Влияние селена на содержание микроэлементов в печени крыс линии Wistar

Селен распространен повсеместно, однако неравномерное распределение этого элемента по поверхности земли приводит к существованию регионов с естественно повышенной и пониженной концентрацией селена в окружающей среде. Основное внимание стали уделять проблемам, связанным с возможностью его дефицита. Селен признан незаменимым, жизненно важным микроэлементом для организма животных и человека (Боев 2002; Синди-рева 2011; Tapiero и др. 2003; Klotz и др. 2003).

Особенности многих свойств селена позволяют считать, что он влияет на большинство процессов, определяющих основные функции человека и животных. Селен участвует в процессах воспроизводства, развитии и старении организма, а следовательно, во многом влияет на продолжительность жизни. Селен оказывает действие на ряд гликолитических и дыхательных ферментов. Установлена связь микроэлемента с окислительно-восстановительными ферментами (Боев 2002; Синдирева 2011; Горбачев, Горбачева 2002).

Селен является одним из ключевых микроэлементов, обеспечивающих нормальную функцию ферментативной антиоксидантной системы организма. В отдельных случаях он может выполнять функции витамина Е, повышать выработку эндогенных антиоксидантов белковой и липидной природы, влиять на многие стороны метаболизма и синтеза в организме (Горбачев, Горбачева 2002).

Селен участвует в формировании глутатионпероксидазы, предотвращает переокисле-ние в результате восстановления гидроперекисей липидов или удаления низкомолекулярных перекисей. Считают, что селен является активным центром глутатионпероксидазы. Способность фермента образовывать комплексы с ли-поперекисями обусловлена наличием в нем атома селена. Этот процесс имеет большое значение для целостного организма, так как он препятствует накоплению в клетках продуктов переокисления. Последние, как известно, вызывают нарушение целости клеточных мембран и обмена многих биологически активных соединений (витамины, гормоны, аминокислоты), что может явиться причиной многих заболева ний (Боев 2002; Синдирева 2011; Горбачев, Горбачева 2002).

Селен участвует в метаболизме других электролитов, в частности, железа. Так, одной из причин развития анемичных состояний может быть снижение уровня селена в организме. Имеются данные о влиянии селена на обмен йода и активность щитовидной железы, а также о его действии, защищающем от радиации (Горбачев, Горбачева 2002).

Несмотря на множество работ, которые подтверждают необходимость присутствия селена в организме животных и человека (Георгиевский и др. 1979; Голубкина и др. 2017; Циммерманн 2006; Скальный, Рудаков 2004; Steinbrenner и др. 2006), существует также доказанный факт его токсического действия в концентрациях, превышающих допустимые (Каплин 2006; Raber и др. 2008).

Выделенным решением Европейской экономической комиссии ООН селен был отнесен к группе наиболее опасных (и, следовательно, приоритетных для целей наблюдения, контроля и регулирования) элементов (Исидоров 2001). В настоящее время глобальные биогеохимические циклы данного элемента в сильной степени искажены человеческой деятельностью. Антропогенные выбросы микроэлемента в 2-5 раз превышают естественные уровни переноса селена из морей и океанов, поверхности Земли и с атмосферой (Голубкина и др. 2017).

И если влияние селена на растения рассмотрено более обширно и подробно, то механизм действия микроэлемента на организм животных и человека требует дополнительных исследований. Малоизученным остается вопрос и о влиянии селена на химический элементный состав органов и тканей.

Цель исследования - изучение влияния селена на содержание микроэлементов (Fe, Zn, Си, Cr, Со, I, Мо) в печени крыс линии Wistar.

Объекты и методы исследований

Объекты исследования: печень крыс линии Wistar, микроэлементы: Se, Fe, Zn, Си, Cr, Со, I, Mo. '

Выбор в качестве опытных животных крыс обусловлен тем, что белая лабораторная крыса имеет ряд преимуществ перед другими традиционными лабораторными животными.

Организм крыс характеризуется приспособляемостью и устойчивостью к интеркуррентным инфекциям (Западнюк и др. 1974).

Белые крысы менее требовательны в отношении пищевого рациона. Широкий диапазон их существования, особенности питания и деятельность органов пищеварения сходны с таковыми у человека (Западнюк и др. 1974). Исполь- зование животных, одинаковых по массе, возрасту и низкой индивидуальной вариабельности, является необходимой предпосылкой для получения достоверных результатов.

