ЭКСПЕРИМЕНТ ПО РАДИАЦИИ

Изучение свойств SaproSORBa, как сорбента природного происхождения для выведения радионуклидов из организма

РЕФЕРАТ.

Работа по изучению свойств SaproSORBa, как сорбента природного происхождения для выведения радионуклидов из организма была выполнена на лабораторных мышах в условиях специализированного вивария на кафедре радиобиологии.

Для эксперимента формировали 4 группы мышей, по 7 голов в каждой, одинаковых между собой по возрасту, полу и массе, одна из групп была контрольной.

Всем группам животных в качестве затравки ежедневно давался комбикорм, пропитанный рабочим раствором ¹³⁷CsCl в определенном количестве (100Бк/мл).

Опытным группам задавался SaproSORB. Контролем служили мыши, содержащиеся в тех же условиях, но не получающие исследуемый препарат.

Для оценки влияния исследуемого препарата на распределение и выведение из организма мышей радиоцезия проводился убой мышей с последующим определением удельной активности органов с помощью радиометрического прибора спектрометра с программным обеспечением «Прогресс-320».

В результате было установлено:

1. Возможность использования SaproSORBa в качестве сорбента для выведения радиоизотопов из организма животных.
2. SaproSORB обладает высоким процентом выведения радиоцезия из организма животных как при совместном введении с радиоцезием, так и после прекращения дачи радиоцезия.
3. При совместной даче SaproSORBa и радиоцезия, существенно снижается накопление последнего в организме животного. После прекращения дачи радиоцезия с последующей дачей SaproSORBa наблюдается ускорение выведения радиоцезия из организма, почти в два раза.

ВВЕДЕНИЕ.

Радиоактивный цезий ¹³⁷Cs - с периодом полураспада 30 лет является на сегодняшний день наиболее распространенным изотопом. После аварии на Чернобыльской АЭС загрязнение цезием было наиболее масштабным, поэтому для составления карт загрязненных районов Беларуси, России и Украины или определения уровня загрязнения берутся за основу именно данные по содержанию цезия-137.

Высокое содержание радионуклидов в грибах, ягодах рыбе и дичи, а также радиоактивное загрязнение травы и сена, которыми питаются коровы, дающие молоко, являются, сегодня основными причинами попадания радионуклидов в пищу. Загрязнение мяса и молока можно сократить, используя чистые корма (сено) и кормовые добавки (сорбенты), а также ограничив время выпаса скота

Авария на Чернобыльской АЭС драматически высветила основную беду XX века: прогресс науки и техники все чаще оказывается, сопряжен с негативными "побочными явлениями" экстенсивной и интенсивной эксплуатации сил природы - поражение радионуклидами, попадание в почву солей тяжелых металлов, загрязнение воды и атмосферы. Одной из наиболее актуальных проблем современной медицины является изыскание эффективных средств профилактики и патогенетической терапии радиационных поражений организма. Острота постановки этой проблемы определяется все расширяющимся контингентом лиц, подвергающихся воздействию ионизирующей радиации, а также практическим отсутствием действенных противорадиационных препаратов.

Цель - определить эффективность использования SaproSORBa в качестве сорбента для выведения цезия-137 из организма животных.

Задачи:

• Определить процент выведения цезия-137 из организма мышей.
• Изучить динамику накопления и выведения цезия-137 из организма мышей при даче SaproSORBа.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Энтеросорбция.

Эффективным способом снижения загрязнения радиостронцием продуктов животноводства является использование в рационах кормовых добавок, избирательно связывающих радионуклиды в желудочно-кишечном тракте животных. К таким добавкам относятся различные вещества, способные связывать радионуклиды в желудочно-кишечном тракте и таким образом препятствовать их всасыванию. Эти вещества принято называть сорбентами.

На сегодняшний день довольно актуален поиск оптимальных методов, способных осуществлять общую детоксикацию организма животных с тем, чтобы с одной стороны нормализовать статус их здоровья, с другой - организовать разрыв порочной цепи перехода и кумуляции токсикантов в системе «животное — продукция животноводства — человек».

Наиболее адекватным для решения задач детоксикации и наименее травматичным является метод энтеросорбции, заключающийся в пероральном введении ряда адсорбентов — веществ, способных удерживать на своей поверхности или в своей кристаллической структуре  токсические компоненты химуса. Связанные вещества затем удаляются из организма с каловыми массами и исключаются из процессов всасывания и циркуляции. По мнению многих авторов, энтеросорбция является наиболее физиологичным, не вызывающим осложнений и не требующим значительных материальных затрат, удобным в применении методом. В основе применения энтеросорбции лежит возможность перехода радионуклидов из крови в кишечник с их последующей сорбцией и выведением.

Шалимов С.А. с соавторами (1988) предполагают, что в основе ЭС лежит несколько этапов, позволяющих снизить концентрацию токсических веществ и метаболитов в организме: связывание поступающих в просвет кишечника токсических веществ из крови и таким образом предотвращение их обратного всасывания. Энтэросорбент кроме адсорбции веществ, находящихся в кишечнике, путем осмоса и диффузии извлекает их из крови, очищает пищеварительные соки ЖКТ, несущие значительное количество токсинов; изменяет липидный и аминокислотный спектр кишечного содержимого; удаляет токсические вещества, образующиеся в самом кишечнике.

