Медицина / 9. Гигиена и эпидемиология.

д.мед.н. Дейнека С.Е, Тураш Г.А., к.мед.н. Блиндер Е.А., Тураш Н.Н.

Институт экогигиены и токсикологии им. Л.И. Медведя, Украина

Буковинский государственный медуниверситет, Украина

ВЗАИМОCВЯЗЬ МЕЖДУ ЦИТОТОКСИЧНОСТЬЮ IN VITRO СОЛЕЙ МЕТАЛЛОВ И ПАРАМЕТРАМИ ИХ ТОКСИКОМЕТРИИ IN VIVO

При оценке токсического действия химических веществ наряду с традиционными методами оценки токсичности на лабораторных животных все чаще находят применение и альтернативные методы исследования in vitro, к числу которых относятся и способы изучения токсичности на клеточных и субклеточных системах. Исследования на клеточных культурах обладают высокой чувствительностью и информативностью, простотой и скоростью постановки, хорошей воспроизводимостью результатов [1,2]. К достоинствам этих методов следует отнести и возможность их стандартизации, а также экономическую рентабельность.

Принимая во внимание указанное выше, нами с использованием метода клеточных культур проведена in vitro оценка степени токсичности ряда солей металлов. Возростающие масштабы производства и использования тяжелых металлов, их высокая токсичность, способность накапливаться в организме человека, вызывать вредное влияние даже в сравнительно низких концентрациях или дозах является мотивированной причиной для отнесения металлов к приоритетным загрязнителям окружающей среды [3,4], что и послужило их выбором в качестве объекта для исследования.

Изучение цитотоксического действия ряда солей металлов проводилось методом двухкратных серийных разведений на перевиваемой культуре клеток HeLa (карцинома шейки матки). Среду, в которой культивировались клетки, замещали поддерживающей средой, содержащей исследуемые химические соединения в концентрациях от 4000 мкг/мл до 7,8 мкг/мл. В качестве исследуемых солей металлов избраны оксалаты алюминия, железа (II), железа (III), кальция, калия, кобальта, магния и олова, стеараты бария, кальция и свинца, ацетат свинца, йодистый цезий, нитраты кадмия и свинца, сульфат кадмия, которые имеют широкое распространение и применение, в связи с чем могут в ряде случаев проявлять вредное воздействие на человека. Каждое разведение химического агента исследовалось в 3 параллельных сериях.

Объективную оценку токсикологического эффекта при однократном воздействии изучаемых веществ на культуру клеток проводили количественным способом с учетом характеристики роста клеток и связаных с ним явлений. При этом цитотоксическая активность соединений оценивалась микроскопически при помощи инвертированого микроскопа и на ее основании методом пробит-анализа для каждого вещества расчитывались цитопатические концентрации, вызывающие 50% цитопатических изменений – ЦПК₅₀.

Принимая во внимание практический интерес выявления корреляционных связей между количественными параметрами цитотоксического действия in vitro и токсикометрическими величинами, полученными in vivo, нами проведено изучение степени корреляции между показателем токсичности для культуры клеток HeLa (ЦПК₅₀) и отдельными параметрами токсикометрии, полученными в экспериментах на лабораторных животных (среднесмертельными дозами при внутрижелудочном введении (DL₅₀ в/ж, белые крысы, мыши), среднесмертельными дозами при внутрибрюшинном введении (DL₅₀ в/б), а также порогами острого ингаляционного действия (Lim_{ac ingl.}) и порогами при однократном внутрижелудочном введении (Lim_{ac per os})).

Анализ зависимости между ЦПК₅₀ изученных солей металлов и их параметрами токсикометрии выявил в ряде случаев высокие и достоверные корреляционные связи. Наиболее сильно коррелирует указанный показатель цитотоксичности с величинами порогов острого ингаляционного действия (r = 0,86; p < 0,01). Однако, для всей совокупности изученных солей металлов между ЦПК₅₀ солей металлов для культуры клеток HeLa и величинами их среднесмертельных доз при внутрижелудочном введении (как для белых крыс, так и белых мышей), среднесмертельных доз при внутрибрюшинном введении, порогами при однократном внутрижелудочном введении нами не установлено достоверных корреляционных связей (r < 0,67; p > 0,05). В то же время, анализ зависимости между ЦПК₅₀ изученных солей металлов и их параметрами токсикометрии в ряду оксалатов металлов выявил достоверные (p < 0,01) корреляционные связи между этим показателем цитотоксичности и среднесмертельными дозами при внутрибрюшинном введении (r = 0,99), порогами острого ингаляционного действия (r = 0,98), порогами при однократном внутрижелудочном введении (r = 0,91). Следует отметить, что и в отдельном ряду оксалатов металлов между их ЦПК₅₀ и величинами среднесмертельных доз при внутрижелудочном введении (для белых крыс и мышей) достоверных корреляционных связей не установлено (r < 0,67, p > 0,05).

Таким образом, проведенное изучение степени корреляции между параметрами токсикометрии in vivo и показателями токсичности для культуры клеток HeLa in vitro засвидетельствовало об наличии, в первую очередь, необходимой достоверности в случае установления корреляционных связей между цитопатической концентрацией солей металлов, вызывающей 50% цитопатических изменений, и порогом острого ингаляционного действия, среднесмертельной дозой при внутрибрюшинном пути введения указанных химических соединений.

Литература

1. Фрешни Р.Я. Культура животных клеток. - Бином. Лаборатория знаний, 2010.- 706 с.

2. Еропкин М.Ю. Культуры клеток как модельная система в биохимико-токсикологических исследованиях. Дис. …д-ра биол. наук. – С.-Петербург, 2004. – 354 с.

3. Алексеев, Ю. В. Тяжелые металлы в агроландшафте. - СПб. : Изд-во ПИЯФ РАН, 2008. - 215 с.

4. Данилин И.А. Металлотионеины как биомаркеры при действии на организмы тяжелых металлов и ионизирующего излучения. Дис. …д-ра биол. наук. – М., 2010. – 287 с.