Влияние цинка и магния на репродуктивную токсичность у крыс под воздействием кадмия

Интенсивный рост и развитие промышленности приводят к широкому распространению тяжелых металлов в окружающей среде. Они представляют большую угрозу для здоровья человека и сельскохозяйственных животных и, вызывая ряд необратимых нарушений в организме, способствуют снижению продуктивности животных и ухудшению качества животноводческой продукции. Одним из наиболее токсичных и распространенных представителей данной группы является кадмий [4, 8, 10, 14].

Кадмий – это высокотоксичный поллютант, который накапливается в организме вследствие потребления загрязненных пищевых продуктов, питьевой воды или вдыхания твердых частиц из окружающего воздуха и пыли [1, 10, 14]. Это приводит к патологическим изменениям в структуре печени и почек, нарушается работа всех систем в организме, включая репродуктивную [1, 2, 9, 13].

В семенниках кадмий отрицательно влияет на сперматогенез и качество спермы, а в яичниках – на созревание ооцитов и гормональный баланс, что сказывается на овуляции и оплодотворении [1, 11]. Следует отметить, что он является хорошо изученным тератогеном, индуцирующим эмбриотоксичность. Она, в свою очередь, характеризуется учащением врожденных пороков роста и развития плода, а также высокой смертностью [7, 12]. Развитие и созревание плода напрямую зависит от материнского организма, который снабжает его питательными веществами и кислородом через плаценту. Продолжительное воздействие на плод даже низких концентраций кадмия может привести к необратимым нарушениям развития, преждевременным родам или прерыванию беременности [5, 7, 11, 12].

Здоровый приплод в сельском хозяйстве – основа получения качественной и безопасной продукции. Поэтому защита от воздействия кадмия животных, в особенности родительских пар, является одной из главных проблем в ветеринарной токсикологии.

Имеются данные, что являясь жизненно необходимыми элементами, магний и цинк еще на клеточном уровне могут принимать участие в защитных свойствах против кадмия, помогая уменьшить его неблагоприятное воздействие на организм. И наоборот, их дефицит может спровоцировать большее его накопление во внутренних органах [3, 5, 6].

Целью нашего исследования явилось изучение влияния цинка и магния на генеративную токсичность кадмия у крыс.

Материал и методы исследований. Исследования были проведены в лаборатории техногенных экотоксикантов ФГБНУ «ФЦТРБ-ВНИВИ». На протяжении всего эксперимента животные содержались в стандартных условиях со свободным доступом к питьевой воде и сбалансированному корму.

После двухнедельного периода адаптации 56 нелинейных крыс – самок массой 180 – 210 г были распределены методом случайной выборки на четыре группы по 14 в каждой. Первая группа содержалась в качестве биологического контроля. В течение 15 суток вторая группа получала кадмий (CdCl2) с питьевой водой из расчета 0,8 мг на 1 л воды; третья – цинк (ZnCl2) и магний (MgNO3) с кормом из расчета 25 и 4 мг на 1 кг живой массы соответственно; четвертая группа – кадмий, цинк и магний. На 16 день опыта к самкам были подсажены самцы для спаривания (в соотношении 2:1) на 2 эстральных цикла. Первым днем беременности условно считали день обнаружения сперматозоидов в вагинальных мазках. На протяжении всего опыта проводили наблюдение за поведением и состоянием беременных самок. На 20 день беременности из каждой группы выборочно по 9 животных были подвергнуты эвтаназии. В ходе вскрытия определяли состояние яичников (количество желтых тел), матки (мест имплантации, резорбции, количество живых плодов), а также проводили подсчет пред- и постимплантационной смертности.

Остальных беременных самок отсаживали в индивидуальные клетки и дожидались родов для изучения их потомства. У новорожденных регистрировали массу, сроки отлипания ушей, появления первичного волосяного покрова, прорезывания резцов, открытия глаз, опускания семенников и открытия влагалища в течение 30 суток.

Эвтаназия и хирургические вмешательства проводили в соответствии с требованиями «Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или иных научных целях».

Обработку цифрового материала проводили методом вариационной статистики с применением критерия достоверности по Стьюденту.

Результат исследований.

Исследования показали, что в ходе опыта видимых изменений в поведении животных не наблюдали, аппетит, реакция на световые и звуковые раздражители были сохранены.

