Кадмий не является жизненно необходимым для человека микроэлементом, а при избыточном поступлении его в организм оказывает патологическое влияние на различные уровни обмена веществ: так на молекулярном уровне кадмий способен соединяться с меркаптогруппами различных энзимов; разобщать процессы окислительного фосфорилирования; замещать цинк в ряде металлоэнзимов, изменяя их активность [5]. Во многих экспериментальных исследованиях показано[1], что основными органами с максимальным процентом накопления и проявления повреждающего действия кадмия являются печень и почки, причем перераспределение в этих органах, а также степень и характер его повреждающего действия напрямую зависят от пути поступления в организм и достигаемой концентрации металла в клетке [2]. Процесс очищения организма от кадмия характеризуется очень низкой скоростью с эффективным процессом полувыведения, равным 140+20 сут, выделение его происходит в основном через желудочно-кишечный тракт и почки. В связи с его высокой токсичностью и кумулятивной способностью появляется острая необходимость в разработке легко доступных и эффективных средств препятствующих его поступлению в организм и увеличивающих его выведение.
Внимание многих исследователей привлекли уникальные по своим физико-химическим свойствам и широте использования природные минералы - цеолиты, которые представляют собой алюмосиликаты щелочных и щелочноземельных металлов. Благодаря своей структуре и разнообразию вещественного состава они обладают сорбционными, ионообменными и каталитическими свойствами [4]. Цеолиты могут выступать в качестве энтеросорбента, способствуя выведению из организма различных соединений, таких как мочевина, креатинин и др., что приводит к уменьшению доли веществ экскретируемых почками [3], способны адсорбировать соли тяжелых металлов, обладают детоксикационным действием к нитратам, нитритам и микотоксинам. Цеолиты разных месторождений имеют некоторые отличия в физико-химических свойствах, а, следовательно, и степени положительного эффекта.
Целью данного исследования было изучение влияния природного минерала Ирлит, открытого на территории РСО-Алания и отнесенного к группе цеолитов, на распределение в организме и экскрецию кадмия при различных способах его введения.
Материалы и методы исследования
Сульфат кадмия вводили ежедневно четырем группам крыс-самцов линии Вистар массой 200-300 г в дозе 0,5 мг/кг в течение 2-х месяцев. Первой и третьей группе вводили парентерально (инъекцией под кожу), а второй и четвертой - интрагастрально (через зонд в желудок). Взвесь ирлита-1 (6%) вводили интрагастрально через зонд в желудок в количестве 2,5% массы тела через день в течение двух месяцев группам № 3 и 4 начиная с первого дня введения сульфата кадмия.
Экстракция кадмия из тканей, плазмы, мочи и кала производилась концентрированной азотной кислотой, после чего содержание кадмия в тканях (печень, почка), плазме, моче, кале определялось на масспектрометре IСР-МS НР 4500 "Хьюлетт-Паккард". Для гистологического исследования кусочки ткани печени, почки и миокарда фиксировали в 10% нейтральном формалине, парафиновые срезы окрашивали гематоксилином-эозином. Результаты всех серий опытов обработаны статистически с применением критерия "t" Стьюдента на ПЭВМ Pentium-3 с использованием программы Prizma 2.2.
Результаты и обсуждение
Анализ полученных результатов показал, что подкожное введение сульфата кадмия в дозе 0,5мг/кг через 2 месяца приводит к значительному накоплению тяжелого металла в тканях печени (452,5±21,8мкг/г) и почек (254,7±5,2мкг/г), увеличению его содержания в плазме крови (0,619±0,055мкг/мл), моче (2,85±0,45мкг/мл) и кале (3,74±0,7мкг/г). Однако на фоне одновременного введения глины Ирлит-1, в группе №3, отмечаются достоверно меньшие значения накопления кадмия в тканях печени (345,3±19,1мкг/г, р<0,001) и почек (220,3±5,4мкг/г, р<0,001), как и концентрации этого металла в плазме крови (0,397±0,025мкг/мл, р<0,001) и моче (0,72±0,1мкг/мл, р<0,001). Выведение кадмия с калом в этой группе становится выше (11,8±0,65мкг/г, р<0,001).
При интрагастральном введении содержание кадмия, относительно подкожного, несколько ниже в плазме (0,116±0,003мкг/мл) и моче (0,605±0,067мкг/мл), однако повысилось в кале (9,57±1,3мкг/г). Отмечено, что соотношение накопления его в печени (18,14±1,29мкг/г) и почках (31,29±0,52мкг/г) меняется с превалированием его содержания в почках, что также имеет подтверждение в работах других исследователей [2]. Применение Ирлита-1 достоверно снижает накопление кадмия в ткани печени (12,7±1,1мкг/г, р<0,01) и почек (19,87±0,65мкг/г, р<0,001), а также содержание в плазме крови (0,075±0,0012мкг/мл, р<0,001) и моче (0,22±0,096мкг/мл, р<0,01). Значительнее увеличилась доля выведения кадмия с калом до 16,2±0,29мкг/г (р<0,001).
В конце эксперимента, через два месяца, изучались морфологические изменения в ряде органов. В почках животных 1-й группы отмечены очаговые дистрофические и некробиотические изменения эпителия извитых канальцев и др. В печени фокальные дистрофические (жировая дистрофия) и некробиотических изменений гепатоцитов, купферовских клеток с выраженными дисциркуляторными (плазматическое пропитывание, диапедезные периваскулярные геморрагии) процессами в системе интралобулярной и портальной микроциркуляции. Все эти изменения, с меньшей степенью дистрофических и некробиотических изменений, отмечены и в группе с интрагастральным введением сульфата кадмия. В группах с профилактическим введением цеолита Ирлит-1 отмечена меньшая выраженность дистрофических изменений нефротелия тубулярных структур почек, появлением участков реституции (полной регенерации) кортикального и медуллярного нефротелия, признаков активной регенерации эндотелия и подоцитов. В печени отмечена умеренная жировая дистрофия гепатоцитов с признаками их очаговой регенерации, пролиферация и гипертрофия купферовских клеток, периваскулярная и стромальная лимфоидно-клеточная реакция (показатели иммунологической активности).
Из вышеизложенного видно, что профилактическое введение цеолита Ирлит-1 является эффективным способом уменьшения накопления, повышения выведения, а, следовательно, и коррекции токсического действия кадмия при хроническом отравлении его соединениями, особенно в случае с интрагастральным введением.