Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Влияние водорастворимых органоминеральных составляющих бурых углей и их фракций на развитие экспериментального антракоза

7

4

НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РЕГИОНАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ ПИТАНИЯ

На правах рукописи

МАКАРОВА Римма Николаевна

ВЛИЯНИЕ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ

БУРЫХ УГЛЕЙ И ИХ ФРАКЦИЙ НА РАЗВИТИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО АНТРАКОЗА

14.00.07-Гигисна

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Алма-Ата 1992

Работа выполнена в Карагандинском государственном медицинском институте Минздрава КазССР.

Научный руководитель доктор медицинских наук, профессор ШЧХАДЗЕ Г.П.

Научный консультант доктор химических наук,с.н.с. АЛЕКСАНДРОВ И.В.

Официальные оппоненты

доктор медицинских наук, профессор ЛУКАШВ А.А. кандидат биологических наук,с.н.с. ТИЩЕНКО Е.Г.

Ведущее учреждение - Институт гигиены труда и

про^аболеваний, г.ЬЬсква.

Защита состоится "_" _ 199_ г.

в_ ь*асов на заседании специализированного совета

Д 001.35.01 в Научном Центре региональных проблем питания

Адрес: 48000В, г.Алма-Ата, ул.Клочкова, 66.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Научного Центра региональных проблем питания.

Автореферат разослан "_" _1Э9_г.

Ученый секретарь специализированного Совета, доктор медицинских наук

Ж.С.НУГМАНОВ,

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБДЕШ. Осуществление программ технического I дервооружения угольной промышленности страны, сопряженное с ши-Огдроким внедрением комплексной механизации и автоматизации процес-''сов выемки угля, привело к значительному изменению характера труда шахтеров (В.А.Олейников и др., 1974; М.И.Меняйло, 1975) и резкому усилению загрязнения пылью воздушной среды шахт, обусловив тем самым опасность распространения лневмокониоза сроди горняков (Б.Е.Алтынбеков, 1974,1987,1968,1990; Е.И.Воронцова и др., 1982,1966 и др.).

Антракоз является наиболее распространенны!/ заболеванием группы карбокониозов. В настоящее время не подлежит сомнении тот факт, что частицы угля гогут вызвать продуктивный процесс в легком. Более того, известно, что незначительные примеси кремния имеют в развитии антракотического пневмосклероза второстепенное значение, ведущая роль принадлежит угольной пыли (Е.И.Воронцова и др., 1966). Это подтверждает и данные морфологической картины легких вахтеров Карагандинского угольного бассейна, угли которого отличаются низким содержанием в них свободной Ъ<- (С.С.Дин-келис, А.Э.Шкутин, 1986).

Изыскание средств борьбы с пневмокониозом остается острей -шзй задачей на современном этапе. Хотя в этом направлении работало много исследователей (Т.А.Аронова и др., 1982; Л.В.Морозова, 1984; С.И.Икрамова, 1987; О.Г.Архипова и др., 1987; СлЛа.'ле^ , УСо^ЛМ, 1980; , 1981;

1983; СбГа/гс-г <>+-о1, 1967; ^Ш-Осб . 1982; ///¿К

Ь>У-г -в¿/г. Аиел-, (.9. 1965; У 'X Яи//и>1г.п Ш ,

1977; с: , 1976; 'Ж У. &Са"хс£сС, я.

I . ВгОС&кОи$ , 1985). Однако до сих пор не найдены эффективные средства, которые могли бы оказывать противофиброзное действие и не оказывали бы побочного влияния на живой организм. Поэтому изучение средств профилактики остается актуальной проблемой при борьбе с пневмокониозом,

В последнее время в качестве средств профилактики пневмоко-ниозов уделяется внимание гуминовым кислотам (К.А.Галкина и др., 1976, М.В.Гусева, 1978; Д.А.Набиева, В.И.Якубовская, 1983).Гуми-новые кислоты способны разделяться на ряд соединений, отличающихся г.о химической и биохимической активности, при этом особый интерес представляют водорастворимые органошнеральные составляющие

(BOaC) (И.В.Александров, 1974; Н.Ю.Бейлина, 1979; Л.Б.Юхновец , 1966; Г.И.Канделаки, 1987). Однако литературных данных влияния БОЫС на развигие экспериментального антракоза нет.

Принимая во внимание тот факт, что в механизме развития пневмокониоза, вызванного угольной пылью, ведущее место принадлежит нарушению свободнорадикального и перекисного окисления липи-дов возникает необходимость выснить как влияют BCMÎ и их фракции на эти процессы и развитие фиброзного процесса легких экспери -ментальных жчвотных.

ЦЕПЬ И ОСНОВНЫГ ЗАДАЧИ РАБОТЫ; изучить влияние ВОЫС и их фракций на развитие экспериментального антракоза и на некоторые аспекты патогенетического механизма его развития.

Для выполнения вышеуказанных целей необходимо рзшить следующие задачи:

а) дать физико-химическую характеристику ВОМС и изучить их токсичность;

б) подбор оптимальной концентрации BOtiC, вызывающей сдерживающее влияние на развитие экспериментального антракоза;

в) изучить влияние ВО ¿¡С и их фракций на интегральные пока -затели, характеризующие развитие фиброзного процесса при антракозе:

г) выявить влияние ВОМС и их фракций на состояние свободно-радикального процвег и антиоксидантной системы;

д) обосновать возможность использования ВО ¿¿С и их фракций с целью профилактики пневмокониоза, вызванного угольной пылью.

