Микроэлементный состав панциря среднеазиатской черепахи Testudo horsfieldi
Черепахи (Chelonia) являются единственными ныне живущими представителями древнейшей группы рептилий, доживших до наших дней благодаря своеобразному защитному приспособлению — панцирю, в который заковано их тело. Панцирь черепахи не застывшее защитное приспособление, а неотъемлемый и очень важный живой орган (как кости, зубы, и т.д.), который растет вместе с телом всю жизнь [1-3]. В настоящее время на Земле около 230 видов черепах. У среднеазиатских черепах масса панциря составляет, по нашим данным, 18-36 % массы тела (в зависимости от возраста и сезона). Панцирь состоит из спинного щита — карапакса и брюшного — пластрона. В состав панцирей черепах (и панголинов) входят в значительных количествах кальций и коллаген; в меньших - несколько изоформ кератина [1-4]. Панцирь пронизан множеством кровеносных сосудов и нервных окончаний; в его губчатой ткани содержится желтый костный мозг. Филогенетически панцирь образуется из ребер [5-6], но только недавно в деталях удалось понять подробности этого процесса, в частности - каким образом лопатки оказываются внутри [7].
В измельченном виде панцирь издавна применяется в народной медицине Средней и Юго-Восточной Азии в качестве иммуностимулирующего, тонизирующего средства, а также для повышения потенции [8]. В последние годы научные исследования сфокусированы на подтверждении известных и выявлении новых фармацевтических эффектов порошка и экстрактов панциря черепахи на различные системы организма. Обнаружено гепатопротекторное, антистрессовое, противораковое, иммуномодулирующее и противовоспалительное действие этих препаратов; изучено их влияние при лечении апластической анемии и кровотечений; болезней печени, эндометриоза, а также их защитный эффект при токсическом повреждении печени и почек [9-14].
В Китае и странах Юго-Восточной Азии панцири черепах являются популярным продуктом в супермаркетах и на рынках; только на Тайване ежегодное потребление этого продукта составляет 30 тонн в год [15]. Очень широко в тех же целях используют черепах в Африке и Бразилии [16-17].
По экспертным оценкам, на территории Узбекистана проживает более 20 млн среднеазиатских черепах Testudo horsfieldi. Наши предварительные эксперименты с их панцирем показали, что при использовании некоторых видов экстракции компоненты также обладают различными видами биологической активности [18-21].
Идентифицировать панцирь можно по его форме, размеру, цвету, рисунку [22]. Однако в случае его измельчения возникает нужда в других, более современных методах. На сегодняшний день предложены следующие методы идентификации панциря: дифференциальный термический анализ [23], метод циркулярного дихроизма [24], специфические методы определения генов митохондриальной РНК черепахи [25], генов митохондриальной РНК и цитохрома b [26], специфичного для ДНК черепахи элемента Pol III/SINE методом ПЦР-ДНК амплификации [27].
Цель работы - исследование микроэлементного состава панциря среднеазиатской черепахи Testudo horsfieldi методом нейтронно-активационного анализа.
Материалом исследования служили образцы панциря от 22-х черепах, собранных в Южно-Казахстанской области (7 экз), окрестностях г.Алмалык (7 экз) и Каршинской степи (8 экз) в 1990-1996 гг., и хранившихся в полиэтиленовых пакетах в темноте при комнатной температуре. Подготовка панцирей к анализу заключалась в их очистке от внешнего загрязнения (отмывка водопроводной водой с щеткой и мылом, промывка дистиллированной водой, протирание спиртом с последующим высушиванием на воздухе 1 неделю). От каждого панциря кусачками отламывали около 10 г вещества, расплющивали молотком на наковальне, измельчали в бытовой кофемолке и просеивали через сито с диаметром ячеек 0,2 мм. На аналитических весах отвешивали навески порошка по 200 мг.
Для определения микроэлементного состава панциря был использован метод нейтронно-активационного анализа [28]. Анализ был проведен в ИЯФ АН РУз к.ф-х.н. Даниловой Е.А. Облучение анализируемых образцов проводилось на реакторе ВВР-СМ в колоннах с плотностью потока нейтронов n*10¹³ н/см²с. Режим анализа варьировал в зависимости от определяемых элементов. Измерение наведенной активности проводилось гамма - спектрометрически на полупроводниковом Ge (Li)детекторе объемом 64 см³ (энергетическое размещение 3,2 КЭВ по линии 1332 КЭВ60 Ge) в сочетании с многоканальным анализатором микро-ЭВМ.
