Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

EFFICIENCY OF APPLICATION OF PRO-BIOTIC PREPARATIONS ON THE BASIS OF SORT BACILLUS BACTERIA AT TREATMENT OF EXPERIMENTAL INTOXICATION BY COPPER

Sizentsov A.N. 1 Isaykina E.Yu. 1 Kvan O.V. 1 Sizova E.A. 1
1 Orenburg State University
Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных. В токе крови медь переносится главным образом белком церулоплазмином. После усваивания меди кишечником она транспортируется к печени с помощью альбумина. Загрязнение окружающей среды различными токсичными соединениями привело к накоплению опасных и ядовитых веществ в земле и водоемах, и как следствие к резкому снижению биопотенциала экосистем и загрязнению пищевых продуктов, что в свою очередь ведет к загрязнению внутренней среды организма человека и животных через пищу, воздух, воду. Одно из ведущих мест среди химических поллютантов занимают тяжелые металлы, особенностью которых является их тенденция к биоаккумуляции [1, 2, 3]. Способность к биоадсорбции тяжелых металлов изучена и для некоторых представителей рода Bacillus. Необходимо заметить, что входящие в состав пробиотических препаратов микроорганизмы рода Bacillus являются самоэлеминирующимися антагонистами, они не только подавляют развитие патогенной и условно-патогенной микрофлоры, но и способны оказывать антитоксическое действие, проявляющееся в активном выведении токсичных веществ из организма, в частности тяжелых металлов. В статье анализируется эффективность применения пробиотических препаратов «Споробактерин», «Ветом 2», «Бактисубтил» при лечении экспериментальной интоксикации лабораторных животных (белых крыс).
Copper is a necessary element for all highest plants and animals. In blood current copper is transferred mainly by protein ceruloplasmin. After copper assimilation by intestines it is transported to a liver by means of albumine. Environmental pollution by various toxic connections led to accumulation of dangerous and toxic agents in the earth and reservoirs, and as a result to sharp decrease in biopotential of ecosystems and pollution of foodstuff that in turn conducts to pollution of the internal environment of a human body and animals through food, air, water. One of leading places among chemical pollyutant, is occupied by the heavy metals which feature is their tendency to bio-accumulation. Ability to bioadsorption of heavy metals is studied and for some representatives of the sort Bacillus. It is necessary to notice that being a part of pro-biotic preparations sort Bacillus microorganisms, are самоэлеминирующимися antagonists, they not only suppress development of pathogenic and opportunistic microflora, but also are capable to have the anti-toxic effect which is showing in active removal of toxic substances from an organism, in particular heavy metals. In article efficiency of application of the pro-biotic preparations "Sporobakterin", "Vetom 2", "Baktisubtil" is analyzed at treatment of experimental intoxication of laboratory animals (white rats).
bacteria of the bacteria Bacillus
copper toxicity
probiotic preparations
copper

Актуальность. Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных. В токе крови медь переносится главным образом белком церулоплазмином. После усваивания меди кишечником она транспортируется к печени с помощью альбумина.

Загрязнение окружающей среды различными токсичными соединениями привело к накоплению опасных и ядовитых веществ в земле и водоемах, и как следствие к резкому снижению биопотенциала экосистем и загрязнению пищевых продуктов, что в свою очередь ведет к загрязнению внутренней среды организма человека и животных через пищу, воздух, воду. Одно из ведущих мест среди химических поллютантов занимают тяжелые металлы, особенностью которых является их тенденция к биоаккумуляции [1, 2, 3].

Способность к биоадсорбции тяжелых металлов изучена и для некоторых представителей рода Bacillus. Необходимо заметить, что входящие в состав пробиотических препаратов микроорганизмы рода Bacillus, являются самоэлеминирующимися антагонистами, они не только подавляют развитие патогенной и условно-патогенной микрофлоры, но и способны оказывать антитоксическое действие, проявляющееся в активном выведении токсичных веществ из организма, в частности тяжелых металлов [4, 6].