В основу классификации современных сорбентов положено несколько принципов: структура, природа, материала, вид взаимодействия между сорбирующим материалом и сорбируемым веществом. Качественными критериями для энтеросорбентов принято считать их нетоксичность, атравматичность по отношению к слизистым оболочкам, хорошую эвакуацию сорбента из кишечника, высокую сорбционную емкость, благоприятное влияние или отсутствие воздействия на секрецию и др.  Энтеросорбенты подразделяют по происхождению (это природные и искусственные сорбенты) и по спектру действия (селективные, способные избирательно связывать определенные радионуклиды и широкого спектра действия, связывающие сразу несколько радионуклидов).

К природным сорбентам относят обыкновенную глину, цеолиты, бентонит, хумолит, вермикулит и другие.

К искусственным относят ферроцианидные препараты.

Промежуточную группу представляют сорбенты, выделенные и сконцентрированные из природных источников. Это, прежде всего, производные альгиновой кислоты, получаемые из морских водорослей, а также пектины, получаемые из растительных продуктов, богатых этими веществами (яблоки, некоторые виды водорослей и др.), хитозан, получаемый из панцирей краба и др.

Следует отметить, что из-за особенностей пищеварения у жвачных сорбенты органической природы у этого вида животных, как правило, неэффективны вследствие их разрушения микрофлорой рубца.

В настоящий момент широко используются продукты переработки древесного сырья (лигнины, целлюлоза, активированный уголь), вещества минеральной природы (алюмосиликаты, цеолиты) и др.

В связи с разработкой все новых сорбционных материалов становится особо актуальной всесторонняя оценка свойств новых энтеросорбентов, анализ рельефа поверхности, возможности связывать и удалять конечные продукты метаболизма. Следует отметить, что до настоящего времени не рассматривался вопрос о действии на энтеросорбент пищеварительных со­ков: слюны, желудочного, поджелудочного и т.д.

Разработаны и внедрены в производство и лекарственную практику це­лые классы адсорбентов. Свое активное применение в ветеринарии нашли такие энтеросорбенты как: лечебный лигнин (полифепан), активированный уголь, хитин и хитозан, алюмосиликаты - каолин, энтеросорбент-В и др.

В зависимости от своей химической природы каждый адсорбент обладает рядом уникальных, отличающих его от других адсорбентов, свойств. При этом адсорбционные свойства сорбентов обусловлены наличием в них развитой пористой системы, обладающей активной поверхностью, способной удерживать газы, пары, жидкости или вещества, находящиеся в растворе. Для того чтобы оценить адсорбционную способность продукта, обычно используется набор параметров и технических характеристик. Прежде всего, это параметры пористой структуры материала и его удельная поверхность.

По классификации, предложенной М. М. Дубининым и соавторами, активированные угли являются адсорбентами, содержащими поры всех типов, цеолиты - микропористыми, алюмосиликаты — мезо-макропористыми, а адсорбенты на основе целлюлозы являются макропористыми. Отметим, что роль макропор (К>200 нм) в адсорбционных процессах возрастает при рассмотрении фиксации на адсорбентах микроорганизмов, вирусов и других частиц, размеры которых соизмеримы с размерами макропор.

Таким образом, в отечественной и иностранной литературе накоплен достаточно большой теоретический и экспериментальный опыт по вопросам использования различных видов адсорбентов при проведении энтеросорбции в ветеринарной и медицинской практике. Отрицательные эффекты при использовании адсорбентов проявляются в основном при длительных курсах проведения энтеросорбции. При этом возможны нарушения баланса минеральных веществ и микроэлементов, тенденции к снижению содержания других полезных для организма веществ (белков, липидов, углеводов, витаминов, ферментов). В частности, при использовании энтеросорбентов, обладающих высокой степенью гидрофильности, иногда возможно образование кишечных стазов. Все эти факторы необходимо учитывать, назначая животным препараты для энтеросорбции, либо назначать рациональные сроки дачи рекомендуемых адсорбентов, либо корректировать кормовые рационы дополнительным введением необходимых веществ. Анализ механизмов лечебного и профилактического действия метода энтеросорбции, как наиболее простого способа сорбционной детоксикации организма, и практика его использования в ветеринарии и медицине позволяет предсказать этому методу большое будущее. В решении этой задачи большое значение имеет создание новых сорбентов, обладающих мощным спектром сорбционных свойств, которые будут дешевле и более доступны для лечебной практики.

1.2. Поступления радионуклидов в организм животных.

Радиоактивные вещества могут проникать в организм животных через легкие, при вдыхании загрязненного воздуха; через пищеварительный тракт с кормом и водой, содержащими радиоактивные вещества; через неповрежденную кожу, слизистые оболочки и раны.

Характер распределения радионуклидов в организме зависит от основных химических свойств элемента, формы вводимого соединения, пути поступления и физиологического состояния организма.

Характер всасывания радиоактивных веществ в организм животных определяется многими факторами и зависит от пути поступления, физико-химических свойств радионуклидов, вида, возраста, физиологического состояния животных и многих других факторов.

Наиболее важным местом активного всасывания является желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), а при воздушном пути поступления — легкие.

