008; «Научное и инновационное обеспечение АПК Сибири», г. Барнаул, 2008; «Инновационный потенциал молодых ученых в развитии АПК Сибири» Новосибирск, 2009; «Инновационные технологии в животноводстве», г. Чита, 2009; «Пища. Экология. Качество», г. Новосибирск, 2008, 2010, г. Алматы, 2011.

Структура и объем работы

Работа состоит из введения, обзора литературы, материала и методики исследований, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов, предложений, списка использованной литературы и приложений. Диссертация изложена на 144 страницах, включает в себя 33 таблицы и 14 рисунков. Библиографический список состоит из 274 источников, из них 44 на иностранных языках.

Личный вклад автора

Благодарности. Автор выражает благодарность научному руководителю доктору биологических наук, профессору Т.И. Боковой за чуткое руководство и моральную поддержку; кандидату биологических наук И.В. Ва-сильцовой за обсуждение результатов и научные дискуссии, а также всем сотрудникам кафедры химии НГАУ за чуткость и взаимопонимание при проведении исследований; сотрудникам вивария ФГУ «ННИИТО Росмед-технологий» за помощь при проведении модельных физиологических исследований на лабораторных животных.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Влияние биологически активных добавок на физиологический статус человека и животных

Перед человечеством сейчас стоит несколько глобальных проблем, связанных с его выживанием на Земле. Это прежде всего проблема обеспечения всех людей высококачественным питанием. Вторая проблема - обеспечения каждого человека биологически активными веществами для профилактики и лечения заболеваний, и третье место в этом ряду занимает насущная проблема - защита окружающей среды.

В настоящее время получили широкое распространение так называемые биологически активные пищевые добавки (БАД), которые широко используются. Анализ состояния дел, научное обоснование целесообразности использования различных пищевых добавок, БАДов сделан Т.И. Боковой [29]. При разработке рецептур продуктов лечебного, лечебно-профилактического, функционального назначения рекомендуется использовать природные полисахариды [126, 128, 139]. Нами проанализирован материал по использованию растительных пищевых добавок (табл. 1).

Механизм их действия может быть различным. В одном случае действует целлюлозная матрица (порошки из высушенных овощей, грибной порошок, крупы), в другом случае возможны реакции комплексообразования и ионного обмена с функциональными группами собственно полисахарида (пектин, альгинат, каррагинан, хитин) [225] .

Таблица 1. Пищевые добавки, способствующие уменьшению

аккумуляции ТМ в организме

Детоксиканты Дозировка Эффективность, особенности Библиография

1 2 3 4

Крапива Действует положительно 41,42

Семя рапса Масло рапса 30 г/гол. кр. рог. скота 40 мг/гол. Эффективны 40

Рапс 100 г/гол. кр. Снижение содержания свинца на 34-57, 197

рог. скота кадмия на 35-63%

Стебли подсолнечника 30 г/гол. кр. рог. скота Эффективны 46

Корень пиона 1 % от ОР Уменьшение содержания свинца в мышцах птицы на 40,6%) 29

Экстракт почек березы 0,5 мл на 1 кг живой массы Уменьшение содержания свинца на 45,771,3, кадмия на 10,4-92,2%. 224

Экстракт листьев березы 0,5 мл на 1 кг живой массы Уменьшение концентрации свинца в органах и тканях лабораторных животных на 42,3-76,3 (Р<0,05-0,001), ионов кадмия на 37,5-88,0% 224

Экстракт почек сосны 0,5 мл на 1 кг живой массы Снижение содержания свинца на 5,0-60,8, кадмия на 20,8-89,4% 224

Экстракт хвои сосны 0,5 мл на 1 кг живой массы Снижение содержания свинца на 28,8-72,7, кадмия на 30,4-90,5% 224

Порошки из высушенных овощей Сорбция свинца на 13-63, кадмия на 29-72% 216

ИК-сушеная тыква 3-6% Снижение содержания свинца до 75, кадмия до 67% 116

ИК-сушеная свекла 3-6% Снижение содержания свинца до 47, кадмия до 59% 116

ИК-сушеная морковь 3-6% Снижение содержания свинца до 48, кадмия до 67% 116

Облепиховый жом 5 г/сут для птицы Уменьшение содежания ТМ на 18% 30

Облепиховый го-могенат 10% на 1 кг продукта Уменьшение аккумуляции свинца на 28,651, кадмия на 28,18-50,95% 87

Яблочный гомоге-нат 10% на 1 кг продукта Уменьшение аккумуляции свинца на 27,659, кадмия на 29,2-58,5% 87

Лакричник, спирулина Эффективны 93

Пектины, альгинаты 50 мг/кг рациона Эффективны 128, 221

Пектин морских трав 110

Пектин овощной и фруктовый 126, 59, 110, 32,33,201, 202

Медетопект 186

Пектин 3% на 1 кг продукта Уменьшение аккумуляции кадмия на 3 1,свинца на 14% 29

Альгиновые кислоты и ее соли 10, 203

Альгинат натрия 3% на 1 кг продукта Уменьшение аккумуляции кадмия на 28,4, свинца на 17% 29

Альгинат натрия 0,5% на 1 кг продукта Уменьшение аккумуляции свинца 16,8-62,4, кадмия на 14,6-66,4% 156

Каррагинан 0,5% на 1 кг продукта Уменьшение аккумуляции кадмия на 29%, свинца на 21% 64, 172, 185, 156

Каррагинан: камедь (3:1) 0,5% на 1 кг продукта Уменьшение аккумуляции свинца на 20,3-57,96, кадмия на 27-74% 156

Препараты минерального происхождения (силикаты), микробиологического и гуминосодержащие являются универсальными детоксикантами

ТМ в системе почва-растение-животное. [29, 31, 40-52, 94, 114, 131-132, 159160, 229-232].

Таким образом, БАД это различные вещества, которые, будучи введенными в организм человека или животного, вызывают ответную реакцию организма [149]. При этом БАД не являются лекарственными веществами, так как их добавляют в пищевые продукты в дозах значительно ниже терапевтических, вылечивающих доз. БАД имеют значение в предотвращении заболеваний (профилактике) и снижении риска их развития, а также выполняют вспомогательную роль при лечении путем стимулирующего и поддерживающего организм эффекта. Однако в различных странах по-разному определяют назначение и функции БАД. В США их называют «продуктами, предназначенными для поддержания функций организма, но не для профилактики и лечения болезней», поэтому в аннотациях к БАД нельзя сообщать, что данный препарат снижает риск возникновения какой-либо болезни, в ряде стран БАД не проходят обязательных для других стран клинических испытаний, хотя число БД в мире насчитывает уже более тысячи [56, 93, 99, 127, 137-138, 148-150, 166-167, 180, 183-184, 202, 206, 211, 221-222, 214216].

Человек в качестве пищи использует огромное число продуктов растительного и животного происхождения, которые главным образом состоят из всем известной триады химических веществ: белков (протеинов), жиров (липидов) и углеводов (сахаридов). Эти вещества обычно называют мак

Информация о работе

Тюлюпина, Лариса Ивановна
кандидата биологических наук
Новосибирск, 2013
ВАК 03.03.01

Диссертация

Физиологическая оценка организма крыс при действии поллютантов (кадмия и свинца) и использовании растительных экстрактов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы