science-review.ru
Введение
Научно-технический прогресс в пищевой промышленности, сопровождающийся расширением использования пищевых добавок, актуализирует проблему оценки их безопасности для здоровья человека [1]. Бензойная и сорбиновая кислоты являются широко используемыми пищевыми добавками, предназначенными для продления срока годности продуктов за счет ингибирования роста микроорганизмов [2]. Однако, несмотря на их общепризнанную безопасность в рамках рекомендованных доз, исследования указывают на возможные негативные эффекты этих соединений при длительном или избыточном потреблении [3].
Имеются экспериментальные данные, свидетельствующие о способности упомянутых консервантов вызывать негативные биохимические и физиологические эффекты в организме лабораторных животных, в том числе связанные с нарушением липидного обмена и окислительно-восстановительного баланса в клетках. Результаты гистопатологических исследований печени и почек также свидетельствуют о наличии повреждающего действия на них пищевых добавок [4]. Экспериментально доказано, что субхроническое пероральное поступление бензойных кислот приводит в первую очередь к нарушению деятельности гепаторенальной системы в организме животных [5]. С учетом имеющихся сведений о биологической активности пищевых добавок в научной литературе активно обсуждается вопрос о необходимости проведения дальнейших исследований в этом направлении с целью возможного пересмотра норм их содержания в продуктах питания [6].
В условиях современной жизни человек регулярно подвергается воздействию различных стрессогенных факторов, которые могут существенно влиять на состояние здоровья. Состояние хронического стресса может привести к нарушению гормонального баланса, иммунной функции и метаболических процессов, что, в свою очередь, увеличивает риск развития различных заболеваний, включая болезни почек [7]. Почки играют ключевую роль в поддержании гомеостаза организма, регулируя электролитный баланс, выведение токсинов и производство гормонов. Под воздействием стрессовых факторов может происходить изменение морфологии почечной ткани, а также нарушение функциональных показателей органа [8]. В частности, хронический стресс способен активировать гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему (ГГНС), что приводит к повышенной секреции кортизола и других глюкокортикоидов. Эти вещества при длительном воздействии могут индуцировать воспалительные процессы и окислительный стресс в клетках почек, что потенциально ведет к развитию фиброза и снижению их функциональной способности [9].
На фоне этого стоит учитывать дополнительное воздействие экзогенных факторов, таких как пищевые консерванты.
Сочетанное воздействие хронического стресса и пищевых консервантов представляет собой сложный патогенетический механизм. Известно, что стрессовые условия могут усиливать токсическое действие некоторых химических веществ, создавая синергетический эффект [10]. Такое сочетание факторов может значительно увеличивать нагрузку на почки, что проявляется изменениями в их морфологии и функциональных показателях. Нарушения в работе почек отражаются на биохимических параметрах крови, таких как уровень креатинина, мочевины, электролитов и белков, что позволяет использовать эти маркеры для оценки степени повреждения органа [11].
Цель исследования – изучить сочетанное влияние пищевых консервантов и стресс-факторов на морфофункциональное состояние почек.
Материалы и методы исследования
Исследование проведено в течение 28 дней на 24 белых аутбредных крысах-самцах с массой тела 190–210 г, которые содержались в стандартных условиях вивария. Перед началом эксперимента животные были случайным образом разделены на 4 группы, в каждой из которых находилось по 6 животных: группа отрицательного контроля (К-); группа, где животных подвергали воздействию стресс-факторов (Стресс); группа животных, получавшая консерванты (Консерванты); комбинированная группа с воздействием стресс-факторов и консервантов (Консерванты + стресс). Воздействие стресс-факторов моделировали у крыс на основе методов, изложенных в литературе [12]. Стрессогенные воздействия применялись ежедневно по установленному графику и включали: социальную изоляцию, шумовое воздействие, иммобилизацию, содержание в помещении с искусственным освещением в ночное время, а также лишение пищи и воды на срок до 24 ч. Животным 1 и 2 групп ежедневно в рабочие дни внутрижелудочно с помощью зонда вводили эквивалентный объем дистиллированной воды без примесей. Животным из 3 и 4 групп в те же сроки вводили водный раствор консервантов: сорбиновую кислоту в дозе 500 мг/кг массы тела и бензойную кислоту в дозе 100 мг/кг массы тела. Дозы консервантов составляли десятикратный размер допустимого суточного поступления в организм взрослого человека, установленного на основании перечня пищевых продуктов, утвержденного Р 2.1.10.3968-23 (Москва, 2023) и ТР ТС 029/2012 (принят решением Совета Евразийской экономической комиссии № 58 от 20.07.2012).
Забор образцов крови для биохимического анализа проводился после умерщвления животных путем декапитации. Для оценки функционального состояния почек крыс определяли содержание мочевой кислоты, мочевины и креатинина в сыворотке крови. Исследования проведены на анализаторе «Stat Fax 3300» (фирма «Awareness Technology», США) с использованием наборов реагентов «Вектор-Бест» (Новосибирск, Россия) в соответствии с инструкциями производителя.
Ткани почек для гистологического исследования фиксировали в 10 %-ном нейтральном формалине на фосфатном буфере и подвергали стандартной процедуре гистологической проводки (в изопропаноле) и дальнейшей заливки в парафин. Срезы толщиной 5–7 мкм, сделанные на микротоме Leica, окрашивали гематоксилин-эозином. Микроскопическое исследование производили с помощью имиджинговой системы Celena X на увеличении х200.
Статистический анализ данных проводили с использованием метода Bootstrap, основанного на многократной генерации выборок методом Монте-Карло. Анализ выполнялся в среде Jupyter Notebook с использованием языка программирования Python версии 3.11. Для учета множественных сравнений и контроля уровня ошибок первого рода применялась поправка Холма – Бонферрони. Результаты анализа представлены как средние значения, стандартные отклонения, а также скорректированные показатели статистической значимости (p-adj) после применения поправки Холма – Бонферрони. Статистически значимыми считались результаты с уровнем значимости p < 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Проведение биохимических исследований сыворотки крови у экспериментальных животных выявило изменения уровня мочевой кислоты в зависимости от условий эксперимента. В группе отрицательного контроля наблюдался наиболее низкий показатель анализа (рис. 1). У животных, подвергавшихся сочетанному воздействию стресса и консервантов, содержание мочевой кислоты оказалось повышенным. Статистический анализ подтвердил значимые различия между группой отрицательного контроля и другими группами (p = 0,001). Наибольшее увеличение уровня мочевой кислоты было зафиксировано в группе «Консерванты» (p = 0,005).
Таким образом, во всех экспериментальных группах (2–4) наблюдалось статистически значимое, по сравнению с группой 1, повышение уровня мочевой кислоты в сыворотке крови крыс. Известно, что мочевая кислота образуется в печени вследствие распада пуринов и нуклеинов. Вследствие того, что мочевая кислота утилизируется из организма преимущественно с мочой, повышение ее уровня может свидетельствовать о повреждении почек [13]. Следовательно, можно предположить, что воздействие как стресс-факторов, так и консервантов негативно отражается на функции почек.
Рис. 1. Содержание мочевой кислоты в сыворотке крови крыс по группам
Рис. 2. Содержание мочевины в сыворотке крови крыс по группам
Рис. 3. Содержание креатинина в сыворотке крови крыс по группам
Наибольший уровень мочевины был отмечен в сыворотке крови крыс из группы отрицательного контроля (рис. 2). В остальных трех экспериментальных группах этот показатель оказался статистически значимо ниже (p = 0,009). В группе, подвергавшейся воздействию стресса, уровень мочевины был снижен по сравнению с контрольной группой. Аналогичная тенденция наблюдалась в группе, получавшей консерванты. При этом в последней группе уровень мочевины был статистически значимо ниже, чем в группе, получавшей только консерванты (p = 0,012).
Мочевина – основной продукт распада белков, который удаляет из организма с мочой более токсичный азот. Пониженное содержание мочевины в сыворотке крови крыс под воздействием консервантов и стресс-факторов может свидетельствовать об их негативном влиянии на функциональное состояние печени, а не почек [14].
При анализе содержания креатинина в сыворотке крови крыс не было выявлено статистически значимых различий между группами. Минимальное значение наблюдалось в группе, получавшей только консерванты, что статистически значимо не отличалось от уровня креатинина в контрольной группе (p > 0,05). Максимальное значение показателя зафиксировано в группе, подвергнутой воздействию хронического стресса. В группе с сочетанным воздействием консервантов и стресса уровень креатинина был сопоставим с показателями группы, получавшей только консерванты (p > 0,05). Отсутствие значимых изменений между группами в уровне креатинина в сыворотке крови крыс, вероятно, связано с незначительным повреждением печени и почек под воздействием изучаемых факторов [15].
