Вплив на здоров’я тренувань з плавання в хлорованих басейнах та відповідних шляхів метаболічного стресу

Цзян-Хуа Лі

1 Ключова лабораторія тренінгового моніторингу та втручання у спорті у воді, Державне управління спортом, Інститут фізичного виховання, Університет Цзянсі, Наньчан, Китай,

2 Ключова лабораторія хімічної біології провінції Цзянсі, Звичайний університет Цзянсі, Наньчан, Китай,

Чжи-Хуей Ван

3 Пекінська школа економічного менеджменту, Пекін, Китай,

Сяо-Хуан Чжу

Чжао-Хуей Ден

1 Ключова лабораторія моніторингу та втручання у спортивні заняття спортом у воді, Державне управління спортом, Інститут фізичного виховання, Нормальний університет Цзянсі, Наньчан, Китай,

Кан-Сінь Цай

Лі-Цянг Цю

Вей Чень

Я-Цзюнь Лінь

Задумав і спроектував експерименти: JHL. Проводив експерименти: ZHD CXC LQQ WC YJL. Проаналізовано дані: XJZ. Внесені реагенти/матеріали/інструменти аналізу: ZHW. Написав папір: JHL ZHW.

Пов’язані дані

Усі відповідні дані знаходяться в газеті та в допоміжних файлах.

Анотація

Вступ

Матеріали та методи

Тварини

Добробут тварин та експериментальні процедури проводились відповідно до Керівництва з догляду та використання лабораторних тварин (Міністерство науки та технологій Китаю, 2006 р.) Та були затверджені комітетом з етики тварин Нормального університету Цзянсі. Двадцять чотири щури Спраг-Доулі, яким було три тижні і важили 207,1 ± 43,9 г, були комерційно отримані з Департаменту лабораторних наук про тварин Університету Наньчан, Китай. Протягом періодів дослідження всіх щурів утримували в пластикових клітках 590 × 380 × 200 мм за таких умов: 20–24 ° C, кімнатна температура, природне освітлення, звичайна їжа та безкоштовна вода.

Лікування

Вимірювання DBP хлорування

Два типові класи хлорних DBP, хлороформ та хлораміни, вимірювались на 20-й хвилині кожного тренувального заняття. Хлороформ вимірювали за допомогою газового хроматографа (SHIMADZU GC-2010) з хроматографічною колонкою HP-5 (30 м × 0,32 мм × 0,25 мкм) відповідно до китайських стандартних методів випробування органічних речовин у питній воді (GB/T 5750,8– 2006). Хлораміни вимірювали за допомогою колориметра (HKM II, Guangdong Huankai Microbial Sci. & Tech. Co. Ltd.) на основі методу DPD.

Поведінка та зовнішність

Поведінка та поява щурів спостерігалися протягом усього дослідження. Ваги тіла вимірювали за допомогою електронних ваг.

Випробування плавальної здатності

Після 12-тижневого тренування плавання та одного дня відпочинку було проведено перевірку плавальної здатності. Була зафіксована тривалість від потрапляння у воду до виснаження кожного щура. Вода в басейні, яка використовувалась для випробування, була проточною водою, що постачається комунальною водопровідною компанією. Щоб збільшити інтенсивність та скоротити час, у тесті на верхній кінець хвоста кожного щура прив’язували гвинтову гайку 13,7 г. Критерій виснаження був встановлений таким чином, що щури залишались зануреними під поверхню протягом десяти секунд [13].

Зразки сечі

За день до випробування плавальної здатності 24-годинні зразки сечі відбирали з метаболічними клітинами (збереження NaN3) і потім центрифугували при 3000 об/хв при 4 ° С протягом 10 хв. Приблизно 4 мл алікат супернатанту переносили в пробірки Еппендорфа об’ємом 5 мл і зберігали при -80 ° C для тестування ядерно-магнітного резонансу (ЯМР).

Гістопатологія

На наступний день після випробування плавальної здатності тварин забивали при передозуванні введенням пентобарбітурату (120 мг/кг). Спочатку на тваринах проводили грубу анатомічну дисекцію, а тканини їхніх п’яти основних органів, тобто серця, печінки, селезінки, легенів та нирок, збирали та фіксували 4% формальдегідним полімеризатом. Дванадцять годин потому фіксовані тканини вбудовували в парафін для секціонування, а потім проводили регулярний гістопатологічний аналіз з використанням фарбування гематоксиліном та еозином та оптичних мікроскопів.

ЯМР-вимірювання

Зразки сечі розморожували при кімнатній температурі, а потім 400 мкл сечі змішували з 200 мкл фосфатного буфера (рН 7,4,0,2 М NaH2PO4/Na2HPO4), з 10% D2O як польовим замком і з 0,05% 3-триметилсилил-натрію (2, 2,3,3-2H4) -1-пропіонат (TSP) як еталон хімічного зсуву. Після центрифугування при 13000 g протягом 10 хв супернатанти переносили в 5-міліметрові ЯМР-пробірки і вимірювали за допомогою стандартної одновимірної 1-часової імпульсної послідовності з подавленням води (Noesypresat) на спектрометрі Bruker DRX400, що працює на частоті резонансу 1 H 400,13 МГц і при 298 К.

Обробка даних

Всі спектри ЯМР 1 Н були скориговані вручну на фазові та базові спотворення та посилалися на сигнал TSP при 0 ppm за допомогою програмного забезпечення Top Spin версії 3.0 (Bruker Biospin, Німеччина). Інтеграцію проводили в області 10,00–0,02 ppm, ширина ковша 0,02 ppm. Регіони, що відповідають сигналам спектра води та сечовини (6,20–4,20 ppm), були виключені, а інтеграція кожної області нормалізована до суми загального спектра для отримання даних метаболітів сечі (таблиця S1).

Статистичний аналіз

Аналіз основних компонентів (PCA) проводили на основі даних метаболіту сечі для розпізнавання образів за допомогою програмного забезпечення SIMCA-P + версії 10.0 (Umetrics, Umea, Швеція). До PCA дані піддавали ортогональній корекції сигналу (OSC) та масштабуванню дисперсії одиниці. Інші статистичні аналізи проводились за допомогою програмного забезпечення IBM SPSS Statistics версії 20.0 (SPSS Inc., Чикаго, Іллінойс, США). Тривалість випробувань тварин на плавучу здатність виражали як середнє значення ± стандартне відхилення (SD) та порівнювали за допомогою незалежних t-тестів. Позитивні показники в гістопатологічному аналізі оцінювали за допомогою тесту Хі-квадрат (χ2). Рівень значущості був встановлений на рівні 0,05.

Результати і обговорення

Концентрації типового хлорування DBP

Концентрації двох типових класів хлорування DBP (хлороформ та хлораміни), які були виміряні на 20-й хвилині занять плаванням, становили 0,7 ± 0,05 мкг/л та 1,05 ± 0,12 мг/л у воді для ЕГ, і жодна з цих хімікатів не була виявлена у воді для КГ. 20-та хвилина була приблизно середньою точкою тренувального заняття (тривалість кожного тренувального заняття становила приблизно 40 хвилин); таким чином, концентрації DBP в цей момент були обрані для відображення доз впливу. Експозиційні дози цих двох типових класів DBP для щурів EG були значно вищими, ніж для щурів CG, і цей експеримент був типовим експериментом хронічного впливу низьких доз.

Поведінка та зовнішній вигляд

Кінцева вага тіла щурів, виміряних до евтаназії, була надзвичайно близькою між ЕГ та КГ (344,34 ± 34,95 г проти 337,07 ± 46,00 г, р> 0,05). Протягом усього експериментального періоду між цими двома групами не спостерігалось суттєвих відмінностей у поведінці; однак у щурів EG з'явилися деякі незвичні зміни зовнішнього вигляду. По-перше, шкіра навколо очей ставала дедалі червонішою з розвитком експерименту, а в кінці експерименту в окулярах більшості очей щурів можна було спостерігати плями крові. По-друге, починаючи з третього експериментального тижня, у все більшої кількості щурів на кінчиках носа з’являлися плями крові; однак приблизно через два тижні цей симптом поступово зникав. По-третє, їхнє хутро ставало дедалі сухішим і блідішим, і протягом останнього місяця спостерігались значні ознаки випадіння волосся.

Ці результати показали, що шерсть, дихальні шляхи та очі щурів ЕГ сильно постраждали від хлорованої води, хоча на їх ріст по суті це не впливало. Згідно з нашими спостереженнями, щоденна поведінка та розміри щурів ЕГ були нормальними, а їх кінцева вага тіла була навіть трохи важчою, ніж вага контрольної групи. Тим не менше, висохле і нечітке хутро, епіляція, кров'яні носи та очі траплялися у щурів ЕГ, а не у щурів КГ. Насправді подібні симптоми, червоні та набряклі очі, висушена шкіра та закладеність слизової оболонки носа з’являються завжди після того, як люди плавають у хлорованому басейні; однак тривалі (12 тижнів) та високочастотні (5 днів на тиждень) експериментальні тренування з плавання викликали ще гірші симптоми у цих експериментальних щурів.

Крім того, спостерігалося цікаве явище, порівнюючи розвиток кривавих носів та кров’яних очей. Криваві носи зазвичай з'являлися на третій і на четвертий тиждень; однак приблизно через два тижні цей симптом поступово зникав. Значно криваві очі зазвичай з'являлися в кінцевому періоді експерименту; однак ця проблема погіршувалась під час дослідження, і ознак поліпшення не спостерігалося. Спершу з’явились криваві носи, що припускає, що дихальні шляхи можуть бути більш вразливими до подразників хлорованої води, ніж очі; поступово зникаючий симптом говорить про те, що дихальні шляхи можуть мати певну пристосованість до хлорованої води, можливо, через захист від слизової носа. На відміну від цього, без захисту слизової, криваві очі ставали дедалі значнішими протягом усього експерименту, хоча цей симптом з’являвся пізніше, ніж криваві носи.

Отже, очі та шкіра можуть бути органами, які повинні бути предметом занепокоєння щодо постійних пошкоджень, спричинених подразниками від хлорованої води, а не дихальних шляхів, хоча симптоми дихання були найбільш підкресленим токсичним ризиком впливу плавання в останні десятиліття.

Випробування плавальної здатності

Тривалість періоду від потрапляння у воду до повного виснаження щурів була значно коротшою для щурів EG порівняно з щурами CG (29,74 ± 11,50 проти 39,15 ± 9,85 хвилин, p Таблиця 1. Колір і розмір п'яти основних органів, серце, печінка, селезінка, легені та нирки у всіх щурів були в нормі, і під час грубої дисекції анатомії не спостерігалося значної ексудації, гіперплазії, набряків, атрофії та інших симптомів захворювання. відділи серця, селезінки та нирок; однак деякі симптоми захворювання спостерігались у відділах печінки та легенів.