Біологічна роль марганцю в організмі людини і тварин

Бiологiчна роль марганцю в органiзмi людини i тварин Мiнiстерство освiти i науки України Чернiгiвський державний педагогiчний унiверситет iменi Т. Г. Шевченка КУРСОВА РОБОТА Виконала: студентка 41 групи ЗМІСТ Вступ 1. 1 Марганець в органiзмi 1. 2 Участь марганцю в фiзiологiчних процесах 1. 3 Обмiн марганцю 1. 4 Недостатнiсть марганцю: причини та наслiдки Роздiл 2. Токсична дiя сполук марганцю на живi органiзми 2. 2 Вплив низьких доз сполук марганцю на поведiнковi реакцiї залежно вiд їх вiку Роздiл 3. Складання харчового рацiону Висновки Список лiтератури Вступ -3 до 10-12 %) i тому одержали назва мiкроелементiв, видiлилося в самостiйну науку порiвняно недавно. Майже до кiнця XІ ст. вважалося, що для нормальної життєдiяльностi органiзму необхiднi тiльки тi хiмiчнi елементи, що входять до складу органiчних сполук (вуглець, азот, водень, кисень, сiрка), а також калiй, кальцiй, натрiй i магнiй, що мiстяться в тканинах органiзмiв у високих концентрацiях. Всi iншi елементи, що виявляються в тканинах органiзмiв, вважалися випадковими домiшками, що не мають значення для процесiв життєдiяльностi. Але уже в другiй половинi XІ ст. був опублiкований ряд робiт, з яких випливало, що хiмiчнi елементи, що мiстяться в тканинах тварин i рослин не тiльки в значних, але й у незначних концентрацiях, впливають на протiкання фiзiологiчних процесiв. Так, акад. К. А. Тiмiрязєв (1871) довiв важливе значення цинку в життєдiяльностi вищих рослин, Ролень (1870) - роль цинку в росту i розвитку цвiлевих грибкiв, а спостереження Баумана (1895) свiдчили про необхiднiсть йоду в харчовому рацiонi. Актуальнiсть роботи зумовлена необхiднiстю детального ознайомлення дiї марганцю на живi органiзми. Мета роботи - зв’язувати бiологiчну роль марганцю для живих органiзмiв. Завдання роботи: 1) проаналiзувати бiологiчну роль марганцю в органiзмi людини; 3) скласти харчовий рацiон, до якого входить марганець. РОЗДІЛ 1. Бiологiчна роль марганцю в органiзмi 1. 1 Марганець в органiзмi та гiпофiзi. Всмоктування марганцю вiдбувається в основному в тонкiй кишцi, потiм з кров’ю надходить до печiнки i розноситься до iнших органiв та тканин. Видiляється з органiзму разом з жовчю, сечею, молоком у самок та з еякулятом у самцiв. Марганець входить до складу молекул деяких ферментiв i стимулює молекул деяких ферментiв i стимулює їх активнiсть. Органiзму потрiбно лише в значно в малих кiлькостях цього елементу, а роль його в обмiнi є дуже велика. Добова потреба марганцю 3-5 мг. Марганець мiститься майже у всiх харчових продуктах. Найбiльше (понад 500 мг на 100 г їстiвної частини продукту) у житньому та пшеничному хлiбi, крупах гречаних та перлових, пшонi, квасолi, горосi, рисi, буряку, хронi, кропi, петрушцi, малинi, щавлi. В органiзмi дорослої людини мiститься 20 мг марганцю. Особливо багато є його в клiтинах, багатих мiтохондрiями i меланiном. В кровi людини в нормi мiститься близько 4-20мкг%. Одним iз найважливiших мiкроелементiв, що забезпечує нормальне функцiонування органiзму тварин є марганець. Вiн бере активну участь в окисно-вiдновних процесах та тканинному диханнi в органiзмi тварин, формуваннi кiсток, впливає на рiст, розмноження тварин i процеси кровотворення, регулює функцiю ендокринних органiв, пiдсилює дiю вiтамiнiв, входячи до складу ферментiв є їх активатором [1, 4, 7, 9]. Марганець тварини одержують з кормом i частково з водою [1-5]. Для компенсацiї нестачi марганцю в рацiонi його вводять у премiкс в неорганiчнiй формi, наприклад, у складi сульфатiв [3-5, 9]. Однак, неорганiчна форма сполук мiнеральних речовин порiвняно важко засвоюється органiзмом тварин, а збiльшення дози для досягнення оптимального рiвня асимiляцiї в органiзмi спричиняє у тварин токсикози. В зв’язку з цим великого практичного значення набуває пошук можливостi введення в рацiон сiльськогосподарських тварин бiогенних металiв, у тому числi i марганцю в легкозасвоюванiй формi [4]. У пiдвищеннi бiологiчної доступностi марганцю i забезпеченнi ним тварин важливу роль вiдiграють хелатнi сполуки. Вiдомо, що хелати є найбiльш оптимальною для органiзму формою сполук бiогенних металiв з лiгандами (органiчними речовинами) [4-6]. Бiологiчна активнiсть металу в цих комплексах зростає у сотнi разiв порiвняно з активнiстю його в iншому станi [4]. Однак використання в годiвлi тварин хелатних форм марганцю потребує всебiчних дослiджень. 