H ЛУЧНАЯ НОВИЗНА; работы заключается в следующем:

1. Впервые изучены ВОМС и их фракции методом ИК-спекгроско-пии, ЭИР, потенциоиегрическим методом титрования на содержание функциональных групп и дана по количествен"ому содержанию их сравнительная характеристика.

2. Установлена взаимосвязь с количественным содержанием функциональных групп(-0Н и -С00Н) ВОМС и их фракций и биологической активности при развитии экспериментального антракоза .у животных.

3. Впервые установлена биологическая активность ВОМС и их фракций на развитие экспериментального антракоза у животных по интегральным показателям, изменению свободнорадикальных процессов и системы антиоксидантной защиты в организме животных.

4. Показана эффективность применения B0UG и их фракций с целью ингибирования нарушения свободнорадикальных процессов и снижения фиброзообразования при воздействии угольной пыли на организм животных.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ

По результатам исследования обосновано использование ВСЫС в качестве средства профилактики пневмокониоза. Результаты исследования используются при чтении лекций на кафедре химии твердого топлива химико-технологического института им. Д.И.Менделеева,при проведении практических занятий на кафедре общей и биоорганической химии Карагандинского медицинского института.

В процессе выполнения работы получены свидетельства на внедрение I рацпредложения и 2 внедрения в учебный процесс. Кроме того, результаты исследования внедрены в институте физиологии и гигиены труда АН Каз.ССР и институте органического синтеза и химии угля АК КазССР.

Результаты исследования, касающиеся определения рН мочи, внедрены с целью ранней диагностики антракосиликоза в институте физиологии и гигиены труда Каз.ССР.

Основные положения диссертации отражены в шести платных работах. Результаты исследования обсувдены на Всесоюзных, республиканских съездах, научных конференциях (Москва, Караганда).

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ, ШНОСИМЕ НА ЗАЩИТУ;

1. Содержание -ОН —СООН - групп в BOUC и их фракциях находятся в такой последовательности: П - Ш - I фракции ЮЖ (по степени уменьшения).

2. BOUC и их фракции относятся к третьему классу такекчноетн.

3. ВОМС 0,01% концентрации и их фракции снижают интесив -ность процессов свободнорадикального и перекисного окисления, а также развитие фиброзного процесса в легких у животных с моде -лью антрчкоза. Морфологические исследования подтверждает результаты интегральных показателей.

4. По проявляемой биологической активности ВОМС и их фракции при воздействии на развитие экспериментального антракоза у ш-

вотных сочетаются с содержанием в них функциональных групп и показывают такую же последовательность (по степени уменьшения) П.Ш.1 фракции ВОЛС.

5. рН мочи при развитии экспериментального антракоза сдвигается в сторону ацидоза.

Апробация_работы: Основные положения дис -

сертации доложены на Всесоюзной конференции химии твердого топлива (ЬЬеква, 1966 г.), на республиканском съезде морфологов (Караганда, 1969 г.), ДО заседаниях научного общества.биохимиков Карагандинской области (1988-1990 г.). Диссертация апробирована на совместном заседании кафедр гигиены, ЦЦИЛ, НИС и проблемной ко -миссии "Гигиена" Карагандинского медицинского института (Кара -ганда, 1991); на заседании апробационного Совета по специальности 14.00.07 - "Гигиена" Центра региональных проблем питания АШ г.Алма-Ага (протокол №18 от 29 ноября 1991 г.).

Пуб "икации: по теме диссертации опубликовано шесть научных работ, 2 методические рекомендации, I рационализаторское предложение.

СТРУКТУРА И 0ВЪ£Ц ДИССЕРТАЦИИ: Работа изложена на 156 страницах машинописи-, состоит из введения, четырех глав (включая обсуждение результатов исследования), выводов и внедрения резуль -татов исследования ь практику, иллюстрирована 16 таблицами и 15 рисунками. Библиография включает 207 отечественных и 65 зарубежных работ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объект, материалы и объем исследований. С целью изучения механизма развития фиброза в легких и влияния водорастворимых орга-ноиинеральных составляющих 1В0МС) и их фракций на этот процесс , использована интратрахеальная модель антракоза. Были использованы беспородные крысы - самцы с исходной массой 130-150 г, учитывая, что эти животные в зрелом возрасте являются общепринятым объек -том при изучении процесса пневмосклероза (Г.Б.Белобрагина, Л.А. Медведев, 1974).

Йодель экспериментального антракоза получена путем однократного введения животным 50 мг угольной пыли в I мл физиологичес -кого раствора.

Б эксперименте использовалась угольная пыль 1У стадии метаморфизма (шахта им. 50-летия Октябрьской революции Карагандинского угольного бассейна, пласт п - 12). Петрографичесний состав пыли были представлен витринитом (50,3^), симивитринитом фо -

зинитом (38,0%), лейптинигом {2,4%) и минеральными примесями. ¿Минеральные примеси представлены в основном глинами (0,4%), карбонатами (4,5%) и пиритом (0,45%), следы Объем окисленной пыли составлял 3,6$, неокисленной пыли - 96,4;

Для решения поставленных задач было проведено 3 серии экспериментов на токсичность, подбор биологической концентрации и биологическую активность БОМС и их фракций. Всего было использовано НОС животных.

Для физико-химического исследования ВОгЗС были введены из бурых углей Назаровского и Березовского месторождения Канско-Ачин-сского бассейна ультразвуковым методом. Препараты ВОМС при помощи гель-жодкостнсЯ хроматографии были разделены на 1,П,Ш фракции с молярными массами 1500, 900, 450 у.е. соответственно.

