zurniimtpeМедицина труда и промышленная экологияRussian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology1026-94282618-8945FSBSI “Izmerov Research Institute of Occupational Health”10.31089/1026-9428-2023-63-11-748-753epuhomzurniimtpe-3336Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯBRIEF REPORTSМетодические аспекты применения зелёных водорослей Chlorella vulgaris при биотестировании среды промышленных объектовMethodological aspects of the use of Chlorella vulgaris green algae in biotesting the environment of industrial facilitieshttps://orcid.org/0000-0001-5187-7361ЭрдниевЛеонид ПетровичErdnievLeonid P.

Старший научный сотрудник лаборатории химико-биологического мониторинга воды кандидат медицинских наук, профессор АВН

e-mail: leonid-erdniev@yandex.ru

The senior researcher at the Laboratory of Chemical and Biological Monitoring of Water, Cand. of Sci. (Med.), Professor of the National Academy of Sciences

e-mail: leonid-erdniev@yandex.ru

leonid-erdniev@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7379-484XГусевЮрий С.GusevYury S.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5070-4431КузяновДмитрий А.KuzyanovDmitry A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1992-5305КошелеваИрина С.KoshelevaIrina S.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3941-4334МамоноваИрина А.MamonovaIrina A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2821-0723ЧекмизовВиктор А.ChekmizovViktor A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0670-7918МикеровАнатолий Н.MikerovAnatoly N.noemail@neicon.ruСаратовский медицинский научный цент гигиены ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения»РоссияSaratov Hygiene Medical Research Center of Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management TechnologiesRussian Federation2023151220236311748753Copyright © Эрдниев Л.П., Гусев Ю.С., Кузянов Д.А., Кошелева И.С., Мамонова И.А., Чекмизов В.А., Микеров А.Н., 20232023Эрдниев Л.П., Гусев Ю.С., Кузянов Д.А., Кошелева И.С., Мамонова И.А., Чекмизов В.А., Микеров А.Н.Erdniev L.P., Gusev Y.S., Kuzyanov D.A., Kosheleva I.S., Mamonova I.A., Chekmizov V.A., Mikerov A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-irioh.ru/jour/article/view/3336

Избыточное и бесконтрольное употребление антибиотиков тетрациклинового ряда в животноводстве и птицеводстве является причиной их токсического воздействия на организм работников предприятия. Факт опосредованного воздействия подтверждается наличием фоновых концентраций антибиотиков в моче работников объектов животноводства и птицеводства. Для оценки токсического действия фоновых концентраций антибиотиков при ингаляционном и пероральном воздействии возникает необходимость совершенствования методических инструментов биотестирования.

Цель исследования — оценить методические возможности для биотестирования проб воды и воздуха, содержащих тетрациклина гидрохлорид в разных концентрациях, с применением в качестве тест-объекта зелёной водоросли Chlorella vulgaris.

Рассмотрены основные методические аспекты оценки токсического воздействия антибиотика тетрациклиновой группы — тетрациклина гидрохлорида, методом биотестирования с использованием в качестве тест-объекта зелёной водоросли Chlorella vulgaris. Критерием оценки токсичности являлось изменение оптической плотности культуры водоросли в течение суток. Обоснованы критериальные возможности применения Chlorella vulgaris в методологии биотестирования при оценке токсического действия концентраций тетрациклина гидрохлорида, содержащегося в воде и воздухе.

Токсикологические исследования показали весьма высокую корреляционную связь (R=0,99; R2=0,98; А=0,23, р=0,045) между показателем оптической плотности культуры водоросли и концентрацией тетрациклина гидрохлорида в воде в диапазоне от 0,006 до 0,1 мг/мл. Показаны методические возможности биотестирования тетрациклина гидрохлорида в воздухе на уровне ПДК (0,1 мг/м3) и выше.

Проведённое исследование показало, что ростовая реакция культуры зелёной водоросли Chlorella vulgaris на воздействие тетрациклина гидрохлорида позволяет разработать методический аппарат для оценки токсичности антибиотика в концентрациях, создаваемых в рабочих зонах на объектах животноводства и птицеводства.

Этика

Этика. Исследования не требовало заключение этического комитета.

Участие авторов

Участие авторов:Эрдниев Л.П. — концепция и дизайн исследований, написание текста;Гусев Ю.С. — дизайн исследований, сбор и обработка данных;Кузянов Д.А. — экспериментальные исследования, написание текста;Кошелева И.С. — экспериментальные исследования, сбор данных;Мамонова И.А. — сбор и обработка данных, написание текста;Чекмизов В.А. — экспериментальные исследования, обработка данных;Микеров А.Н. — концепция и дизайн исследований.

