CC BY
14
УДК 611-018.46-003.219:615:271
© М. Д. Осипенко, О.А. Овсянникова, Н.Н. Тризно, А.Е. Лазько,2009
М.Д. Осипенко, О. А. Овсянникова, Н.Н. Тризно, А.Е. Лазько
АНТИОКСИДАНТНАЯ ТЕРАПИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ ПОЛЛЮТАНТОВ НА КОСТНЫЙ МОЗГ НА ЭТАПАХ ПОСТНАТАЛЬНОГО ОНТОГЕНЕЗА
ГОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия Росздрава»
Статья затрагивает вопросы влияния серосодержащего газа на различные типы эритробластических островков (ЭО) в костном мозге крыс и возможности их коррекции при помощи антиоксидантной терапии (витаминов Е и С) на этапах постнатального онтогенеза. Отмечено, что применение протекторов на фоне воздействия газообразных серосодержащих поллютантов вызывает разнонаправленные изменения числа ЭО различных типов, модифицирующихся в зависимости от этапа онтогенеза, на котором это воздействие было произведено. Характер этого процесса подтверждает представления о наибольшей экосенситивности эритрона в неполовозрелом возрасте, его относительной устойчивости в зрелом и усугубляющейся разбалансировке процессов саморегуляции эритропоэза в старческом.
Ключевые слова: антиоксиданты, серосодержащие поллютанты, эритропоэз, эритробластические островки, этапы онтогенеза.
M.D. Osipenko, O.A. Ovsyannikova, N.N. Trizno, A.E. Lazko
ANTIOXIDANT THERAPY OF INFLUENCE OF GAS LIKE SULFUR CONTAINING POLLUTANTS ON THE BONE MARROW IN VARIOUS STAGES OF ONTOGENESIS
The article deals with the problem of influence of sulfur containing gas on different types of erythroblastic islands (EL) in bone marrow of rats and possibilities of its correction with the help of antioxidant therapy (vitamins E and C) on the stages of postnatal ontogenesis. It was marked that the usage of protectors on the base of action of gas like sulfur containing pollutants may produce different changes of various types of EL modifying the dependence on stage of ontogenesis at which it was made. The character of this process confirms the idea about the largest ecosensitivity of erythrone in non-sexual age, its relative resistance in adult age and decreasing disbalance of processes of self-regulation of erythropoiesis in old age.
Key words: antioxidants, sulfur containing pollutants, erythropoiesis, erythroblastic islands, stages of ontogenesis.
Интенсивная хозяйственная деятельность человека оказывает резко негативное влияние на окружающую среду, важную роль в котором играет загрязнение сложными химическими поллютантами. Значительная доля вины в этом лежит на крупных промышленно - технологических комплексах [1, 9, 10].
Среди промышленных предприятий Астраханского региона газоперерабатывающий комплекс занимает особое место. Условия труда на большинстве рабочих мест предприятия характеризуются наличием ряда вредных и опасных факторов производственной среды, что обусловлено особенностями добываемого и перерабатываемого углеводородного сырья и характером технологических процессов [12].
В настоящее время имеется огромное количество сведений о влиянии производственных факторов в газовой промышленности на состояние различных систем организма человека. Однако воздействие газообразных серосодержащих поллютантов на кровь и кроветворение изучено недостаточно. К сожалению, в доступной литературе отсутствуют работы, посвященные изучению влияния газообразных серосодержащих поллютантов, которые имеют особое значение для здоровья населения Астраханского региона, на эритробластические островки и происходящий в них эритропоэз.
Отсутствие исследований этого плана делает трудноразрешимыми задачи разработки эффективных методов повышения устойчивости эритропоэза к воздействию серосодержащих поллютантов и поиска действенных и безопасных антидотов.
Цель работы: экспериментальная оценка эффектов влияния антиоксидантов (витаминов Е и С) на характер эритропоэза и эритробластические островки при воздействии серосодержащего газа на различных этапах постнатального онтогенеза.
