CC BY
74
УДК 613:576.89
Л.Н. Шантанова1, А.Г. Мондодоев1, Я.Г. Разуваева1, Н.М. Пронин2
К ЭТИОЛОГИИ ВСПЫШКИ ГАФФСКОЙ БОЛЕЗНИ НА ОЗЕРЕ КОТОКЕЛЬ
1Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, Улан-Удэ 2Бурятский государственный университет, Улан-Удэ
Проведено экспериментальное исследование возможных причин вспышки гаффской болезни в Бурятии на побережье оз. Котокель в 2008—2009 гг. Установлено, что у белых крыс, получавших концентрированную озерную воду, а также липопротеиновую фракцию мышечной массы рыбы наблюдали, развитие миоглобинурии с развитием, структурных повреждений, печени и. почек животных. Доказано, что хвощ речной не является, источником, появления токсического вещества в озерной воде.
Ключевые слова: гаффская болезнь, миоглобинурия, озеро Котокель, токсичная рыба, хвощ речной
TO ETIOLOGY OF HAFF DISEASE EPIDEMICS ON THE KOTOKEL LAKE L.N. Shantanova1, A.G. Mondodoev1, Ja.G. Razuvaeva1, N.M. Pronin2
Institute of General and Experimental Biology SB RAS, Ulan-Ude
Buryat State University, Ulan-Ude
Probable causes of Haff disease epidemics which took place on the Kotokel lake (Buryatia) in 2008—2009 were experimentally investigated. It was revealed, that white rats which took concentrated, lake water and lipoprotein fraction of fish muscles showed, the development of myoglobinuria along with, the development of structural injuries to the liver and kidney. Equisetum. fluviatile L. was proved, not to be the source of toxic substances presented, in the lake water.
Key words: Haff disease, myoglobinuria, the Kotokel lake, toxic fish, Equisetum fluviatile L.
Первая эпидемия гаффской болезни была зафиксирована в 1924 г. в Восточной Пруссии среди жителей поселений, расположенных на берегу залива Фришес Гафф (Гаффский залив) [5]. В последствии отдельные случаи заболевания были зарегистрированы в разные годы в Швеции [9], в США [10]. Все зарегистрированные вспышки заболевания возникали после употребления некоторых видов рыб, по неизвестным причинам приобретающих токсические свойства. Поскольку данная патология характеризовалась развитием достаточно однородного симпотомокомплекса, заболевание было квалифицировано как алиментарно-токсическая пароксизмальная миоглобинурия (АТПМ) [7, 8]. Последняя эпидемия АТПМ была зарегистрирована в Республике Бурятия в 2008 — 2010 гг. в селах, расположенных на побережье озера Котокель. Всего было зафиксировано 16 случаев заболевания АТПМ человеком: 14 — летом 2008 г., 1 — в январе 2009 г., связанных в основном с употреблением в пищу леща, выловленного в оз. Котокель и связанной с ним реки Турка. Во всех случаях у больных отмечена слабость, миалгия, неврологические расстройства в виде периферической полинейропатии, нарушения функционального состояния почек с миоглобинурией. Зафиксирован один случай летального исхода заболевания в 2008 г., причиной которого был миоглобинурийный нефроз.
Несмотря на более чем полувековую историю появления АТПМ этиология и патогенез данного заболевания до настоящего времени достаточно не изучены. Относительно природы токсического вещества и его источников было выдвинуто несколько теорий, из которых наиболее вероятной
представляется теория, связывающая появление в воде токсических веществ (предположительно соединений карбаминовой кислоты) с массовым цветением синезеленых водорослей,в основном Microcystis aeruginosa [2 — 4], а также токсинов, попадающих в воду при подтапливании прибрежных растений [1]. В случае вспышки АТПМ в Тюменской области в качестве источника токсического вещества, приводящего к развитию рабдомиолиза, указывается хвощ речной [1, 5].
Учитывая экологическую обстановку, сложившуюся в последние годы на оз. Котокель, в качестве наиболее вероятных причин появления токсичности рыбы были выдвинуты две гипотезы. Во-первых: источником токсиканта могло быть обильное размножение синезеленых водорослей (цианобактерий), вследствие высокого уровня хозяйственно-бытового загрязнения озера: на побережье расположено 3 поселения, а также более 100 туристических баз и санаториев. Вторым источником токсина могли быть прибрежные растения, в частности хвощ речной (Equisetum fluviatile L.). В 2008 г. было отмечено повышение уровня озера с подтоплением прибрежных участков в результате чего стал возможным выход токсичных веществ из хвоща в воду.
Целью настоящей работы явилось определение токсичности озерной воды и хвоща речного (Equisetum fluviatile L.), произрастающего в прибрежной зоне озера Котокель.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Эксперименты проведены на крысах линии Wistar обоего пола массой 160—180 г. Для определения токсичности хвоща речного образцы были
собраны в двух местах наиболее компактного его произрастания: в пойме р. Исток и в районе прибрежного села Черемушки. В качестве контроля использовали хвощ речной, собранный в пойме р. Безымянка на оз. Байкал. Из собранных образцов готовили отвар (1 : 10), который затем концентрировали путем выпаривания в 10 раз, а также детрит, который получали путем сбраживания 100 г/1 л в аэрируемой воде (из оз. Котокель и Байкал соответственно) в течение 2 недель. Для исследования на токсичность воды из оз. Котокель, пробы упаривали в 60 раз. Содержание сухого вещества в выпаренной воде составило 5,2 мг/мл. Животные были разделены на 6 групп: 1 гр. — интактные; 2 гр. — отвар хвоща Котокельского; 3 гр. — детрит хвоща Котокельского; 4 гр. — отвар хвоща Байкалького; 5 гр. — детрит хвоща Байкальского; 6 гр. — вода Котокельская. Испытуемые образцы вводили внутрижелудочно в объеме 1,0 мл/100 г массы животного 1 раз в день в утренние часы за 30 минут до кормления в течение 2-х недель. Для оценки токсичности в крови определяли: концентрацию миоглобина; сыворотке крови: содержание креатинина, ТБК-активных продуктов; активность аспартат- и аланинаминотрансфераз, креатинфосфокиназы; в моче — концентрацию креатинина. Также проводили общий анализ мочи с определением концентрации глюкозы, белка, билирубина, уробилина, кетонов, числа лейкоцитов и эритроцитов, рН и удельного веса. Исследования проведены с использованием биохимического анализатора «Diana» (Польша). Статистическую обработку проводили с использованием критерия Стьюдента. Полученные данные приведены в таблице 1 и рисунках 1—3.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Как следует из данных, приведенных в таблице 1, длительное (в течение 2-х недель) введение отвара и детрита хвоща котокельского, как и хвоща байкальского, не оказывает статистического значимого влияния на содержание миоглобина в крови белых крыс, тогда как при введении концентрированной воды из оз. Котокель отмечается почти двукратное
повышение данного показателя. Также на фоне введения воды отмечено ее гепатотоксическое действие, в частности, активация цитолиза, на что указывает достоверное повышение активности АсТ в крови животных. Установлено также, под влиянием воды котокельской, а также отвара и детрита хвоща котокельского достоверно повышается активность креатинфосфокиназы, указывающая на нарушение процессов энергообепечения поперечно-полосатой мускулатуры животных этих групп. Установлено, что отвар и детрит хвоща не оказывают влияния на функциональное состояние почек животных: концентрация креатинина в крови и моче крыс этих групп была на уровне физиологической нормы, также не было отмечено отклонений таких показателей как содержание белка, глюкозы, кетонов, уробилина, эритроцитов, лейкоцитов и рН мочи.