У животных с однокамерным желудком скорость резорбции радионуклидов выше, чем у жвачных, имеющих многокамерный желудок.

Всосавшиеся в кровь радиоактивные изотопы участвуют в обмене веществ организма точно так же, как стабильные изотопы данного элемента.

Чем больше масса тела животных, тем медленнее происходит всасывание радионуклидов. Это объясняется тем, что чем меньше масса тела у теплокровных животных, тем интенсивнее у них протекает обмен веществ для компенсации потери тепла вследствие увеличения относительной поверхности тела.

У растущих животных всасывание радионуклидов протекает более активно, чем у взрослых. Возраст организма — наиболее существенный фактор, изменяющий скорость всасывания в ЖКТ животных. У новорожденных животных вследствие интенсивного обмена веществ и скорости их роста всасывание радионуклидов в несколько раз выше.

На величину и скорость всасывания существенно влияет количество поступивших веществ. Чем больше их поступает, тем меньший процент всасывается.

Эффективность всасывания радионуклидов зависит также от того, в каком виде он поступает в организм животного. При поступлении стронция, бария, радия и других элементов в составе молочного рациона происходит заметное усиление (до 2 раз) их всасывания, что может быть вызвано наличием в молоке лактозы и лизина.

1.3. Стабильный цезий.

Стабильный цезий был открыт в 1860  Р. В. Бунзеном и Г. Р. Кирхгофом в водах Дюркхеймского минерального источника (Германия) методом спектрального анализа. Назван Cs (от лат. caesius - небесно-голубой) по двум ярким линиям в синей части спектра. Металлический Cs впервые выделил шведский химик К. Сеттерберг в 1882 при электролизе расплавленной смеси CsCN и Ba.

Цезий — химический элемент с атомным номером 55 в периодической системе, обозначается символом Cs, мягкий щелочной металл золотисто-белого цвета. Природный цезий состоит из одного стабильного изотопа - 133Cs. Известно 23 радиоактивных изотопа Cs с массовыми числами 123-132 и 134-144.

Радиоактивные изотопы цезия образуются при делении ядер атомов тяжелых элементов в ядерных реакторах или при ядерных взрывах, а также с помощью ускорителей заряженных частиц. Ядерные взрывы и крупные радиационные аварии на радиационных предприятиях стали основным источником радиоактивного загрязнения природной среды планеты.

Радиоактивные выпадения радиоизотопов цезия на сушу при испытаниях ядерного оружия и выбросов ядерных предприятий явились наиболее значимым источником загрязнения внешней среды и радиационного воздействия на человека. В ядерных реакторах в процессе их эксплуатации накапливаются продукты деления урана и плутония, в том числе радиоактивный цезий, трансурановые элементы в огромном количестве.

Из радиоизотопов цезия наибольшее значение имеет ¹³⁷Cs, характеризующийся большим выходом в реакциях деления и сроками жизни (Т_1/2 = 30,2 года), высокой миграционной способностью и токсичностью. Он считается одним из наиболее значимых радионуклидов продуктов ядерного деления .

Зарегистрированы сотни аварий, однако, лишь некоторые из них сопровождались поступлением во внешнюю среду значительных количеств радионуклидов. Так при аварии в Уиндскейле (1957 г) в результате ошибки при управлении реактором стало перегреваться топливо и возник пожар, который продолжался трое суток. Во внешнюю среду поступило 12 ПБк радионуклидов, в том числе ¹³¹I – 740 ТБк, ¹³⁷Cs - 44 ТБк, ¹⁰⁶Ru - 12ТБк. Авария на Чернобыльской АЭС (1986 г) явилась самой крупной за весь период развития ядерной энергетики. Из разрушенного ядерного реактора было выброшено огромное количество радионуклидов  - 1,85 ЭБк. На долю радиоактивного цезия пришлось 270 ПБк. Распространение радионуклидов  приняло практически глобальный характер. Особенностью Чернобыльской аварии является крайне неоднородный характер радиоактивного загрязнения, связанный с длительным выбросом радионуклидов (10 суток) и изменявшимися погодными условиями (выпадение осадков и изменениями направления ветра).

На Урале произошло две крупные аварии. Первую из них можно лишь условно назвать аварией. С 1949 по 1959 г осуществлялся вынужденный сброс высокоактивных отходов радиохимическим заводом предприятия «Маяк» в реку Теча. Было сброшено 102 ПБк радионуклидов, в том числе 12,4 ПБк - ¹³⁷Cs. В 1951 г в верховьях реки  Теча уровни загрязнения воды местами превышали допустимые концентрации в 2-3 тысячи раз по ⁹⁰Sr и в 100 раз по ¹³⁷Cs и ⁸⁹Sr. Другая авария произошла в 1957 в районе города Кыштым, когда в результате теплохимического взрыва хранилища 74*10⁶Бк (20 MKu) произошел выброс радионуклидов  общей активностью 74 ПБк (2 MKu), в том числе ¹³⁷Cs. Загрязненным оказался регион площадью около 15000 км². Следует также отметить ветровой вынос радионуклидов из поймы озера Карачай (1967 г), который составил 37 ТБк. На долю ¹³⁷Cs пришлось 0,4 ТБк.

Таким образом, радиоактивное загрязнение ¹³⁷Cs при испытаниях ядерного оружия носило глобальный характер. Радиоактивному загрязнению при аварии на ЧАЭС подверглись не только территории бывшего СССР, но и всего северного полушария. При других радиационных авариях загрязнение носило в основном локальный характер.

1.4. Пути поступления и особенности поведения в организме.

Радиоактивный цезий, поступая во внешнюю среду, как основной дозообразующий радионуклид продуктов ядерного деления, становится источником хронического внешнего и внутреннего облучения организма. Радиоцезий в тех или иных количествах присутствует у всех жителей планеты. Всасывание, накопление в органах и тканях, выведение нуклида из организма определяется его физико-химическими характеристиками. Независимо от путей поступления всасывание растворимых форм нуклида достигает практически 100%. Процессы всасывания протекают интенсивно. В крови радиоцезий регистрировали уже с первых минут его поступления в организм. Через неповрежденную кожу нуклид практически не всасывается (0,007%). Через травмированные и ожоговые поверхности, раны всасывание, в зависимости от характера травмы, может быть значительным.

После перорального поступления цезия значительные количества всосавшегося радионуклида секретируются в кишечник и затем вновь реабсорбируются в нисходящих отделах кишечника. Степень реабсорбации цезия может существенно различаться у многих видов животных.

Через дыхательные пути в организм человека поступление ¹³⁷Cs составляет 0,25% величины, поступающей с пищевым рационом. Попав в кровь, цезий быстро покидает кровяное русло и сравнительно равномерно распределяется по органам и тканям. Путь поступления не влияет на характер распределения радионуклида в организме.

В условиях хронического поступления ¹³⁷Cs депонируется в организме до определенной величины. По отношению к суточному поступлению эта величина – кратность накопления – довольно постоянна.

В период установления динамического равновесия содержание цезия в мышцах значительно выше, чем в любом другом органе. Эксперименты на животных показали, что критическими органами в этот период можно считать также костный мозг и гонады. Так, концентрация ¹³⁷Cs в гонадах собак всего в 2-2,5 раза ниже, чем в мышцах.

1.5. Токсикология Cs.

Радиоактивный цезий был основным дозообразующим нуклидом облучения населения при испытаниях ядерного оружия  и радиационных авариях. Ожидаемая эффективная доза облучения населения земного шара в результате ядерных испытаний в атмосфере равна 540 мкЗв, а коллективная – 220*10⁴ чел. Зв.  Дозы облучения населения в зонах местных выпадений были существенно выше. В ряде случаев наблюдали острое лучевое поражение.

Радиоцезий, поступив в организм, относительно равномерно распределяется, что приводит к практически равномерному облучению органов и тканей. Этому способствует высокая проникающая способность гамма-квантов его дочернего нуклида ^137mBa (Е_γ = 0,662 МэВ), равная примерно 12 см. При равномерном распределении радионуклида в теле взрослого человека с удельной активностью 1 Бк/ (кг массы тела) поглощенная доза по данным разных авторов колеблется от 2,14 до 3,16 мкГр/год, в среднем 24мкГр. Биологическая эффективность¹³⁷Cs поэтому при внешнем и внутреннем облучении в сопоставимых дозах практически одинакова.

Цезий в живых организмах - постоянный химический микроэлемент организма растений и животных.

Радиоактивный цезий характеризуется достаточно высокой токсичностью, мало зависящей от пути поступления нуклида в организм. Биологическое действие радиоцезия достаточно полно исследовано на разных видах животных. У крыс острое (СД_50/30), подострое и хроническое поражения регистрировали при введении нуклида в количестве 8*10⁵; 6,5*10⁵ и 3,7*10⁵ Бк/ г (массы тела).  При остроэффективных дозах животные погибали через 2-3 недели, когда в организме формировались дозы, равные примерно 30Гр.

В течении болезни имелось много общего с острой лучевой болезнью при внешнем γ-облучении. Болезнь характеризовала угнетением, слабостью, снижением массы тела, поносом, кровоизлияниями в подкожную клетчатку и внутренние органы. В количестве 7,8 – 12,6*10⁴Бк  ¹³⁷Cs  не оказывает влияния на продолжительность жизни крыс. У животных, однако, длительное время сохранялась лейкопения, а в отдельные сроки регистрировали доброкачественные и злокачественные опухоли.

Для собак необходимы в 5-6 раз меньшее количества нуклида. У человека можно ожидать развития лучевых поражений при поступлении радиоцезия в 2-3 раза меньших количествах по сравнению с собаками. Различия связаны с видовой радиочувствительностью и интенсивностью процессов обмена. Радиационные поражения легкой, средней и тяжелой степени у взрослого человека можно ожидать при поступлении 148, 370 и 740 МБк/организм. Поглощенные дозы могут составить 2,5 и более грей.

Фракционированные дозы снижают его биологическую  эффективность в результате восстановительных процессов и защитно-компенсаторных механизмов, осуществляемых на всех уровнях интеграции механизма. Особый практический интерес  представляет хроническое поступление нуклида в малых дозах. Так у крыс при ежемесячном поступлении радиоцезия в количестве 3,7*10³ Бк, когда к концу года формировались дозы порядка 0,37 и 3,7 Гр, состояние животных в острый период оставалось без существенных изменений. Отмеченные изменения иммунитета носили кратковременный характер. При меньших количествах (37-370 Бк) нарушения практически отсутствовали.