Для определения микроэлементов проводили облучение и измерение образцов в нескольких режимах. Образцы облучали в течение 30 с в тепловом канале реактора потоком 3*10² н/см²с для анализа короткоживущих нуклидов (алюминий, ванадий), затем через сутки — в течение» 15 с в сквозном канале реактора потоком нейтронов 5*10¹³ н/см с для определения содержания йода, меди, марганца, натрия и хлора. Через неделю образцы облучали в течение 30 мин в мокром канале реактора потоком 5*10¹³ н/см²с для определения золота, брома. Через 2—3 недели образцы заворачивали в алюминиевую фольгу и облучали в течение 15 ч потоком 5*10¹³ н/см²с. Через 5 дней проводили определение кальция и кадмия, а через 3—4 недели - селена, ртути, хрома, серебра, скандия, железа, цинка и кобальта. При увеличении времени измерения были определены еще целый ряд микроэлементов (никель, магний, рубидий, калий и др.). Всего было обнаружено 18 элементов. Расчеты количественного содержания каждого элемента в образцах были проведены по общепринятой формуле сравнительного активационного анализа. В качестве эталонов использовали полоски обеззоленной фильтровальной бумаги с нанесенным на них определенным количеством исследуемых элементов.
Статистическая обработка материала проводилась в соответствии с [29] и включала в себя проверку гипотезы о соответствии табличных данных закону нормального распределения средствами программы анализа данных AtteStat, v.10.9.6, работающей как надстройка программы “Microsoft Excel-2007”, с использованием модулей «Проверка нормальности» и «Обработка выбросов». Далее производился расчет среднего значения и среднеквадратичного отклонения σ с помощью модуля «Описательная статистика». При расчете этих показателей применяли параметрические критерии.
Был изучен микроэлементный состав панциря среднеазиатских черепах, собранных в 3-х регионах Средней Азии: Южно-Казахстанской области, окрестностях г.Алмалык. и Каршинской степи. Усредненные данные представлены в таблице 1. Было обнаружено 18 элементов: кальций, натрий, магний, стронций, хлор, калий, сурьма, железо, барий, цинк, йод, марганец, бром, хром, медь, кобальт, скандий, золото.
В мировой литературе имеются данные по обнаружению в панцире различных видов черепах (Geoemydid turtle, Cuora trifasciata, C. mouhotii, Mauremys mutica, M.Sinensis, Geoemyda spengleri и др.) от 14 до 22 микроэлементов [30-32].
Таблица 1
Микроэлементный состав панциря среднеазиатской черепахи Testudo horsfieldii, мкг/г сухого веса. М±σ
| Микроэлементы | Каршинская степь | Южно-казахстанская область | Окрестности г. Алмалыка |
|---|---|---|---|
| Кальций (Са) | 240 750±30 750 | 234 667±15 535 | 243 000±24 563 |
| Натрий (Na) | 4300±305 | 4243±718 | 5630 ± 617 |
| Магний (Mg) | 2855±610 | 3110±574 | 3780±650 |
| Стронций (Sr) | 1823± 413 | 1477±112 | 831±450 |
| Хлор (Cl) | 1265±235 | 1101±579 | 1430±360 |
| Калий (К) | 457±28 | <10 | 614 ±71 |
| Сурьма (Sb) | 434±353 | 233±237 | 305±355 |
| Железо Fe | 217±51 | 319±131 | 225±90 |
| Барий (Ba) | 316±120 | 252±128 | 70,7±125 |
| Цинк (Zn) | 134±10 | 125±10 | 134±9 |
| Йод (I) | 8,7±4,8 | 15,0±10,5 | 11,6±7,5 |
| Марганец (Mn) | 9±1 | 10,1±0,5 | 10,3±0,8 |
| Бром (Br) | 11,2±2,3 | 7,0±2,7 | 5,5±3,1 |
| Хром (Cr) | 4,02±3,1 | 5,2±4,8 | 1,3±3,4 |
| Кобальт (Co) | 0,22±0,06 | 0,20±0,03 | 0,08±0,05 |
| Скандий (Sc) | 0,053±0,019 | 0,067±0,018 | 0,022±0,02 |
| Медь (Cu) | <1 | <1 | 183±28 |
| Золото (Au) | <0,001 | <0,001 | 0,013±0,007 |
Содержание ряда основных элементов – кальция, натрия, магния, цинка, хлора, железа, йода и марганца, - в составе панциря черепах из 3-х регионов Средней Азии не отличается. Обращает внимание повышенное содержание золота и меди и пониженное – иода, бария, хрома, кобальта, стронция и сурьмы в панцире черепах, собранных в окрестностях г.Алмалыка, что, вероятно, связано с составом почвы.