1. 2 Участь марганцю в фiзiологiчних процесах Вiн активує багато ферментованих процесiв. Марганець необхiдний для синтезу глiкозамiноглiконiв хрящової тканини, для еритрогазiв i утворення гемоглобiну. Вiн стимулює синтез холестерину i жирних кислот, виявляючи тим самим гiпотроннi дiї. Марганець вiдноситься до промислових отрут з рiзким вираженими токсичними властивостями. Надмiрне поступлення марганцю в органiзм тварин веде до пiдвищення його концентрацiї i появи в них iдентичних змiн в кiстках при рахiтi. Крiм впливу на процеси кровотворення. Марганець впливає на антителогенез, прискорює утворення антитiл. Марганець разом iз залiзом, мiддю та кобальтом стимулює кровотворення. Активiзує фермент фосфатазу, який впливає на процеси кiсткотворення та загалом на стан кiсткової тканини. Володiє лiпотропними (якi знижують вмiст жиру) властивостями. Потрiбен для правильного обмiну аскорбiнової кислоти (вiтамiну С) та вiтамiнiв групи В. Має зв'язок з процесами статевого розвитку та розмноження, сприяє детоксикацiйнiй (яка знешкоджує шкiдливi речовини) функцiї печiнки. В плазмi марганець зв‘язаний β - глобулiнами. Марганець бере участь у синтезi глюкопротеїдiв. Вiн активує кокарбоксилазу, сприяє зменшенню вмiсту пiровиноградної кислоти в органiзмi тварин, знижує потреби в тiамiнi. Такий фермент, як пероксидаза, мiстить два атоми марганцю, а пiруватпероксидаза мiтохондрiй — чотири атоми марганцю. Було вiдмiчено наявнiсть марганцю в коферментнiй системi, що каталiзує окислювальне фосфорилювання. Марганець стимулює синтез бiлка в м’язах, глiкогену — в печiнцi, сприяє пiдвищенню активностi Мg-АТФази, що збiльшує живу масу птицi. Вiн пiдсилює процеси росту, кровотворення, бiосинтез нуклеїнових кислот, бiлкiв, холестерину, антитiл. Стимулює дiю гормонiв передньої частки гiпофiза (аденогiпофiз). Марганець, подiбно до холiну, пiдвищує утилiзацiю жирiв в органiзмi i попереджує жирове переродження печiнки [8]. Активнiсть антиоксидантних ферментiв (каталази, глутатiонпероксидази, супероксиддисмутази) тiсно пов′язана iз присутнiстю iонiв металiв. Тому зниження активностi антиоксидантних ферментiв може потягти за собою порушення в обмiнi мiкроелементiв. Знаходячись в мiзерних концентрацiях у вiльному станi та в складi ферментiв, гормонiв, вiтамiнiв мiкроелементи беруть участь у всiх видах обмiну речовин. Встановлено, що iонам марганцю належить значна роль в молекулярних механiзмах розвитку ІХС, але дiя їх в органiзмi людини ще далеко не вивчена.. Експериментальнi та клiнiчнi дослiдження показують, що при ІХС обмiн мiкроелементiв значно змiнюється. Проте в лiтературi немає однозначних даних про вмiст мiкроелементiв в кровi при ІХС та практично вiдсутня iнформацiя щодо комплексної оцiнки вмiсту в кровi марганцю (життєвонеобхiдний мiкроелемент), антиоксидантних ферментiв, не вивчений характер їх взаємозалежностi, що важливо з позицiй вияснення механiзмiв розвитку та прогресування ІХС. Першi вiдомостi про вiковi змiни кiлькiсного вмiсту марганцю в органiзмi людини повiдомили Г. Ромедж i В. Шелдон (1933), що установили iнтенсивне нагромадження його в печiнцi плоду в останнi 3 мiсяцi внутрiшньоутробного життя. У табл. 1 приведенi данi, отриманi Г. Г. Гацко (1958) у систематичних дослiдженнях, вмiсту марганцю в тканинах i органах людини в перiод ембрiогенезу. Максимальнi концентрацiї марганцю виявленi в тканинi печiнки ембрiона на 12-15-й тиждень. У плода з 16-ї по 32-iй тиждень розвитку вмiст його в печiнцi знижується майже в 2 рази, а в наступнi перiоди знову пiдвищується. Таблиця 1. Вмiст марганцю в тканинах i органах плодiв у рiзнi перiоди, внутрiшньоутробного життя, мкг % у розрахунку на свiжу речовину Назва органу Вiк плоду, тижнiв 12-15 16-19 20-25 26-32 33-38 39-40 217,6 114,1 115,4 119,1 145,9 140,3 Селезiнка __ __ 300,2 83,1 49,0 Серце __ __ 106,3 71,0 46,1 Нирки __ __ 81,2 68,0 80,7 Щитовидна залоза — — 742,3 447,6 179,7 Пiдшлункова залоза — — 465,6 270,0 171,1 Щитовидна залоза — — 359,4 102,0 71,0 Наднирник — — 205,8 119,2 64,4 внутрiшньоутробного життя. Г. А. Бабенко (1953) установив, що з вiком вмiст марганцю в мозку й у рiзних вiддiлах його зазнає певних змiн. i зоровому бугрi, поступово пiдвищуючи до моменту народження плоду, збiльшується в першi роки самостiйного життя i знижується пiсля 