1.6. Выведение радионуклидов из живого организма.

Проблема выведения радионуклидов из организма человека приобрела особое значение в связи с последствиями аварии на Чернобыльской АС. Для полного восстановления пострадавших районов, требуется длительное время, поэтому надо приспосабливаться к жизни в условиях радиоактивного загрязнения местности и постараться сделать условия проживания максимально безопасными для здоровья.

Поскольку за прошедшее с момента аварии время могло произойти накопление радионуклидов в тканях и органах человека, необходимо не только ограничивать поступление радионуклидов с продуктами питания, но и предпринимать соответствующие меры, направленные на выведение радионуклидов из организма.

Эффективным способом снижения загрязнения радиоцезием продуктов животноводства является использование в рационах кормовых добавок, избирательно связывающих радионуклиды в желудочно-кишечном тракте животных. Эти вещества принято называть сорбентами.

Сорбенты подразделяют по происхождению (это природные и искусственные сорбенты) и по спектру действия (селективные, способные избирательно связывать определенные радионуклиды и широкого спектра действия, связывающие сразу несколько радионуклидов). К природным сорбентам относят обыкновенную глину, цеолиты, бентонит, вермикулит и другие. К искусственным относят ферроцианидсодержащие  препараты.

Выведение ¹³⁷Cs из организма происходит в основном через почки. В течение первого месяца с мочой выводится в 6-9 раз больше, чем с калом. За месяц выделяется до 80% Cs по отношению к введенному количеству. После однократного поступления в организм ¹³⁷Cs в среднем с мочой и калом выводится  0,57% содержащегося во всем теле радионуклида. При хроническом поступлении после достижения равновесного состояния выделение ¹³⁷Cs с мочой и калом постоянно (8).

1.7. Биологическое действие ¹³⁷Сs.

Изотопы цезия, являясь продуктами деления урана, включаются в биологический круговорот и свободно мигрируют по различным биологическим цепочкам. В настоящее время ¹³⁷Сsобнаруживается в организме различных животных и человека. Следует отметить, что стабильный цезий входит в состав организма человека и животных в количествах от 0,002 до 0,6 мкг на 1 г мягкой ткани.

Всасывание ¹³⁷Сs в ЖКТ животных и человека составляет 100%. В отдельных участках ЖКТ всасывание ¹³⁷Сs происходит с различной скоростью. По данным ученых через час после введения всасывается по отношению к введенной дозе: в желудке всасывается 7% ¹³⁷Сs, в двенадцатиперстной кишке—77%, в тощей—76%, в подвздошной—78%, в слепой—13%, в поперечно-ободочной кишке—39%.

Через дыхательные пути в организм человека поступление ¹³⁷Сs составляет 0,25% величины, поступающей с пищевым рационом. После перорального поступления цезия значительные количества всосавшегося радионуклида секретируются в кишечник, затем реабсорбируются в нисходящих отделах кишечника. Степень реабсорбции цезия может существенно различаться у разных видов животных. Поступив в кровь, он сравнительно равномерно распределяется по органам и тканям. Путь поступления и вид животного не влияют на характер распределения изотопа.

Л. А. Булдаков, Г. К. Королев считают, что изотопы цезия больше всего накапливаются в мышцах. По данным Ю. И. Москалева после внутривенного введения ¹³⁷Сs быстро покидает кровяное русло. В первые 10 - 30 мин максимальная концентрация его регистрируется в почках (7-10% в 1 грамме ткани). Затем происходит перераспределение его, и основные количества — до 52,2% — задерживаются в мышечной ткани.

ГЛАВА 2. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Материалы и методы исследования, схема исследования.

Работа по исследованию эффективности SaproSORBа в качестве энтеросорбента, выполнялась на базе кафедры радиобиологии и биофизики.

Для эксперимента были сформированы группы по 7 мышей в каждой, одинаковых между собой по возрасту и массе, при этом одна группа была выделена как  контрольная группа мышей;

Всем группам животных в качестве затравки ежедневно давался комбикорм, пропитанный рабочим раствором  ¹³⁷CsCl в определенном количестве (100Бк/мл);

Каждой группе задавался SaproSORB. Контролем служили мыши, содержащиеся в тех же условиях, но не получающие сорбента.

Забой мышей для проведения гамма- спектрометрического анализа проводился через определенный промежуток времени (1,3,7,9 сутки). Схема опыта приведена в таблице №1.

2.2. Сведения об исследуемом препарате.

SaproSORB и его производные – вещество минеральной природы, естественного происхождения. Образуется на дне водоемов в результате отложения остатков органического происхождения. Используется в медицине и косметологии в виде лечебной грязи, в сельском хозяйстве в виде удобрения и подкормки для многих видов домашних животных.

Среднее содержание органических веществ: (% от сухого вещества).

Сырой протеин — 6,0%

Жир — 0,19%

Зола — 50%

Фосфор — 0,1%

Кальций— 0,8%

2.3. Приготовление корма с радиометкой.

Готовый комбикорм размалывался до консистенции порошка. Затем размолотый комбикорм взвешивался в чашках Петри из расчета 5 г на одну мышку, умножив на количество мышей в группе. Затем из взвешенного размолотого комбикорма готовился корм, добавляли воду, перемешивали и делали корм в виде брикетов, затем корм высушивался в термостате. После того как корм был готов в него добавлялась  метка из расчета 0,5 мл на 1 г корма. Затем корм высушивался под тягой и задавался каждой группе мышей.

2.4. Приготовление корма с препаратами.

В чашке Петри взвешивали размолотый комбикорм на каждую группу из расчета по 5 г на мышь. Затем в корм добавляли необходимые дозы исследуемых препаратов, предварительно размолотых в порошок (если нужно), тщательно перемешивали для равномерности распределения дозы, в кормовую смесь добавляли воду, перемешивали и готовили корм в виде брикетов. Затем корм высушивали и задавали группе в одно и тоже время один раз в день. Корм готовили ежедневно.

2.5. Гамма - спектрометрический метод.

Для регистрации гамма-излучения от счетного образца использовался гамма-спектрометрический тракт со сцинтилляционным блоком детектирования (СБД). Он включает в себя сцинтиллятор (кристалл  NaI(TI)), ФЭУ с делителем высокого напряжения и блок усиления импульсов. СБД располагается в защитном свинцовом футляре с толщиной  стенок 50 мм для  защиты от внешнего гамма-излучения. Для преобразования аналогового спектрометрического сигнала, поступающего с выхода детектора, в цифровой,  применяется аналогово-цифровой  преобразователь  (АЦП),   выполненный  в  виде  платы, встроенной  в  ПЭВМ.  Управление  работой  АЦП,  обработка  спектров,    расчет  значений  активности и  погрешности   производится  на  ПЭВМ   с   использованием   программного  пакета   «Прогресс 3.2»

Технические   характеристики:

Размеры   кристалла:                                                    63х 63   мм;

диапазон   регистрируемых  энергий,  МэВ:                      0.03  - 3.0;

основная  погрешность  измерения,  %,   не  более:                     30;

стандартное  время  экспонирования   счетного  образца:    1800  с.

Особенности   программного  пакета  «Прогресс  3.2»:

• автоматический  учет  плотности   счетного  образца;
• автоматический   расчет погрешности  измерений;
• возможность  размещения  результатов  в  базе  данных.

Методика   измерения  счетных  образцов   включает   следующие  этапы:

• включение  и  прогрев  аппаратуры  в  течение   30  мин;
• автоматическую  энергетическую  калибровку   гамма-спектрометрического  тракта по  вершинам  пиков  полного  поглощения  радионуклидов  Cs - 137  и  K – 40 в   спектре  двухкомпонентного   калибровочного   источника,   входящего  в комплект  установки,  в  течение  150  с;
• измерение  гамма-фона  в  течение  1800  с;
• непосредственное  измерение  счетного  образца  в  течение  1800с.

2.6. Расчетный метод.

1. Вычисление процента выведения радиоцезия из организма мышей:

100 - А/А₀ * 100

где:

А – активность одной мыши (Бк) в последние сутки эксперимента;

А₀ – активность одной мыши (Бк) сразу после затравки

2.7. Статистическая обработка результатов.

Статистическая обработка результатов работы проводилась на компьютере при помощи программы EXCEL. Для показателей, полученных при многократных повторениях одного и того же измерения, вычисляли средние значения и среднеквадратичные отклонения среднего по формулам:

М = ∑ x_i / n

где x_i – отдельные значения измеряемых показателей

m = √∑(x_i - x_i) / n (n - 1)

Затем для этих значений рассчитывали доверительный интервал по формуле: α = 0.5 * (M ± t * m / √n)

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Динамика накопления и выведения цезия-137 из организма.

Группа№2 Дача цезия-137 в течение 7 дней, затем дача корма.

После прекращения дачи цезия на 6 сутки, его содержание в мышцах стало снижаться, по сравнению с контрольной группой на 9 сутки.

Количество цезия-137 в ЖКТ тоже стало уменьшаться, так как цезий уже не поступал с кормом в организм.

Так как цезий уже не поступал в организм, и не разносился с кровью, то его количество в сердце на 9 сутки тоже уменьшалось по сравнению с контрольной группой, которой на протяжении всего эксперимента давали цезий.

В целом, по результатам в группе№2, видно, что как и предполагалось, после прекращения дачи цезия, по сравнению с контрольной группой, его количество медленно стало снижаться во всем организме.

Группа№3 Дача цезия-137 в течение 5 дней, затем дача  SaproSORBа.

По сравнению с результатами группы№2, в мышцах мышей группы №3, которой начали давать сорбент, уже на 6 сутки наблюдается снижение удельной активности цезия почти в два раза, по сравнению с контрольной группой.

В ЖКТ также наблюдается снижение количества цезия-137 по сравнению с контрольной группой в два раза.

Исходя из результатов, полученных в группе № 3, можно сказать, что дача сапропеля сразу после прекращения дачи цезия-137, приводит к уменьшению количества цезия-137 почти в два раза уже на 1-2 сутки после начала дачи сорбента.

Группа № 4 Дача цезия-137 в течение 14 дней + SaproSORB.

В группе №4 в отличии от группы№2,№3 дача SaproSORBa проводилась совместно с цезием-137. Была смоделирована ситуация, когда человек, или животное находится в условиях постоянного поступления цезия-137 из внешней среды  в организма с пищей и водой.

В мышцах наблюдается очень интересная картина. Уже на 7 сутки идет резкое снижение удельной активности цезия почти до нуля, но уже на 9 сутки идет ее резкое увеличение, но по сравнению с контрольной группой ее величина меньше почти в два раза. Также можно заметить, что на один пик полувыведения цезия-137, который наблюдался в группах №2,№3, приходится два пика полувыведения цезия из организма, что может свидетельствовать о сдерживании накопления цезия-137 и о постепенном  снижении его количества в организме до нормальных значений, даже в экстремальных зонах существования.

В ЖКТ как видно из графика, идет блокада всасывания цезия-137, с дальнейшим замедлением проникновения его в кровь, о чем свидетельствует уменьшение удельной активности цезия и в сердце.

Увеличение удельной активности цезия-137 в почках, свидетельствует о быстром его выведению из организма, благодаря свойствам сорбента.

В целом в группе №4 наблюдается картина сдерживания резкого накопления цезия-137 в организме животных.

3.2. Определение процента выведения цезия-137 из организма мышей.

На данном рисунке представлены значения процента выведения цезия-137 из организма мышей.

Таблица №2

По данным таблицы№2 и видно, что наибольший процент выведения цезия-137 наблюдается в группах №3 и №4.

В группе №4 есть интересная ситуация. При совместной дачи цезия и SaproSORBa приходится 2 биологических периода выведения цезия-137 из организма мышей. (Смотреть данные по динамике накопления цезия-137 в группе№4).

Возможность использования SaproSORBa в качестве сорбента для выведения радиоизотопов из организма животных обусловлена по всей видимости содержанием ряда аминокислот. Особо отличаются цистин и метионин, содержащие в своей структуре атомы серы. Благодаря этому они используются в радиобиологии для предотвращения лучевых поражений организма.

SaproSORB обладает высоким процентом выведения радиоцезия из организма животных как при совместном введении с радиоцезием, так и после прекращения дачи радиоцезия.

При совместной даче SaproSORBa и радиоцезия, существенно снижается накопление последнего в организме животного, что видно из результатов, полученных в группе№4. После прекращения дачи радиоцезия с последующей дачей SaproSORBa наблюдается ускорение выведения радиоцезия из организма, почти в два раза, что видно из результатов полученных в группе №3.

ВЫВОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ.

1. Свойства SaproSORBa, как сорбента, проявляется в группе№3 и №4.

• В группе№3 после начала дачи SaproSORBa наблюдается снижение удельной активности цезия-137 на 1-2 сутки почти в 2 раза, по сравнению с контрольной группой.
• В группе№4, где давали мышам SaproSORB совместно с цезием-137, наблюдается постепенное снижение удельной активности цезия-137 с увеличением периодов выведения его из организма по сравнению с группами №2 и №3 в два раза.

1. Высокий процент выведения цезия-137 наблюдается в группах№3 и №4

• В группе №3 он составляет 64%
• В группе №4 – 85% на 5 сутки и 47% на 9 сутки, так как наблюдается два периода биологического выведения цезия-137 из организма животных.

Практические рекомендации:

1. SaproSORB может быть использован, как сорбент природного происхождения для выведения радионуклидов из организма, как в зоне экстремального животноводства с повышенным радиационным фоном, так и в хозяйствах, куда идет поставка кормов из районов с повышенным содержанием цезия-137 в окружающей среде.
2. Рекомендуем давать SaproSORB животным вместе с кормом, или в виде болюсов из теста.

Эксперимент по Колибактериозу

Изучение эффективности применения продукта сорбирующего Saprosorb (Сапросорб) — сорбента микотоксинов широкого спектра действия (ТУ 9146-001-73804108-10) для профилактики экспериментального эшерихиоза (колибактериоза) цыплят-бройлеров.

Исследования проводились в виварии ГНУ СибНИИП Россельхозакадемии на цыплятах-бройлерах. Из 14 дневных цыплят были скомплектованы 2 контрольные (интактная и зараженная) и 2 опытные группы, согласно схеме опыта (табл. 1). В возрасте 21 дня было проведено заражение патогенной культурой Е.coli, алиментарным путем взвесью односуточных агаровых культур в дозе 1,0><10 микробных тел, введенных в корм цыплят. Для заражения был использован полевой штамм кишечной палочки. Сапросорб давали 7 дней до и 7 дней после заражения. Наблюдение за опытной птицей велось в течение 14 дней после заражения. По окончании срока наблюдения (возраст птицы 35 дней) оставшиеся в живых цыплята были убиты, проведено патологоанатомическое и бактериологическое исследования.

Таблица 1

Схема опыта

В процессе исследований учитывались следующие показатели:

1. Сохранность — ежедневно, с учетом причин гибели птицы.

2. Клиническое состояние - ежедневно.

3. Патологоанатомическое и бактериологическое исследование погибших цыплят и убитых с диагностической целью в возрасте 35 дней.

4. Живая масса цыплят в возрасте 21, 28 и 35 дней путем индивидуального взвешивания всего поголовья.

5. Бактериологическое исследование крови после начала лечения (коли-клиренс) через 1, 3, 6, 12 и 24 часа, далее ежесуточно до исчезновения в крови возбудителя по 3 пробы с группы.

6. Количество общего белка, альбумина, глобулинов в сыворотке крови в возрасте 22, 28 и 35 дней по 5 проб с группы.

7. Количество эритроцитов, лейкоцитов, гемоглобина в крови в возрасте 22, 
28 и 35 дней по 3 пробы с группы.

8. Абсолютная и относительная масса органов центральной иммунной 
системы (тимус, бурса Фабрициуса) в возрасте 35 дней от всего поголовья.

Результаты исследований

Первые клинические признаки болезни (угнетение, скученность, снижение аппетита) у зараженных цыплят регистрировали через 2 часа после заражения, через 6 часов - отсутствие аппетита, угнетение, диарея. Через 48 часов у цыплят был помет с примесью крови. Препараты продолжали давать. Улучшение состояния у цыплят 1 группы отмечено на 4-е сутки, 2 группы на 3-е сутки (появление аппетита, помет сформированный без примеси крови).

Сохранность у цыплят контрольной интактной группы на конец опыта составила 100'М (табл. 1). В контрольной зараженной группе массовую гибель цыплят отмечали в первые два дня, через пять дней вся птица погибла. В 1 опытной группе, где для профилактики применяли антибиотик энрофлоксацин, сохранность птицы была 14М. Применение сорбента широкого спектра действия Saprosorb (Сапросорб) снижало токсическое влияние возбудителя на организм цыплят и способствовало снижению гибели птицы. Сохранность в 1 опытной группе — 14',4, во 2-й группе составила 50',4,

Таблица 2

Сохранность, оА

При вскрытии павшей птицы отмечалась патологоанатомическая картина, характерная для хронического течения эшерихиоза. При бактериологическом исследовании была выделена исходная культура Е. coli. При диагностическом убое в 35 дней у цыплят опытных групп отмечался катаральный энтерит.

На протяжении опыта живая масса у цыплят опытных групп после

заражения в среднем была ниже интактного контроля на 30 ',4 (табл. 3).

Таблица 3

Живая масса цыплят-бройлеров, г

Количество эритроцитов и гемоглобина цыплят было в пределах физиологической нормы. В первую неделю после заражения у цыплят опытных групп отмечался выраженный лейкоцитоз - количество лейкоцитов было в 2,9-3,4 раза выше, чем у контрольной интактной группы. В 35 дней интенсивность инфекционного процесса снижалась, что отражалось в уменьшении количества лейкоцитов относительно предыдущего периода (табл. 4).

Таблица 4

Гематологические исследования крови цыплят

Биохимические показатели сыворотки крови у цыплят всех групп находились в пределах физиологической нормы (табл. 5). В среднем за период опыта у цыплят опытных групп количество общего белка превышало контроль интактный на 21-22%, альбумина на 11%, глобулинов на 33%.

Таблица 5

Биохимия сыворотки крови цыплят, г/л

Морфометрическим исследованием центральных органов иммунной системы установлено, что при применении сапросорба относительная масса бурсы была в 2,2 и 1,7 раза выше, чем у цыплят контрольной интактной и 1 опытной групп соответственно.

Относительная масса тимуса в 1 и 2 группах была на 28 и 5 % соответственно ниже контрольной группы, что свидетельствует о снижении негативного действия инфекции на развитие данного органа при применении сапросорба (табл. 6,7).

Таблица 6

Относительная масса органов цыплят в возрасте 35 дней (14 дней после
заражения - диагностический убой), %

Таблица 7

Абсолютная масса органов, цыплят в возрасте 35 дней (14 дней после
заражения - диагностический убой), г

Группы                                                                               Бурса                                        Тимус

Контроль интактный                                                          3,9                                           10,8

Антибиотик                                                                         3,1                                            5,1

Saprosorb                                                                              3,5                                            6,3

Определение коли-клиренса (скорость исчезновения Е.coli из кровяного русла) позволяет оценить состояние иммунной системы птицы. Выделение возбудителя из крови птицы контрольной зараженной и опытных групп в течение 5-8 суток свидетельствует об иммунодепрессии (табл. 8).

Таблица 8

Скорость исчезновения Е.coli из кровяного русла, ч

Выводы.

Применение сорбента широкого спектра действия Saprosorb (Сапросорб) (2 группа) позволило снизить токсическое влияние возбудителя на организм птицы, способствовало улучшению физиологических процессов в организме цыплят, что подтверждается результатами гематологических и биохимических исследований. Лечебная эффективность составила 50%.

Таким образом, введение SaproSorb в рацион бройлеров с начала их выращивания может быть эффективным способом профилактики патогенного действия Е. coli в кишечнике, снижающим вероятность заболевания птицы эшерихиозом (колибактериозом).

Российская академия сельскохозяйственных наук МНТЦ "ПЛЕМПТИЦА"

Государственное научное учреждение

Сибирский научно-технический институт птицеводства