Анализ результатов биохимических исследований не выявил значимых различий в отношении влияния на функциональное состояние почек стресс-факторов, пищевых консервантов, а также их сочетанного действия.
При проведении визуального осмотра почек животных группы 1 наблюдалась их типичная анатомическая форма, размеры и расположение в брюшной полости. Органы имели характерную бобовидную форму, гладкую блестящую поверхность красно-коричневого цвета и упругую консистенцию. На верхнем полюсе каждой почки располагались надпочечники без видимых патологий. При разрезе капсулы почки ее края сходились, что указывало на сохранение нормального размера органа. Макроскопическое исследование почек животных экспериментальных групп также не выявило явных патологических изменений.
Гистологический анализ почечных срезов крыс группы К- продемонстрировал нормальную структуру тканей. Границы между корковым и мозговым веществом были хорошо различимы: структурные компоненты коркового вещества углублялись в мозговое вещество в виде колонок. Нефрон представлял собой эпителиальную трубочку, начинающуюся с капсулы почечного тельца и продолжающуюся в канальцы различного диаметра. В корковом слое были выявлены почечные тельца, проксимальные и дистальные канальцы (рис. 4, А). В тканях почек контрольной группы не было обнаружено нарушений реологии крови, дефектов ткани, кровоизлияний, воспалительных инфильтратов или очагов разрастания атипичной ткани.
При изучении срезов почек животных, подвергшихся стрессовым факторам, общая структура органа оставалась без изменений и включала корковое и мозговое вещество. Строение сосудистых клубочков также соответствовало норме (рис. 4, В). В эпителии почечных канальцев были расположены клетки с эозинофильно окрашенной цитоплазмой и округлыми синими ядрами, при этом патологических изменений в ядрах не наблюдалось. Сосудистый клубочек имел округлую форму с умеренной степенью кровенаполнения, эндотелиальные клетки не показывали признаков отека или гиперплазии. Мезангий визуально не был утолщен, изменений в межклеточном веществе не было выявлено. Нарушений реологических свойств крови зафиксировано также не было.
У животных, получавших консерванты, почки также сохраняли общую структуру органа. Кровенаполнение обоих слоев было умеренным. Проксимальные и дистальные канальцы не демонстрировали признаков атрофии, их просветы были свободны от содержимого. Сосудистые клубочки имели округлую форму и умеренную степень кровенаполнения (рис. 4, С). Нарушений реологических свойств крови также не было зафиксировано.
Рис. 4. Гистологические срезы почек крыс: А – группы отрицательного контроля; В – группы, подвергнутой влиянию стресса; С – группы, подвергнутой воздействию консервантов; D – группы, подвергнутой воздействию стресса и консервантов. Окраска гематоксилин-эозин. Увеличение х200
В группе животных, подвергшихся воздействию консервантов на фоне стресса, почки также сохраняли общую структуру. Кровоснабжение коркового и мозгового слоев было умеренным. Корковое вещество почки включало многочисленные почечные тельца, большинство из которых имело ровную округлую форму, хотя были отмечены единичные случаи небольшой деформации и повышенной клеточности. Сосудистый клубочек демонстрировал умеренное кровенаполнение (рис. 4, D). Атрофии или дистрофии канальцев не выявлено, в их просветах отсутствовало содержимое.
Таким образом, проведенные биохимические и гистологические исследования показали, что длительное воздействие стресса и консервантов оказывает влияние на биохимические показатели сыворотки крови, но не вызывает значительных структурных изменений в почках. Уровень мочевой кислоты был статистически значимо повышен во всех экспериментальных группах по сравнению с контролем, что может указывать на потенциальное негативное влияние на функцию почек. При этом уровень мочевины, напротив, был снижен в экспериментальных группах, что может свидетельствовать о воздействии на печень. Гистологический анализ не выявил существенных патологических изменений в тканях почек, что позволяет предположить, что наблюдаемые биохимические сдвиги могут быть компенсированы на тканевом уровне. Однако для уточнения механизмов воздействия и возможных долгосрочных последствий необходимы дополнительные исследования, включающие углубленную морфометрию и анализ на разных уровнях доз при более длительных сроках воздействия.
Заключение
Изолированное и сочетанное воздействие пищевых консервантов и стрессовых факторов на почки крыс не оказывает существенного влияния на функциональное состояние почек и не вызывает видимых структурных изменений в их тканях. Для уточнения полученных результатов необходимо продолжение исследований на более длительных сроках воздействия при разных уровнях доз.