50 рокiв до рiвня, виявленого до 10-му мiсяця внутрiшньоутробного перiоду життя. Вмiст марганцю в бiлiй речовинi мозку пiдвищується вiдповiдно вiку. Змiни рiвня марганцю в iнших тканинах i органах людини в перiод самостiйного життя не вивченi. Наявнi в лiтературi зведення про вмiст цього мiкроелемента в тканинах i органах дорослих людей (табл. 2) свiдчать про нерiвномiрний його розподiл мiж тканинами й органами. У найбiльших концентрацiях марганець утримується в кiстах i печiнцi, у мiнiмальних - у тканинi легенях i м'язi серця. Якщо ж порiвнювати вмiст його в людини в перiод внутрiшньоутробного життя, то виявляється, що у всiх тканинах i органах дорослих людей, за винятком мозку, рiвень марганцю знижений. В. А. Леонов i Г. Г. Гацко (І960) установили деякi особливостi кiлькiсного вмiсту марганцю в кровi при вагiтностi, що показують значне пiдвищення його (22,4 мкг %) у порiвняннi зi вмiстом його в невагiтних жiнок (14,6 мкг %). У кровi новонароджених дiтей як доношених, так а недонесених знайдений бiльш високий вмiст марганцю (23,2 мкг %) у порiвняннi з дорослими (14,6± ±3,7 мкг %). Крiм того, виявлена тенденцiя до наростання вмiсту марганцю в кровi немовлят паралельно з вiком матерiв. За А.І. Войнару (1960), мг% в розрахунку на свiжу речовину За І. С. Гулько (1960), мкг% За Л.І. Котляревським (1961), мг% в розрахунку на свiжу речовину Кров 0,001 12 0,002 Мозок 0,028—0,030 — — 25 0,175 Нирки 0,060—0,061 52 0,075 Серце — — 21 0,021 Легенi 0,022 22 0,020—0,040 М`язи 0,050 — 0,017 0,076 5,0 0,076—0,115 Лiмфатичнi узлы 0,063 — — Кiстики трубчастi 0,300 — — Щитовидна залоза — — 0,049 Наднирники 0,013 У той же час Е. П. Гребенников, порiвнюючи процентний вмiст марганцю в розрахунку на золу в кровi новонароджених дiтей i вагiтних, а також невагiтних жiнок, не вiдзначив iстотної рiзницi (0,0012- 0,0011% у розрахунку на золу). Н. С. Тюрина (1968) при визначеннi процентного вмiсту марганцю в розрахунку на золу в кровi дiтей у вiцi вiд 7 до 17 рокiв установила кiлькiсну перевагу цього мiкроелемента в хлопчикiв усiх вiкових груп. Утримання марганцю в органiзмi в 5-рiчних дiтей було вище, нiж у 6-ричних (0,23 мг на 1 кг i 0,16 мг на 1 кг вiдповiдно), а добова потреба в ньому вище, нiж у дорослих (І. Л. Маслова, 1955). 1. 4 Недостатнiсть марганцю: причини та наслiдки зниження молочної продуктивностi, а в молодняку — анемiя i рахiт. Марганець потрiбен для нормальної функцiї залоз внутрiшньої секрецiї. Марганець i цинк у дозах 75 i 50 мг/кг, вiдповiдно, дiють як синергiсти, стимулюючи засвоєння азоту, мiнеральних речовин, формування органiчної та мiнеральної фаз шкаралупи. За пiдвищеної дози марганцю (100 мг/кг корму) проявляється його антагонiстичний вплив на цинк та iншi елементи. Багатi на марганець бурякова гичка (104 мг/кг сухої речовини), рапсовий шрот, пшеничнi та рисовi висiвки, дрiжджi, конюшина, бобовi трави. Добова потреба 40-60 мг/кг сухого корму. Марганець, мiдь i кобальт є активаторами тканинних ферментiв. Проте каталiтична дiя їх на ферменти енолазу, дiамiнооксидазу та рибонуклеазу неоднакова: для енолази є специфiчним марганець, а для дiамiнооксидази та рибонуклеази — мiдь. При деяких захворюваннях концентрацiя в кровi збiльшується, а при деяких захворюваннях печiнки – знижується. РОЗДІЛ 2. Токсична дiя сполук марганцю на живi органiзми 2. 1 Роль металотiонеїнiв в детоксикацiї iонiв марганцю в органiзмi прiсноводних риб i молюскiв Сполуки важких металiв є прiоритетними забруднювачами прiсних водойм України (Линник П. Н., 1999). Оцiнка небезпеки цього забруднення для гiдробiонтiв має здiйснюватись на основi бiоiндикацiї, позаяк застосування гiдрохiмiчних показникiв ускладнюється багатофакторною детермiнацiєю бiодоступностi металiв (Саванина Я. В. и др., 2001; БрагинскийЛ. П., ЛинникП. Н., 2003). Тому актуальним є з’ясування специфiчних механiзмiв детоксикацiї для iонiв важких металiв рiзної природи. Серед ймовiрних молекулярних мiшеней зв’язування цих йонiв у клiтинах у першу чергу розглядають спецiалiзованi тiоловi сполуки металотiонеїни (МТ) та глутатiон (ГSH) (КулинскийВ.І., КолесниченкоЛ. С., 1990; Kagi J. H. R., Shaffer A., 1988). Функцiональнi взаємозв’язки мiж пулами металотiонеїнiв i ГSH за iнтоксикацiї йонами важких металiв, а також конкуренцiя фiзiологiчних металiв та металу-токсиканту за зв’язування мало вивченi (Fowler B. A., Gould E., 1988; Lange A. et al., 2002). Переважна бiльшiсть дослiджень проведена на прикладi морських риб i безхребетних, причому за умов гострої токсичностi (Viarengo A. et al., 1999; Conners D. E., Ringwood A. H., 2000), тодi як про стан металотiонеїнiв прiсноводних тварин за умов екологiчно реального забруднення води немає чiтких уявлень (Correlia A. D. et al., 2001; Laporte J. M. et al., 2002). У зв’язку з цим, дослiдження участi металотiонеїнiв та iнших тiолових сполук прiсноводних тварин у зв’язуваннi важких металiв за пiдвищеного вмiсту їх йонiв у водному середовищi є актуальною проблемою. Іншим аспектом, пов’язаним iз вивченням зв’язування важких металiв з металотiонеїнами гiдробiонтiв, є виявлення меж ефективностi цього шляху детоксикацiї. Тому представляє iнтерес iдентифiкувати вiдповiднiсть мiж ступенем зв’язування металу в тканинi з металотiонеїнами тадозо-залежними стадiями вiдповiдi органiзму на його дiю (БожковА. И., 1997). Стан антиоксидантно-прооксидантної системи (АПС), як вiдомо, чутливо вiдображає цi стадiї (КотеровА. Н., НикольскийА. В., 1999). Для дослiдження були обранi йони металу, що належить до прiоритетних забруднювачiв прiсних водойм – марганець (ІІ), який вважають вiдносно нетоксичним металом (Barceloux D. G., 1999), але його здатнiсть легко змiнювати ступiнь окиснення i широкий спектр коливань вмiсту у прiсних водоймах (Линник П. Н., 1999) викликають iнтерес до вивчення його дiї на гiдробiонтiв. Концентрацiйне залежнi дослiдження їх впливу на металотiонеїни прiсноводних тварин не проводились. Інформацiя про зв’язування марганцю зметалотiонеїнами вiдсутня, проте встановлено, що його токсичнiсть для ссавцiв пов’язана зi специфiчним впливом на тiоли. Для виявлення унiверсальних та видових характеристик тiолових сполук органiзму за дiї iонiв важких металiв становило iнтерес розглянути їх вплив на представникiв, що належать до одного бiотопу, але рiзних за екологiчними вимогами. Значення обраних для дослiдження видiв визначається тим, що короп є промисловою рибою, а беззубка лебедина - одним з найпоширенiших на територiї України видiв прiсноводних двостулкових молюскiв, якi можуть ефективно концентрувати метали – забруднювачi (СтадниченкоА. И., 1984). Уперше дослiджено дiю марганцю (ІІ) на металотiонеїни прiсноводних тварин i виявлено здатнiсть металотiонеїнiв коропа, на вiдмiну вiд металотiонеїнiв беззубки, зв’язувати надлишок марганцю за широкого дiапазону його концентрацiй у водi узгоджено iз значною активацiєю антиоксидантних факторiв органiзму. Надлишок свинцю в тканинах не акумулюється металотiонеїнами i викликає найзначнiшi ознаки токсичностi. Уперше показано активацiю металотiонеїнiв та системи антиоксидантного захисту прiсноводних тварин за дiї непошкоджуючих концентрацiй iонiв марганцю на органiзм. Запропоновано iнтегральний показник оцiнки концентрацiйно залежної та видоспецифiчної вiдповiдi антиоксидантно-прооксидантного стану, що враховує стан рiзних чинникiв системи. Розроблено рекомендацiї визначення концентрацiйне залежної та металоспецифiчної вiдповiдi органiзму на дiю металiв шляхом використання спектральних характеристик металотiонеїнiв. Проаналiзовано сучасну iнформацiю про особливостi зв’язування iонiв марганцю з тiоловими сполуками в живих органiзмах та їх бiологiчну дiю. Наведено iнформацiю про структуру, властивостi, функцiю МТ та ГSH та змiни їх вмiсту за дiї iонiв важких металiв у тварин, у тому числi i водяних. У результатi аналiзу встановлено, що наявна iнформацiя недостатня для визначення участi МТ прiсноводних тварин у детоксикацiї цих iонiв. Очевидною є необхiднiсть формування методологiчних пiдходiв до використання МТ прiсноводних тварин у бiомонiторингу забруднення водного середовища та порiвняння чутливостi цих потенцiйних бiомаркерiв токсичностi з iншими, апробованими. У коропа за дiї iонiв марганцю профiль елюцiї ТБ при хроматографiї зазнає iстотних змiн з утворенням промiжних фракцiй i зменшенням об’єму елюцiї головних. В УФ-спектрах І, ІІІ та промiжних фракцiї ТБ вiдзначено гiперхромний ефект з максимумом близько 260 нм, характерний для МТ. Отже марганець, подiбно до мiдi, викликає у коропа утворення олiгомерiв МТ, однак серед дослiджуваних металiв вiн виявився єдиним, який посилює спектральнi ознаки МТ у коропа за дiї порiвняно великих доз. в МТ. За дiї СК зростає також i його