THE TOXIC ACTION OF METAL COMPOUNDS ON THE FUNCTION OF DIGESTION AT DIFFERENT ROUTES OF ENTRY

Full Text

Распространенность болезней органов пищеварения довольно высока во всех странах мира [5, 10]. В ряду причин их возникновения одно из первых мест принадлежит воздействию факторов окружающей среды [5, 10], универсальными загрязнителями которой являются соединения металлов, широко используемые в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и других областях деятельности человека [2, 9]. Проявления токсического действия металлов разнообразны и определяются как самим металлом, так и характером соединения, в состав которого он входит. Вместе с тем, органом-мишенью любого металла является система органов пищеварения, что связано с двумя моментами. Во-первых, желудочно-кишечный тракт может непосредственно подвергаться воздействию металлов на этапе их поступления в организм [5, 12, 15], причем не только с водой и пищевыми продуктами, но и с вдыхаемым воздухом за счет заглатывания со слюной [1]. Во-вторых, возможность токсического влияния металлов на функцию пищеварения связана с процессом выведения указанных веществ из организма, так как одним из путей их эвакуации является желудочно-кишечный тракт [5, 13, 14]. Кроме того, соединения металлов могут воздействовать на органы пищеварения после резорбции из пищеварительного тракта или респираторной системы в кровь и распределения по органам и тканям [5, 13]. Материалы и методы В работе представлены результаты исследования влияния соединений металлов на функцию пищеварения при разных путях их поступления. В качестве экспериментальной модели использованы беспородные белые крысы, которым вводили растворимые соединения цинка, свинца, хрома, молибдена, вольфрама перорально в дозах 25;5;1;0,2 мг/кг и парентерально (внутрибрюшинно) в дозах 5;1;0,2 мг/кг в течение 3х месяцев. По окончании затравки у животных опытных и контрольных групп изучали показатели функции пищеварения [7]. Исследование начинали с применения косвенных методов, основанных на выявлении степени прироста концентрации продуктов гидролиза пищевых ве 58 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №3, 2012 г. ществ в крови через определенный промежуток времени после их введения в желудочно-кишечный тракт. Для исследования функции всасывания слизистой оболочки тонкой кишки проводили нагрузку глюкозой, которую вводили парентерально (интраперитонеально) и перорально. Косвенные показатели мембранного пищеварения определяли, используя пероральное введение мальтозы. Для оценки полостного пищеварения в желудочно-кишечный тракт подопытных животных вводили крахмал. Уровень глюкозы в крови определяли до поступления углеводов (исходный) и затем через 30 минут после введения. По результатам нагрузки рассчитывали коэффициент Бодуэна КБ = В/А, где А - исходная концентрация глюкозы, В - концентрация через 30 минут после ее введения. О функции всасывания судили по соотношению коэффициента Бодуэна при пероральном (КБГро) и интраперитонеальном (КБГф) введении глюкозы. Процесс гидролиза дисахаридов оценивали по соотношению коэффициента Бодуэна после введения мальтозы (КБМ) и перорального поступления глюкозы (КБГро). О процессе переваривания полисахаридов судили по соотношению коэффициента Бодуэна после введения крахмала (КБК) и пероральной нагрузки глюкозой (КБГро). После завершения исследования косвенных показателей функции пищеварения определяли функциональное состояние пищеварительных органов с использованием прямых методов, которые заключались в выявлении активности ферментов поджелудочной железы и энтероцитов в фермент ных фракциях тонкой кишки - полостной, мембранной, гомогенате кишки. Активность амилазы, имеющей двоякое (панкреатическое и энтероцитарное) происхождение, а также ферментов кишечного происхождения - мальтазы и дипептидаз определяли во всех трех фракциях. Трипсин и липазу, вырабатываемые клетками поджелудочной железы, исследовали в полостной и мембранной фракциях. При оценке состояния функции пищеварения по результатам исследования ее прямыми методами учитывали активность панкреатических и кишечных гидролаз, а также соотношение ферментной активности отдельных фракций. Результаты и их обсуждение Обобщенные результаты исследования функции пищеварения экспериментальных животных в условиях поступления соединений металлов представлены в табл. 1 Хлорид цинка при пероральном поступлении в максимальной из испытанных доз (25 мг/кг) вызывает местный и резорбтивный эффекты. Его местное действие проявляется в виде нарушения всасывания продуктов гидролиза пищевых веществ. При интраперитонеальном введении в максимальной из испытанных доз (5 мг/кг) соединения цинка не оказывают токсического влияния на поджелудочную железу. Их местное действие на слизистую оболочку тонкой кишки при поступлении в дозах 5 и 1 мг/кг заключается в нарушении процессов мембранного пищеварения и всасывания продуктов гидролиза. Нарушение мембранного пищеварения проявлялось в виде падения активности мальтазы в гомогенате. Таблица 1 Влияние соединений металлов на функцию пищеварения Доза и путь введения соединения металлов ZnCl2 PbCl2 K2&2O7 (Na)2Mü O4 Na2WO4 25 мг/кг per os П В ПМВ ПМВ ПМВ ПМВ 5 мг/кг per os В ПМВ ПМ ПМ 5 мг/кг intraperit. МВ П В ПМВ ПМ П 1 мг/кг per os М 1 мг/кг intraperit. МВ П В ПМВ ПМ 0,2 мг/кг intraperit. П ПМ 59 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №3, 2012 г. Условные обозначения: П - нарушение полостного пищеварения; М - нарушение мембранного пищеварения; В - нарушение функции всасывания; Хлорид свинца вызывает местный и резорбтивный эффекты независимо от пути введения. При пероральном поступлении местное действие данного соединения более выражено по сравнению с ре-зорбтивным: токсическое влияние на поджелудочную железу оно вызывает при введении в дозе 25 мг/кг, местное действие - в дозе 5 мг/кг. Очевидно, это обусловлено низкой всасываемостью свинца в желудочно-кишечном тракте (10 %) [2]. В качестве основного признака местного действия хлорида свинца выступает нарушение функции всасывания. В условиях интраперитонеального введения хлорида свинца более выражен резорбтивный эффект. Симптомы поражения экскреторной функции поджелудочной железы отмечаются при его воздействии в дозе 0,2 мг/кг. Минимальная действующая доза хлорида свинца по местному эффекту в виде нарушения всасывания конечных продуктов гидролиза составляет 1 мг/кг. Преобладание резорбтивного эффекта хлорида свинца над местным при парентеральном поступлении очевидно обусловлено значительным выведением свинца почками (до 74 %) и небольшим объемом выделения с фекалиями (до 16 %) [2]. Бихромат калия при пероральном поступлении оказывает резорбтивный эффект с минимальной действующей дозой 5 мг/кг. Основным проявлением местного действия является поражение мембранного пищеварения в виде нарушения транслокации синтезированных в энтеро-цитах ферментов на поверхность клеточных мембран. Пороговая доза по данному признаку составляет 1 мг/кг. Преобладание местного действия хрома на слизистую оболочку тонкой кишки над резор-бтивным обусловлено его низкой способностью к всасыванию из желудочнокишечного тракта [11]. В условиях ин-траперитонеального введения токсическое действие бихромата калия на подже лудочную железу более выражено по сравнению с проявлением резорбтивного эффекта при пероральном поступлении. Его пороговая доза в данном случае составляет 0,2 мг/кг. Причиной усиления резорбтивного эффекта хрома при его парентеральном введении является лучшее всасывание данного элемента из ин-траперитонеального пространства по сравнению с желудочно-кишечным трактом [8]. В качестве основного проявления местного действия бихромата калия также, как и при пероральном поступлении, выступает нарушение мембранного пищеварения. Глубина поражения мембранного пищеварения при интраперитонеальном введении бихромата калия более выражена по сравнению с проявлением данного эффекта от перорального воздействия. В данном случае наблюдается не только нарушение транслокации синтезированных в энтероцитах ферментов на поверхность клеточных мембран, но и падение гликемических показателей мембранного пищеварения. Минимальная доза, вызывающая проявление местного эффекта действия, равна 1 мг/кг. Молибдат аммония при перораль-ном поступлении приводит к резорбтивно-му и местному эффекту в дозе 5 мг/кг. Местное действие заключается в нарушении мембранного пищеварения с падением активности мальтазы в гомогенате. В условиях интраперитонеального введения мо-либдат аммония также проявляет как местное, так и резорбтивное действие, вызывая поражение слизистой оболочки тонкой кишки и поджелудочной железы при воздействии в дозе 0,2 мг/кг. Поражение слизистой оболочки тонкой кишки заключается в нарушении мембранного пищеварения с падением активности мальтазы в ее гомо-генате. Вьграженное местное и резорбтив-ное действие молибдата аммония на органы пищеварения, проявляющееся вне зависимости от пути поступления, обусловлено 60 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №3, 2012 г. его высокой способностью к всасыванию и существенной экскрецией с фекалиями (до 34 %) [2, 3]. Вольфрамат натрия при перораль-ном введении оказывает как местный, так и резорбтивный эффект, за счет высокой способности к всасыванию из желудочнокишечного тракта [2, 3]; при интрапери-тонеальном введении - только резорбтив-ный, поскольку при парентеральном введении лишь 2 % вольфрама экскретируется с фекалиями [2, 3]. Минимальная действующая доза как по тому, так и по другому эффекту составляет 5 мг/кг независимо от пути поступления. Ведущими симптомами местного действия вольфрамата натрия являются раздражение слизистой оболочки тонкой кишки и нарушение мембранного пищеварения. К основным проявлениям поражения мембранного пищеварения относятся нарушение транслокации синтезированных в энтероцитах ферментов на поверхность клеточных мембран. Выводы 1. Диагностическими критериями токсического влияния на пищеварительную функцию для соединений цинка являются поражение мембранного пищеварения со снижением активности мальтазы в гомогенате и нарушение функции всасывания конечных продуктов гидролиза пищевых веществ; для соединений свинца - падение активности панкреатических энзимов в полостной фракции ферментов и нарушение функции всасывания; для соединений хрома - угнетение активности ферментов поджелудочной железы в полостной фракции и поражение мембранного пищеварения с падением его глике-мических показателей; для соединений молибдена и вольфрама - снижение активности панкреатических ферментов в полостной фракции и нарушение мембранного пищеварения. 2. По силе токсического воздействия на функцию пищеварения при перораль-ном поступлении наиболее опасными представляются соединения хрома и молибдена с пороговой дозой 1 мг/кг; менее выражено токсическое действие хлорида свинца и вольфрамата натрия (пороговая доза - 5 мг/кг); минимальным токсическим эффектом обладает хлорид цинка (пороговая доза - 25 мг/кг) . При интраперитоне-альном введении наиболее выраженный эффект нарушения функции пищеварения вызывают хлорид свинца, бихромат калия и молибдат аммония (пороговая доза - 0,2 мг/кг); менее существенное влияние на функцию пищеварения оказывает хлорид цинка (пороговая доза - 1 мг/кг); наименее выраженное действие проявляет вольфра-мат натрия (пороговая доза - 5мг/кг). 3. Зависимость характера и силы неблагоприятного влияния соединений металлов на функцию пищеварения от пути введения неоднозначна и в значительной степени определяется величиной их желудочно-кишечной абсорбции и степенью выведения из организма за счет органов пищеварения. Слабо всасывающиеся в желудочно-кишечном тракте соединения свинца и хрома при пероральном поступлении в дозах, не превышающих 5 мг/кг, оказывают на органы пищеварения лишь местное действие. В условиях интрапери-тонеального введения они проявляют выраженный резорбтивный эффект. Соединения молибдена и вольфрама с высокой степенью всасывания в желудочнокишечном тракте вызывают резорбтивный эффект независимо от пути введения. Соединения цинка, свинца, молибдена, в значительной степени способные к выведению из организма с фекалиями, при интраперитонеальном введении проявляют более выраженное местное действие по сравнению с данным эффектом в условиях перорального поступления. Вольф-рамат натрия, который выводится из организма главным образом почками, при пероральном поступлении проявляет ре-зорбтивное и местное действие, а при ин-траперитонеальном введении - только резорбтивное. В целом для соединений цинка, свинца, хрома и молибдена по возможности проявления неблагоприятного действия на пищеварительную функцию парентеральный путь поступления является более опасным; для вольфрама большую опасность представляет перораль-ный путь поступления. 61 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №3, 2012 г. 4. Выявленные закономерности токсического действия соединений металлов на функцию пищеварения должны учитываться при их гигиенической оценке и нормировании в объектах окружающей среды.

References

Supplementary files