Changes in dietary behavior and weight gain in experimental animals during the incorporation of depleted uranium

Abstract

Food behavior and the dynamics of weight gain in experimental animals (rats) after a single oral intake of an aqueous solution of mixed oxide of depleted uranium have been studied. During 190 days of observation, a temporary increase in the eating behavior of rodents was noted with a decrease in body weight gain, which is due to toxic effects on the gastrointestinal tract and impaired absorption of nutrients.

Full Text

Обедненный уран - это практически чистый 238U, который получают в результате извлечения 235U из природного материала. Как металл, имеющий большую плотность, он может использоваться для изготовления стержней в боеголовках ракет и снарядов, которые обладают в сравнении с обычными более высоким поражающим действием. В результате применения подобных боеприпасов соединения урана попадают в окружающую среду и сравнительно быстро перемещаются по трофическим цепям, что обусловливает риск радиотоксических эффектов в организме человека. Уран и его соединения радиоактивны и химически токсичны. При поступлении в организм около 1% соединений урана всасывается в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) и около 50% - в легких, распределяясь затем по органам и тканям. Основные депо урана в организме - селезенка, почки, скелет, гонады, печень, легкие и бронхолегочные лимфатические узлы. Признаками острой интоксикации является поражение почек, хронической - нарушения кроветворения и функций нервной системы. Возникновение у участников боевых действий и мирного населения на загрязненных территориях «особого синдрома» с неврологическими нарушениями, отклонениями в деятельности дыхательной и пищеварительной систем определяет актуальность изучения проблемы воздействия обедненного урана на организм. Цель исследования Изучение пищевого поведения и динамики прибавки массы тела экспериментальных животных (крыс) после однократного перорального поступления в организм водного раствора смешанного оксида обедненного урана. Материал и методы В основу эксперимента положены литературные данные о возможной дозе перорального поступления обедненного урана в организм военнослужащих и местного населения с пищей и водой на территориях боевых действий (исключая ингаляционное поступление), что могло составить 36-100 мг/человека (75 кг). В связи с этим был сделан расчет средней дозы смешанного оксида обедненного урана для введения крысам (1 мг/кг). В эксперименте 120 половозрелым крысам-самцам однократно перорально вводили водный раствор смешанного оксида обедненного урана (U3O8+UO2) из указанного расчета 1 мг/кг массы тела. Опытным группам соответствовал адекватный биологический контроль. Учитывая токсикокинетику соединений урана, через 10 сут и далее через каждые 30 сут до конечной точки 190 сут после введения обедненного урана проводилось изучение пищевого поведения и динамики прибавки веса экспериментальных животных. Пищевое поведение - это наиболее изученная форма поведения, которая является основной моделью мотивированного поведения вообще. Количество потребленной пищи измерялось путем взвешивания корма на весах и вычислением разницы между весом корма при закладке и остатком по истечении суток в граммах. Потребление воды оценивалось по разнице между количеством воды в поильнике при его заполнении и остатком через сутки в миллилитрах. Для расчета пользовались объемной шкалой поильника. Измерения проводились для каждой группы животных в течение 3 сут в каждый срок исследования, затем усреднялись, и, учитывая средний вес животных в клетке, проводился расчет потребленных пищи и воды в граммах и миллилитрах на 1 кг веса животного соответственно. Потери воды и корма, не связанные с потреблением животными, при расчетах не учитывались. Оценивая прибавку веса животных на всем протяжении эксперимента, можно судить о динамике состояния центральных механизмов регуляции пищевого поведения, об изменениях функции пищеварения и состоянии органов ЖКТ, а также о характеристиках общего обмена. Взвешивание животных проводилось на торговых весах (каждая особь отдельно) с последующим расчетом среднего веса для групп сравнения. Статистическая обработка результатов исследований проводилась с использованием параметрических критериев пакетов программ Microsoft Ехсеl 2010, Statistica 7.0 в операционной среде Windows 7. Для оценки достоверности различия величин между группами сравнения использовали t-критерий Стьюдента. Статистически значимыми считали различия при р<0,05. Результаты и обсуждение Поведенческие реакции отображают функциональное состояние важнейших систем организма и в первую очередь состояние центральной нервной системы. Общеизвестно, что важная роль в формировании чувства голода и жажды принадлежит активизации совокупности нервных образований в разных отделах головного мозга (гипоталамо-лимбико-ретикуло-кортикальные отделы), основными функциями которых являются мотивация жажды и формирование пищевого поведения, направленного на поиск и прием пищи, а также регуляция и функциональная интеграция органов пищеварительной системы. Обедненный уран, как сильный оксидант, способен проникать через гематоэнцефалический барьер в структуры головного мозга и подавлять активность различных ферментов, гормонов и медиаторов центральной нервной системы, в частности серотонина. В ходе эксперимента к 70-м суткам исследования было установлено статистически достоверное увеличение количества потребленной пищи и воды животными опытной группы на 16,3% и 14,5% соответственно по сравнению с группой биологического контроля. Это было, вероятно, обусловлено высокой интенсивностью центральных влияний, т. е. возбуждением ответственных структур мозга (гипоталамус, средний мозг, таламус), комплекс сенсорных сигналов которых может усиливать пищевое поведение. К этому же сроку - 70-м суткам исследования - отмечалось статистически достоверное снижение прибавки веса на 5,6% у животных опытной группы по сравнению с контрольной, что, скорее всего, было обусловлено поражением органов ЖКТ. Известно, что воздействие обедненного урана на пищеварительный тракт может проявляться воспалительными процессами в кишечнике, снижением синтеза и экскреции желчных кислот в печени, необходимых для пищеварения и всасывания липидов. Поскольку липидами обеспечивается около 50% потребности в калориях, нарушение этого процесса может иметь серьезные последствия для роста и общего состояния организма. В остальные сроки исследования между точками измерений достоверно значимых различий в группах сравнения не отмечалось. Выводы 1. При однократном поступлении обедненного урана в организм с водой пищевое поведение экспериментальных животных временно усиливается вследствие возможных изменений со стороны центральной нервной системы - нарушений метаболизма нейротрансмиттеров и сенсорных влияний. 2. Токсическое воздействие обедненного урана на органы ЖКТ при однократном поступлении с водой, возможно, выступает причиной нарушения пищеварительной функции и обусловливает временное снижение прибавки массы тела животных.