Статья опубликована в рамках: XLI Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 10 мая 2016 г.)

Наука: Биология

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Кузнецова Я.А. К ВОПРОСУ О НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНОМ ВЛИЯНИИ СОЛЕЙ АЛЮМИНИЯ ПРИ ЭНТЕРАЛЬНОМ ПОСТУПЕЛНИИ С ПИТЬЕВОЙ ВОДОЙ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. XLI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 5(40). URL: https://sibac.info/archive/nature/5(40).pdf (дата обращения: 22.09.2019)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

К ВОПРОСУ О НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНОМ ВЛИЯНИИ СОЛЕЙ АЛЮМИНИЯ ПРИ ЭНТЕРАЛЬНОМ ПОСТУПЕЛНИИ С ПИТЬЕВОЙ ВОДОЙ

Кузнецова Ярославна Александровна

студент 3 курса, Биолого-химический факультет, Московский государственный областной университет, г. Москва

Научный руководитель Молоканова Юлия Павловна

канд. биол. наук, доцент, кафедра Физиологии, экологии человека и медико-биологических знаний, Московский государственный областной университет, г. Москва

Алюминий является потенциальным нейротоксином [5; 10]. Предполагаемые места реализации его нейротоксического действия: белковый синтез, транспорт аксонами, нейропередаточные пути. Предполагают: нейротоксическое действие алюминия реализуется через ингибирование дигидроптеридинредуктазы – фермента, участвующего в процессах гидpоксилиpования фенилаланина в печени, тиpозина – в головном мозге и надпочечниках, тpиптофана – в головном мозге, что ведет к развитию тяжелого заболевания – фенилкетонурии [9]. Нейротоксичность алюминия провоцирует изменения в главных постсинаптических ферментах холинэргической нейропередачи. Есть данные об ингибировании алюминием транспорта холина в эритроцитах и уменьшении активности холиновой ацетилтрансферазы в нервной ткани [9]. Алюминий ингибирует активность гексокиназы в цитозоле и митохондриях клеток мозга, понижая тем самым усвоение углеводов клетками нервной ткани [8].

Алюминий считается одним из факторов этиологии таких нейродегенеративных заболеваний, как боковой амиотрофический склероз, слабоумие Паркинсона, болезнь Альцгеймера [5; 6; 7]. Изучение патогенеза данных заболеваний у коренного населении острова Гуам показало: в мозгу обнаружено большое количество нейрофибриллярных клубков с аномальным накоплением алюминия, что связывалось с его повышенной концентрацией в воде ввиду частых кислотных дождей в этой области [6; 7].

Для выявления потенциального нейротоксического действия ионов алюминия в питьевой воде в концентрации, полученной при анализе воды, нагретой в алюминиевой таре, был начат эксперимент с использованием белых мышей в качестве биологической модели человека.

Цель исследования заключается в том, чтобы выявить реальную возможность отложения алюминия в тканях головного мозга при употреблении его солей с питьевой водой и изучить его нейротоксические свойства в эксперименте над лабораторными мышами. Экспериментальный раствор солей Al3+ подобран по итогам опытов по измерению концентрации Al3+ в воде после ее нагревания в алюминиевой таре.

Эксперимент проводился на самцах белых лабораторных мышей, разделенных на три группы по 8 особей: группа контроля, и две экспериментальные группы.

При изучении миграции алюминия в воду при ее нагревании в алюминиевой таре была получена концентрация 5,156 ± 0,186 мг/дм3 (для объема воды 1000 см3 и площади соприкосновения 441,707 см2). Эта концентрация была переведена в размерность мг/кг в сутки для человека с использование средне статистических данных о потреблении человеком воды в сутки, а также о среднем росте (178 см) и весе (69,6 кг) мужчины в России [1, 2]. Суточная потребность в воде взрослого человека составляет 30–40 г на 1 кг веса тела. В виде свободной жидкости взрослый человек в среднем потребляет в сутки около 48 % суточной нормы. Исходя из вышеизложенного, проведен расчет суточной нормы потребления воды для мужчины вышеуказанных параметров. Она составляет 2,451 дм3, из них примерно1,176 дм3 потребляется в виде свободной жидкости.