Патоморфологические исследования показали, что в печени, почках и мышечных волокнах животных, получавших отвары хвоща, собранного на побережье Байкала и Котокеля, а также детрит хвоща структурные изменения выявлены не были. В то время как у животных, которым вводили концентрированную воду оз. Котокель, в печени наблюдали снижение активности СДГ и уменьшение концентрации гликогена в гепатоцитах (рис. 1, 2), что свидетельствует о метаболических нарушениях процессов энергопродукции. Структурные изменения в печени также характеризовались нарушениями микроциркуляции и зернистой дистрофией гепацитов. В почках животных данной группы отмечали нарушения микроциркуляции преимущественно в виде дилатации сосудов и стаза эритроцитов (рис. 3). Канальцы были расширены, клетки канальцев были подвержены дистрофическим изменениям, единичные эпителиоциты были некротизированы и десквамировались в просвет канальцев. Почечные клубочки были затронуты в меньшей степени, в некоторых из них отмечали стаз эритроцитов в капиллярах. В мышечных волокнах животных, получавших концентрированную воду
оз. Котокель, структурных изменений выявлено не было.
Таблица 1
Влияние хвоща болотного и воды из оз. Котокель на биохимические показатели крови и мочи белых крыс
N Группы Показатели
Миоглобин, нг/мл Креатинин в крови, мкмоль/л Креатинин в моче, мкмоль/л АсТ, ед/л АлТ, ед/л КФК, ед,л ТБК-прод., мкмоль/л
1 Интактные 63,5 ± 8,84 83,2 ± 5,38 24,0 ± 2,04 64,2 ± 5,64 109,7 ± 98,5 960,5 ± 80,55 1,86 ± 0,15
2 Вода Котокель 111,6 ± 9,56* 81,1 ± 8,42 31,2 ± 1,18 77,2 ± 6,38 128,2 ± 13,0 1500,2 ± 113,6* 2,32 ± 0,21
3 Отвар хвоща Котокель 67,8 ± 6,02 86,4 ± 4,52 23,8 ± 2,36 125,0 ± 11,5* 119,6 ± 8,54 1330,0 ± 98,50* 2,03 ± 0,18
4 Детрит хвоща Котокель 73,3 ± 7,74 90,1 ± 9,36 33,3 ± 3,55 96,7 ± 10,02* 126,2 ± 12,0 1400,5 ± 120,3* 1,95 ± 0,15
5 Отвар хвоща Байкал 82,4 ± 6,35 76,5 ± 6,33 22,6 ± 1,84 68,4 ± 6,33 110,5 ± 8,46 985,7 ± 85,5 1,74 ± 0,18
6 Детрит хвоща Байкал 73,5 ± 8,05 85,0 ± 5,47 24,3 ± 2,30 72,3 ± 5,46 108,3 ± 9,08 1005,6 ± 102,3 1,85 ± 0,16
Примечание: * - здесь и далее значения, достоверно отличающиеся по сравнению с данными у интактных животных при Р < 0,05.
Рис. 1. Печень белых крыс, получавших отвар хвоща (левый верхний угол), концентрированную котокельскую воду (левый нижний угол), и интактных животных (правая часть рисунка). Активность СДГ в печени животных, получавших отвар хвоща котокельско-го, соответствует таковой у интактных животных. Активность СДГ в печени животных, получавших концентрированную воду оз. Котокель значительно ниже показателя у интактных животных. Окраска по Нахласу. Увеличение 10 х 4.
Рис. 2. Печень белых крыс, получавших концентрированную котокельскую воды (верх рисунка), и интактных животных (низ рисунка). Содержание гликогена в клетках печени животных, получавших концентрированную воду оз. Котокель значительно меньше, чем у интактных животных. ШИК-реакция. Увеличение 10 х 4.
Рис. 3. Почки животных, получавших концентрированную воду оз. Котокель. Нарушения микроциркуляции. Зернистая дистрофия эпителиоцитов канальцев. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение 10 х 40.
Таким образом, полученные данные свидетельствуют, что хвощ болотный обладает некоторой токсичностью, обусловленной содержащимися в его составе биологически активными веществами. Однако данное растение не является причиной вспышки АТПМ на оз. Котокель, поскольку основным признаком данного заболевания является массивный рабдомиолиз и выраженная миоглобинурия. Повышение концентрации миоглобина в крови было установлено лишь в группе животных, получавших концентрированную воду из оз. Котокель, тогда как у животных, получавших детрит хвоща болотного, данный показатель был в пределах физиологической нормы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алиментарно-токсическая пароксизмальная миоглобинурия (АТПМ) / Под ред. Г.С. Сивков. — Тюмень, 2004. — 58 с.