Финансирование

Финансирование. Исследования не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов.

Дата поступления

Дата поступления: 19.10.2023 / Дата принятия к печати: 27.10.2023 / Дата публикации: 15.12.2023

Excessive and uncontrolled use of tetracycline antibiotics in animal husbandry and poultry farming is the cause of their toxic effects on the body of employees of the enterprise. The fact of indirect exposure confirms the presence of background concentrations of antibiotics in the urine of workers of livestock and poultry complexes. To assess the toxic effect of background concentrations of antibiotics during inhalation and oral exposure, there is a need to improve the methodological tools of biotesting.

The study aims to evaluate the methodological possibilities for biotesting water and air samples containing tetracycline hydrochloride (THC) in different concentrations using the green algae Chlorella vulgaris as a test object.

The authors considered the main methodological aspects of assessing the toxic effect of tetracycline group antibiotic — tetracycline hydrochloride by bioassay using green algae Chlorella vulgaris as a test object. The criterion for assessing toxicity was the change in the optical density of the algae culture during the day. We have based the criteria for the use of chlorella vulgaris in the biotesting method for assessing the toxic effect of tetracycline hydrochloride concentrations contained in water and air.

Toxicological studies have shown a very high correlation (R=0.99; R2=0.98; A=0.23, p=0.045) between the indicator of the optical density of the algae culture and the concentration of tetracycline hydrochloride in water in the range from 0.006 to 0.1 mg/ml. We have the methodological capabilities of biotesting tetracycline hydrochloride in air at the maximum permissible concentration (MPC) (0.1 mg/m3) and above.

The study showed that the growth reaction of the Chlorella vulgaris green algae culture to the effects of tetracycline hydrochloride makes it possible to develop a methodological apparatus for assessing the toxicity of the antibiotic in concentrations created in working areas at livestock and poultry facilities.

Ethics

Ethics. The research did not require the conclusion of the Ethics Committee.

Contribution

Contribution:Erdniev L.P. — concept and design of research, writing the text;Gusev Yu.S. — research design, data collection and processing;Kuzyanov D.A. — experimental research, writing the text;Kosheleva I.S. — experimental research, data collection;Mamonova I.A. — data collection and processing, writing the text;Chekmizov V.A. — experimental research, data processing;Mikerov A.N. — concept and design of research.

Funding

Funding. The study had no funding.

Conflict of interests

Conflict of interests. The authors declare no conflicts of interests.

