УДК:569.323.4:615.777.9-099:616-08:591.173

Б.Ж. Касенов, А.Н. Нурмухамбетов

КазНМУ им. С.Д. Асфендиярова, кафедра патологической физиологии

Поведение животных в тесте принудительного плавания при отравлении тяжелыми металлами, на фоне комбинированной терапии

 

Преимущество использования экспериментальных моделей поведения животных, по сравнению с другими методами, для изучения механизмов поражения нервной системы в экологических исследованиях среды, определяется тем, что поведение может адекватно представлять суммарный индекс изменений в нервной системе, индуцированных загрязнением окружающей среды [1,2]. Широкое использование тяжелых металлов в производстве, увеличение объема их добычи и переработки привели к значительному накоплению тяжелых металлов и их солей, в том числе соединений кадмия и свинца, в биосфере и негативному влиянию на организмы человека и животных [3,4,5]. Влияние комбинации кадмия и свинца на поведение, в частности тревожность и депрессивность в достаточной мере не исследовано. Также не совершенны методы коррекции металл - индуцированных нарушений функционирования нервной системы. При различных заболеваниях мозга введение стволовых или эмбриональных клеток оказало лечебный эффект [6,7].  В институте проблем горения КазНУ им. аль-Фараби, под руководством академика НАН РК, профессора З.А. Мансурова, получен наносорбент ЗРШ-1 [8]. Функционализация наносорбентов обеспечивает эффективность сорбирования ионов тяжелых металлов золота [9] свинца, кадмия, никеля, хрома, цинка, цезия, стронция [10]. Предлагаемый нами метод коррекции возникающих нарушений, обеспечивает безопасность, эффективность, и экономическую привлекательность применяемых средств.

Цель исследования. Выявить влияние солей кадмия и свинца при их комбинированном введении на поведение крыс в тесте принудительного плавания и провести коррекцию нарушений при помощи наносорбента ЗРШ-1 и клеточной терапии.

Материал и методы исследования. Опыты проведены на белых беспородных крысах-самцах, м.т. 180-220 гр. Животные были разделены на десять серий количеством 10 голов в каждой (таблица 1). Металлы вводили последовательно, раздельно по 1 мг/кг м.т. оксид кадмия и ацетат свинца 10 мг/кг в течение 2х недель. Наносорбент ЗРШ-1 вводили через зонд в дозе 50 мг/кг м.т., коррекция проводилась после первой недели затравки. С учетом стереотаксических данных, определялась проекция расположения III желудочка мозга [11].

Таблица  1 – Серии животных

№

Серии

1

Контрольные (2 нед. физ. р-р ч/з зонд в/ж + трепанация черепа)

2

Комбинация металлов 2 нед. + трепанация черепа

3

Комбинация металлов + трепанация черепа + наносорбент ЗРШ 1 ч/з зонд в/ж + клеточная взвесь эмбриональных нейронов в III желудочек мозга

 

Процедуры проведены в соответствии с действиями на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема подготовки нервной ткани

Животных помещали в сосуд высотой 50 см и диаметром 30 см, заполненный теплой (28-300 С) водой, т.е. в резервуар с водой, из которого оно не может выбраться. После 40 сек адаптации в течение 5 мин регистрировали суммарное время. Наблюдали крыс до их полного погружения в воду и отмечали основные показатели: активное плавание (крыса перемещается в воде, энергично перебирая лапами) и периоды неподвижности.

Все результаты представлены в виде средней и ошибки средней. Статистическую обработку данных проводили с помощью методов непараметрической статистики, по U критерию Манна-Уитни. Был принят уровень достоверности различий р ≤ 0,05 [12].

Результаты исследования и обсуждение.

Десять контрольных животных активно плавали в течение 124,6±1,93 сек,  период неподвижности суммарно продлился 104,8±2,59 сек. Резкое сокращение отрезка времени активного плавания наблюдалось после 2 недельного введения комбинации тяжелых металлов с созданием трепанационного отверстия 63,5±2,08 сек, при этом отмечено удлинение периода неподвижности до 175,5±2,4.

Применение комбинированной терапии (наносорбент ЗРШ 1 ч/з зонд в/ж + клеточная взвесь эмбриональных нейронов в III желудочек мозга) при отравлении тяжелыми металлами оказало позитивное влияние. Время активного плавания возросло до 123,2±3,59 сек, а период неподвижности значимо сократился до 113,3±2,31сек.