2. Анализ цианобактерий озера Байкал и Усть-Илимского водохранилища на наличие гена синтеза микроцистина / И.В. Тихонова, О.И. Белых, Г.В. Помазкина, А.С. Гладких // ДАН. — 2006. — Т. 409, № 3. - С. 425-427.
3. Арсан О.М. О тиаминазной активности синезеленых водорослей / О.М. Арсан // Тез. респ. научн. конф. молодых исслед. по физиологии и биохимии. — Киев, 1969. — С. 29-30.
4. Биргер Т.И. К этиологии гаффской (юксовско-сартланской) болезни / Т.И. Биргер, А.Я. Маляревская, О.М. Арсан // Гидробиологический журн. — 1973. — Т. 9, вып. 2. — С. 115—126.
5. Бурундукова Т.С. Условия и причины вспышки алиментарно-токсической пароксизмальной миоглобинурии в Тюменской области: Автореф. дис. ... канд. биол. наук / Т.С. Бурундукова. — Тюмень, 2005. — 22 с.
6. Гашев С.Н. О причинах возникновения гаффской болезни в Тюменской области / С.Н. Гашев, Н.В. Турбасова // Актуальные проблемы медицины и биологии. — Томск, 2003. — № 2. — С. 156—157.
7. Сидорова Л.Д. Поражение почек при алиментарно-токсической пароксизмальной миоглобинурии (юксовско-сартланской болезни / Л.Д. Сидорова, Л.А. Иерусалимская, М.Ф. Вален-тик // Тер. архив. — 1985. — № 10. — С. 120—123.
8. Струсевич А.В. Гаффско-юксовско-сартланская болезнь (алиментарно-токсическая пароксизмальная миоглобинурия) / А.В. Струсевич // Архив патологии. — 1966. — № 28. — С. 56 — 60.
9. Berlin R. Haff disease in Sweden / R. Berlin // Acta med. Scandinavica. — 1948. — Vol. 129. — P. 560 — 572.
10. Buchholz U. Haff Diseases: From the Baltic sea to the U.S. Shore / U. Buchholz, E. Mouzin, R. Dickey // Emerging Infectious Diseases. — 2000. — Vol. 6, N 2. — P. 192 — 195.
Сведения об авторах
Шантанова Лариса Николаевна - д.б.н., профессор, заведующий лаб. безопасности биологически активных веществ Института общей и экспериментальной биологии СО РАН. Дом. адрес: 670031, г Улан-Удэ, ул. Бийская, 90, кв. 78. Тел.: 8 3012 43 37 13 (р.), 8 3012 43 52 57 (д.), 8 914 988 9500 (с.). E-mail: [email protected].
Мондоев Александр Гаврилович - д.м.н., ст.н.с. лаб. экспериментальной фармакологии Института общей и экспериментальной биологии СО РАН. Дом. адрес: 670047, г. Улан-Удэ, ул. Столбовая, 60, кв. 113. Тел.: 8 3012 43 37 13 (р.), 8 3012 33 46 14 (д.), 8 914 843 0601 (с.). E-mail: [email protected].
Разуваева Янина Геннадьевна - к.б.н., н.с. лаб. экспериментальной фармакологии Института общей и экспериментальной биологии СО РАН. Дом. адрес: 670042, г. Улан-Удэ, ул. Приречная, 12, кв. 47. Тел.: 8 908 596 2384 (с.). E-mail: [email protected].
Пронин Николай Мартемьянович - д.б.н., профессор, заведующий лаб. паразитологии Института общей и экспериментальной биологии СО РАН. Дом. адрес: г. Улан-Удэ, ул. Бийская, 90, кв. 19. Тел.: 8 3012 43 42 29 (р.), 8 3012 43 55 47 (д.), E-mail: [email protected].