Received

Received: 19.10.2023 / Accepted: 27.10.2023 / Published: 15.12.2023

биотестированиететрациклинтоксичностьChlorella vulgarisbiotestingtetracyclinetoxicityChlorella vulgarisReferencesПол Р., Герлинг С., Бергер М., Блюмляйн К., Якель У., Шухардт С. Профессиональное воздействие антибиотиков на птицеводческих фермах. Ann Work Expo Health. 2019; 63(7): 821–827.Paul R., Gerling S., Berger M., Blümlein K., Jäckel U., Schuchardt S. Occupational Exposure to Antibiotics in Poultry Feeding Farms. Ann Work Expo Health. 2019; 63(7): 821–827.Дорожкин В.И. Альтернативы антибиотикам при лечении колибактериоза в бройлерном птицеводстве. Птицеводство. 2020; 5–6: 70–74.Dorozhkin V.I. Alternatives to antibiotics in the treatment of coli-bacteriosis in broiler poultry farming. Ptitsevodstvo. 2020; 5–6: 70–74 (in Russian).Моргуль Е.В., Белик С.Н., Моргуль А.Р. Антибиотики в сельском хозяйстве и последствия их использования. В кн.: «Материалы международной научно-практической конференции. Селекция и технология производства продукции животноводства.». пос. Персиановский; 2021 Февраль 10; 82–87.Morgul E.V., Belik S.N., Morgul A.R. Antibiotics in agriculture and the consequences of their use. In the book: «Materials of the international scientific and practical conference. Breeding and production technology of livestock products». settlement Persianovsky; 2021, February 10; 82–87 (in Russian).Гизатуллина Л.Г., Масягутова Л.М., Бакиров А.Б. Этиологическое значение и антибиотикочувствительность отдельных штаммов микроорганизмов, выделенных у работников агропромышленного комплекса. Медицина труда и экология человека. 2019; 2(18): 92–100.Gizatullina L.G., Masyagutova L.M., Bakirov A.B. Etiological significance and antibiotic sensitivity of individual strains of microorganisms isolated from workers of the agro-industrial complex. Meditsina truda i ehkologiya cheloveka. 2019; 2(18): 92–100 (in Russian).Черкашина К.Д., Сумина А.И., Вах К.С., Булатов А.В. Жидкостная микроэкстракция тетрациклинов из биологических жидкостей для их последующего определения методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с УФ-детектированием. Журнал аналитической химии. 2020; 75(11): 1014–1020.Cherkashina K.D., Sumina A.I., Vakh K.S., Bulatov A.V. Liquid microextraction of tetracyclines from biological fluids for their subsequent determination by high performance liquid chromatography with UV detection. Zhurnal analiticheskoj khimii. 2020; 75(11): 1014–1020 (in Russian).Кандрашкина М.С. Особенности применения антибиотиков в ветеринарной практике. В кн.: «I Международной научно-практической студенческой конференции». Ульяновск.; 2017 Март 31: 94–96.Kandrashkina M.S. Features of the use of antibiotics in veterinary practice. In: «Ist International Scientific and Practical Student Conference». Ulyanovsk; 2017 March 31: 94–96 (in Russian).Мерзленко О.В., Носков С.Б., Горбач В.Н., Позднякова В.Н. Эффективность комбинированного антибиотика для лечения бройлеров при бактериальных инфекциях. Птицеводство. 2022; 4: 65–68.Merzlenko O.V., Noskov S.B., Gorbach V.N., Pozdnyakova V.N. The effectiveness of the combined antibiotic for the treatment of broilers with bacterial infections. Ptitsevodstvo. 2022; 4: 65–68 (in Russian).Тимофеева С.С., Гудилова О.С. Антибиотики в окружающей среде: состояние и проблемы. ХХI век. Техносферная безопасность. 2021; 3(23): 251–265.Timofeeva S.S., Gudilova O.S. Antibiotics in the environment: state and problems. XXI vek. Tekhnosfernaya bezopasnost’. 2021; 3(23): 251–265 (in Russian).Новикова Ю.А., Маркова О.Л. К проблеме гигиенической оценки загрязнения источников питьевого водоснабжения фармполлютантами. В кн.: Попова А.Ю., Зайцева Н.В., редакторы. «Материалы X Всероссийской научно-практической конференции с международным участием». Пермь.; 2020 Май 13–15; 295–303.Novikova Yu.A., Markova O.L. On the problem of hygienic assessment of contamination of drinking water sources with pharmaceutical pollutants. Popova A.Yu., Zaitseva N.V., editors. In the book: «Materials of the X All-Russian scientific-practical conference with international participation». Perm.; 2020 May 13–15; 295-303 (in Russian).Мирошникова М.С., Мирошникова Е.П., Аринжанов А.Е., Килякова Ю.В. Применение антибиотиков в сельском хозяйстве и альтернативы их использования. Аграрный научный журнал. 2021; 5: 65–70.Miroshnikova M.S., Miroshnikova E.P., Arinzhanov A.E., Kilyakova Yu.V. The use of antibiotics in agriculture and alternatives to their use. Agrarnyj nauchnyj zhurnal. 2021; 5: 65–70 (in Russian).Типовой перечень основных лекарственных средств ВОЗ. 18-й выпуск. Апрель 2013 (окончательные поправки — октябрь 2013).WHO Model List of Essential Medicines. 18th list (April 2013) (Final Amendments — October 2013).СанПиН 1.2.3685-21 Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и(или) безвредности для человека факторов среды обитания.SanPiN 1.2.3685-21 Hygienic standards and requirements for ensuring the safety and (or) harmlessness of environmental factors for humans (in Russian).