В сявзи с тем, что многие исследователи указывают на важную роль в биологической активности биологически активных веществ играют наличие Функциональных групп -ОН и -С00Н, нами были исследованы ВОМС и их фракции на содержание этих групп методом потен-циометричесхого титрования, ИК-спектроскопии и ЭПР.

Для решения поставленных задач было проведено 3 серии- эксперимента, в которые вошли 24 группы животных по 8 крыс в каждой группе. По окончании эксперимента крыс умерщвляли под легким эфирным наркозом методом неполной декапитации.

Первая серия эксперимента посвящена изучению токсичности ВОЫС по методу Беренса.

Вторая серия эксперимента была направлена на подбор биологической концентрации ВОМС по интегральным показателям.

Третья серия эксперимента посвящена изучению сравнительной характеристики биологической активности ВОМС и их фракций по интегральным показателям и свободнорадикальному окислении.

В качестве объектов исследования у экспериментальных живот -ных были выбраны легкие и кровь. Сразу после извлечения легкие крыс промывались охлажденным физиологическим раствором и залива-

лись жидким азотом, так как при приготовлении гомогената тканей вследствие механического разрудения мембран их активность нарушается, происходит активация оксидаз, при доступе кислорода активируется неферментативное перекисное окисление (Я.И.Серпиз и др., 19В4). Посколльку температура жидкого азота 77°К, то ско -рость окислительных процессов падают до нуля, что позволяет исключить влияние вторчиных окислительных процессов.

Эффективность применения ВОМС и их фракций на фоне запыле -ния оценивали на основе количественных показателей развития ко-ниотичеекого пневмосклероза - интегральные методы исследования.

. Интегральные методы исследования хорошо зарекомендовали себя в биологии и медицине. Они способны выявить различные степени развития пневмокониотического процесса и состояние обменных процессов в организме. Интегральные показатели, характеризующие развитие кониотического пневмосклероза, определялись по общепринятой методике (М.Я.Йшова, 1964). Так, нами определялась динамика пассы тела, массы легких и трахеобронхиальных лимфатических узлов. Все вышеуказанные тесты широко используются для оценки степени выраженности промедиративных процессов при пневмокониозах (Б.А. Кацнельсон,Л.Г.Бабушкина,1966;Б.Х.Величковский и др.,19?§; Б.С. Родника, 1980). Наиболее информативными показателями развития фиброгенного процесса являются содержание суммарных липидов и коллагеновых белков в легочной ткани. Содержание суммарных липидов определяли в а .квоте общего, липидного экстрата, выделенного по Кейгсу (1975) турбодиметрическим методом по -у• (1953). Содержание коллагеновых белков определяли по Ь Ьди^О/иI (1958). Вышеуказанные биохимические тесты считаются наиболее чувствительными, точными и ранними показателями фиброгенного эффекта (Б.А.Кацнельсон к др., 1964; вСгб'а^и *>/ , 19Э9).

Изменения в легких экспериментальных животных определяли морфологически. Для обзорных целей препараты окрашивали гемоток-силин-зоэином, для выявления коллагеновых волокон применяли метод Маллори (Г.А,Меркулов, 1969).

Одним из наиболее чувствительных методов регистрации показателей свободнорадикальных процессов в организме является определение диеновой конъюгдции, поскольку этот параметр дает ответ на присуствие в системе свободных радикалов (О.А.Владимиров, 1975; О/. Т- «/ИШоС- 1980). Диеновые коньогаты в плазме крови определяли по методу В.Б.Гаврилова и М.И.Ыешкорудной (1964), в моче по усовершенствованному методу ¿.¿.Муравлевой и У.А.Беккер

H,..

(1965), устойчивость эритроцитов к перекисному гемолизу ( Jtlf.it- t 1968).

Изучение крови (эритроцитов и плазмы) представляет определенный интерес, поскольку кровь как внутренняя среда организма наиболее полно отражает сдвиги в тканях и органах под влиянием внешних и внутренних воздействий (В.В.Соклов и др., 1976; П.Л.Гори -зонтов и др., 1966).

Кровь экспериментальных животных собиралась в пробирки с антикоагулянтамч. Во избежании влияния циркадных ритмов щ забор крови проводился в одно и то же время. Кровь центрифугировалась Ю мин при 3 тыс. об/мин, плазма отсасывалась, а эритроцитарная масса трижды промывалась охлажденным физиологическим раствором. Исследование крови проводилось в течение 3-х часов после отбора, согласно рекомендациям Я.И.Селдлиза и др. (I9B4).

Активность ферментов антиоксидантной защиты - супероксид -дисмугазы и глутатионредуктазы определяли по методу Н.П.Дубининой и соавт. (1983) и по усовершенствованному методу Л.Е.Муравлевой и М.А.Беккер (1987).

При решении поставленных задач использованы современные физико-химические, биохимические, гигиенические, гистологические и статистические методы.

В виду того, что BOUC и их фракции представляют соли органических кислот, то для определения карбоксильных и фенольных групп проводилось титрование их кислых форм потенциометрически 0,08 H раствором №аОН.

У ВОМС и их фракций наблюдается два скачка по кривой титрования, которые были отнесены к карбоксильным иг фенольным группам. По полученным кривым было рассчитано содержание -С00Н и -ОН фенол. Результаты потенциометрического титрования представлены в таблице I. Из таблицы видно, что наибольшее содержание функ -циональных групп приходится на BOUC,а при разделении их на фракции содержание групп находится во второй фракции BOiC.

Таблица I.

Соедрлание активных кислых групп в препаратах Б0 УС и их фракций.

: _ в мг окв^г

Образец . ICÔÔH "Г Г пн"11и

-ОН фэн __:___i___„„Ф?"

