Однократные эффекты питьевых минеральных вод и водопроводной воды, обогащенной наночастицами серебра, на биохимические маркеры функционального состояния печени и метаболические параметры у здоровых крыс

Проблема изучения механизмов действия питьевых минеральных вод (МВ) является одной их центральных в курортной науке. Не вызывает сомнений, что их лечебно-профилактический потенциал определяется особенностями физико-химического состава [1, 2]. Особый интерес представляют исследования по возможности усиления биологического потенциала МВ за счет добавления в их состав витаминно-минеральных комплексов и различных фитопрепаратов [3, 4].

Исследования последних лет свидетельствуют о применении наночастиц (НЧ) металлов в различных областях медицины [5—7], что априорно предполагает возможность их использования для обогащения маломинерализованных вод в целях повышения их эффективности, однако научных изысканий в этом направлении проводится пока недостаточно. Особо следует отметить, что НЧ металлов обладают несколько иными физико-химическими и, вероятно, биологическими свойствами, чем сами металлы, что требует проведения специальных исследований. Так, например, серебро обладает выраженным токсическим действием, тогда как НЧ этого металла в этом плане практически не изучены. С другой стороны, в механизме действия питьевых МВ большое значение отводится их модифицирующему влиянию на деятельность органов пищеварения и гормональную регуляцию метаболических реакций, при этом особая роль принадлежит стрессорному компоненту ответной реакции организма на питьевое воздействие [6, 7].

В связи с этим нами были предприняты попытки проанализировать биологическую эффективность НЧ серебра и сравнить ее с таковой при приеме МВ различного состава, при этом в качестве маркеров воздействия были выбраны стрессорные гормоны, биохимические показатели обмена углеводов и липидов, перекисного гомеостаза, а также функционального состояния гепатоцитов.

Цель исследования — изучить влияние водопроводной воды, обогащенной НЧ серебра, и МВ «Красноармейский» и «Ессентуки № 17» при однократном введении через зонд на метаболизм углеводов и липидов, биохимические маркеры функционального состояния печени, эндокринный профиль у здоровых животных.

Исследования проводили на 130 здоровых крысах-самцах линии Вистар 3-месячного возраста, с массой тела 180—220 г, которым перорально вводили водопроводную воду, водопроводную воду с НЧ серебра, М.В. Пятигорского источника «Красноармейский» (слабоуглекислая сульфатно-хлоридно-гидрокарбонатная натриево-кальциевая МВ с минерализации 5,0 г/л) и «Ессентуки № 17» (слабоуглекислая хлоридно-гидрокарбонатная натриевая МВ с минерализацией 11,8 г/л). НЧ серебра размером 30 нм (по данным фотокорреляционной спектрофотометрии), с концентрацией 0,0864 г/л, стабилизированные поливинил-N-пирролидоном (8000±2000 Da), разводили в водопроводной воде до концентрации 1 мкг на 100 г массы тела животного и вводили через зонд внутрижелудочно в утренние часы, натощак, пропорционально массе тела животного. Аналогично вводили МВ «Красноармейский» и «Ессентуки № 17».

Методом простой рандомизации было сформировано 13 групп по 10 животных в каждой: 1-я группа — интактные животные; 2-я группа — через 5 мин после введения водопроводной воды, обогащенной НЧ серебра; 3-я группа — через 15 мин после введения водопроводной воды с НЧ серебра; 4-я группа — через 60 мин после введения водопроводной воды с НЧ серебра; 5-я группа — через 5 мин после введения МВ «Красноармейский»; 6-я группа — через 15 мин после введения МВ «Красноармейский»; 7-я группа — через 60 мин после введения МВ «Красноармейский»; 8-я группа — через 5 мин после введения МВ «Ессентуки № 17»; 9-я группа — через 15 мин после введения МВ «Ессентуки № 17»; 10-я группа — через 60 мин после введения МВ «Ессентуки № 17»; 11-я группа — через 5 мин после введения водопроводной воды (контроль); 12-я группа — через 15 мин после введения водопроводной воды (контроль); 13-я группа — через 60 мин после введения водопроводной воды (контроль).

Животные декапитировались до, а также через 5, 15 и 60 мин после питьевого воздействия. После декапитации в сыворотке крови животных определяли концентрацию инсулина, кортизола, адренокортикотропного гормона (АКТГ), аспартатаминотрансферазы (АсТ) и аланинаминотрансферазы (АлТ), каталазы, малонового диальдегида (МДА), холестерина, триглицеридов и глюкозы.