Животные контрольной группы содержались на стандартном лабораторном рационе.

Животные 2 группы получали стандартный лабораторный рацион и раствор селена в виде Na2SiO3 (доза селена составляла 1 мг/кг). Кормление животных осуществлялось в течение 4 месяцев.

Животные содержались в стандартных лабораторных условиях и включались в эксперимент после двух недель адаптации к условиям вивария. Содержание, уход, кормление и выведение из эксперимента крыс осуществлялось в соответствии с требованиями об обеспе-

Таблица

Содержание микроэлементов в печени исследуемых крыс, мг/кг

Микроэлементы	Содержание микроэлементов (мг/кг)
	Контроль	Селен (Se)
Селен (Se)	3,23±0,349	23,27±2,33
Железо (Fe)	1051±105	1423±142
Цинк (Zn)	104±10	96,76±9,68
Медь (Си)	12,88±1,29	12,93±1,29
Хром (Сг)	0,175±0,021	0,097±0,015
Кобальт (Со)	0,173±0,021	0,387±0,046
Йод (I)	0,327±0,037	0,397±0,037
Марганец (Мп)	7,33±0,73	9,03±0.9

Соединения селена могут поступать в организм животного пероральным, ингаляционным путем, а также через кожу и слизистые оболочки, при парентеральном введении. В крови селен циркулирует в виде ионов в комплексе с аминокислотами, жирными кислотами. Ведущую роль в транспорте селена играют белки, образующие с ним прочную связь. У животных с нормальным обеспечением селеном самыми богатыми этим элементом органами (в расчете на сухое вещество) являются почки и печень. Наши исследования показали, что при дополнительном поступлении селена в организм животных он интенсивно накапливается в печени. Так, в условиях эксперимента отмечено превышение содержания селена у ченности принципов гуманного обращения с животными, правилами проведения клинических испытаний в РФ, утвержденными Министерством здравоохранения РФ 29.12.98 г., положениями Хельсинской декларации (2000).

Статистические методы. Математическая обработка результатов осуществлялась стандартными статистическими методами с использованием компьютерного пакета программ STATISTIKA, MATHCAD, EXCEL.

Результаты исследований

В качестве исследуемых химических элементов были выбраны микроэлементы. Эти элементы содержатся в организме в концентрациях от 0,00001% до 0,01%. Несмотря на столь низкие концентрации, они являются компонентами сложной физиологической системы, участвующей в регулировании жизненных функций организма на всех этапах его развития (Скальный, Рудаков 2004). В настоящее время механизм влияния селена на данную группу элементов раскрыт слабо и располагает к более подробному изучению данного вопроса (см. таблицу).

животных группы «селен» в 7,2 раза по сравнению с животными контрольной группы.

Кобальт входит в структуру молекулы витамина В12. В составе этого витамина содержится до 4-15% кобальта. Кобальт стимулирует кроветворение, способствует усвоению организмом железа и его преобразованию в утилизируемые формы (образование белковых комплексов, синтез гемоглобина и др.). Микроэлемент нормализует эритропоэтическую активность костного мозга. Кобальт стимулирует синтез белков и совместно с йодом ускоряет образование гормонов щитовидной железы. Совместно с цинком, медью, железом кобальт участвует в процессах роста и размножения (Горбачев, Горбачева 2002). В основном кобальт концентрируется в печени, селезенке, костной ткани, мышечной ткани и крови (Скальный, Рудаков 2004).

Хром имеет большое значение в метаболизме углеводов и жиров, а также участвует в процессе синтеза инсулина. Предполагается, что дефицит хрома может вызывать развитие атеросклероза и сахарного диабета, артериальной гипертензии. Хром и его препараты имеют низкую токсичность, которая частично объясняется тем, что этот элемент в организме плохо усваивается (Горбачев, Горбачева 2002).

Иод обладает высокой физиологической активностью и является обязательным структурным компонентом тиреотропного гормона и тиреоидных гормонов щитовидной железы. Основные функции йода в организме: участие в регуляции скорости биохимических реакций, участие в регуляции обмена некоторых витаминов, индукция повышения потребления кислорода тканями и т. д. (Скальный, Рудаков 2004). '

На графике видно, что в сравнении с группой контроля количество кобальта и йода в организме крыс группы «селен» увеличилось на 121,14% и 21,41% соответственно. Согласно литературным данным селен оказывает положительный эффект на накопление йода в организме человека и животных (Горбачев, Горбачева 2002). В данном случае полученные данные наглядно подтверждают это явление.

