Методические аспекты применения зелёных водорослей Chlorella vulgaris при биотестировании среды промышленных объектов

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. Исследования не требовало заключение этического комитета.

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. Исследования не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов.

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

1. Пол 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.

2. Дорожкин В.И. Альтернативы антибиотикам при лечении колибактериоза в бройлерном птицеводстве. Птицеводство. 2020; 5–6: 70–74.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. Кандрашкина М.С. Особенности применения антибиотиков в ветеринарной практике. В кн.: «I Международной научно-практической студенческой конференции». Ульяновск.; 2017 Март 31: 94–96.

7. 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.

8. Тимофеева С.С., Гудилова О.С. Антибиотики в окружающей среде: состояние и проблемы. ХХI век. Техносферная безопасность. 2021; 3(23): 251–265.

9. 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.

10. 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.

11. Типовой перечень основных лекарственных средств ВОЗ. 18-й выпуск. Апрель 2013 (окончательные поправки — октябрь 2013).

12. СанПиН 1.2.3685-21 Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и(или) безвредности для человека факторов среды обитания.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.