Медь встречается в большом количестве ферментов, например, в цитохром-с-оксидазе, в содержащем медь и цинк ферменте супероксид дисмутазе, и в переносящем молекулярный кислород белке гемоцианине. Здоровому взрослому человеку необходимо поступление меди в количестве 0,9 мг в день. При недостатке меди в бластах и остеобластах снижается активность ферментных систем и замедляется белковый обмен, в результате замедляется и нарушается рост костных тканей [4, 5].

Некоторые соединения меди могут быть токсичны при превышении предельно допустимой концентрации (ПДК) в пище и воде. Содержание меди в питьевой воде не должно превышать 2 мг/л (средняя величина за период из 14 суток), однако недостаток меди в питьевой воде также нежелателен.

Эколого-геохимические исследования выявили высокий уровень загрязнения медью в Бузулукском (4,1 ПДК), Бугурусланском (4,6 ПДК), Илекском (4,3 ПДК), Октябрьском (4,0 ПДК) и Сакмарском (6 ПДК) районах. Чрезвычайно опасное загрязнение медью установлено в Медногорском (от 12 до 230 ПДК) районе.

Исходя из вышеизложенного, следует, что изучение способности бактерий рода Bacillus, входящих в состав пробиотиков, к накоплению тяжелых металлов, является одной из основных задач с целью оценки эффективности применения препаратов на их основе для лечения и профилактики отравлений токсичными металлами.

Цель: изучить эффективность применения пробиотических препаратов на основе бактерий рода Bacillus при лечении экспериментальной интоксикации медью.

Материалы и методы: в работе были использованы три пробиотических препарата: «Споробактерин жидкий», «Ветом 2» и «Бактисубтил» на основе бактерии рода Bacillus.

В качестве токсиканта использовался сульфат меди (CuSO4).

Исследования выполнялись в условиях экспериментально-биологической клиники (вивария) Оренбургского государственного университета на модели групп-аналогов лабораторных крыс. При распределении животных на группы придерживались общепринятых принципов подбора аналогов, сходных по полу, возрасту, физиологическому состоянию, живой массе. Важное преимущество белых крыс как лабораторных животных заключается в том, что они довольно устойчивы к инфекционным заболеваниям и дают большой приплод.

С целью проведения исследования из 96 особей были сформированы в восемь групп - пять контрольных и три опытных. Первая контрольная группа получала основной рацион (К0), вторая - основной рацион с добавлением сульфата меди из расчёта 150 мг/кг веса тела (К1), третья - основной рацион с добавлением «Споробактерина» (К2), четвертая - основной рацион с добавлением «Ветома 2» (К3), пятая - основной рацион с добавлением «Бактисубтила» (К4). Три опытные группы получали основной рацион с добавлением сульфата меди и пробиотиков - «Ветом 2» (О1), «Споробактерин» (О2), «Бактисубтил» (О3).

Сульфат меди задавался в первый день эксперимента, а пробиотики с интервалом в 12 часов в течение семи дней. Взятие материала проводилось с периодичностью в семь дней (фоновое исследование, седьмой, четырнадцатый и двадцать первый дни) путём убоя животных методом декапитации.

Результаты исследования

В результате проведенных исследований нами была проанализирована способность бактерий рода Bacillus к накоплению и выведению меди (для этого исследовались следующие биологические материалы: кости, мышцы и шкура лабораторных животных) и с помощью атомно-абсорбционной спектрофотометрии, определялась концентрацию меди в исследуемых тканях.

В ходе эксперимента было установлено, что содержание меди в костной ткани лабораторных животных на 7 день исследования в опытных группах (О1, О2, О3) превышало значения К0 на 65, 99 и на 91 %, соответственно, однако, уровень показателей оказался ниже значений К1 в О1 на 34 %, в О2 на 18 % и в О3 на 24 %.

