К вопросу о нейродегенеративном влиянии солей алюминия при энтеральном поступлении с питьевой водой

Выявление возможности отложения алюминия в тканях головного мозга при употреблении его солей с питьевой водой. Изучение его нейротоксических свойств в эксперименте над лабораторными мышами. Описание нейродегенеративного влияния солей алюминия на ЦНС.

Рубрика Химия
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 18.05.2016
Размер файла 53,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

К вопросу о нейродегенеративном влиянии солей алюминия при энтеральном поступлении с питьевой водой

Кузнецова Ярославна Александровна

Алюминий является потенциальным нейротоксином [5; 10]. Предполагаемые места реализации его нейротоксического действия: белковый синтез, транспорт аксонами, нейропередаточные пути. Предполагают: нейротоксическое действие алюминия реализуется через ингибирование дигидроптеридинредуктазы - фермента, участвующего в процессах гидpоксилиpования фенилаланина в печени, тиpозина - в головном мозге и надпочечниках, тpиптофана - в головном мозге, что ведет к развитию тяжелого заболевания - фенилкетонурии [9]. Нейротоксичность алюминия провоцирует изменения в главных постсинаптических ферментах холинэргической нейропередачи. Есть данные об ингибировании алюминием транспорта холина в эритроцитах и уменьшении активности холиновой ацетилтрансферазы в нервной ткани [9]. Алюминий ингибирует активность гексокиназы в цитозоле и митохондриях клеток мозга, понижая тем самым усвоение углеводов клетками нервной ткани [8].

Алюминий считается одним из факторов этиологии таких нейродегенеративных заболеваний, как боковой амиотрофический склероз, слабоумие Паркинсона, болезнь Альцгеймера [5; 6; 7]. Изучение патогенеза данных заболеваний у коренного населении острова Гуам показало: в мозгу обнаружено большое количество нейрофибриллярных клубков с аномальным накоплением алюминия, что связывалось с его повышенной концентрацией в воде ввиду частых кислотных дождей в этой области [6; 7].

Для выявления потенциального нейротоксического действия ионов алюминия в питьевой воде в концентрации, полученной при анализе воды, нагретой в алюминиевой таре, был начат эксперимент с использованием белых мышей в качестве биологической модели человека.

Цель исследования заключается в том, чтобы выявить реальную возможность отложения алюминия в тканях головного мозга при употреблении его солей с питьевой водой и изучить его нейротоксические свойства в эксперименте над лабораторными мышами. Экспериментальный раствор солей Al3+ подобран по итогам опытов по измерению концентрации Al3+ в воде после ее нагревания в алюминиевой таре.

Эксперимент проводился на самцах белых лабораторных мышей, разделенных на три группы по 8 особей: группа контроля, и две экспериментальные группы.

При изучении миграции алюминия в воду при ее нагревании в алюминиевой таре была получена концентрация 5,156 ± 0,186 мг/дм3 (для объема воды 1000 см3 и площади соприкосновения 441,707 см2). Эта концентрация была переведена в размерность мг/кг в сутки для человека с использование средне статистических данных о потреблении человеком воды в сутки, а также о среднем росте (178 см) и весе (69,6 кг) мужчины в России [1, 2]. Суточная потребность в воде взрослого человека составляет 30-40 г на 1 кг веса тела. В виде свободной жидкости взрослый человек в среднем потребляет в сутки около 48 % суточной нормы. Исходя из вышеизложенного, проведен расчет суточной нормы потребления воды для мужчины вышеуказанных параметров. Она составляет 2,451 дм3, из них примерно1,176 дм3 потребляется в виде свободной жидкости.

Если предположить, что человек пользуется алюминиевой кастрюлей и не употребляет сырую некипяченую воду, то среднее потребление им Al3+ с водой будет составлять 0,0965 мг/кг в сутки.

Для корректного выбора дозы для мыши были использованы данные о среднем потреблении воды этими животными и проведены расчеты концентраций ионов алюминия в воде для того, чтобы суточная норма потребления Al3+ составила 0,1 мг/кг.

Ион Al3+ вносится в раствор путем добавления стандартного раствора хлорида алюминия с С(Al3+) = 0,140 г/дм3, приготовленного из сухого вещества AlCl3Ч6H2O (1,270 г/дм3). При предполагаемой суточной дозе алюминия для человека 0,1 мг/кг для мышей разной массы необходимая концентрация алюминия в воде при норме потребления в среднем 3 мл в сутки

Так как алюминиевая соль лимонной кислоты лучше проходит через мембраны клеток, обеспечивая лучшее усвоение этого металла организмом [5], а лимонная кислота содержится во многих пищевых продуктах [3], в эксперименте участвует группа, которая помимо алюминия в питьевой воде получает и лимонную кислоту.