Материалы и методики. Для достижения поставленной цели проведен эксперимент на 54-х белых беспородных крысах - самцах. Были сформированы три типа групп: I -контрольные, II - подвергающиеся воздействию серосодержащих поллютантов, III - подвергающиеся воздействию серосодержащих поллютантов и получающие протекторное воздействие. Каждый тип состоял их трех групп по 6 особей в каждой, животные в которых находились на тех же этапах индивидуального развития, что и люди на протяжении постнаталь-ного онтогенеза. Группы II и III типов подвергались воздействию газообразных серосодержащих поллютантов в тот момент, когда животные в них имели возраст, равный половине того периода своего развития, который соответствовал выбранному для изучения этапу онтогенеза человека. Распределение экспериментальных животных в соответствии с периодами онтогенеза человека производилось по данным, приведенным в работах Н.Г. Карнауховой [8], В.И. Западнюка [4], В.А. Душкина [3], И.П. Западнюка с соавт. [5], E. Hagemann, G. Schmidt [14], E.I. Farris [13].
В качестве токсического агента был применен природный осушенный газ Астраханского газоконденсатного месторождения (АГКМ).
В эксперименте использовалась концентрация газа в газовоздушной смеси, составляющая 90±4 мг/м3 по сероводороду, что в 30 раз больше предельно допустимой концентрации (ПДК) сероводорода для рабочих зон при одновременном присутствии углеводородов. Затравка серосодержащим газом проводилась 4 часа в осенне-зимние сезоны статистическим методом в течение 30 дней за исключением воскресных дней строго с 10 до 14 часов.
Концентрация газа и условия затравки полностью соответствовали условиям проведения токсикологических экспериментов, изложенных в издании ВОЗ «Принципы и методы оценки токсичности химических веществ» [11].
В качестве патогенетических протекторов воздействия газообразных серосодержащих поллютантов использовались антиоксиданты - витамин Е (50 мг/кг) и аскорбиновая кислота (0,5 мМ/кг), которые вводили животным перорально каждый день эксперимента перед началом затравки.
Выделение из костного мозга крыс островков эритроидной ткани - ЭО - осуществлялось с помощью метода, разработанного Ю.М.Захаровым с соавт. [6].
Расчет количественных показателей, характеризующих состояние эритропоэза в ЭО, производился по методу Л.В. Ворговой и Ю.М. Захарова [2] на основе полученных данных о количестве ЭО в костном мозге животных и их распределении по классам зрелости [6].
Результаты собственных исследований.
Как показали исследования, применение протектора на фоне действия газообразных серосодержащих поллютантов вызывает уменьшение содержания эритроцитов в периферической крови у крыс всех изученных возрастов.
На неполовозрелом этапе онтогенеза положительная динамика данного показателя наиболее демонстративна. Содержание эритроцитов после использования протектора снижается по сравнению без такового на 65%, но все же остается больше соотносительно с интакт-ными животными на 20% и эта разница высокодостоверна (Р < 0,01).
Использование протектора в зрелом возрасте вызывает не столь активное снижение содержания эритроцитов в периферической крови как в предыдущем случае - всего на 24%. Однако, учитывая достаточно небольшое повышение данного показателя под воздействием токсиканта, этого повышения оказалось достаточно, чтобы обеспечить статистически достоверное его возвращение к нормальным значениям.
Применение патогенетической протекторной терапии в более пожилом - старческом периоде онтогенеза подопытных животных вызывает достаточно активное снижение содержания эритроцитов в периферической крови на 54%. Но все же этого снижения оказалось
недостаточно, чтобы скомпенсировать переизбыток эритроцитов, который был вызван воздействием газообразных серосодержащих поллютантов. Определяется статистически достоверный (Р < 0,05) переизбыток содержания периферических эритроцитов у животных в старческом периоде онтогенеза в 25% и после использования протекторов, что, вероятно, вызывается весьма значительной интоксикацией и истощением репаративных возможностей эри-трона в этом возрасте.
В неполовозрелом возрасте использование протектора вызывает резкое высокодостоверное (Р < 0,01) снижение количества эритробластических островков на 17% по сравнению с просто воздействием токсиканта. Однако все же остается высокозначимая разница (Р < 0,01) между этой уже сниженной величиной и контрольными значениями данного параметра у интактных животных, которую можно объяснить очень значительным повышением количества эритробластических островков в ответ на воздействие токсиканта, которую мы наблюдаем у животных данной возрастной группы.