вмiст у небiлковому розчинi. У беззубки дiя на органiзм iонiв марганцю не викликала iстотних змiн вмiсту, профiлю елюцiї ТБ та їх спектрiв у середньому УФ. У тканинах та у розчинi ТБ помiтно зростає вмiст марганцю, особливо в зябрах. Однак, це зростання пов’язане не з МТ, як у коропа, а з небiлковими компонентами. Разом з тим у МТ зростає вмiст цинку i мiдi. найбiльше виражену за дiї СК, що вiдповiдає найвищому вмiсту вiльної форми марганцю в тканинi. Пригнiчення ПОЛ спостерiгали й у ссавцiв за тривалої дiї марганцю i довели його неферментний механiзм. У беззубки дiя iонiв марганцю викликає iстотнi змiни показникiв АПС, причому за активнiстю СОД i каталази та за утворенням продуктiв ПОЛ вони мають прооксидантний характер, хоча в цiлому змiни показникiв АПС у тканинах беззубки збалансованi (рис. 8). то у беззубки вiн накопичується в небiлковому розчинii пригнiчує антиоксидантний захист. Оцiнка функцiонального стану нервової системи — системи, що iнтегрує органiзм, є необхiдною складовою при проведеннi токсикологiчного експерименту. Для цього н експериментальнiй токсикологiї використовують низку методiв, що дозволяють оцiнити рiзнi рiвнi нервової системи i рiзнi сторони її дiяльностi (безумовно- та умовно-рефлекторнi реакцiї, елементарну розумову дiяльнiсть, поведiнку). Серед них слiд видiлити два найбiльш перспективних i iнформативних напрями: перший — використання методу умовних рефлексiв, другий — застосування поведiнкових тестiв, що ґрунтуються на вивченнi орiєнтовно-дослiдницької реакцiї тварин. реакцiя являє обов'язковий компонент орiєнтовно-дослiдницької поведiнки, спрямованої на найкраще сприйняття того чи iншого подразника. Бiологiчне значення орiєнтовного рефлексу, поняття про який розроблено школою І. П. Павлова, полягає втому, що з його допомогою тварина, наближаючись до незнайомого предмета, дослiджує його, використовуючи при цьому всi можливостi свого рецепторного апарату. Найбiльш адекватною методологiчною основою, здатною синтезувати окремi реакцiї поведiнкового характеру iз загально-фiзiологiчних позицiй, є вчення П. К. Анохiна про функцiональну систему, порушення цiлiсностi якої призводить до змiни поведiнкового акту. як iнтегральнi показники стану органiзму, а при спробах виявити нейротоксичну дiю — як чутливi специфiчнi тести. У багатьох випадках вони виявляються значно чутливiшими вiд такого визнаного iндикатора стану ЦНС, як сумацiйно-пороговий показник. Окремо слiд зазначити, що iндивiдуальнi особливостi активностi тварин корелюють з важливими умовно-рефлекторними параметрами i стiйкiстю органiзму до факторiв зовнiшнього середовища. Значне пiдвищення iнтересу дослiдникiв до використання поведiнкових реакцiй зумовлено, насамперед, їх доступнiстю для об'єктивної оцiнки навiть без аналiзу внутрiшнiх фiзiологiчних i бiохiмiчних механiзмiв, а також високою чутливiстю методiв їх вивчення. Останнє пояснюється особливiстю нейрофiзiологiчного механiзму перебiгу поведiнкових реакцiй, фiзiологiчнiстю умов дослiдження i реєстрацiї поведiнки тварин. Поведiнку як бiологiчний параметр можна кiлькiсно вимiряти на пiдставi реєстрацiї окремих її компонентiв. На цiй властивостi базуються методи реєстрацiї поведiнкових реакцiй, що з успiхом застосовуються при вивченнi вищої нервової дiяльностi у фiзiологiї, фармакологiї, психогенетицi. Як простi, не трудомiсткi методи оцiнки поводження рекомендують дослiдження орiєнтовної реакцiї на новизну обстановки, «вiдкрите поле», «нiрковий» рефлекс, «конус, що обертається» та iн. При цьому визначають рухову активнiсть, координацiю i м'язову працездатнiсть, емоцiйну реактивнiсть i iншi показники. У токсикологiї також видiлився самостiйний роздiл — поведiнкова токсикологiя, що використовує можливостi експериментальної психологiї i токсикологiї для виявлення ушкоджуючої дiї як лiкарських засобiв, так i шкiдливих промислових речовин. Запорукою успiху у вивченнi стану нервової системи при iнтоксикацiї хiмiчними речовинами є правильно застосована методика. Серед численних методiв, що їх використовують у токсикологiчних дослiдженнях для оцiнки функцiонального стану нервової системи, iнтегральними є методи вимiру рухової активностi тварин. У пошуках надiйних поведiнкових тестiв для оцiнки токсичних властивостей нових хiмiчних речовин, що впливають безпосередньо чи опосередковано на функцiональний стан