Если предположить, что человек пользуется алюминиевой кастрюлей и не употребляет сырую некипяченую воду, то среднее потребление им Al3+ с водой будет составлять 0,0965 мг/кг в сутки.

Для корректного выбора дозы для мыши были использованы данные о среднем потреблении воды этими животными и проведены расчеты концентраций ионов алюминия в воде для того, чтобы суточная норма потребления Al3+ составила 0,1 мг/кг.

Ион Al3+ вносится в раствор путем добавления стандартного раствора хлорида алюминия с С(Al3+) = 0,140 г/дм3, приготовленного из сухого вещества AlCl3×6H2O (1,270 г/дм3). При предполагаемой суточной дозе алюминия для человека 0,1 мг/кг для мышей разной массы необходимая концентрация алюминия в воде при норме потребления в среднем 3 мл в сутки представлена в таблице 1.

 

Таблица 1.

Коррекция концентрации алюминия и лимонной кислоты в питьевой воде с учетом динамики массы тела лабораторных мышей

Масса мыши, г

С(Al3+), мг/дм3

V(ст.р-ра Al3+), мл

С(C6H8O7), мг/дм3

V(ст.р-ра C6H8O7), мл

(0,0965 мг/кг × m кг)/0,003 дм3

(С(Al3+) мг/дм3 × 1000 мл)/140 мг/дм3

(0,07 мг/г × m г)/0,003 дм3

(С(C6H8O7) мг/дм3 × 1000 мл)/ 105мг/дм3

20,0

0,643

4,59

466,7

4,67

21,0

0,676

4,83

490,0

4,90

22,0

0,708

5,06

513,3

5,13

23,0

0,740

5,29

536,7

5,37

24,0

0,772

5,51

560,0

5,60

25,0

0,804

5,74

583,3

5,83

26,0

0,836

5,97

606,7

6,07

27,0

0,869

6,21

630,0

6,30

28,0

0,901

6,44

653,3

6,53

29,0

0,933

6,66

676,7

6,77

30,0

0,965

6,89

700,0

7,00

 

Так как алюминиевая соль лимонной кислоты лучше проходит через мембраны клеток, обеспечивая лучшее усвоение этого металла организмом [5], а лимонная кислота содержится во многих пищевых продуктах [3], в эксперименте участвует группа, которая помимо алюминия в питьевой воде получает и лимонную кислоту.

Лимонная кислота вносится в раствор путем добавления стандартного раствора с С = 100 г/дм3, приготовленного из сухого вещества C6H8O7×H2O (109,38 г/дм3). По данным Всемирной организации здравоохранения суточная доза потребления лимонной кислоты для человека составляет 66–120 мг на кг массы. Суточная доза лимонной кислоты для человека – 70 мг/кг или 0,07 мг/г. Для мышей разной массы необходимая концентрация лимонной кислоты в воде при норме потребления воды в среднем 3 мл в сутки представлена в таблице 1.

Для проведения эксперимента по усвояемости Al3+ было создано 3 группы подопытных лабораторных мышей, по 8 особей в каждой группе. Первая группа (контрольная) получала для питья чистую бутилированную артезианскую воду. Вторая группа – артезианскую воду с добавлением AlCl3 (с(Al3+) = 0,1 мг/кг). Третья группа – артезианскую воду с добавлением AlCl3 (с(Al3+) = 0,1 мг/кг) и лимонной кислоты (c = 0,07 мг/г).

Каждая группа содержится в отдельной клетке, остальные условия содержания одинаковы для всех трех групп: естественный режим освещения, с получением суточной нормы корма для исключения интенсивного набора животными массы тела. Для еженедельной корректировки дозы все животные взвешиваются, по их средней массе определяется необходимая концентрация алюминия и лимонной кислоты.

Исследование последствий нейродегенеративного влияния солей алюминия на ЦНС проведено по методике двойного Т-образного лабиринта [4], позволяющей оценить кратковременную и долговременную память животных.