В дальнейшем наблюдается стабильное снижение содержания меди к 14 и 21 дням эксперимента, при этом на 14 день эксперимента показатели опытных групп ниже показателей 7 дня в О1 на 10 %, в О2 на 4 % и в О3 на 31 %, а также данные показатели остаются выше при сравнении с К1, а именно: К1 превышает О1 (14 день) на 43 %, О2 (14 день) на 25 % и О3 (14 день) на 50 %.

К 21 дню эксперимента снижение показателей содержания меди происходит по отношению к 14 дню уже заметно в меньших количествах, чем в предыдущие дни, а именно - на 8, 2 и 13 % соответственно. Следует отметить, что К1 еще больше превышает показания опытных групп на 51 % по отношению к О1 (21 день), на 31 % к О2 (21 день) и на 59 % к О3 (21 день).

Содержание меди в мышечной ткани лабораторных животных на 7 день исследования в опытных группах (О13) превышало значения К0 на 99 %, 52 % и на 86 %, соответственно, однако, уровень показателей оказался ниже значений К1 в О1 на 15 %, в О2 на 12 % и в О3 на 7 %.

После 14 дня эксперимента содержание меди уменьшилось по сравнению с опытными группами 7 дня в О1 на 19 %, в О2 на 8 % и в О3 на 9 %, и, соответственно, увеличилась разница между опытными группами и К1 на 2, 16 и 6 %.

Как и при выведении меди из костной ткани к 21 дню эксперимента наблюдается уменьшение количества выведенной меди из мышечной ткани, при этом на 21 день эксперимента по сравнению с 14 днем содержание меди уменьшилось в опытных группах на 8, 1 и 5 %, соответственно. К 21 дню К1 превышает показатели опытных групп на 29 % для О1, на 33 % для О2 и на 22 % для О3.

Содержание меди в шкуре лабораторных животных на 7 день эксперимента превышало значения К0 в группе О1 на 30%, в О2 на 39 % и в О3 на 47 %, при этом данным показатели оставались ниже, чем К1 на 27, 22 и 17 %, соотвественно.

Значения опытных групп 14 дня эксперимента ниже таковых от 7 дня на 10, 15 и 14 %, а разница между К1 и опытными группами увеличилась на 5, 10 и 3 % соотвественно.

К 21 дню эксперимента также наблюдался упадок выведения количества меди; показатели опытных групп 21 дня отличаются от 14 дня для группы О1 на 1 %, для группы О2 на 10 % и для группы О3 на 20 %. К 21 дню эксперимента показатели К1 превышали значения содержания меди в опытных группах на 53, 59 и 48 %, соотвественно.

В таблице 1 представлены значения содержания меди в тканях лабораторных животных к 21 дню эксперимента при применении пробиотических препаратов «Бактисубтил», «Ветом 2» и «Споробактерин».

Таблица 1. Содержание Cu к 21 дню эксперимента в тканых лабораторных животных (21 день)

Препарат

Бактисубтил

Споробактерин

Ветом 2

Исследуемая ткань

кости

мыш-цы

шкура

кости

мыш-цы

шкура

кости

мыш-цы

шкура

Количество выведенной меди

59,37

22,91

48,27

51,56

29,16

53,44

31,25

33,33

58,62

Итого:

45,29

45,88

41,17

Заключение. В результате исследований было установлено, что наиболее активно медь накапливается в костной ткани, а наименее - в шкуре. При этом наблюдался максимум выведения меди из организма лабораторных животных при применении пробиотических препаратов на 7 день эксперимента, далее происходило стабильное снижение количества выведенной меди. Наиболее эффективно медь выводится из костной ткани. При этом наиболее эффективным оказался пробиотичекий препарат «Споробактерин»; «Бактисубтил» менее эффективен при выведении меди всего на 0,59 %, а наименее эффективен «Ветом 2».

Рецензенты:

Лебедев С.В., д.б.н., профессор, заведующий лабораторией сельскохозяйственной биоэлементологии, ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», г. Оренбург.

Дерябин Д.Г., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой микробиологии, ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», г. Оренбург.