В группе экспериментальных животных зрелого возраста применение протектора вызывает похожие эффекты, которые приводят, однако, к иным результатам. Так же, как и в предыдущей возрастной группе, наблюдается статистически достоверное (Р < 0,05) снижение количества ЭО на 9%, если считать за исходный уровень только воздействие газа. Но в данной возрастной группе, в противоположность предыдущей, количество ЭО после использования протектора становится статистически неотличимым (Р > 0,05) от аналогичного количества у интактных животных такого же возраста, что предполагает достаточно эффективное использование патогенетического воздействия.
Аналогичное воздействие на экспериментальных животных старческого возраста также вызывает положительный, но парадоксальный эффект. В противоположность двум предыдущим случаям применение протектора сопровождается не снижением, а повышением на 8%, правда на границе статистической достоверности, количества эритробластических островков по сравнению со случаем просто воздействия газа, что приводит к практической нормализации количества ЭО (разница «протектор» - «контроль» не достоверна, Р > 0,05). Подобная реакция эритрона животных старческого возраста свидетельствует об изменении механизмов его адаптации и требует дальнейшего изучения.
При анализе результатов экспериментального исследования с протектирующим воздействием обращает на себя внимание стремление возрастной динамики содержания всех типов ЭО приблизиться к уровню возрастной нормы, что можно рассматривать как относительную нормализацию эритропоэза в результате процесса улучшения его условий. Однако выраженность этого процесса для различных типов ЭО неодинакова.
В частности, ЭО I класса зрелости (ЭО1) в ответ на сочетанное действие поллютантов и протектора в неполовозрелом возрасте демонстрируют весьма значительное и статистически высокодостоверное повышение своей численности. В следующем, зрелом возрасте, под действием протектора происходит такое резкое падение количества островков данного вида, что их численность становится малоотличимой от возрастной нормы, т.е. находится на грани статистической достоверности различий.
В старческом периоде онтогенеза действие протектора приводит к практической нормализации строения и количества ЭО1, т.к. различие их числа и возрастного контроля становится статистически недостоверным. Динамика количества ЭО1 от зрелого до старческого возраста в условиях воздействия протектора практически полностью определяется инволю-тивными процессами на фоне незначительного эффекта серосодержащих поллютантов.
Возрастная динамика количества ЭО II класса зрелости (ЭО2) в условиях сочетанного воздействия поллютантов и протектора схожа в основных чертах с аналогичным параметром ЭО1. Однако эффективность протекторного действия не столь сильно зависит от возраста, как в предыдущем случае. Протектор снижает повышенное в результате токсического воздействия количество ЭО2 практически на одну и ту же величину, независимо от возраста. В
то же время разница с контролем в численности ЭО2 при использовании протектора остается достоверной для всех возрастов.
Весьма интересна возрастная динамика содержания ЭО III класса зрелости (ЭО3) в условиях действия протектора. В неполовозрелом возрасте четко выражено стремление повысить резко сниженное под действием токсиканта число эритробластических островков этого типа в костном мозге. На зрелом этапе онтогенеза содержание ЭО3 становится практически идентичным возрастному контролю.
Далее, в старческом возрасте, наблюдается небольшое, но статистически достоверное превышение количества ЭО3 над возрастным контролем, возможно свидетельствующее об активации превращения ЭО2 в ЭО3 примененными в качестве протектора веществами и стимуляции ими эритропоэза.
Протектирующее воздействие на содержание инволюциирующих эритробластических островков (ЭОинв) в условиях экзоинтоксикации в неполовозрелом возрасте довольно незначительно.
Это подтверждается отсутствием статистически достоверной разницы в величине данного параметра в случае применения протектора и без него.
Но уже в зрелом периоде онтогенеза использование протектора дает весьма ощутимый эффект, выражающийся в высокодостоверном росте числа ЭОинв на 15% по сравнению с только действием газа.
В старческом возрасте протектирующий эффект снижается и не обеспечивает соответствие количества инволюцирующих эритробластических островков возрастной норме, хотя и остается статистически достоверным, т. к. количество ЭО данного типа значимо превосходит аналогичную величину без применения протектора.
Использование протектора в условиях воздействия поллютантов сопровождается стремлением динамики содержания реконструирующихся ЭО приблизиться в возрастной норме. Это достаточно уверенно получается в неполовозрелом и зрелом возрасте экспериментальных животных, о чем свидетельствует высокодостоверное различие (Р < 0,01) между соответствующими величинами.
