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

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

Статья научная