Содержание хрома в группе «селен (Se)» снизилось на 55,43%. (рис. 1).

in Хром (Сг) В Кобальт (Со)

Рис. 1. Содержание микроэлементов Сг, Со, 1 в печени крыс линии Wistar, мг/кг

Медь является жизненно необходимым микроэлементом. В организме медь необратимо связана с некоторыми белками, в состав кото рых она входит в качестве простетического элемента (Горбачев, Горбачева 2002). Максимальная концентрация меди отмечена в печени, почках, мозге, крови, однако медь можно обнаружить и в других органах и тканях (Скальный, Рудаков 2004).

Марганец относится к важнейшим биоэлементам (микроэлементам) и является компонентом множества ферментов, выполняя в организме многочисленные функции: участвует в синтезе и обмене нейромедиаторов в нервной системе, обеспечивает нормальное функционирование мышечной ткани, снижает уровень липидов в организме, усиливает гипогликемический эффект инсулина и т. д. (Скальный, Рудаков 2004). Марганец входит в состав ферментных систем и необходим для поддержания нормальной структуры костей (Горбачев, Горбачева 2002).

Согласно полученным данным показатели меди у обеих групп практически равны. В подопытной группе отмечено повышение содержания марганца на 23,19% (рис. 2).

in Медь (Си) < Марганец (Мп)

Рис. 2. Содержание микроэлементов Си, Мп в печени крыс линии Wistar, мг/кг

Основной функцией железа в организме является перенос кислорода и участие в окислительных процессах. Железо входит в состав гемоглобина, миоглобина, цитохромов (Скальный, Рудаков 2004). Железо играет важную роль в поддержании достаточного уровня иммунной резистентности, адекватное его содержание в организме способствует полноценному функционированию факторов неспецифической защиты, клеточного и местного иммунитета (Горбачев, Горбачева 2002).

В группе «селен» наблюдается заметное увеличение содержания железа на 35,39% (рис. 3). В данном случае подтверждается тот факт, что селен участвует в метаболизме данного микроэлемента в организме. Согласно литературным источникам увеличение концентрации селена в организме способствует повышению содержания железа (Горбачев, Горбачева 2002).

in Контроль ^ Селен (Se)

с Контроль - Селен (Se)

Рис. 4. Содержание цинка (Zn) в печени крыс линии Wistar, мг/кг ни крыс линии Wistar, мг/кг

Цинк является кофактором большой группы ферментов, участвующих в белковом и других видах обмена, поэтому он необходим для нормального протекания многих биохимических процессов. Этот элемент требуется для синтеза белков, в т. ч. коллагена, и формирования костей (Горбачев, Горбачева 2002). Цинк имеет значение в регенерации тканей. Цинкозависимыми являются такие жизненно важные гормоны, как инсулин, кортикотропин, соматотропин, гонадотропины. Цинк служит составной частью более 80 ферментов в организме человека, он необходим для образования эритроцитов и других форменных элементов крови (Скальный, Рудаков 2004). Цинк и селен оказывают интенсивное антиоксидантное действие, оба стимулируют всасывание, усвоение йода, синтез гормонов щитовидной железы, положительно влияют на репродуктивную систему. В то же время они антагонистично тормозят всасывание и усвоение друг друга. На графике видно, что снижение цинка в подопытной группе «селен» незначительно и составляет 6,96%, однако полученные значения находятся в пределах ошибки (рис. 4).

Выводы

• 1.    При введении в организм животных раствора селена в виде Na₂SiO3 наблюдается повышение содержания по сравнению с животными контрольной группы следующих микроэлементов: Ге - 35,39%, I - 21,41%. В данном случае подтверждается тот факт, что селен участвует в метаболизме этих микроэлементов в организме животных и человека.

• 2.    Содержание микроэлементов кобальта и марганца в группе «селен» увеличилось на 121,14 и 23,19% соответственно. Механизмы влияния селена на данные микроэлементы требуют дополнительного изучения.

• 3.    Содержание микроэлемента хрома в печени крыс под влиянием селена снизилось на 55,43%.

• 4.    Количество меди и цинка в печени крыс под влиянием селена достоверно не изменялось.