ЦНС, найчастiше дослiдники звертаються до реєстрацiї рухової активностi дрiбних лабораторних тварин. Великого значення при цьому набуває пошук найбiльш сучасних, адекватних i простих у застосуваннi поведiнкових тестiв, що покликанi характеризувати регулюючу, iнтегруючу, а також координуючу i корелюючу функцiї центральної нервової системи. Однак для вирiшення спецiальних питань необхiдно використовувати комплекс методiв, що надасть можливiсть вивчення основних збуджувальних i гальмiвних функцiй центральної нервової системи на рiзних рiвнях органiзацiї. Проблема впливу металiв та їх сполук на екологiчний стан навколишнього середовища i на органiзм людини, особливо найуразливiших верств населення, набула актуальностi в зв'язку з досить значним забрудненням ними довкiлля в iндустрiально розвинених країнах та регiонах, насамперед, за рахунок широкого промислового використання металiв, хiмiзацiї побуту, розвитку автомобiльної iндустрiї. Значний iнтерес викликають тi з металiв, якi найбiльш широко та у великих об'ємах використовуються у виробничiй дiяльностi людини. До них, в першу чергу, належать свинець, ртуть i марганець. За рахунок накопичення в зовнiшньому середовищi вони є найнебезпечнiшими з точки зору бiологiчної активностi та токсичних властивостей i обґрунтовано вiднесенi до прiоритетних забруднювачiв виробничого та оточуючого середовищ. Пiдвищується питома вага них елементiв та їх солей як у бiосферi, так i в бiологiчних об'єктах, зростає пов'язана з їх тривалим впливом захворюванiсть, особливо дитяча. Слiд зазначити, що свiтовi тенденцiї антропогенного забруднення зазначених металiв є характерними i для України. Обґрунтуванням вибору хлориду марганцю як об'єкта наших дослiджень слугували експериментальнi данi, якi довели, що нервова система є одним з головних органiв-мiшеней при субхронiмнiй дiї сполук марганцю на органiзм. У центральнiй нервовiй системi марганець викликає органiчнi змiни екстрапiрамiдного характеру, якi часто не супроводжуються достатньо вираженою симптоматикою, а у важких випадках — паркiнсонiзм. У патогенезi iнтоксикацiї має значення первинне ураження марганцем нервових клiтин, найбiльш виражене в стрiопалiдарнiй системi. Розвиток паркiнсонiзму при хронiчнiй iнтоксикацiї марганцем є вже тяжкою (третьою) стадiєю захворювання. Клiнiчна симптоматика попереднiх стадiй рiзноманiтна i не має специфiчностi. На думку деяких дослiдникiв, початковi стадiї iнтоксикацiї проявляються неврозоподiбними i вегетосудинними порушеннями (1-а стадiя), а в подальшому, при 2-й стадiї, — симптомами енцефалопатiї. Характерною вважають i своєрiдну змiну психiчної дiяльностi: порушення поведiнки, емоцiйну нестiйкiсть, галюцинацiї. Щодо тривалостi й iнтенсивностi експозицiї, за якої розвивається синдром паркiнсонiзму, одностайна думка вiдсутня. За деякими даними пiн може спостерiгатись при концентрацiях марганцю на рiвнi ГДК чи навiть нижчих. Тривалий вплив марганцю на працюючих може вилитися в прогресуючу неврологiчну дисфункцiю, що в результатi призводить до синдрому манганiзму. Манганiзм є прогресуючим синдромом, який починається з порiвняно м'яких симптомiв, включаючи уповiльнену реакцiю, порушення ходи i наявнiсть деяких психiчних розладiв. Так, D. Mergler, M. Baldwin описують прогресування манганiзму як «повiльне погiршення самопочуття, що спочатку визначається як легкi нейрофункцiональнi змiни серед груп впливу, пiзнiше — як субклiнiчнi ефекти у деяких осiб i, нарештi, неврологiчне захворювання — манганiзм». Прогресування захворювання залежить вiд дози (концентрацiї) i тривалостi впливу, а також вiд iндивiдуальних особливостей органiзму. За даними лiтератури манганiзм зафiксовано серед робiтникiв шахт та ливарних майстерень, що пiддавалися впливу високих рiвнiв марганцю. Цi та iншi дослiдники описують розвиток манганiзму внаслiдок тривалої iнгаляцiї пилу марганцю в концентрацiї 2-22 мг/м3 . Данi останнiх гiгiєнiчних дослiджень доводять, що раннi або доклiнiчнi прояви неврологiчних ефектiв можуть виникнути у робiтникiв, якi зазнавали дiї значно нижчих концентрацiй марганцю (на рiвнi 0,14-1,0 мг/м3 У роботi Н. А. Roels et al. вiдмiчено раннi неврологiчнi ефекти у робiтникiв заводу лужних батарей-акумуляторiв, якi зазнавали дiї дiоксиду марганцю. Порiвняно зi 101 контрольним робiтником 92 представники дослiдної групи демонстрували значно