BÔMC 8~76 " 2,86...... 5,90

I Фракция £03 iUO 0,93

il tes l'M

Имеются денные о связи биологической активности химических соединений и концентрации в них парамагнитных центров (ПМЦ) (Э.А.Дерр, 1979; Комиссаров, 1979). В связи с этим нами было проведено исследование парамагнитных свойств BOUC и их фракций. Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2

Концентрация ПМЦ и ширина линии сигнала ( ** Н) образцов ЬОМС и их фракций

06ga3eg : Ю-19 пмц/г : 4 H

BOX 4,34 6,0

I фракция 0,082 5,5

П фракция 0,92 6,5

Ш фракция 0,54 6,0

Как видно из таблицы 2, максимальная концентрация ПЩ наблюдается в'исходных ВОМС. Разделение ВОМС на фракции методом гель-хроматографии приводит, к тому, что концентрация ПЩ сущесственко уменьшается. При этом в порядке уменьшения концентрации ПМЦ фракции располагаются следующим образом: П; Ы; I. Можно предположить, что уменьшение концентрации ПЩ после пропускания исходных растворов ЬОМС через сефадекс связано с разрушением ассоциатов при разделении на фракции.

Таким образом, потенциометрическим методом титрования, ЭПР было определено, что наибольшее содержание функциональных групп приходится на П фракцию ЬОМС.

Такие же результаты были получены при исследовании ЬО&Ю и их фракций методом ПК-спектроскопии.

Сравнивая спектры зольных и кислых препаратов можно заме -тить, что в ВОМС и фракциях произошел ионный обмен по карбоксильной группе (полосы 1100 - 1400 и 1610 см-*); соответствующих симметричны!.! и антисимметричным валютным колебаниям карбоксилатио-на, появляется плечо при1720 см" , связанное с валентными колебаниями карбоксильных групп карбоновых кислот.

Спектры в ИК-области для всех исследованных фракций харак -теризуются в основном одинаковым набором полос поглащения. Однако интенсивность типов фракций различна в областях колебаний кислородсодержащих групп 1400-1600 см" , а также 1000-1300 см-1 (валентные колебания связей С - 0, входящих в состав карбоксиль-

ных, фенольных спиртовых 1050 см" и котонных групп П40-Н45см~*.

Причем максимальная их интенсивность наблюдается во П фрак -ции и уменьшается в следующей порядке: П-Ш-1.

^Низкая интенсивность полось поглощения СН^ - СН^ (2820,2960 см~ ) и валентное колебания СЕ?, СН^, Наибольшая интенсивность при ОН 3409 см- - 3450 см" (гидроксилсодержащих соединений) свидетельствует о наличии в ВОМС и их фракциях ароматических органических карбоновых кислот).

Далее ВОМС были исследованы на токсичность по методу Беренса (1963) на белых крысах - самцах с массой тела 180-200г в течение 14 дней не рассчитывали, так как ВОМС не летучи. Брали

шэсть групп животных и вводили интратрахеально по I мл различной концентрации ВОМС^

По величине ВОМС относятся к тертьему классу токсич -

ности согласно токпично-гигиенической классификации вредных веществ, рекомендованной Всесоюзной проблемной комиссией по научным основам гигиены труда и профессиональной патологии (19Ъ8).

С цельп выявления биологической концентрации БОШ как фактора, сдерживающего развитие экспериментального антракоза, провели серию экспериментов с 0,005$ концентрацией ВОМС.

Эксперименты проведены на белых крысах-самцах (исходной массой тела 130-150 г). В данную серию вошли четыре группы жи -вотных (по 8 животных в каждой группе).

1-я группа - биологический контроль, животные получали ежедневно перорально по I мл физиологического раствора.,

2-я группа - "уголь", животным однократно интратрахеально вводилось 50 мг угольной пыли 1У стадии метаморфизма в I мл физиологического раствора.

3-я группа - "уголь + ВОМС", животным этой групйы ежедневно перорально вводили по 1мл 0,005^ раствора ВОМС и однонратно ин-трахеально вводилось 50мг угольной пыли 1У стадии метаморфизма в I мл Физиологического раствора.

4-я группа - "БОС", животным этой группы ежедневно перо -рально вводили по I мл 0,005% раствора ВОМС.

Срак эксперимента 10, 30, 90 дней.

Фиктивность применения ВОМС на фоне запыления оценивали по интегральным показателям (йасса тела животного, масса сырого легкого, масса сухого легкого, масса трахеобронхиальных лимфатических узлов, содержание общих липидов и коллагеновых белков) показала, что 0,005% концентрации на дает явно выраженного эффекта снижения фиброзного процесса в легких.

Провели серию эксперишзнта с концентрацией BOUC 0,01% раствора. Б эту сери;о вошли таюш четыре группы животных (по В животных в каждой группе).

2-я группа - библогический контроль, животные получали ежедневно перорально по 1мл физирлогического раствора.

2-я группа - "уголь", животным однократно интратрахеально вводилось 50 мг угольной пыли 1У стадии метаморфизма в I мл физиологического раствора.

3-я группа - "уголь + ВО ¡¿С", животным этой группы ежедневно перорально вводили по I мл 0,01% раствора БОШ и однократно интратрахеально вводилось 50 мг угольной пыли 1У стадии метаморфизма

в I мл физиологического раствора.

4-я группа - "ВОМС" , животным этой группы ежедневно перо -рально вводили по X мл 0,01% раствора ВОМС. Результаты эксперимен-' та представлены на рисунке I. Сроки эксперимента 10, 30, 90 дней.

