Синтезированные А.В. Жолниным и сотрудниками (56) на кафедре общей и биоорганической химии ЧГМА комплексонаты титана первоначально были апробированы на картофеле. Результаты исследований показали, что фосфорсодержащие комплексонаты титана увеличивают рост и развитие картофеля (урожайность повышается на 30-40%, содержание нитратов уменьшается на 25-30%), нейтрализуется вредное воздействие неблагоприятных экологических факторов.
Исследованиями А.В. Жолнина и др. (53) на лабораторных животных per os установлена средняя летальная доза:
ЛД 50 = 1500-2400 мг комплексоната титана на кг живой массы.
Доза комплексоната, вызывающая патологические изменения, как правило, выше, чем доза простых солей металлов. Металл в комплексе имеет более низкую токсичность (50). Комплексонаты металлов не раздражают слизистую оболочку глаз, не повреждают кожу. Сенсибилизирующие свойства не выявлены, кумулятивные свойства комплексоната титана не выражены, а у некоторых выражены очень слабо. Коэффициент кумуляции равен 0,9-3,0, что указывает на низкую потенциальную опасность хронического отравления препаратами (47).
Соединение титана не обладают токсичным влиянием на животных и человека. Ежедневные добавления к пище собак, даже таких больших доз, как 1 г лимоннокислого титана, не вызывали патологических изменений при длительности опыта в 30 дней (53).
Постоянное присутствие титана в эмбрионе свидетельствует о проницаемости плаценты для циркулирующих в крови соединений титана и его участии в процессах эмбриогенеза. Комплексы титана влияют на воспроизводительные функции свиноматок (42).
По данным В.А. Мальцевой (93), при введении 0,05 мг/кг живой массы титана многоплодие свиноматок повышается на 16%. Выживаемость поросят к отъему увеличивается на 37%, а при дозе 0,15 мг живая масса их повышается на 45,2%.
При этом у поросят отмечается интенсификация анаболических процессов обмена веществ (белкового, липидного и углеводного), улучшение общих физиологических показателей крови. В сыворотке крови повышается концентрация аминного азота, общих липидов, b- липопротеидов и снижается содержание мочевины и холестерина (94).
Титан постоянно присутствует в женском молоке в количестве 14,7 мг%, самое высокое содержание в кобыльем молоке, самое низкое – в козьем. Распределение титана в отделах головного мозга неравномерно, наибольшее количество его обнаружено в коре полушарий головного мозга и зрительных буграх (90).
В хроническом эксперименте на мышах (53) установлен ряд элементов, расположенных в порядке снижения скорости их элиминации из организма: Ti>Al>Cr. Следовательно, титан можно отнести к неаккумулирующим элементам. Диетологической комиссией Национальной академии США ежедневное поступление титана с пищей должно находиться на уровне 0,85 мг (77).
Титан преимущественно накапливается в эпителиальных образованиях, волосах, хрусталике глаза, поверхностном слое кожи. Накопление его отмечено в бронхиальных железах и легочной ткани. Этот процесс нарастает с возрастом. Количество титана в лимфатических узлах в среднем в 5 раз превышает его содержание в легком (34).
По данным различных авторов (46,50,61,124), содержание титана в крови человека колеблется от 2,3 до 15 мкг на 100 мл и от 3,0 до 20,7 мг% - в золе.
В последние годы отмечается важность применения биологически активных комплексонов для регулирования процессов жизнедеятельности растительных и животных организмов. Применение в растениеводстве и животноводстве этих комплексов имеет ряд преимуществ перед неорганическими соединениями, т.к. они намного активнее и неагрессивны к биосистемам и витаминам (64).
А.В. Жолнин, Л.Н. Василенко, Р.Л. Носова, Б.Т. Иванов (58) считают, что комплексонаты переходных элементов являются источниками микроэлементов в биологически активной форме.
Они используются в качестве лекарственных препаратов для борьбы с вирусными заболеваниями, отравлениями тяжелыми металлами, при эндемических заболеваниях и при нарушении микроэлементного гомеостаза в организме (68).
Результаты исследований А.В. Жолнина и др. (56) позволили охарактеризовать комплексонат титана не только как фагоцитоз-стимулирующий агент, но и как вещество активирующее реакции клеточного и гуморального иммунитета.
Биологическая активность комплексонатов объясняется, в основном, ионными процессами, происходящих на поверхности плазматической мембраны, градиентом концентрации s- элементов по обе стороны мембраны. S-элементы выступают в роли эффекторов: гормоны, медиаторы, витамины, ферменты, факторы роста (41,49).
Важное достоинство комплексонов и комплексонатов заключается в их малой токсичности и способности превращать токсичные частицы в малотоксичные или даже нетоксичные. Продукты разрушения комплексонатов не накапливаются в организме и безвредны (46).
Дозы комплексоната, вызывающие физиологические и, тем более, морфологические изменения в организме, как правило, выше, чем доза не связанных в комплекс ионов металлов. Ионы металлов в комплексе имеют более низкую токсичность (52).
Комплексонаты в меньшей степени, чем ионы металлов, сорбируются почвой, устойчивы против ее микробиологического воздействия, что позволяет им длительное время удерживаться в почвенном растворе. Они хорошо сочетаются с различными ядохимикатами. Эффект после действия сохраняется 3-4 года (77).
По мнению Н. М. Дятловой и др. (42), комплексонаты и комплексные соединения на их основе можно отнести к наиболее перспективным биологически активным соединениям. Комплексонаты металлов легко усваиваются растениями и животными, что открывает широкие возможности их использования для повышения продуктивности растениеводства, животноводства и в медицине.
В.Т. Самохин (126) считает, что недостаток биологически активных микроэлементов в рационе животных приводит к замедлению роста, уменьшению мясоотдачи, а часто и к тяжелым заболеваниям. Применение комплексонатов для повышения продуктивности крупного рогатого скота, свиней, овец и птицы дало весьма положительные результаты.
Работами В.К. Недзвецкого, Р.У. Бикташева (107) доказано, что хелатирующие комплексы микроэлементов с аминокислотами лучше усваиваются организмом животного.
По данным P.H. Lanrange (172), при совместном включении в рацион метионината цинка и пиколовой кислоты интенсивность роста молодняка заметно повышается.
Положительное влияние на биохимические и продуктивные показатели получил А.И. Горобец (33) при включении в рацион бройлеров в качестве кормовой добавки хелатных соединений меди, железа и цинка с глицином, метионином и т.д.
Комплексные соединения биогенных металлов с микро- и макромолекулярными соединениями биологического происхождения положительно влияют на иммунологические свойства организма и его резистентность (119).
Хелатные комплексы цинка с метионином, цистином и цистеином нашли широкое применение при лечении паракератоза и других заболеваний, связанных с цинковой недостаточностью (124). Подкожное введение животным после острой кровопотери меди в хелатной форме с аминокислотами стимулирует процессы эритропоэза, лейкопоэза и повышает уровень содержания гемоглобина в крови (65).
Таким образом, благодаря высокой биологической активности хелатные соединения биогенных металлов находят все более широкое применение для профилактики, лечения как животных, так и птиц.
1.5 Заключение по обзору литературы
В организме можно обнаружить почти все элементы, которые есть в земной коре и морской воде. Согласно биохимической теории В. И. Вернадского существует биогенная миграция атомов по цепочке: почва®вода®пища®человек.
Для 30 элементов биогенность установлена, а остальные элементы отнесены к примесным. К их числу отнесен и титан.
Его местонахождение в периодической системе Д. И. Менделеева позволяет предположить, что по своему биологическому действию на живой организм он близок к железу, цинку, кобальту и меди, биогенность которых установлена и имеется большой экспериментальный материал по их положительному влиянию на организм как в виде солей неорганических соединений, так и в виде хелатообразующих комплексов.
Синтезированный на кафедре общей и биоорганической химии ЧГМА комплексонат титана марки Т-3 имеет ЛД50 в широком интервале - 1500 – 2400 мг/кг живой массы. В опытах на лабораторных животных, с дозировкой 10 мг/кг, он повышает фагоцитарную активность клеток.
Свойства ионов титана в водных биологических средах определяются электронным строением его атомов. Высокий заряд ионов, их малый радиус, большое число свободных орбиталей способны образовывать устойчивые степени окисления (+3) и (+4). поэтому микроэлемент титана способен образовывать комплексонаты с аминокислотами, пептидами, белками и гормонами, является катализатором окислительных процессов у растений и в животном организме, участвует в кроветворении, повышает эритропоэз, катализирует синтез гемоглобина.
Комплексонат титана не раздражает слизистую оболочку глаз и неповрежденную кожу. Сенсибилизированные свойства не выявлены, кумулятивные свойства не выражены. Коэффициент кумуляции 0.9-3.0, что указывает на низкую потенциальную опасность химического отравления препаратами.
Анализ полученных результатов позволяет констатировать, что титансодержащие соединения оказывают дозозависимое влияние на иммунный ответ живого организма.
Итак, определенной дозировки применения комплексоната титана в качестве кормовой добавки в имеющейся литературе нет, а самой низкой рекомендуемой дозировкой является 0,1% от живой массы, но она требует уточнения. Неполные данные о биологической роли титана в организме и возможности его применения в качестве стимулятора роста требуют дальнейшего изучения.