слабшу координацiю, «стiйкiсть руки» i подовжений час зорово-моторної реакцiї. Слiд також вiдмiтити дослiдження D. Mergler et al., проведенi на 74 робiтниках фабрики феромарганцевих i силiкомарганцевих сплавiв порiвняно з такою самою контрольною групою людей, що мешкали поблизу фабрики. Концентрацiї пилу марганцю в повiтрi робочої зони фiксували на рiвнi 0,014—11,48 мг/м3 (медiана 0,151 мг/м33 ), тодi як рiвнi марганцю в атмосферному повiтрi становили вiд 0,001 до 1,27 мг/м33 ; середнє значення 0,122 мг/м3 ). При цьому вiдмiчалось, що рiвнi забруднення в попереднi роки були значно вищими вiд тих, що спостерiгались на час дослiдження. Середнiй термiн впливу становив 16,7 рокiв. У робiтникiв, якi зазнавали дiї марганцю, реєстрували значно гiршi результати в тестах на моторну функцiю, у них також спостерiгався знижений рiвень пiзнавальної активностi. Тест профiлю «настрою» показав значно вищий рiвень втомлюваностi та напруженостi. марганцю в повiтрi робочої зони становило 70-1590 мкг/м3 (за 10 рокiв до i пiсля) i 27—270 мкг/м3 (пiд час дослiджень). У цих дослiдженнях виявлено кореляцiю мiж рiвнями марганцю в кровi i сечi i виявленими нейроповедiнковими реакцiями. Фактично, це одне з небагатьох дослiджень, що пов'язує зазначенi фактори мiж собою. Що стосується вiкових аспектiв, то в лiтературi iснує небагато даних. Так, наприклад, симптоми, подiбнi до манганiзму, описували ще в 1941 роцi, при дослiдженнi шести японських сiмей (близько 25 осiб), якi зазнавали дiї пiдвищених доз марганцю в результатi споживання питної води. Симптоматика включала маскоподiбне обличчя, напруження i тремор м'язiв, розумовi розлади. П'ятеро людей, усi дорослi, серйозно постраждали, при цьому двоє померло, восьмеро мали легкi розлади, а десятеро (всi — дiти та молодь) практично не мали будь-яких змiн стану здоров'я. Дослiдники дiйшли висновку, що негативну дiю спричинило забруднення води криницi сполуками марганцю (на рiвнi 14 мг/л), якi витiкали з батарей, захоронених поблизу. Рiвнi забруднення знизились з часом, то ж можна припустити, що початкова концентрацiя була значно вищою. На основi цього та iнших випадкiв J. M. Davis, R. W. Elias зробили висновок про те, що люди старших вiкових груп можуть бути бiльш чутливими (менш резистентними) до токсичних ефектiв марганцю, нiж молодi. Численнi дослiдження показали змiни в нейропередавальних рiвнях мозку i їх функцiонуваннi у мишей i щурiв пiсля перорального введення тваринам з їжею i водою марганцю в дозах 1—2270 мг/кг протягом перiодiв тривалiстю вiд 14 до 365 днiв. За даними, наведеними P. P. Singh, A. Y. Junnarkar, при одноразовому введеннi хлориду марганцю в дозi 58 мг/кг (за марганцем) спостерiгали порушення спонтанної активностi, жвавостi, вiдповiдi на дотик, тонусу м'язiв та дихання у мишей. У щурiв вiдмiчали нерухомiсть та хитку ходу пiсля 2—3 тижнiв дiї бiльш високих доз (150 мг/кг маси тiла) хлориду марганцю. Мишi, якi отримували з їжею марганець у виглядi хлориду, ацетату, карбонату i дiоксиду (284 мг/кг маси тiла в день упродовж 100 днiв), мали значно знижену рухову активнiсть показали, що введення шурам 357 мкг/кг марганцю протягом 15 чи 30 днiв пригнiчує їх здатнiсть до опановування певною iнформацiєю. Дослiдження на тваринах, проведенi L. G. Rehnberg et al., показали, що абсорбцiя марганцю шлунково-кишковим трактом залежить вiд вiку тварин. Водночас слiд вiдмiтити, що неврологiчнi ефекти внаслiдок впливу марганцю було виявлено при бiльш низьких концентрацiях пилу марганцю для людей, нiж для тварин. Цi данi дозволяють припустити, що моделювання на тваринах, в основному на гризунах, може бути менш корисним при визначеннi кiлькiсної залежностi доза-вiдповiдь, але надавати значну допомогу у виявленнi механiзмiв цих ефектiв. Розходження в сприйнятливостi рiзних видiв тварин i людини ще до кiнця не з'ясованi, але, можливо, вони пов'язанi з рiзною чутливiстю тест-методiв при визначеннi нейроповедiнкових реакцiй тварин порiвняно з такими самими для людини. розробленою спiвробiтниками Київського НДІ загальної i комунальної гiгiєни iм. Марзєєва М. А. Навакатiкяном i Л. Л. Платоновим. Ця методика поєднує низку переваг, притаманних рiзним методам реєстрацiї активностi тварин. Це, насамперед, забезпечення реєстрацiї кiлькох основних компонентiв активностi, використання автоматизованого виходу на лiчильний