При изучении интегральных показателзй развития фиброзного процесса у крыс с интратрахеальным запьшением на фоне введения ВОМС 0,01% концентрации показало, что данные массы влажных и сухих легких, тархеобронхиальных лимфатических узлов, легочной коэффициент во 2-й группе жиеотных достигали достоверной значи -mo'ïtm по сравнению 'с контролем во вне сроки эксперимента. При сравнении этих данных с показателями 3-й группы крыс становится очевидным факт менее выраженного отклонения их от контрольных ' величин. Анализ показателей общих липидов и оксипролинсодержа -щих белков в легких животных свидетельствует о наиболее выра -женном их у крыс 2-й группы. Так, максимальное увеличение со -держания общих липидов у них наблюдали к 30 дням эксперимента, превышавшего контроль на 63,8$ (при Р < 0,001), оксилролиновый показатель наиболее выражен к 90 дней на 61,2% (при Р -С 0,001).

Результаты исследования по выявлению биологической активности BOiiС на развитие экспериментального антракоза показали, что с помощью ВОМС 0,01$, концентрацией можно оказывать существенное воздействие как на развитие фиброзного процесса, так и на показатели метаболизма. Подтверждением этому являлась заметная тенденция к нормализации в группе запыленных крыс с сочетанным введ дением ВОМС 0,01^ концентрации всех веоовых показателей, а по мере увеличения кратности введения ВОМС отмечалась стабилизация содержания общих липидов и коллагеновых белков.

Динвмика интегральных показателей 4-й группы тавотных была аналогична биологического контроля.

Метрологические исследования подтверждав? результаты интегральных показателей. При интратрахеальном запылении модель эк -спериментального массированного антракоза развивается быстро, проявляясь признаками склеротического процесса. Применение BOUC при различном по выраженности экспериментального антракоза ослабляет развитие склеротического процесса в легочной ткани и активизирует фагоцитоз угольных частиц пылевыми макро<йагами. При введении ВОМС обращает внимание лишь незначительное утолщение межальвеолярных перегородок за счет увеличения в них количества гисто-цитарных клеточных элементов, другие яе морфологические структуры имеют обычное строение.

Сравнительная характеристика изменений интегральных показателей развития фиброзного процесса у крыс с экспериментальным антракозом на фоне воздействия BOiiC бурых углей и их фракций была проведена на 10 группах белых крысах-самцах (исходной массой 130-150г). 1-ягруппа - биологический контроль; 2-я группа -"уголь" 3-я группа - "уголь + ВОМС 0,01£Г; 4-я группа - "BOUC 0,01$; 5-я группа - "уголь + I фракция", животным ежеденевно пэрорально вводили 0,Oit раствор I фракции и однократно интратрахеально 50мг угольной пыли 1У стадии метаморф: 1ма в I мл физиологического раствора; 6-я группа - "уголь + Я фракции", то же, что и 5-я, только с раствором П фракции; 7-я группа - "уголь + Ш Фракция", то же, что и в 5-й группе, только с раствором Ш фракции; 8-я группа,9-я л Ю-я - "I Фракция","Л фракция" и "Ш фракция", животным вводили ежедневно перорально по 1мл 0,01/. раствора 1,П,Ш фракций.

Длительность эксперимента - Ю, 30 и 90 дней.

При сравнении биологической активности 1,Н,Ш фракций ВОМС бурых углей, отличающихся друг от друга по величине молярных масс (1500 у.е., 900 у.е. и 400 у.е. соответственно), было выяв-

ттш групп шишш-L-'ürOílb"

2.-'Угояь+В01Г

3.-'ВШЮ"

а- mm рпяшны/ аёгш в- mm mm жтм ntnaix с- тт\ аинфюш

Д- ОБЩ шинщы Е- coAtPwauut ттш

90 M

йю./АЛШ. ta« шотьвд [ншвди

ПРИ КОРРЕКЦИИ (МОРЮ С ПОМОЩЬЮ ОТ 0,0Г/. КОВДШЦЦМ

~ц -

лено, что величина молярной массы не влияет на их биологическую активность.

Биологическая активность 1,Г1,Ш фракций по выявлению на развитие экспериментального антракоза у животных находится в такой последовательности П-1Л-1 в сторону уменьшения. В такой же последовательности (см.табл. -И находится содержание сксиароматических хинонкарбоновых функциональных групп. Следовательно, мы получили результаты эксперимента в пользу исследователей Г.В.Аронова и др, (19Ь0,19Ь2,19ь5), С.М.Апроксина и др. (1965), О.Г.Архипова и др (19Ь7), которые указывают на то, что в биологической активности существенную роль играет содержание карбоксильных и карбонильных групп.

Учитывая сдерживающее влияние БОМС и их фракций на развитие фиброзного процесса при экспериментальном антракозе по результатам интегральных показателей и морфологического контроля были проведены исследования по выявлению некоторых сторон механизма действия состояния свободнорадикального и перекисного окисления липидов, а также состояния антиоксидактной защиты. Эти исследования проведены на тех же группах животных (по В крыс в каждой) аналогично исследованию интегральных показателей.