Таблица 2 - Тест принудительного плавания (сек)

Серии

Активное плавание

Период неподвижности

1

124,6±1,93

104,8±2,59

2

63,5±2,08 *

175,5±2,4*

3

123,2±3,59

113,3±2,31

Примечание: - достоверность различий по сравнению с интактными * р≤0,05

 

Животные затравленные металлами по сравнению с интактными раньше перестают сопротивляться условиям эксперимента и быстрее переходят в состояние неподвижности. Совместное использование наносорбента ЗРШ-1 и клеточной взвеси эмбриональных нейронов на фоне отравления комбинацией тяжелых металлов, оказало выраженный протективный эффект и нивелировало развитие тревожно-депрессивного состояния в тесте принудительного плавания.

Заключение. Таким образом, введение комбинации кадмия и свинца при принудительном плавании привело к развитию депрессивного поведения, что подтверждается укорочением времени, в течение которого животные способны поддерживать активные движения. Значительно увеличился период неподвижности в воде. При комбинированной терапии состояние депрессивности предупреждалось, что проявилось в увеличении времени активного плавания и укорочения периода неподвижности. По всей видимости, поступление в организм животных комбинации тяжелых металлов приводит к некоторым изменениям в функционировании нервной системы, что проявляется быстрым развитием процессов утомления в нервной системе, депрессивного состояния при попадании их в среду с неизбегаемым стрессором, в виде принудительного плавания.

Литература:

1.            Кокаева Ф.Ф., Кокаева И.Ю., Марзоев А.И. Поведение как критерий оценки экологического качества среды // XVII Съезд Всероссийского Физиологического общества. Ростов-на-Дону. 1998. Тезисы докладов - Ростов-на-Дону, 1998. – 258 С.

2.            Кокаева Ф.Ф. Поведение как критерий поражающего действия техногенного загрязнения среды на организм животных и эффективности мер коррекции: автореф. … докт. биол. наук.03.00.16.; 03.00.13. М.:МГУ, 2006 - 47 с.

3.            Б.А. Неменко, Г.Б. Елгондина, И.И. Ли, Е.В. Торкинский, А.Т. Досмухаметов. Автотранспорт и загрязнение атмосферы города Алматы // Вестник КазНМУ – 2006.- №2 (32). – С. 119 - 121

4.            «Кадмий: экологические аспекты» ВОЗ, Женева, 1994. 161 с.

5.            Нурмухамбетов А.Н., Меерсон Ф.З. Антиоксидантная защита химических повреждений сердца и мозга. - Алматы, 1992. - 265 с.

6.            Р.Р. Исламов, А.А. Ризванов, Д.С. Гусев, А.П. Киясов. Генная и клеточная терапия нейродегенеративных заболеваний // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том II, №3, 2007. – С.29-37

7.            Г.В.Селедцова, В.И. Селедцов, С.С. Рабинович, О.В. Перлюк, М.Ю. Кафанова. Трансплантация фетальных клеток в лечении неврологических расстройств // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том III, №1, 2008. – С.49-56

8.            ҚР Алдын ала патент №1045. Карбоминералды сорбент алу тәсілі. // Мансурова Р.М., Селицкая А.Г., Абишева Ш.Ш., Мансуров З.А., өтінім № 931759.1, өтінім берілген уақыты 1993 жылғы 22 шілде, Қазақстан Республикасының Мемлекеттік өнертабыстар тізімінде тіркелді 1994 жылғы 15 қыркүйекте

9.            Предварительный патент РК № 15933 на изобретение. Способ получения карбонизированного сорбента для извлечения золота из растворов. // Мансуров З.А., Мансурова Р.М., Николаева А.Ф., Васильев Д.Г. Заявка №2003/1195.1. Дата подачи заявки 10.09.2003, зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Республики Казахстан 05.05.2005

10.        Yemuranov M.M., Bisembaev M.A., Kabylkakov D., Shilina Yu. A., Zhylybaeva N., Mansurova R.M., Mansurov Z.A. Sorption of Hampful Compounds by Nanostructural Carbon Materials // The International Conference on Carbon. – Aberdeen (Scotland), 2006. P. 328.

11.        G. Paxinos, C.Watson.The Rat Brain in Stereotaxic Coordinate.Academic press 1982

12.        Математическая статистика для психологов. Учебник / О.Ю. Ермолаев - 2-е изд. испр. - М. Московский психолого-социальный институт. Изд. Флинта. 2003 - 336 с.