Исследование осуществляли в соответствии с правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных (приложение к приказу Минздрава СССР от 12.08.1977 г. № 755) и требованиями Европейской конвенции по защите экспериментальных животных (Страсбург, 1986).

Статистический анализ результатов проводили с использованием методов параметрической и непараметрической статистики (критерии Стьюдента, Манна—Уитни, различия считали достоверными при р<0,05). Вычисления проводили с помощью пакета стандартных математических прикладных программ Statistika 6.0.

При введении животным водопроводной воды установлены реакции стрессорного типа: отмечено достоверное увеличение секреции АКТГ на 5-й минуте в среднем на 39,4% (р<0,05), уровня кортизола на 15-й минуте на 11,9% (см. таблицу). Эти реакции сопровождались незначительными изменениями метаболических параметров, направленность которых также носила стрессорный характер: незначительно повышался уровень гликемии, увеличивалось содержание МДА в крови на фоне подавления активности каталазы, что свидетельствует об усилении прооксидантных реакций. Другие показатели варьировали на уровне референтных значений.

Однократный прием МВ оказывал более выраженное действие, которое носило полимодальный характер. Так, уже в первые минуты отчетливо проявлялась стрессорная реакция в виде повышения концентрации АКТГ: после приема МВ «Красноармейский» и «Ессентуки № 17» на 63,1 и 112,5% соответственно. Несколько позднее (к 15-й минуте) активность АКТГ оставалась повышенной на 18,6 и 26,4% соответственно по сравнению с исходными значениями. Наличие стресса также подтверждалось увеличением концентрации глюкозы при приеме МВ «Ессентуки № 17» на 17,0% и повышением активности прооксидантных процессов (уровень МДА возрос почти в 1,5 раза на фоне падения активности каталазы на 25,6%). Отметим также, что из исследуемых МВ достоверно более выраженное инсулинстимулирующее действие оказало введение животным МВ «Ессентуки № 17». Таким образом, известные ранее эффекты однократного приема МВ были нами подтверждены.

В исследовании было установлено, что при однократном введении животным водопроводной воды с НЧ серебра, благодаря которым изменяется биологический потенциал питьевой воды, ответные реакции организма начинают напоминать таковые при введении МВ (см. таблицу). Это проявлялось в выраженной стрессорной реакции: отмечено увеличение продукции АКТГ и кортизола, причем эта реакция длилась в течение 1 ч. Так, уровень АКТГ на 5-й, 15-й и 60-й минуте после внутрижелудочного введения водопроводной воды, обогащенной НЧ серебра, составлял 149,1; 156,2 и 121,9% соответственно от исходных значений, кортизола — 130,4; 140,9 и 144,9% соответственно.

Повышение уровня гликемии было незначительным, тогда как дисбаланс в системе перекисного гомеостаза носил достоверный характер: концентрация МДА повышалась в среднем на 11,5% на фоне снижения активности каталазы на 18,9% в среднем.

Но основным и неожиданным феноменом было то, что НЧ серебра при их введении внутрь с водопроводной водой способствовали повышению активности трансаминаз печени. Так, активность АлТ возросла на 15,4%, а АсТ — на 7,3%. При всей незначительности этих изменений не следует забывать, что чаще всего такая реакция наблюдается при повреждении или нарушении стабильности мембран гепатоцитов. Возможно, как показали последние исследования [5], некоторые НЧ в отличие от обычных форм химического элемента очень легко проникают внутрь клетки и тем самым могут изменять ее стабильность.

Таким образом, первым итогом исследования влияния водопроводной воды, обогащенной НЧ серебра, стала неоднозначность спектра изменений различных параметров, что затрудняет их оценку. Водопроводная вода с НЧ серебра, как и МВ, инициирует стрессорные реакции, уступающие по величине МВ «Ессентуки № 17», но более длительные по времени. Как и МВ, водопроводная вода, обогащенная НЧ серебра, при однократном введении у здоровых крыс стимулирует прооксидантные реакции и тормозит активность одного из ферментов антиоксидантной защиты — каталазы. Но почему активируются печеночные ферменты? Этот вопрос пока остается открытым. Возможно, что НЧ серебра обладают некоторым деструктивным влиянием на гепатоциты.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: Н.Е., В.К., В.Ф., А.К., Е.Ч.

Статистическая обработка данных: В.Ф., В.К.

Написание текста: В.К., В.Ф.

Редактирование: Н.Е., В.Ф., А.К.