Реузльтаты исследования представлены в рисунках 2,3,4, которые показали, что содержание диеновых конъюгатов в плазме и моче экспериментальных животных при развитии антракоза угольной пылью изменяется неодинаково. Так, содержание диеновых конъюгатов в моче монотонно возрастает и достигает максимума к 90 дням эксперимента. Уже в малом сроке эксперимента (10 дней) заметно видно увеличение содержания диеновых конъюгатов. В крови содержание гидроперекисей липидсв у групп экспериментальных животных протекает так: происходит увеличение в Ю дней эксперимента, достигает максимума к 30 дням и снижения к 90 дням эксперимента. Сопоставление данных, полученных нами с результатами по изучению иво-боднорадикапьных процессов при силикозе показало сходный характер изменения диеновых конъюгатов в крови (А.И.Иванова и др., 19Ъ0; А.Г.Бабушкина и др., 1382 и др.), хотя физико-химические свойства кварца и угля различны, все же можно предположить единый ответ организма на попадание пылей. В то же время, способы индукции нарушения свободнорадикального окисления и структурного повреждения мембран может быть совершенно различно. Нарушение угольной пыли аэрогематического барьера капилляров может привести к попаданию частиц угля, или, более вероятно, миграцию сво-

15о

1оо-

5о

■10 АНбИ

30 дней

90 лном

.....__

1 234 56789 40 I 214 5 6 7 ИЮ 123456?89 1э

Рис.2 Динамика и»ллс>неии<1 дмоно&ых коньюгатов а плсиме кройи крыс с

экспериментальным антракоаом но фоне а»е.4©»ш> В0МС ьурых угле и и их фрикции. Ьиологическми контроль поло ,3- уголь* В0МС Л' уголь ♦ [»рокци9 .5- угол» *

♦ и Фракции ;б - уголь »и фракция ¡7- 80МС ; 8-1 фракция ; 9 - и Фракция - 10 • фракция.

бодних радикалов в кровь ( t/\&i/uJt't 1985). Изучение состояния свободнорадикальных процессов в легких, крови и моче животных с экспериментальним антракозом, а также интегральные показатели, характеризующие развитие фиброзного процесса показало одновременное изменение всех указанных параметров, причём как в легких, так и в крови и мочэ.

Введение В0:.!С бурше углей и их фракций по результатам содержания диеновых коньюгатов показало, что эти вещества сдерживают механизм свободнорадикальчых процессов. Наибольшим эффектом обладает раствор П фракции. Совпадение динэмики развития антицитоток-сического и протиЕофиброгенетического эффекта BOf.'C бурых углей и их фракций является важным аргументом в пользу того, что патогенетическая роль при пневмокониозе в значительной мере связана с его участием в цитохсическом действии угольной пылл на легочный макрофаг.

В результате исследования мы увидели, что сами ВОМС бурих углей и их фракции приводят к незначительному,по сравнению с конт-голем,повышению гидроперекисей липидов кек в крови, так и в моче.. Мы это объясняем тем, что введение ВОИС бурих углей и их фракций, содержащих большие разветвления цепей в молекулах, способствуют частичному повышению образования соединений с двойнши сопряжеи-пыми связями. Причём их содервание почти не менялось во все сроки эксперимента. Наименьшее значение диеновых коньюгатов как в крови, так и в моче было при введении раствора П фракции. Ми предполагаем, что связано с тем, что раствор П фракции обладает наибольшой антиоксидантной защитой, поскольку ПОЛ в известных пределах может рассматриваться как физиологический процесс, можно полагать, что стабильность клеточных структур, скорость их изнашивания, а следовательно, и обновления зависит от уровня активности антиоксидан-тов (Н.Н.Зыбина, 1983).

Содержание диеновых коньюгатов в моче и крови можно использовать тестом раннего распознавания пновыокониоэа у шахтёров (Е.Н. Тару сова, 1965; t&yz/z/ (■_ , 198 2-, Уй^^ки,^, 1986).

Нами было также выявлено, что по мере развития фиброзного процесса снижается устойчивость эритроцитов к переписному гемолизу.

Кроме того, изменяется содержание супероксиддисмутазы (СОД), как и было отмечено исследователями (А.М.Герасимов и др., 1980; &гс\/* , 1984 и дл.). СОД может препятствовать перекис-

ноыу окислению липидов в организма благодаря способности дисму-

4оо~

Зоо-

2оо-

1оо-

10 дней

30 дмои

90 дней

1 2 34 56789 Ю 1 234 56789 Ю 1 П| 5 6 7 8 9 40

Рис.^ Динамика изменении диеновых коньюготов & моче крыс с экспериментальным антракоюм на фоне бьедеямя ВОМС бурых углей и их Фракции . 1 - Биологическим контроль ; 2 - уголь '.3- уголь ♦ ВОМС: 4- уголь ♦ i «ракциа ;5 - уголь + « фракция; 6- уголь ♦ й фракции ; ? - вомс .8-1 фракция , 9 - i фракция ; -10 - й фракция,,

- Устаревать супероксидный анион-радикал, имеющий определяющее значение в инициировании перекосного окисления липидов. Роль супероксидного анион-радикала заключается в начальном образовании гидроперекисей и прямом его взаимодействии с ненасыщенными жирными кислота-«ii Ш.М.Габибов, 1980; Л. X Уонч^пее- , 1981). О том, что суперок-сидошюны принимают участие 1? развитии фиброзного процесса свидетельствуют дзннио Н.С.КислншноЙ (19841 и 'Лк' СсиЬ УМ. (1983) и возросшей активности супероксндднсмутазц в легких крыс на ранних этапах развития экспериментального антракоза. В пользу этих предположений результата наших исследований. Активность СОД па ранних сроках (10 дней) уже заметно возрастает, достигает максимума к 30 дням эксперимента и держится довольно стабильно до 90 дней со дня эксперимента.

Согласно ряда данных» в тканях млекопитающих супероксиддисму-таза представлена основными пзоферментаыи-медьцинкосодержащим, локализованном в цитоплазме, ызрганцесодеряащим митохшдриальним ферментом (В.И.Скотникова и др., 1978; А.М.Тароховский и др., 1980), а такпе железосодержащими, локализованними в перпплазматическоы пространстве и связана с мембранами ( СТ- М. 1983).

К настоящему времени существует целый ряд исследований, з которых показано, что псроксид-анион 02 - СОД практически не инициирует ПОЛ, инициирующим анионом является гидроксил иок-ОН (А.Н.Осипов, 1983; /Г. /СИшСсс:. , 197Э; Ск- ('< , 1579;

ц. (>Ь , 1980 и кз), образование которого происходит при наличии 02' Д53 пероксид-яона, рекомбинируя между собой, образуют Н202, генерация - ОН происходит да разложении НоО^, происходящая. преимущественно в присутствии Ге+ (А.П.Осипов и др., 1981; ,Д. , 1938). Ми склонны подтвердить я та предположения

исследователей, что такие ге процесса с СОД протекают <.' при легочной патологии, полученной от воздействия угольной пыли. 3 пользу этого говорят исследования И.А.Донца (1985), данные Д.А.НабковоЙ (1986), показавшие возрастание фосфолипаз« А2 также к 30 дням с момента запыления, а также результата коактивизации СОД в кропи на ранних этапах фиброзного процесса (Л.Е.Куравлева, 1985). Данные Э.М.Винарика (1983) показали, что снижение содер-хзнич двухвалентного желоза г эритроцитах шахтёров связано с явлениям предболеяпи. Данные Л.Е.Муравлевой (1985) свидетельствуют об увеличении интенсивности индуцированной хемилюминесценции эритроцитов. Наши данные и внтааперечисленнкх исследователей позволяют нам ^%опогапь 0 том

Ц.щ

• ш

Яоо-

боо-

7оо-

боо

5оо-

Аоа

Зоо

2 оо

Ьо

Ю дней

30 дней

00

дней

чО

123456?89 К) 123456789 40 I !!3 4 5 6 ? 8

РмС. У Динамика изменения активности СОД крыс с экспериментальным антракозом на Фоне введения ВОМС ьурых углей и их фракц,ий

- контроль 2- уголь ; Ь- уголь* 60МС ; А - уголь I фракция : 5-уголь * \ фракция ; 6- уголь ♦ й Фракция ; 7- ВОМС "."8- I фракция ¡9-5 ФРак^и« ; Ю - й фракция .

что при пневмокониозах происходит активность железосодержащего изо-ферыента ООД, локализованного в перилла зыангческом пространстве и связанного с мембранами. Количественное содержание Те2* в эритроцитах крови шахтёров можно использовать как предостерегающий тест заболевания шахтёров пневмокониозоы в рвиний период болезни.

Среди факторов, реалязувдих антиоксидантныв и противоперекио-ные свойства клеток организма, существенная: роль принадявки? каталитической редоко-система глутотоина, который является ведущей внутриклеточной системой торможения перекисного окисления и дезинтоксикации его продуктов.

Глутатоновая группа (глутатионредуктазз, глутатиоппероксидаэа, восстановленный глутатион наряду с детокстсацией перекисей, преры-ваит цепной процесс радикалообразования - его рагинициирование и, таким образом, дополнительным эффектом действия липидных и водорастворимых антиоксидантов. Глутатионовая ферментная система поддергивает обэдй антиоксвдантний и протлвопереквсшгй гоьгаоетаз клеток, при этом система расходуется (И.Н.Галзиева, 1933). В пользу . этой теории наш исследования, где получено при развитии экспериментального антракоза снижение одного из глугатионо^ых ферментов уяе в начальных сроках эксперимента (10 дней) и кончая последним сроком эксперимента (90 дней). Это говорит о мобилизации защитных систем оргзниЕма па всех звеньях ог поврввдающего действия свободных радикалов путём увеличения концентрации гдутатиона восстановленного. В подтверждении наших исследований результаты показателей Л.Е.Муравлевой (1985) го сниаени» содержания гемоглобина и эритроцитов в периферической крова крыс. Она предполагает, что структурное нарушение эритроцитов может вызвать а изменение геометрии эритроцитов. А.М.Винарик и др. (1983) считает, что появление уплоденних красных телец ыохет привести у усиленному выходу их в селезёнке.

Наш» выявлено изменение кислотно-щелочного равновесия в организме при развитии экспериментального акгрвкоза по определено» рН мочи. Результаты нашх исследованийиоказатш, что уже в рапних стадиях антракоза (10 дней) рН мочи вдёт в сторону ацидоза и смещается ещё больше при 90-дневном эксперименте. К согалвнш, в литературе практически отсутствует этот вакный фактор. Это нукко учитывать пра подборе протввофпброзных лекарственных средств при тяжелой профессиональной патологии - пненмокониозо. Наша исследования объясняют причину пололнгадьного эффекта иелочных ингаляций при различных стадиях пневиокоииоза (В.С.Белецкий и др., 1982).

Таким обрезом, на ранних стадиях развитии фиброзного процесса

активизируется синтетические процессы, направленные на повышение реактивности организма, нарушаются свободнорадикальныв процессы в легких и крови, развивается ацидоз в организме, повышается активность защитных систем организма.

При воздействии ВОМС бурых углей и их фракций на фоне развития экспериментального антракоза происходило сдерживание фиброзного процесса в легких как по интегральным показателям, тек по изменении свободнорадикальных процессов и ангиоксидантной завдты органиаыа. Причём их действие было сходно с действием ухе ранее опробированиями препаратами (иодид калия, глутаминовой кислоты, пироприл, амиды поликетакриловой каслотл, метионин, биогенные амины), но выгодно отличается тем, что никаких токсических действий не оказывает не организм {экспериментальных кивотних.

Нагой исследования дают возможность рекомендовать ЗОМС в юс фракции как профилактическое противооиброзное средстао при антракозе.

ВЫВОДЫ

I. Введение БШС только 0,01*3 концентрации оказывает тормозя-иее действие на развитие фиброзного процесса в легких коррегируя показатели ыысса легких, их относительной массы к массе тела, массы трахеобротпальных лимфатических узлов, содержание коллагенов«* белков и общих лииидов, вызванных воздействием угольной пыли,

П. При исследовании потонциометрическкми методами титрования, ИК-спектроскопии, ЭПР ВОДС бурых углей и их фракций установлено, что они содержат оксиароыатические хшоннарбоношв гзункционалыше группы -ОН, -СООН, количественное содержание которых находится в -такой последовательности: фракции П, И, I в сторону уменьшения,ВОМС и их фракции представляют полидисперсные системы с падияием ШЦ, обладающим окислительно-восстановительными свойствами. Они относятся к третьему классу токсичности.

Ш. Угольная пыль при воздействии с Сиомеыбранами (на примера вритроцитарных) способна вызывать структурные нарушения и индуцировать окислительные процессы, протекающие ка меь-бранвх. Она вызывает активации свободнорадикальных процессов на ранних этапах развития антракоза, причём одновременно и а легких, и в крови экспериментальных тавотных, о чём свидетельствуот изменения содержания диеновых коньотатов в плазме крови и ыочв, активности СОД, изменение активности хлутатиояредухтазы, снижение устойчивости к перекио-ноку гемолизу, изменение гомеостаза в сторону ацидоза. При развитии пневмокоивозов угольной пылью расходуется железосодержащий нзойермвнтООД.

17. Нарушение показателей свободворадпкального окисления и анти-оксидантной защиты соответствует интегральным показателям фиброзного процесса у экспериментальных животных.

V. Нарушение показателей свободнорэдикалыгого окисления, агг— тиоксидантяой защиты, интегральных показателей зависят от стадии развития кониотического пневмофиброза, а также воздействия ВОМС бурых углей и юс (фракций. Они сдерживают пневмофиброз, что подт-вврвдают морфологические исследования легких, особенно выраженные в месячный и трёхыесячний сроки эксперимента. ВОМС и их фракции усиливают работу антиоксидантиой системы организма экспериментальных животных.

VI. Наиболее эффективным действием, обладающим протпвофиброз-нам действием и способным ингибировать действие игольной пыли, является раствор П фракции ВШС, характеризующийся наибольшим содержанием кислородосодержащих групп (-ОН, -СООН).

ВНВДРБВДЕ В ПРАКТИКУ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

X. С целью кедицинизацш учебного процесса изучения химии в Карагандинском медицинском институте внедрена тема: "Осмотическая резистентность егитроцятов".

2. Определение рН мочи внедрено в клинико-диагностическую лаборатория клиники института физиологии и гигиены труда АН КазССР.

3. Определение функциональных груш -ОН и -СООН в ВОМС бурых угдеЯ методом КК-спектрпскопии внедрено в институте органического синтезе и утяехиыйя АН КазССР.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Г. Макарова Р.К., Дерр Э.А. Влияние водорастсорамих продуктов бурых углей на развитие экспериментального антракоза // .'.'а та риалы 1У обгедивенного съезда гигиенистов, эпидемиологов, паразитологов а инфекционистов Казахстана.- Чимкент, 1285.- Т.1.- С.370-372.

2. Макарова Р.Н. Сравнительная характерномкв биологической активности водорастворимой органоиинеральной составляющей бурых углей и их фракций при развитии экспериментаиьного антракоза //Охрана скрухавдей среды,- Караганда, 1988,- С.31-32

3. Макарова Р.Н., Юкновец Л.Р., Канделаки Р.И. Изучение наличия биологически активных групп водорастворимой органоминеральной сосгавлявдей бурых углей я их фракций, оказывающих противофиброз-ное действие на развитие экспериментального антракоза // Охрана

окружающей среда:.- Караганда, 1988,- С.30-31.

4. Макарова Р.Н., Жакенова Р.К, Морфологические исследования легких при развитии экспериментального антракояз кг фоне введения Еодорастворшях ор.гансяжнерэпьнъгх зоотав л етггх бурых угязй // Гигиена трэда я состояние здоровья рабочих горнодобывающей в металлургической проидаятюсги в Кззахской ССР.- Кзраггтоз, 1990.-

С.202-205.

5. Макарова Р.Н. Состояние свободнородпкалыял: процессов и рН 1/эчи в организме Крис с эгатериментальным антрексзом // Гигиена труда и состояние здоровья рабочих горнодобывающей в металлур-гическоЯ протапленности л Казахской ССР,- Караганде, 1950.- СЛ99--202.

6. Макарова Р.Н., Александров М.В. Экспериментальное исследование биологической активности водорасгворимчх органомкнераяьвых составляющих бурых углей при экспериментальном антракозе // Социальное, философские, экономические, политические и медицинские проблемы экологии и демографии,- Караганда, 1990.- С.375-382.

7. Макарова Р.Н., Юхноесц а.К., Канделаки Р.И. Биологическая активность фракций водорастворимых органоминвральннх соединений бурого угля У/ Доклад на У съезде хчшга твердого топлива,- М., 1588.

8. Макарова Р.Н. Некоторые аспект« биологической активности водорастворимых органоминвральных составлявших бурта углей гри развитии Бкспериментального яртракозч У/ Доклад на У съезде химии твердого топлива.- М., 1988.