girniy.ru 1 2 3 4

УДК: 577.34:57.017.72:546.791:615.332:57.084.1 На правах рукописи



БЕКЕНОВА ЖАНАРА МАРАТОВНА


РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ВЛИЯНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ПЫЛИ УРАНОВОЙ РУДЫ НА СОСТОЯНИЕ ТКАНЕВОГО ДЫХАНИЯ ЛЕГКИХ КРЫС ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ЭКСТРАКТА СОЛОДКИ


03.00.01 – радиобиология


Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата медицинских наук


Республика Казахстан

Астана, 2010


Работа выполнена в АО «Медицинский университет Астана» на базе

Радиобиологического научного центра


Научные руководители: доктор медицинских наук, профессор

Казымбет П.К.

доктор биологических наук Бахтин М.М.


Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор

Исмаилов Б.И..


доктор медицинских наук, профессор

Кауашев С.К.


Ведущая организация Государственный медицинский

университет, г.Семей


Защита диссертации состоится 29 декабря 2010г. в 12 оо часов на заседании диссертационного совета Д 09.17.04 при АО «Медицинский университет Астана» по адресу 010000, г. Астана, ул. Бейбитшилик, 51 А.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АО «Медицинский университет Астана» по адресу 010000, г. Астана, ул. Бейбитшилик, 53.


Автореферат разослан «29_» __ноября_ 2010 года


Учёный секретарь диссертационного совета

доктор медицинских наук, профессор Мустафина Р.Х


ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Развитие атомной промышленности относится к числу приоритетных отраслей мировой энергетики. В настоящее время согласно данных МАГАТЭ Республика Казахстан по запасам урановой руды занимает второе место в мире и лидирует по уровню его добычи [www.kazatomprom.kz, 2009]. Вместе с тем, в связи с увеличением темпов промышленного производства урана резко изменилась радиоэкологическая обстановка и расширилась сфера влияния техногенных факторов как на контингент профессиональных работников, так и на население прилегающих территорий, обнажая перед мировым сообществом острую актуальность проблем медицинского обеспечения радиационной безопасности населения [С.П. Ярмоненко, А.А. Вайнсон, 2005; А.А. Белоног и соавт., 2003; П.К. Казымбет, 2005-2010].


В условиях уранодобывающего производства ведущим техногенным фактором влияния на организм являются отходы уранового производства и промышленная пыль урановой руды. Установлено, что пектический состав ее сложен и наряду с производными кремния, солей тяжелых металлов и других примесей урановая пыль содержит незначительные количества производных урана, радиацонные эффекты которых относятся к диапазону «малых» доз [С.Б. Балмуханов и др., 2003; П.К. Казымбет, Б.С. Имашева., М.М. Бахтин, В.Д. Курохтин и соавт., 2006; А.М. Романов, 2010].

В последние годы особое значение приобретает проблема влияния на организм техногенных факторов уранового производства, попадающих в организм путем ингаляции и через пищевую цепь, создавая условия внутреннего облучения [R. E., Mitchel., 1999; Young Z., Fan B., Lu Y., et al., 2002; Г.И. Гнеушева, 2003; П.К. Казымбет, Б.С. Имашева, М.М. Бахтин 2006]. В этом направлении наряду с изучением динамики онкозаболеваемости и генетических расстройств - ведущих признаков радиоиндуцированной патологии особую тревогу вызывают убедительные эпидемиологические данные учащения в зонах радиационного неблагополучия общесоматических заболеваний легких с признаками хронификации и затяжного течения, проявления хронической обструктивной болезни легких. [Yamamoto T., 1986; Б.А. Коган, 1999; Ф.К. Бекенова, 2010; А.А.Клодзинский, 2010; Ж.Т. Молдагалиева, 2010]. В этой связи представляется актуальным проведение систематизированных исследований по выяснению характера системного действия инкорпорированных радионуклидов.

В последние годы при изучении механизмов действия малых доз ионизирующего излучения наиболее широко обсуждается возможная роль окислительного стресса, усиления процессов перекисного окисления липидов и структурных нарушений клеточных мембран в развитии признаков нестабильности генома [И.И. Пелевина и соавт.2003-2005; В.К.Мазурик и соавт.,2003; Е.Б. Бурлакова, 2003]. Однако механизмы действия урановой пыли до настоящего времени практически не изучены. Сложный химический состав, присутствие тяжелых металлов, кремнезёма и других оксидов, а также оксида урана-238 предполагает эффект комплексного действия факторов радиационной и химической природы. В числе информативных систем гомеостаза особое место занимают биоэнергетические процессы, в частности процессы цикла Кребса, обеспечивающие полное окисление продуктов метаболизма в митохондриях [А. Ленинджер, 1976], наиболее изучены эффекты общего облучения в полулетальных и летальных дозах [Н.Н. Береговская, А.В. Савич, 1989; А.А. Мардашко, 1989].


В условиях ингаляции урановой пыли органом первого контакта и основного депонирования нерастворимых соединений урана являются преимущественно легкие [Г.П. Галибин,1971; R.L. Kathren, 1981; Devil T. e.a., 2001; Zhou T., 2005; А.В. Малашенко, 2005; С.Б. Балмуханов 2004; B. Vacguier et al., 2009 и др.]. Однако влияние техногенных факторов урановой пыли на метаболизм ткани легких практически не изучено, роль метаболических нарушений ткани легких в оценке механизмов посттрадиционных проявлений не исследована. Практически важное значение приобретает поиск возможностей коррекции метаболических нарушений. В этом направлении особо перспективным представляется изучение механизмов влияния техногенных факторов промышленной пыли урановой руды на процессы тканевого дыхания, а также поиск эффектов корригирующего действия экстракта корня солодки – перспективного фитопрепарата, обладающего большим спектром антибактериального, антитоксического, мембраностабилизирующего, радиопротекторного и радиосенсибилизирующего действия [В.П. Гранкина и соавт.,1991; Т.П. Арыстанова, 1995; Г.Д. Сейтказина, М.П. Ирисметов и соавт., 1997; Р.Х. Мустафина, 2003; М.П. Ирисметов и др., 2005 ]. При действии малых доз радиации в составе техногенных факторов урановой пыли его эффективность не изучена, что и явилось основанием для проведения настоящего исследования.

Цель исследования - выявить характер метаболических нарушений процессов тканевого дыхания легких крыс при длительном ингаляционном воздействии промышленной пыли урановой руды в возрастающих дозах и оценить эффективность корригирующего действия экстракта корня солодки при этом.

Задачи исследования.

1. Определить характер влияния ингаляции пыли урановой руды в дозе, соответствующей 5 ПДК на субстрат-энзимные соотношения продуктов цикла Кребса в ткани легких крыс при применении экстракта корня солодки.

2. Изучить характер влияния ингаляции ПУР в дозе 10 ПДК на состояние процессов цикла Кребса в ткани легких крыс при применении экстракта корня солодки.


3. Выявить особенности метаболических нарушений процессов тканевого дыхания легких крыс при ингаляции ПУР в дозе 50 ПДК и применении экстракта корня солодки.

4.Провести сравнительный анализ дозо-временных нарушений субстрат-энзимных характеристик процессов цикла Кребса крыс при ингаляционном воздействии урановой пылью и оценить эффективность корригирующего действия экстракта корня солодки.

Научная новизна.

Впервые путем исследования динамики содержания промежуточных продуктов и активности дегидрогеназ цикла Кребса при длительном ингаляционном воздействия урановой пыли в возрастающих дозах установлена дозо-временная зависимость их метаболических нарушений, позволяющая оценивать высоту и продолжительность ответной реакции митохондриального аппарата тканей легких крыс на урановое запыление.

При длительном ингаляционном воздействии ПУР в возрастающих дозах выявлены ранее не раскрытые закономерности адаптивного увеличения в ткани легких синтеза промежуточных продуктов цикла Кребса. Установлено, что продолжительность и высота их увеличения ограничены во времени и завершаются динамикой закономерно–нарастающего снижения синтеза промежуточных продуктов цикла Кребса, определены периоды максимальных сдвигов метаболических нарушений.

Длительное ингаляционное воздействие урановой пыли в возрастающих дозах приводит к подавлению в ткани легких активности дегидрогеназ цикла Кребса, катализирующих окислительно-восстановительные превращения промежуточных продуктов цикла, степень угнетения их активности с увеличением дозовой нагрузки возрастает.

Установлено, что водный экстракт корня солодки при введении в дозе 100 мг/кг обладает корригирующим действием, способствует повышению синтеза промежуточных продуктов цикла Кребса, а также активности дегидрогеназ, катализирующих их окислительно-восстановительные превращения.

Практическая значимость.

Результаты исследования расширяют и дополняют теоретические знания о характере системного действия техногенных факторов урановой пыли в малых дозах на организм и роли метаболических нарушений процессов тканевого дыхания легких в реализации зависимости «доза-эффект» при длительном ингаляционном воздействии радиотоксических факторов промышленной пыли урановой руды в возрастающих дозах.


Результаты оценки эффективности действия экстракта корня солодки при длительном ингаляционном воздействии техногенных факторов пыли урановой руды позволяют рекомендовать его использование для коррекции и профилактики метаболических нарушений энергетического обмена ткани легких.

Определение субстрат-энзимных нарушений процессов тканевого дыхания в ткани легких при действии урановой пыли позволяет оценивать в эксперименте высоту синтетической активности митохондриального аппарата клеток ткани легких в эксперименте.

Результаты исследований могут быть использованы как учебный материал курса медицинской радиобиологии, экспериментальной патологии, профпатологии медицинских вузов и факультетов усовершенствования врачей.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Радиобиологические эффекты длительного ингаляционного воздействия урановой пыли на ткань легких в возрастающих дозах проявляются дозо-временной зависимостью нарушений процессов тканевого дыхания и характеризуются усилением дисбаланса субстрат–энзимных характеристик процессов цикла Кребса.

2. Выявлены дозо-временные закономерности адаптивного увеличения в легких промежуточных продуктов цикла Кребса, продолжительности адаптивного ответа ткани легких, а также эффектов угнетающего действия урановой пыли на активность энзимов, катализирующих их окислительно-восстановительные превращения.


  1. Водный экстракт корня солодки при пероральном введении в дозе 100 мг/кг обладает корригирующим действием на метаболические нарушения процессов тканевого дыхания, повышает в ткани легких синтез промежуточных продуктов цикла Кребса, а также активность дегидрогеназ, катализирующих их окислительно-восстановительные превращения..

Апробация диссертации. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: ІІІ Евроазиатском конгрессе респираторного общества (Астана, 2007), ІІІ Научно-практической конференции с международным участием «Медико-биологические и экологические проблемы в уранодобывающих регионах» (Астана, 2007), Четырнадцатой Российской Гастроэнтерологической Неделе (Москва, 2008); Международной конференции «Унифицированное обеспечение качества и модернизация клинической лабораторной диагностики» (Алматы, 2008), II Азиатском конгрессе радиологических исследований (Сеул, 2009); Пятнадцатой Российской гастроэнтерологической Неделе (Москва, 2009); Международной научно-практической конференции «Медико-биологические и экологические проблемы урано- и нефтедобывающих регионов» (Астана, 2010), Республиканской научно-практической конференции «Экология промышленного региона и здоровье населения» (Караганда, 2010).


Связь темы дисертации с планом научных исследований. Работа выполнена в рамках научной технической программы НТП-0345 «Медико-социальная оценка состояния здоровья населения Северного региона Казахстана в условиях длительных радиационно-токсических воздействий», ГР № 0103 РК 00082.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ.

Реализация результатов исследования. Получено положительное решение по 3 заявкам на изобретения: «Способ коррекции нарушений оксидантного метаболизма при ингаляции малых доз урановой пыли в эксперименте» (№ 2009/1197.1); «Способ определения деструкции легочной ткани при длительной ингаляции малых доз урановой пыли»(№ 2009/1197.1); «Способ оценки нарушений белоксинтетической функции гепатоцитов при длительной ингаляции малых доз урановой пыли в эксперименте» (№ 2009/1198.1).

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 4 разделов собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка использованных источников. Текст изложен на 108 страницах компьютерного текста, содержит 22 таблицы, 17 рисунков.


ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ


Материалы и методы исследования. Эксперименты выполнены на белых беспородных крысах-самцах массой 120-150г. Животные содержались в условиях вивария на стандартном пищевом рационе. Действие ионизирующей радиации в малых дозах изучалось путем ингаляции промышленной пыли урановой руды Степногорского горно-химического комбината в специальных затравочных камерах типа УИЗ-1. Для достижения эффекта постоянной циркуляции пыли в камере использована усовершенствованная методика ингаляции ПУР [Предпатент №19252 от 25.01.2008г.].

Всего использовано 222 крысы, выполнено 3 серии экспериментальных исследований. В первых двух сериях изучено влияние на организм радиоактивной пыли в дозах 5 и 10 ПДК из расчета по 10,775мг/м³ и 21,55 мг/м³. С этой целью животных ежедневно подвергали ингаляции по 4 часа в день, в течении 120-ти суток. Выделены 4 группы животных, в которых анализировали влияние ингаляции ПУР на 30,60,90 и 120 сутки от начала затравки. В третьей серии изучено влияние ингаляции ПУР в дозе 50 ПДК из расчета 107,75 мг/м³. Для этого животных подвергали ингаляции в течении 60-ти суток, эффекты биологического действия оценивали на 3,7,30 и 60 сутки от начала затравки.


Дозиметрические исследования использованной в эксперименте ПУР показали, что общая активность её составляет 202 Бк/г. Установлено, что величина накопленной дозы на 30 - 120 сутки колебалась в I серии (5 ПДК) от 0,67 до 11 мкЗв за 120 дней и во II серии (10 ПДК) - от 1,5 до 22 мкЗв за 120 суток; в III серии достигала 55 мкЗв за 60 суток [П.К. Казымбет, Б.С. Имашева, А. В. Курохтин и соавт., 2006]. В эксперименте оценивалось влияние комплекса радиотоксических факторов, которые входили в состав урановой пыли. Химический состав ПУР представлен в таблице 1 [Б.С. Имашева, 2008].


Таблица 1 - Химический состав пыли урановой руды, %

UO3

MoO3

ZnO2

Fe2O3

SiO2

Al2O3

As2O3

MgO

CO3

P2O5

Na2O+K2O

FeO2

MnO2

CaO

0,398

0,123

0,027

6,1

40,6

4,61

0,008

3,5

10,0


2,0

10,0

4,0

0,22

7,0


Кроме указанных оксидов в состав ПУР входили: сера (общая) до 1,5%, углерод (органический) до 2%, влага до 5%.

В целях поиска возможности корригирующего действия на метаболические нарушения тканей организма при воздействии ПУР испытан водный экстракт корня солодки, который вводили перорально из расчета 100 мг/кг массы тела. В первых двух сериях исследований пятую группу составили животные, которые по завершении 4-х месячной затравки в течении 30 суток перорально получали водный экстракт корня солодки (ЭКС). В III серии экстракт корня солодки вводили ежедневно в течении 2-х недель до начала и в ходе затравки в режиме за 1,5-2 часа до ингаляции.

Показатели нормы определены в группе из 12 интактных крыс той же разводки и массы, у которых определяли все анализируемые показатели. Контрольную группу в каждой серии составили по 6 интактных крыс той же разводки и массы, которые также по 4 часа в сутки находились в затравочных камерах, но без подачи ПУР.

Животных забивали декапитацией, в ткани легких определяли содержание изолимонной и яблочной кислот (ИЛК и ЯК соответственно) энзиматическим методом Хохорста в модификации Чещевика (1963), а также активность четырех дегидрогеназ цикла Кребса: изоцитрат-, альфа-кетоглутарат-, сукцинат – и малатдегидрогеназ (ИДГ, АКДГ, СДГ и МДГ соответственно) по Кun Е. и Abood L.R. в модификации Oda Т. и Okazaki, Ю.В. Наточина (1962) [Н.В. Прохорова, 1989]. Количественные показатели оценивали из расчета на единицу массы ткани легких, а также в пересчете на белок. Общий белок определяли по Лоури (1963).

Результаты исследования обрабатывались общепринятыми методами вариационной статистики с использованием упрощенных таблиц [Е.В. Монцевичюте-Эрингене, 1961], а также анализ цифрового материала осуществлялся с помощью пакета программ Microsoft Excel 7.0, Statistica 6.0 с вычислением критериев Стьюдента. Разность показателей расценивалась как достоверная при Р ≤ 0,05, в работе анализировались статистически достоверные данные.



следующая страница >>