Влияние природных цеолитов на макро- и микроэлементный состав организма

Герасв Алексей Дмитриевич; Луканина Светлана Николаевна; Корощенко Галина Анатольевна; Ефимов Сергей Викторович; Панин Лев Евгеньевич; Айзман Роман Иделевич; Gerasyov Alexey Dmitrievich; Lukanina Svetlana Nikolaevna; Koroshchenko Galina Anatolevna; Yefimov Sergey Viktorovich; Panin Lev Evgenevich; Ajzman Roman Idelevich

Влияние природных цеолитов на макро- и микроэлементный состав организма

Автор: Герасв Алексей Дмитриевич, Луканина Светлана Николаевна, Корощенко Галина Анатольевна, Ефимов Сергей Викторович, Панин Лев Евгеньевич, Айзман Роман Иделевич

Журнал: Science for Education Today @sciforedu

Рубрика: Биологические, химические, медицинские науки

Статья в выпуске: 4 (4), 2011 года.

Бесплатный доступ

В статье обобщаются результаты исследования действия природных цеолитов, в которых большую роль играют ионообменные свойства, на макро- и микроэлементный состав сред организма. Отмечается, что природные цеолиты имеют полиэлементный состав, зависящий от геохимических условий их формирования. Показано, что в условиях использования природных цеолитов в качестве пищевой добавки, увеличивается выведение ряда микроэлементов с калом и мочой, но сохраняется ионный состав плазмы и тканей организма.

Природные цеолиты, минеральный обмен, макроэлементы, микроэлементы

Короткий адрес: https://sciup.org/147137357

IDR: 147137357 | УДК: 591.133

Influence of natural zeolites on macro- and microelement structure of the organism

In paper results of research of biological action of natural zeolites in which a greater role of ions exchange properties play on mineral status of organism are generalized. It is marked, that natural zeolites have the polyelement structure depending on geochemical conditions of their formation. In conditions of use of natural zeolites as the food additive the excretion of macrocells and microcells with feces and urine increase while ion concentration in plasma and tissues does not change.

Текст научной статьи Влияние природных цеолитов на макро- и микроэлементный состав организма

Введение. В механизме биологического действия природных цеолитов (ПЦ) большую роль играют их ионообменные свойства. Известно, что использование ПЦ в качестве пищевой добавки сопровождается как поступлением, так и выведением из организма ряда жизненно важных элементов [1, 2, 5]. Наиболее полно исследованы ионообменные реакции для макроэлементов (Na, K, Ca, Mg,), значительно меньше работ посвящено изучению обмена микроэлементов. Вместе с тем известно, что ПЦ имеют полиэлементный состав, зависящий от геохимических условий их формирования. Они характеризуются значительным набором макро- и микроэлементов, которые могут извлекаться из цеолитсодержащей породы и усваиваться организмом, вызывая при этом как биологически благоприятные, так и неблагоприятные эффекты [7, 8]. Целью настоящего исследования была оценка изменения минерального обмена организма крыс в условиях использования ПЦ в качестве пищевой добавки.

Объект и методы исследования. Для достижения поставленной цели были проведены несколько серий экспериментов в условиях in vivo и in vitro.

Эксперимент in vivo поставлен на взрослых самцах крыс линии Вистар (250–300 г.). В каждой серии животных делили на 2 группы: контрольную и экспериментальную. Крысы экспериментальной группы в течение 7 дней получали стандартный комбикорм с добавлением 5 % (по массе) порошкообразного цеолита Шивыртуйского месторождения (фракция 0–1 мм.) Контрольные животные потребляли такой же корм без цеолитов. В ходе эксперимента у всех животных забирались пробы мочи и каловых масс, в конце эксперимента под эфирным наркозом брали пробы крови из нижней полой вены, а также образцы тканей: печени, тонкого и толстого кишечника (предварительно вскрытого и очищенного от химуса и слизи), сердца, почки, мышцы, бедренной кости и подкожной клетчатки.

Эксперимент in vitro был поставлен с аптечным препаратом желудочного сока «Эквин». В одну порцию желудочного сока объемом 10 мл помещали навеску ПЦ Шивыртуйского месторождения массой 0,5 гр на срок 2 часа, при t желудочного сока 37-38 ° С, с помешиванием. Вторая порция желудочного сока использовалась в качестве контроля. Затем обе порции желудочного сока подвергали центрифугированию в течение 15 минут. В надосадочной жидкости определяли содержание макро- и микроэлементов. Кроме того, исследовали элементный состав самого цеолита, стандартного корма и водопроводной воды, используемой для питья.

Содержание химических элементов в пробах, полученных в ходе эксперимента, определяли методом атомно-эмиссионной спектрометрии.

Результаты. На первом этапе исследования для оценки степени влияния ПЦ на минеральный обмен организма крыс мы сопоставили количество макро- и микроэлементов, вносимых ПЦ, с величинами их поступления в организм с водой и пищей (табл.1).

Как видно из таблицы, основная часть минеральных веществ поступала в организм с пищей; доля, привносимая с водой, незначительна для абсолютного большинства макро- и микроэлементов. Анализ поступления минеральных веществ у контрольных и опытных животных, показал, что из 24 проанализированных элементов содержание лишь 10 изменялось более чем на 10 % за счет ПЦ. Наиболее существенное увеличение содержания в суточном рационе отмечено для Mn, Al, Be, Pb, Li, As, Fe, V. Таким образом, несмотря на полиэлементный состав цеолиты Шивыртуйского месторождения содержали лишь 8 элементов в количествах более значительных, чем в пище и воде.

В связи с этим на следующем этапе было изучено влияние ПЦ, используемых в качестве пищевой добавки, на содержание данных элементов в крови и некоторых тканях (табл. 2, 3).

Исследуя макро- и микроэлементный состав тонкого кишечника, мы установили, что в условиях цеолитной диеты в стенке тонкого кишечника увеличивалось содержание Fe и Mn. В печени мы зафиксировали лишь незначительное повышение содержания Fe и As. Макро- и микроэлементный состав плазмы крови оставался практически неизменным, за исключением небольшого повышения содержания Al, As, Li. Было отмечено повышенное содержание натрия в ткани печени животных опытной группы, а также калия в тканях печени, сердца, тонкого кишечника, бедренной кости и подкожной клетчатки. По содержанию воды не было выявлено значительных изменений, за исключением повышенного ее содержания в тканях тонкого кишечника у животных опытной группы.

Эти данные позволяют заключить, что в условиях цеолитной диеты не происходило существенного изменения макро- и микроэлементного состава внутренней среды организма. На первый взгляд, это достаточно странно, поскольку у экспериментальных животных содержание некоторых элементов в суточном рационе было в десятки раз выше, чем у контрольных животных.

Табл. 1. Суточное поступление минеральных веществ в организм контрольных и экспериментальных животных

Элемент	Содержание макро- и микроэлементов
Элемент	Корм без ПЦ (мкг\сутки)	Вода (мкг\сутки)	Корм + вода мкг\сутки (контроль)	Корм + вода+ ПЦ мкг\сутки (опыт)
Al	3988,0 ± 102,0	0,2 ± 0,002	3988,2 ± 102,0	35696,6 ± 1972,8 *