Выделяется также и содержание калия в панцире черепах, собранных в Южноказахстанской области, - менее 10 мг/г сухого вещества, что в 50-60 раз меньше показателей для двух других регионов. Около четверти (24%) массы панциря составляет кальций. В панцире он представлен основном в виде карбонатной соли, составляющей до 50 % от его массы [1]. По литературным данным, в панцире других видов черепах кальция несколько меньше - от 185 до 225 мг/г [32]. По сравнению с этими данными в панцире среднеазиатских черепах выше содержание марганца (в 2-4 раза) и хрома (в 10 раз); несколько ниже содержание натрия и в 2 раза - калия. Содержание цинка, магния, меди и железа у этих черепах и среднеазиатской в общем не отличаются.
Можно отметить относительно высокое содержание у среднеазиатских черепах условно токсических (ультра) микроэлементов - стронция и бария (двухвалентных металлов, по химическим свойствам близких к кальцию), сравнимое с содержанием эссенциального элемента – хлора. Также присутствуют следовые количества золота, скандия и кобальта.
Использованным нами нейтронно-активационным методом, не удалось обнаружить другие основные компоненты панциря, такие как фосфор, сера и алюминий (именно фосфор является вторым после кальция элементом в панцире и составляет около 8% массы сухого вещества). Не обнаружен в панцире также селен, с которым связывают противоопухолевый эффект экстракта панциря черепахи [30].
Таким образом, для надежной идентификации образцов панциря могут быть рекомендованы следующие 8 элементов: кальций, натрий. магний, цинк, хлор, железо, йод, марганец. Содержание этих элементов во всех образцах подчиняется закону нормального распределения, выбросы отсутствуют. Микроэлементный состав панциря черепах из окрестностей г.Алмалыка заметно отличается от других образцов по резко завышенному содержанию золота и меди, и пониженному – йода и сурьмы, что, вероятно, связано с составом почвы.
1. Fang, D. R., Zhang D. L. and Liu Y. W. 1989. Constituents of tortoise plastron and turtle carapace. Chin. Trad. Pat. Med. 11: 31-32.
2. Alibardi L, Toni M. Immunolocalization and characterization of beta-keratins in growing epidermis of chelonians.Tissue Cell. 2006 Feb;38(1):53-63.
3. Alibardi L.Ultrastructural and immunohistochemical observations on the process of horny growth in chelonian shells. Acta Histochem. 2006;108(2):149-62.
4. Chang, H. C. 1997. Study on Carapax Testudinis in the Taiwan market for the origin, morphologic, DNA PCR identification and classic literature. Report to Department of Health. Republic of China (Taiwan).
5. Черепанов Г.О. Панцирь черепах: происхождение и развитие в онто- и филогенезе : автореф. дис. ...докт. биол. наук / - СПб., 2004. - 33 с.
6. Черепанов Г.О. Развитие костного панциря и проблема происхождения черепах.- Зоолгический журнал. 2005, т. 84. №4, с. 464-475.
7. Hiroshi Nagashima at all. Evolution of the Turtle Body Plan by the Folding and Creation of New Muscle Connections .- Science 10 July 2009: Vol. 325. no. 5937, pp. 193 – 196.
8. Hsieh, H. M., Huang, L. H., Tsai, L. C., Liu, C. L., Kuo, Y. C., Hsiao, C. T., Linacre, A. and Lee, J. C. 2006. Species identification of Kachuga tecta using the cytochrome b gene. J. Forensic Sci. 51: 52-56.
9. Zhu Youping, Chinese Materia Medica: Chemistry, Pharmacology, and Applications, 1998 Harwood Academic Publishers, Amsterdam.
10. Han, C. K., Lee, B. H. and Sung, K. S. 2003. Effects of Tortoise shell powder on promoting hepatic function and relieving stress in Sprague Dawley rats. FASEB J. 17:A1107-A1108. 11. Bayazit, V. and Khan, K. M. 2005. Anticancerogen, activities of biological and chemical agents on lung carcinoma, breast adenocarcinoma and leukemia in rabbits. J. Chem. Soc. Pak. 27: 413-422.
12. Xu, J. H., Li, A. X., Zhu, X. Q., Feng, L. Q. and Xie, M. Q. 2007. The effect of turtle (Trachemys scripta elegans) shell extract in normal and cyclophosphamidetreated mice. Food Agric. Immunol. 18: 83-93.
13. Yip, E. C. H., Liu, A. M. F., Wong, J. T. Y. and Wong, Y. H. 2005. An aqueous extract of the popular Chinese nutraceutical Kwei Ling Ko (Tortoise shell-Rhizome Jelly) activates the PPARγ pathway and down-regulates the NFκB activity. Phytomedicine 12: 748-759.
14. The State Pharmacopoeia Committee of the P. R. China. 2005. In “Pharmacopoeia of the People’s Republic of China”. English Edition 2005. Chemistry Industry Press. Beijing, China. 15. Tien-Hsi Chen. Unregulated Trade in Turtle Shells for Chinese Traditional Medicine in East and Southeast Asia: The Case of Taiwan. Chelonian Conservation and Biology, 8(1):11-18. 2009.
16. Fretey J, Segniagbeto GH, Soumah M (2007) Presence of sea turtles in traditional pharmacopoeia and beliefs of West Africa. Mar Turtle Newsl 116:23–25.
17. Alves R. R. (2006) Use of marine turtles in zootherapy in northeastern Brazil. Mar Turtle Newsl 112:16–17.
18. Александров В.В., М.А.Фомина, Н.Ш.Тушакова, Н.Л.Выпова. Влияние препаратов из рептилий на процессы свертывания крови крыс. - Журнал теоретической и клинической медицины, № 3, 2009. С. 16-19.
19. Александров В.В., М.А.Фомина, Э.Р.Назирова, Н.Ш.Тушакова, Н.Л.Выпова. Влияние препаратов из рептилий на перекисное окисление липидов, гликолиз и углеводный обмен. – Узбекский биологический журнал, 2010, №1, С. 3-6.
20. Александров В.В., Фомина М.А., Тушакова Н.Ш., Назирова Э.Р., Выпова Н.Л., Хасано-ва Г.Г., Вальтер А.Б., Тагайалиева Н.А. Влияние препаратов из рептилий на содержание некоторых типов иммуноцитов крыс. - Журнал теоретической и клинической медицины, № 4, 2010. С. 11-15.
21. Александров В.В., Фомина М.А., Тагайалиева Н.А., Выпова Н.Л., Назирова Э.Р., Тушакова Н.Ш. О влиянии препаратов из тканей пресмыкающихся на гипоксию мышей. - Журнал теоретической и клинической медицины, № 3, 2011. С. 6-8.
22. Tsai, K. H. and Chang, H. C. 2001. Identification of the endangered wildlife species for turtle shell. J. Chin. Med. 12: 119-128.
23. Zhai, Y., Ren, X., Du, H., Guo, R. and Lin, S. 1998. The analysis of donkey-hide glue, antler glue and tortoise shell glue by means of circular dichroism. Zhong Yao Cai 21: 66-68.
24. Wang, Z. Z., Lin, J. M., Ye, G. M., Quan, S. C. and Hu, J. H. 2000. Identification of turtle shell, tortoise plastron and their counterfeit products. Zhongguo Zhong Yao Za Zhi 25: 259-262. 25. Wu, P., Zhou, K. Y., Xu, L. S. and Teng, J. C. 1998. Molecular identification of Chinese drug turtle shells. Acta Pharm. Sinica 33: 304-309.
26. Chi-Fang Lo, Yi-Rong Lin, Hsien-Chang Chang, Jer-Huei Lin / Identification of Turtle Shell and Its Preparations by PCR-DNA Sequencing Method // Journal of Food and Drug Analysis, 2006, Vol. 14, No. 2, р. 153-158.
27. Lu P., X. Zhou, J.You, Y. Qin, B-C. Ye, Y. Zhang. Tortoise DNA Detection from Highly Processed Tortoise Shell Using SINE Element. Journal of Food and Drug Analysis, Vol. 18, No. 2, 2010, Pages 113-119.
28. Осинская Н.С., Кутлякова Т.Ю. и др. Применение нейтронно-активационного метода для анализа волос// Лабораторное дело, 1987. №1. С. 53-55.
29. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA .- М., МедиаСфера, 2002. 312 с.
30. Hong Meiling, Shi Haitao, Fu Lirong, Gong Shiping, Jonathan J. Fong, James F.Parham/Scientific refutation of traditional Chinese medicine claims about turtles//Applied Herpetology, 2008, N5, p.173-187.
31. Wu, D., Zhang, X. (1992): The comparison of 22 mineral elements in shells from official animals and their counterfeit. Bull. Chin. Materia Medica 15: 13. (in Chinese).
32. Cui, J., Jiang, D., Sun, L., Su, L., Mao, H. (1997): The measurement of mineral elements in shells of three species of turtles. Jilin J. Trad. Chin. Med. 3: 37-38. (in Chinese)
Александров В.В.¹, Амиров И.Р.², Фомина М.А.³, Тушакова Н.Ш.4, Назирова Э.Р.5, Тагайалиева Н.А.6 ©
1,3,6 Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник; 2,4,5 стажер-исследователь лаборатории радиационной биохимии и цитологии Института биохимии АН РУз, Ташкент
Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук, 2012
Источник и статья в PDF: cyberleninka.ru