Лимонная кислота вносится в раствор путем добавления стандартного раствора с С = 100 г/дм3, приготовленного из сухого вещества C6H8O7ЧH2O (109,38 г/дм3). По данным Всемирной организации здравоохранения суточная доза потребления лимонной кислоты для человека составляет 66-120 мг на кг массы. Суточная доза лимонной кислоты для человека - 70 мг/кг или 0,07 мг/г. Для мышей разной массы необходимая концентрация лимонной кислоты в воде при норме потребления воды в среднем 3 мл в сутки представлена в таблице 1.

Для проведения эксперимента по усвояемости Al3+ было создано 3 группы подопытных лабораторных мышей, по 8 особей в каждой группе. Первая группа (контрольная) получала для питья чистую бутилированную артезианскую воду. Вторая группа - артезианскую воду с добавлением AlCl3(с(Al3+) = 0,1 мг/кг). Третья группа - артезианскую воду с добавлением AlCl3 (с(Al3+) = 0,1 мг/кг) и лимонной кислоты (c = 0,07 мг/г).

Каждая группа содержится в отдельной клетке, остальные условия содержания одинаковы для всех трех групп: естественный режим освещения, с получением суточной нормы корма для исключения интенсивного набора животными массы тела. Для еженедельной корректировки дозы все животные взвешиваются, по их средней массе определяется необходимая концентрация алюминия и лимонной кислоты.

Исследование последствий нейродегенеративного влияния солей алюминия на ЦНС проведено по методике двойного Т-образного лабиринта [4], позволяющей оценить кратковременную и долговременную память животных.

Рисунок 1. Схема двойного Т-образного лабиринта [4]

алюминий вода нейротоксический мозг

По методике Т-образного лабиринта измеряли время пробега каждого животного по лабиринту в двух направлениях: вперед (по часовой стрелке) и назад (против часовой стрелки). Время первого пробега вперед отражает скорость ориентировочно-исследовательской реакции (при последующих измерениях - долговременную память), время пробега того же пути назад оценивают как показатель кратковременной памяти.

Эксперимент проводился с февраля 2016 года по апрель 2016 года. Произведено 9 измерений массы для корректировки дозы вносимых в воду ионов алюминия и лимонной кислоты для экспериментальных групп.

За два месяца исследования проведено 2 измерения времени пробега двойного Т-образного лабиринта особями всех трёх групп (рис. 2). В качестве приманки в отсеке с пищей использовались кусочки засушенных бананов.

Из рисунка 2 видно, что мыши из третей экспериментальной группы, получавшие в течение 2 месяцев воду с ионами алюминия и лимонной кислоты, показывают время второго пробега по Т-образному лабиринту не отличающееся от времени первого пробега. У мышей из контрольной группы и группы, получающей воду только с ионами алюминия, время второго пробега значительно снизилось по сравнению с результатами первого, ознакомительного, пробега (на 41% и 34,6% соответственно). Особенно четко разница выявляется при прохождении по лабиринту вперёд, что отражает состояние долговременной памяти животных.

Рисунок 2. Время прохождения по Т-образному лабиринту мышей контрольной и экспериментальных групп (с, среднее для каждой группы на каждом этапе эксперимента):- время движения вперёд;      - время движения обратно; 1, 2 - группа 1 (контроль); 3, 4 - группа 2 (в воде алюминий); 5, 6 - группа 3 (в воде алюминий с лимонной кислотой); 1, 3, 5 - первый пробег по лабиринту; 2, 4, 6 - второй пробег по лабиринту

Можно сделать предварительный вывод о нейротоксическом воздействии ионов алюминия (с(Al3+) = 0,1 мг/кг) при употреблении питьевой воды, кипяченой в алюминиевой посуде с добавлением лимонной кислоты (c = 0,07 мг/г). Данный эффект проявляется в выраженных нарушениях поведения (повышенная тревожность, суетливость, агрессивность), а также в нарушении показателей долговременной памяти. Употребление воды с ионами алюминия без лимонной кислоты не дает достоверного выраженного нейротоксического эффекта за короткий срок употребления.

Список литературы

Гигиенические нормативы (ГН) 2.2.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования». М.: Нефтяник, 2003. - 84 с.

Методы химического анализа горных пород и минералов / под ред. И.Д. Борнеман-Старынкевич. М.: Наука, 1973. - 135 с.