As	6,0 ± 0,6	0,003 ± 0,00003	6,0 ± 0,6	68,7 ± 2,0 *
Be	3,2 ± 0,2	0,0002 ± 0,000002	3,2 ± 0,2	4,8 ± 0,3 *
Ca	229502,0 ± 2796,0	321,7 ± 3,2	229823,7 ± 2796,0	248975,4 ± 3131,0
Cd	1,8 ± 0,08	0,0001 ± 0,000001	1,8 ± 0,08	2,0 ± 0,08
Co	18,0 ± 3,6	0,00002 ± 0,0000002	18,0 ± 3,6	22,0 ± 3,7
Cr	29,8 ± 3,6	0,0009 ± 0,00001	29,8 ± 3,6	31,7 ± 3,7
Cu	282,4 ± 6,4	0,04 ± 0,0004	282,4 ± 6,4	290,7 ± 6,6
Fe	40070,0 ± 531,0	57,2 ± 0,6	40127,2 ± 531,0	57871,0 ± 1799,4 *
Hg	0,1 ± 0,02	0,0003 ± 0,000003	0,1 ± 0,02	0,1 ± 0,02
K	165024,0 ± 6750,0	22,1 ± 0,2	165046,1 ± 6750,0	180663,0 ± 7947,0
Li	9,0 ± 1,0	0,04 ± 0,0004	9,0 ± 1,0	18,3 ± 1,7 *
Mg	56036,0 ± 1766,0	82,4 ± 0,8	56118,4 ± 1766,0	60066,3 ± 1938,5
Mn	3366,0 ± 178,0	0,6 ± 0,006	3366,6 ± 178,0	6710,4 ± 226,3 *
Na	25668,0 ± 2322,0	92,2 ± 0,9	25760,2 ± 2322,0	33842,8 ± 2524,1
Ni	102,6 ± 22,6	0,02 ± 0,0002	102,6 ± 22,6	109,2 ± 22,8
P	143038,0 ± 2134,0	0,2 ± 0,002	143038,2 ± 2134,0	143691,5 ± 2188,6
Pb	6,0 ± 0,6	0,00005 ± 0,000001	6,0 ± 0,6	36,3 ± 1,2 *
Se	4,1 ± 0,6	0,006 ± 0,00006	4,1 ± 0,6	4,2 ± 0,6
Si	12658,0 ± 216,0	13,1 ± 0,1	12671,1 ± 216,0	13882,8 ± 291,9
Sn	1,4 ± 0,2	0,00009 ± 0,000001	1,4 ± 0,2	1,5 ± 0,2
Ti	842,0 ± 75,0	0,02 ± 0,0002	842,0 ± 75,0	852,9 ± 75,0
V	12,6 ± 1,2	0,0002 ± 0,000002	12,6 ± 1,2	21,1 ± 1,7 *
Zn	2086,0 ± 124,0	0,05 ± 0,0005	2086,0 ± 124,0	2166,7 ± 129,6

Примечание:

*– достоверные отличия показателей животных, потреблявших ПЦ по сравнению с контрольными.

Поэтому в дальнейшем мы проанализировали изменение макро- и микроэлементного состава желудочного сока (in vitro) при 2 часовой инкубации в нем 5% навески ПЦ. Полученные результаты представлены в таблице 4. Как видно, в результате взаимодействия с ПЦ первоначальный состав желудочного сока значительно изменился. Обращает на себя внимание тот факт, что содержание минеральных компонентов в желудочном соке менялось разнонаправлено.

Табл. 2. Влияние ПЦ на содержание микро-и макроэлементов в плазме крови и тканях

Элемент	Тонкий кишечник (мкг\г сух. ткани)		Печень (мкг\г сух. ткани)		Плазма крови (мкг\мл)
	Группы животных
	контроль	опыт	контроль	опыт	контроль	опыт
Al	2,1 ± 0,3	2,5 ± 0,5	1,5 ± 0,2	1,7 ± 0,2	0,07 ± 0,01	0,13 ± 0,03 *
As	0,04 ± 0,003	0,05 ± 0,005	0,1 ± 0,01	0,2 ± 0,02 *	0,018 ± 0,0008	0,03 ± 0,005 *
Be	0,002 ± 0,0003	0,002 ± 0,0003	0,002 ± 0,0005	0,002 ± 0,0003	0,001 ± 0,000	0,001 ± 0.000
Fe	116,6 ± 7,3	215,6 ± 22,9 *	213,8 ± 13,5	235,5 ± 12,8	5,5 ± 0,9	6,7 ± 1,5
Li	0,03 ± 0,005	0,01 ± 0,002	0,02 ± 0,004	0,02 ± 0,007	0,004 ± 0,0002	0,007 ± 0,0005
Mn	3,6 ± 0,4	4,9 ± 0,1 *	4,1 ± 0,2	4,3 ± 0,1	0,06 ± 0,01	0,08 ± 0,03
Pb	0,07 ± 0,02	0,04 ± 0,01	0,04 ± 0,002	0,02 ± 0,002	0,03 ± 0,008	0,04 ± 0,02

Примечание:

*– достоверные отличия показателей экспериментальных животных по сравнению с контрольными.