Александрова О.И., Хорольская Ю.И., Майчук Д.Ю., Блинова М.И. Исследование общей цитотоксичности антибиотиков аминогликозидного и фторхинолонового ряда на клеточных культурах. Вестник офтальмологии. 2015; 131(5): 43–53.Aleksandrova O.I., Khorolskaya Yu.I., Maychuk D.Yu., Blinova M.I. Study of the general cytotoxicity of aminoglycoside and fluoroquinolone antibiotics in cell cultures. Vestnik oftal’mologii. 2015; 131(5): 43–53 (in Russian).Кузянов Д.А., Кошелева И.С., Савина К.А., Гусев Ю.С. Сравнительный анализ чувствительности штаммов микроводорослей Chlorella Vulgaris и Chlorella Sorokiniana к различным антибиотикам. В кн.: «Материалы всероссийской научно-практической интернет-конференции молодых учёных и специалистов Роспотребнадзора с международным участием. Фундаментальные и прикладные аспекты анализа риска здоровью населения». Пермь; 2022 октябрь 10–14; 238–244.Kuzyanov D.A., Kosheleva I.S., Savina K.A., Gusev Yu.S. Comparative analysis of sensitivity of strains of microalgae Chlorella Vulgaris and Chlorella Sorokiniana to various antibiotics. In the book: «Materials of the all-Russian scientific and practical Internet conference of young scientists and specialists of Rospotrebnadzor with international participation. Fundamental and applied aspects of public health risk analysis». Perm; 2022 October 10–14; 238–244 (in Russian).Домашенко Ю.Е., Суровикина А.П., Ляшко М.А. Оценка токсичности очищенных хозяйственно-бытовых сточных вод с целью их использования для орошения. Природообустройство. 2022; 4: 31–36.Domashenko Yu.E., Surovikina A.P., Lyashko M.A. Evaluation of the toxicity of treated domestic wastewater for the purpose of their use for irrigation. Prirodoobustrojstvo. 2022; 4: 31–36 (in Russian).Кряжевских А.А., Бардина В.И., Склярова Н.А. Методы биотестирования для обнаружения лекарственных средств в водной среде. Формулы фармации. 2022; 4(1): 61–69.Kryazhevskikh A.A., Bardina V.I., Sklyarova N.A. Bioassay methods for the detection of drugs in the aquatic environment. Formuly farmatsii. 2022; 4(1): 61–69 (in Russian).Кравченко К.И., Минеева Т.А. Использование линейного коэффициента корреляции для определения характера связи между переменными. Тенденции развития науки и образования. 2022; 82(2): 26–30.Kravchenko K.I., Mineeva T.A. Using a linear correlation coefficient to determine the nature of the relationship between variables. Tendentsii razvitiya nauki i obrazovaniya. 2022; 82(2): 26–30 (in Russian).Сафандеев В.В., Белоедова Н.С., Порошин М.А., Синицкая Т.А. Современные подходы к оценке острой ингаляционной токсичности химических веществ в воздушной среде на примере производного гидроксикумарина. Медицина труда и экология человека. 2022; 2(30): 205–223.Safandeev V.V., Beloedova N.S., Poroshin M.A., Sinitskaya T.A. Modern approaches to assessing the acute inhalation toxicity of chemicals in the air using the example of a hydroxycoumarin derivative. Meditsina truda i ehkologiya cheloveka. 2022; 2(30): 205–223 (in Russian).Li Wang, Ying Chen, Ye Zhao, Minglei Du, Ying Wang, Jingfeng Fan, Nanqi Ren, Duu-Jong Lee. Toxicity of two tetracycline antibiotics on Stentor coeruleus and Stylonychia lemnae: Potential use as toxicity indicator. Chemosphere. 2020; 9(225): 127011.Li Wang, Ying Chen, Ye Zhao, Minglei Du, Ying Wang, Jingfeng Fan, Nanqi Ren, Duu-Jong Lee. Toxicity of two tetracycline antibiotics on Stentor coeruleus and Stylonychia lemnae: Potential use as toxicity indicator. Chemosphere. 2020; 9(225): 127011 (in Chinese).Hyun Young Kim, Seungho Yu, Tae-yong Jeong, Sang Don Kim. Relationship between trans-generational effects of tetracycline on Daphnia magna at the physiological and whole organism level. Environmental Pollution. 2014; 8(191): 111–118.Hyun Young Kim, Seungho Yu, Tae-yong Jeong, Sang Don Kim. Relationship between trans-generational effects of tetracycline on Daphnia magna at the physiological and whole organism level. Voda: khimiya i ehkologiya. 2014; 8(191): 111–118.Терехова В.А., Руднева И.И., Поромов А.А. Распространение и биологические эффекты антибиотиков в водных экосистемах (обзор). Вода: химия и экология. 2019; 3(6): 92–112.Terekhova V.A., Rudneva I.I., Poromov A.A. Distribution and biological effects of antibiotics in aquatic ecosystems (review). Voda: khimiya i ehkologiya. 2019; 3(6): 92–112.Громова О.А., Торшин И.Ю., Моисеев В.С., Сорокина М.А. О фармакологических взаимодействиях магния с антибиотиками и дефиците магния, возникающем в результате антибиотикотерапии. Терапия. 2017; 1(11): 135–143.Gromova O.A., Torshin I.Yu., Moiseev V.S., Sorokina M.A. On the pharmacological interactions of magnesium with antibiotics and magnesium deficiency resulting from antibiotic therapy. Terapiya. 2017; 1(11): 135–143 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.