В старческом возрасте эффективность протектора снижается, так как различие между количеством реконструирующихся ЭО с применением протектора и без него резко сокращается, но все же остается статистически значимой (Р < 0,05). Данный факт свидетельствует о существенном замедлении образования ЭО данного типа в этом возрасте, несмотря на использование протектора.
Заключение. Использование антиоксидантов в качестве протекторов токсического действия серосодержащего газа выражается в характерном для эритробластических островков стремлении приблизиться к своей возрастной норме. Особенно четко это выражено в неполовозрелом и зрелом этапах онтогенеза экспериментальных животных. Однако в старческом возрасте факты свидетельствуют о незначительном положительном влиянии протекти-рующего воздействия. Характер этого процесса подтверждает представления о наибольшей экосенситивности эритрона в неполовозрелом возрасте, его относительной устойчивости в зрелом и усугубляющейся разбалансировке процессов саморегуляции эритропоэза в старческом. Аналогичное заключение можно сделать, анализируя возрастную динамику содержания эритроцитов в периферической крови животных.
ЛИТЕРАТУРА
1. Агаджанян Н.А., Северин А.Е., Радыш И.В., Шастун С.А. Предисловие к материалам XI Международного симпозиума «Эколого - физиологические проблемы адаптации». - М.: РУДН - 2003. - С. 4.
2. Воргова Л. В., Захаров Ю. М. Об изменении эритробластических островков костного мозга у животных при сочетании тепловых и мышечных нагрузок // Физиол. журн. СССР им. И. М. Сеченова. - 1990. - Т. 76, № 2. - С. 200-206.
3. Душкин В. А. Лабораторное животноводство - М.: Россельхозиздат, 1980. - 48 с.
4. Западнюк В.И. К вопросу о возрастной периодизации лабораторных животных // Геронтология и гериатрия. Ежегодник. - К.: Здоровье, 1971-1972. - С. 433-438.
5. Западнюк И.П., Западнюк В.И., Захария Е.А., Западнюк Б.В. Лабораторные животные - Киев: Вища школа, 1983. - 381 с.
6. Захаров Ю. М., Мельников М.Ю., Рассохин А.Г. Классификация эритробластических островков костного мозга с учетом изменения их клеточного состава // Арх. анат., гистол. и эмбриол. - 1990. - № 5. - С. 38-42.
7. Захаров Ю.М., Рассохин А.Г. Эритробластический островок. - М.: Медицина. - 2002. - 280 с.
8. Карнаухова Н.Г. Определение возраста серых и черных крыс // Экология. - 1971. - № 2. - С. 97-100.
9. Логинов П. В. Влияние витамина Е на гипоталамо-гипофизарную систему самцов белых крыс при окислительном стрессе, индуцированном природными токсикантами: автореф. дис. ... канд. биол. наук -Астрахань, 2004. - 25 с.
10. Панкова В. Б. Профессиональные заболевания верхних дыхательных путей - модель экологической патологии ЛОР-органов // Актуальные вопросы гигиены труда и профпатологии. - Шимкент, 1995. - С. 217-220.
11. Принципы и методы оценки токсичности химических веществ. Ч. 1. - Женева: ВОЗ, 1981. - 312 с.
12. Щугорев В. Д., Бучин В.Н. Концепция охраны здоровья работников ООО «Астраханьгазпром» и членов их семей на 2001 - 2005 г.г. // Проблемы охраны здоровья и окружающей среды. Сборник научных трудов, посвященный 20-летию ООО «Астраханьгазпром». - Астрахань, 2001. - С. 12-19.
13. Farris E. I. [et al.] The rat in the laboratory investigation. - New York, 1962. - 364 p.
14. Hagemann E., Schmidt G. Ratte und Mans. - Berlin, 1960. - 320 s.
Осипенко Марина Дмитриевна, ассистент кафедры патофизиологии ГОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия Росздрава», Россия, 414000, г. Астрахань, ул. Бакинская, 121,
тел. (8512) 38-77-63, E-mail: aline31@mail.ru
Овсянникова Ольга Александровна, кандидат медицинских наук, ассистент кафедры патофизиологии ГОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия Росздрава»
Тризно Николай Николаевич, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой патофизиологии ГОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия Росздрава»
Лазько Алексей Евгеньевич, доктор медицинских наук, старший научный сотрудник, заведующий кафедрой адаптивной физической культуры ГОУ ВПО «Астраханский государственный университет»