пристрiй, застосування звуко-свiтлоiзоляцiйного боксу i т. п. Як спосiб реєстрацiї активностi було використано замикання тiлом тварини пластин, що входять до електричного ланцюга. Даний спосiб було вирiшено на сучасному технiчному рiвнi, що дозволило виключити можливiсть впливу забруднення пластин на реєстрацiю показникiв. Роздiл 3. Складання харчового рацiону Добовий рацiон складається на основi фiзiологiчних потреб органiзму людини, що описанi в теоретичному курсi “фiзiологiя харчування, обмiну речовин i енергiї”. Необхiдно, щоб калорiйнiсть їжi, що засвоюється, вiдповiдала кiлькостi енергiї, що витрачається людиною. Разом з тим треба враховувати i пластичну роль складових елементiв їжi. Органiзму необхiдна достатня кiлькiсть бiлкiв, жирiв, вуглеводiв, мiнеральних солей, вiтамiнiв. Їжа людини повинна бути рiзноманiтною, виготовленою за правилами кулiнарiї, мати достатнiй об’єм. Необхiдно дотримуватись правильного спiввiдношення продуктiв тваринного i рослинного походження, рацiонально розподiляти споживання їжi протягом доби. Фiзiологiчнi дослiдження дозволили розробити наступнi рекомендацiї, якими потрiбно керуватися при складаннi рацiону: 1. Слiд рацiонально приймати їжу 4 рази на добу: снiданок о 8. 00, обiд - о 12. 00, полудник - о 16. 00, вечеря - о 20. 00. Промiжки часу мiж споживанням їжi у людини повиннi становити 4 години. 2. Години споживання їжi кожний день повиннi бути однi й тi самi, що необхiдно для утворення умовного харчового рефлексу на час, який забезпечує правильну регуляцiю травної функцiї; харчуватися необхiдно в спецiальному примiщеннi (їдальнi), що також посилює природнiй харчовий рефлекс на оточення, що сприяє покращенню травного процесу. 3. Об’єм їжi на одне споживання повинен бути не менший 700 см3 , щоб викликати достатнє механiчне подразнення рецепторiв шлунку, що посилює безумовний харчовий рефлекс. Не слiд за один раз приймати бiльше 1500 см3 їжi, що є тягарем для шлунку i викликає його надмiрне розтягування, внаслiдок чого порушується травлення i виникає передчасна евакуацiя неперетравленої їжi iз шлунку. другу страву та солодкий напiй (компот, кисiль та iн.); до полуднику - другi страви, що легко засвоюються, фрукти, соки або тонiзуючий напiй; до вечерi - молочнокислi страви, кондитерськi хлiбобулочнi вироби. Снiданок 4. Кава з цукром 100 г Обiд 1. Борщ український 200 г 4. Салат зi свiжої капусти 80 г 5. Здоба 50 г 6. Кисель 200 г 2. Йогурт питний 200 г 3. Сiк малиновий 150 г Вечеря 2. Сметана 100 г 3. Чай з цукром 200 г Висновки 1. Важливим бiометалом є марганець. Вiн бере участь в обмiнi речовин в рослинних клiтинах нарiвнi з iонами магнiю. Марганець може й змiнювати магнiй в деяких бiохiмiчних процесах. Вiдсутнiсть марганцю в рацiонi харчування тварин може привести до їх загибелi. процес кровоутворення, сприяє утворенню iнсулiну в пiдшлунковiй залозi, бере участь у синтезi життєво-необхiдного вiтамiну С. 4. Марганець мiститься в багатьох продуктах. Добова потреба марганцю 3-5 мг. Марганець мiститься майже у всiх харчових продуктах. Найбiльше (понад 500 мг на 100 г їстiвної частини продукту) у житньому та пшеничному хлiбi, крупах гречаних та перлових, пшонi, квасолi, горосi, рисi, буряку, хронi, кропi, петрушцi, малинi, щавлi. В добовому рацiонi людини повиннi бути продукти, якi мiстять марганець. 2. Венчиков А. И. Биотики. – М.: Медгиз, 1962. – 234 с. 3. Ветеринарна клiнiчна бiохiмiя / В.І. Левченко, В. В. Влiзло, І. П. Кондрахiн та iн.; За ред. В.І. Левченка i В. Л. Галяса. – Бiла Церква, 2002. – 400 с. 4. Войнар А. О. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека. – М.: Советская наука, 1953. – 493 с. 5. Кальницький Б. Д. Минеральные вещества в кормлении животных. – Л.: Агропромиздат. Ленингр. отделение, 1985. – 207 с. 6. Кiщак І. Т. Виробництво i застосування премiксiв. – К.: Урожай, 1995. – 272 с. 7. Логинов Г. П. Влияние хелатов металлов с биолигандами на репродуктивные функции и обменные процессы организма животных: Авт. реф. дисс.... канд. биол. наук. – Казань, 1986. – 21 с. 10. Мiнеральне живлення тварин. За ред. Г. Т. Клiценка, М. Ф. Кулика, М. В. Косенка, В. Т. Лiсовенка. – К: Свiт, 2001. – 576 с. 11. Наздрюхина Л. Р. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека. – М.: Наука, 1977. – 184 с. 12. Нариси вiкової токсикологiї. / За ред І. М. Трахтенберга. – К.: Авiцена, 2005. – 256 с.