Табл. 3. Содержание воды и макроэлементов в тканях животных (M±m)

Ткани и органы	Группы животных	Содержание
Ткани и органы	Группы животных	Na⁺, ммоль/100г. сух. м.	К⁺, ммоль/100г. сух. м.	Воды, %
печень	контроль	11,0±0,3	26,6±0,3	70,7±0,4
печень	опыт	12,8±0,7^*	30,2±0,6^*	71,9±0,6
сердце	контроль	19,4±0,6	29,0±0,5	76,7±0,3
сердце	опыт	20,4±0,7	32,4±0,9^*	77,4±0,7
почка	контроль	34,1±0,6	21,1±0,2	76,5±0,2
почка	опыт	34,7±2,2	24,0±2,0	75,7±1,9
толстый кишечник	контроль	23,0±1,5	32,2±1,7	72,6±1,2
толстый кишечник	опыт	27,1±2,0	36,8±1,7	73,8±1,2
тонкий кишечник	контроль	18,4±1,8	30,1±1,4	67,6±1,2
тонкий кишечник	опыт	17,1±1,2	38,6±1,5^*	72,4±1,3^*
мышца	контроль	8,8±0,3	37,0±1,5	73,3±0,6
мышца	опыт	8,3±0,8	39,2±1,5	73,4±1,0
бедренная кость	контроль	23,0±0,5	5,5±0,3	35,9±1,4
бедренная кость	опыт	23,2±0,8	6,9±0,5^*	39,0±2,6
подкожная клетчатка	контроль	19,8±3,8	3,9±0,4	65,4±2,6
подкожная клетчатка	опыт	26,9±4,5	7,5±0,9^*	72,8±3,7

По степени увеличения в желудочном соке концентрации изучаемых элементов их можно условно разбить на 3 группы: а) с приростом концентрации более 5 раз – Be, Mn; б) с приростом концентрации от 2 до 5 раз – Al, Li; в) с приростом концентрации до 2 раз – As. Интересно, что при этом концентрация Pb в желудочном соке снижалась. Таким образом, состав желудочного сока при контакте с ПЦ претерпевает значительные изменения, что, вероятно, является результатом ионообменных реакций на цеолитном каркасе и возможно, следствием растворения в желудочном соке различных компонентов ПЦ и цеолитсодержащей породы.

Табл. 4. Изменение содержания минеральных элементов в желудочном соке под влиянием природных цеолитов

Список литературы Влияние природных цеолитов на макро- и микроэлементный состав организма

Айзман Р. И., Герасёв А.Д., Петункин Н.И. Влияние цеолитов на водно-солевой обмен и функцию почек//Использование цеолитов в защите природной среды и человека : сборник научных трудов. -Новосибирск, 1993. -С. 23-30.
Богданова В.И., Белицкий И.А. Проблемы оценки качества цеолитсодержащих пород по ионообменной емкости//Физико-химические и медико-биологические свойства природных цеолитов. -Новосибирск, 1990. -С. 13-29.
Герасёв А.Д. Луканина С.Н., Айзман Р.И. Особенности транспорта ионов К+ в кишечнике крыс при использовании природных цеолитов в качестве пищевой добавки//Российский физиол. журн. им И.М.Сеченова. -2003. -Т. 89. №8. -С. 972-981.
Панин Л.Е., Третьякова Т.А. Влияние хонгурина на химический состав и биологическую ценность мяса птицы//Физико-химические и медико-биологические свойства природных цеолитов. -Новосибирск, 1990. -С. 72-83.
Паничев А.М. Литофагия в мире животных и человека. -М., 1990. -224 с.
Шадрин А.М., Сафронов В.С. Влияние пегасина в составе кормосмеси с карбамидом на продуктивность, обмен веществ и качество мяса бычков//Физико-химические и медико-биологические свойства природных цеолитов. -Новосибирск, 1990. -С. 90-99.
Natural zeolite clinoptilolite: new adjuvant in anticancer therapy/K. Pavelic, M. Hadzija, L. Bedrica, J. Pavelic, I. Dikic, M. Katic, M. Kralj, M. Bosnar, S. Kapitanovic, M. Poljak-Blazi, S. Krizanac, R. Stojkovic, M. Jurin, B. Subotic, M. Colic//J Mol Med. -2001. -Vol.78(12). -P.708-720.
The effect of the zeolite clinoptilolite on serum chemistry and hematopoesis in mice/I. Martin-Kleiner, Z. Flegar-Mestric, R. Zadro, D. Breljak, S. Stanovic Janda, R. Stojkovic, M. Marusic, M. Radacic, M. Boranic//Food Chem Toxicol. -2001. -Vol.39(7). -P. 717-727.

Еще