Полный список пищевых добавок Е. // Русский Национальный Ресурс: Super Cook.ru. [Электронный ресурс]. - URL: http://supercook.ru/1-spe.html (дата обращения: 16.09.2015)

Толмен. Э. Когнитивные карты у крыс и у человека // Хрестоматия по истории психологии / Под ред. Гальперина П.Я., Ждан А.Н. - М.: Изд-во МГУ, 1980. - с. 63-69.

Шугалей И.В., Гарабаджиу А.В., Илюшин М.А., Судариков А.М. Некоторые аспекты влияния алюминия и его соединений на живые организмы // Экологическая химия 2012. - № 21(3). - С. 172-186.

Daniel P. Perl. Aluminium and Alzheimer's disease // Environmental Health Perspectives. 1985. Vol. 63. Р. 149-153.

Flaten Trond Peder. Aluminium as a risk factor in Alzheimer's disease, with emphasis on drinking water // Brain Research Bulletin. 2001. Vol. 55. № 2. Р. 187-196.

Lai J.C., Blass J.P. Inhibition of brain glycolysis by aluminum // Neurochem. 1984. Vol. 21. Р. 438-446.

Marquis J. Aluminum neurotoxicity: an experimental perspective // Bull. Environ. Contam. Toxicol. 1983. Vol. 29. Р. 43-49.

Tomljenovic L., Shaw C.A. Aluminum Vaccine Adjuvants: Are they Safe? // Current Medicinal Chemistry. 2011. Vol. 18. Р 2630-2637.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Роль многокомпонентных оксидов в химических процессах как катализаторов. Получение смешанных алюмооксидных носителей. Активация алюминия йодом и сулемой. Механизм гидролиза алкоголята алюминия. Анализ фазового состава модифицированных оксидов алюминия.

    курсовая работа [259,2 K], добавлен 02.12.2012

  • Методы получения и характеристика основных свойств сульфата алюминия. Физико-химические характеристики основных стадий в технологической схеме процесса по производству сульфата алюминия. Расчет теплового и материального баланса производства алюминия.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 25.02.2014

  • Понятие гидролиза как реакции обменного разложения веществ водой; его роль в народном хозяйстве, повседневной жизни. Классификация солей в зависимости от основания и кислоты. Условия смещения реакций обратимого гидролиза согласно принципу Ле Шателье.

    презентация [411,8 K], добавлен 02.05.2014

  • Графическое изображение формул солей. Названия, классификация солей. Кислые, средние, основные, двойные, комплексные соли. Получение солей. Реакции: нейтрализации, кислот с основными оксидами, оснований с кислотными оксидами, основных и кислотных оксидов

    реферат [69,9 K], добавлен 27.11.2005

  • Получение смешанных алюмооксидных носителей. Состояние комплексов алюминия в спиртовых растворах. Дегидратация бутанола на модифицированных оксидах алюминия. Гидролиз бинарных систем. Исследование каталитической активности. Получение алкоголятов алюминия.

    дипломная работа [1,5 M], добавлен 10.10.2012

  • Изучение трехслойного метода электролитического рафинирования алюминия, разработка методики расчета электролизера. Нахождение в природе алюминия и его свойства. Выбор силы и плотности тока. Расчет ошиновки. Электрический и тепловой баланс. Приход тепла.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 20.11.2014

  • История получения алюминия. Классификация алюминия по степени чистоты и его механические свойства. Основные легирующие элементы в алюминиевых сплавах и их функции. Применение алюминия и его сплавов в промышленности и быту. Алюминий как материал будущего.

    реферат [28,6 K], добавлен 24.07.2009

  • Физико-химическая характеристика алюминия. Методика определения меди (II) йодометрическим методом и алюминия (III) комплексонометрическим методом. Оборудование и реактивы, используемые при этом. Аналитическое определение ионов алюминия (III) и меди (II).

    курсовая работа [53,8 K], добавлен 28.07.2009

  • Нахождение в природе алюминия, который входит в состав около 250 различных минералов. Его физические свойства и современный метод получения. Незаменимость алюминия для конструкций общестроительного назначения из-за легкости и коррозионной стойкости.

    презентация [3,2 M], добавлен 06.04.2017

  • Определение и классификация солей, уравнения реакций их получения. Основные химические свойства солей, четыре варианта гидролиза. Качественные реакции на катионы и анионы. Сущность процесса диссоциации. Устойчивость некоторых солей к нагреванию.

    реферат [12,9 K], добавлен 25.02.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.