Таблица 1 – Исследование эмбриотоксического действия кадмия, цинка и магния

Показатель, единица измерения	Опытная группа
	1 биологический контроль	2 Cd	3 Zn+Mg	4 Cd+Zn +Mg
Количество беременных самок	9	9	9	9
Количество желтых тел	12,55±0,89	9,86±0,74*	12,33±0,92	10,74±0,85
Количество мест имплантации	11,08±0,45	8,74±0,31**	10,98±0,68	9,53±0,76
Количество резорбций	0,30±0,04	0,30±0,02	0,30±0,03	0,30±0,03
Количество живых плодов	10,14±0.42	7,98±0,78*	10,09±0,67	8,73±0,81
Количество мертвых плодов	0	0	0	0
Предимплантационная гибель, %	11,71	11,35	10,95	11,27
Постимплантационная гибель, %	8,48	8,67	8,11	8,39
Масса плода, г	3,54±0,06	2,71±0,07***	3,44±0,05	3,06±0,08***
Краниокаудальный размер, мм	3,68±0,03	3,12±0,04***	3,59±0,03**	3,18±0,01***

Примечание: * - р <0,05, ** - р <0,01, *** - р <0,001

Из таблицы 1 видно, что воздействие кадмия снижает количество желтых тел в яичнике, соответственно, мест имплантации и плодов в матке в сравнении с контрольной группой на 21 % (группа 2). В то же время добавление цинка и магния (группа 4) уменьшает эту разницу до 14 %. Показатели предимплантационной и постимплантационной гибели между группами не имели достоверных различий.

Кадмий также повлиял на массу плодов и их краниокаудальные размеры. Так, в группе 2 масса в среднем составила 2,71 г (в контрольной – 3,54 г), а краниокаудальный размер – 3,12 мм (в контрольной – 3,68 мм). При добавлении цинка и магния эти показатели увеличились до 3,06 г и 3,18 мм соответственно.

По данным, представленным в таблице 2, можно отметить, что воздействие кадмия повлияло и на потомство. Количество новорожденных в помете (группа 2) в сравнении с контрольной группой уменьшилось на 30 %, масса тела на 15 сутки – на 17 %, а на 30 – до 7 %, опускание семенников и открытие влагалища удлинилось на 3 и 1 сутки соответственно. В группе животных, получавших цинк и магний, разница с контрольной группой в количестве новорожденных в помете составила 19 %, массе тела крысят на 15 сутки – 9 %, на 30 - 5 %, опускание семенников удлинилось на 2 дня. Выживаемость приплода увеличилась с 88 до 90 %. По остальным показателям значительной разницы между группами не наблюдали.

Таблица 2 – Показатели постнатального развития потомства крыс

Показатель, единица измерения	Опытная группа
	1 биологический контроль	2 Cd	3 Zn+Mg	4 Cd+Zn+Mg
Продолжительность беременности, сут.	21,84±0,15	21,32±0,86	21,79±0,35	21,11±0,23**
Количество новорожденных крысят в помете	10,20±0,65	7,10±0,78**	10,71±0,45	8,23±0,60
Масса тела на - 15 сут. - 30 сут.	17,74±0,74 41,29±0,66	14,67±0,49** 38,05±0,32***	17,28±0,57 40,98±0,40	16,19±0,84 39,28±0,51**
Отлипание ушной раковины, сут	2,70±0,15	2,83±0,15	2,31±0,13	2,55±0,16
Появление первичного волосяного покрова, сут.	5,68±0,19	5,97±0,16	5,53±0,16	5,89±0,18
Прорезывание резцов, сут.	8,24±0,58	8,46±0,35	8,23±0,20	8,28±0,46
Открытие глаз, сут.	14,73±0,39	15,60±0,28	15,02±0,32	15,51±0,19
Опускание семенников, сут.	26,73±0,50	29,37±0,44** *	25,37±0,28**	28,49±0,55**
Открытие влагалища, сут.	32,08±0,46	33,12±0,39	32,24±0,57	32,37±0,24
Выживаемость к 30 дню, %	96	88	98	90

Примечание: * - р <0,05, ** - р <0,01, *** - р <0,001

Было сделано предположение, что цинк и магний способны уменьшить негативные последствия кадмия не только в печени и почках, но и в репродуктивной системе самок [2, 9, 13]. Действительно, их применение увеличило количество желтых тел в яичнике, соответственно, мест имплантации, плодов. Также восстановились показатели выживаемости и массы новорожденных.

Заключение. Было установлено, что поступление кадмия 0,8 мг с питьевой водой у самок белых крыс вызывает ряд нарушений функций репродуктивной системы, связанных с аномалиями в яичниках, матке, а также их потомстве. Добавление в корм 25 мг на 1 кг цинка и 4 мг на 1 кг магния предотвращает эти изменения.

Res. Public Health. – 2020. – V. 17 (3782) – P. 1-23.

Резюме

В настоящем исследовании изучено влияние цинка и магния на генеративную токсичность кадмия. Так, было выявлено, что добавление цинка и магния в корм таким животным способствует восстановлению количества желтых тел в яичнике, а также увеличению выживаемости и живой массы новорожденных.