 



 

Рисунок 1. Схема двойного Т-образного лабиринта [4]

 

По методике Т-образного лабиринта измеряли время пробега каждого животного по лабиринту в двух направлениях: вперед (по часовой стрелке) и назад (против часовой стрелки). Время первого пробега вперед отражает скорость ориентировочно-исследовательской реакции (при последующих измерениях – долговременную память), время пробега того же пути назад оценивают как показатель кратковременной памяти.

Эксперимент проводился с февраля 2016 года по апрель 2016 года. Произведено 9 измерений массы для корректировки дозы вносимых в воду ионов алюминия и лимонной кислоты для экспериментальных групп.

За два месяца исследования проведено 2 измерения времени пробега двойного Т-образного лабиринта особями всех трёх групп (рис. 2). В качестве приманки в отсеке с пищей использовались кусочки засушенных бананов.

Из рисунка 2 видно, что мыши из третей экспериментальной группы, получавшие в течение 2 месяцев воду с ионами алюминия и лимонной кислоты, показывают время второго пробега по Т-образному лабиринту не отличающееся от времени первого пробега. У мышей из контрольной группы и группы, получающей воду только с ионами алюминия, время второго пробега значительно снизилось по сравнению с результатами первого, ознакомительного, пробега (на 41% и 34,6% соответственно). Особенно четко разница выявляется при прохождении по лабиринту вперёд, что отражает состояние долговременной памяти животных.

Рисунок 2. Время прохождения по Т-образному лабиринту мышей контрольной и экспериментальных групп (с, среднее для каждой группы на каждом этапе эксперимента):

 – время движения вперёд;      – время движения обратно;

1, 2 – группа 1 (контроль); 3, 4 – группа 2 (в воде алюминий); 5, 6 – группа 3 (в воде алюминий с лимонной кислотой);

1, 3, 5 – первый пробег по лабиринту; 2, 4, 6 – второй пробег по лабиринту

 

Можно сделать предварительный вывод о нейротоксическом воздействии ионов алюминия (с(Al3+) = 0,1 мг/кг) при употреблении питьевой воды, кипяченой в алюминиевой посуде с добавлением лимонной кислоты (c = 0,07 мг/г). Данный эффект проявляется в выраженных нарушениях поведения (повышенная тревожность, суетливость, агрессивность), а также в нарушении показателей долговременной памяти. Употребление воды с ионами алюминия без лимонной кислоты не дает достоверного выраженного нейротоксического эффекта за короткий срок употребления.

 

Список литературы:

  1. Гигиенические нормативы (ГН) 2.2.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования». М.: Нефтяник, 2003. – 84 с.
  2. Методы химического анализа горных пород и минералов / под ред. И.Д. Борнеман-Старынкевич. М.: Наука, 1973. – 135 с.
  3. Полный список пищевых добавок Е. // Русский Национальный Ресурс: Super Cook.ru. [Электронный ресурс]. – URL: http://supercook.ru/1-spe.html (дата обращения: 16.09.2015)
  4. Толмен. Э. Когнитивные карты у крыс и у человека // Хрестоматия по истории психологии / Под ред. Гальперина П.Я., Ждан А.Н. – М.: Изд-во МГУ, 1980. – с. 63-69.
  5. Шугалей И.В., Гарабаджиу А.В., Илюшин М.А., Судариков А.М. Некоторые аспекты влияния алюминия и его соединений на живые организмы // Экологическая химия 2012. – № 21(3). – С. 172–186.
  6. Daniel P. Perl. Aluminium and Alzheimer’s disease // Environmental Health Perspectives. 1985. Vol. 63. Р. 149–153.
  7. Flaten Trond Peder. Aluminium as a risk factor in Alzheimer’s disease, with emphasis on drinking water // Brain Research Bulletin. 2001. Vol. 55. № 2. Р. 187–196.
  8. Lai J.C., Blass J.P. Inhibition of brain glycolysis by aluminum // Neurochem. 1984. Vol. 21. Р. 438–446.
  9. Marquis J. Aluminum neurotoxicity: an experimental perspective // Bull. Environ. Contam. Toxicol. 1983. Vol. 29. Р. 43–49.
  10. Tomljenovic L., Shaw C.A. Aluminum Vaccine Adjuvants: Are they Safe? // Current Medicinal Chemistry. 2011. Vol. 18. Р 2630–2637.
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий