CC BY
28
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТКАНИ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ В УСЛОВИЯХ ПЕРОРАЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СМЕСЕЙ НА ОСНОВЕ ЭТИЛЕН- И ПРОПИЛЕНГЛИКОЛЕЙ
Е.В. Сиренко
Харьковская медицинская академия последипломного образования, Украина РЕЗЮМЕ
Установлена способность ТЖ «Роса», МК и МЦ в 1/100 и 1/1000 ДЛ50 ингибировать ОВП, процессы биоэнергетики и восстановительного синтеза, что сопровождается возникновением структурно-метаболических нарушений в ткани головного мозга, проявляющихся гемостазом, периваскулярным и перицеллюлярным отеком, деструктивными изменениями нейроцитов и снижением содержания в цитоплазме клеток РНК и углеводов.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: головной мозг, дегидрогеназы, этилен- и пропиленгликоли
На основе смесей этилен- и пропиленгликолей производится широкий ассортимент тормозных, охлаждающих, гидравлических жидкостей, искусственных кож, клеев, лаков, полиуретанов, эпоксидных смол и т.д. Кроме того, данные вещества используются в
фармацевтической промышленности при изготовлении пролонгаторов лекарственных средств, компонентов различных мазей, суппозиториев, солюбилизаторов
труднорастворимых веществ, а также покровного и скользящего элемента в производстве таблеток. В современной научной литературе достаточно широко представлена информация о механизме биологического действия простых полиэфиров и данные об их токсичности, в то же время, существует достаточно большая группа многокомпонентных органических смесей, синтезируемых на основе этилен- и пропиленгликолей, не изученных в токсиколого-гигиеническом отношении. Отсутствие гигиенических регламентов и данных о токсикокинетических свойствах этих веществ требует составления прогноза их потенциальной опасности и определения недействующих доз. Целесообразным является выяснение характера влияния химического агента на ткани организма, так как способность ксенобиотика нарушать рост, морфологию, обменные процессы в тканях органов позволяет установить уровень его цитотоксичности и механизм биологического действия [1]. Результатом воздействия токсического агента может быть как повреждение клеточной мембраны, так и нарушение клеточных структур и динамики мембранозависимых ферментов, в том числе, дегидрогеназ, задействованных в синтезе макроэргических соединений и
обеспечивающих процесс тканевого дыхания [2]. Следовательно, изучение
морфофункционального состояния тканей,
окислительно - восстановительных процессов (ОВП) и окислительного фосфорилирования в условиях воздействия ксенобиотиков позволяет обосновать механизм их биологического действия, а также безвредные и недействующие уровни. Одним из этапов НИР «Научное обоснование биохимической модели структурно-метаболических нарушений в организме в результате воздействия вредных факторов, как прогностической основы диагностики донозологических состояний (№°0199У001763)» было исследование влияния веществ на основе этилен- и пропиленгликолей на внутренние органы белых крыс.
Цель - определение характера морфологических нарушений и динамики ОВП в ткани головного мозга белых крыс при пероральном воздействии на организм смесей на основе этилен- и пропиленгликолей.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Объект исследования - тормозная жидкость «Роса» (ТЖ «Роса») и промежуточные продукты ее синтеза: метилцеллозольв (МЦ) и метилкарбитол (МК). Хронический токсикологический эксперимент выполняли в течение 90 суток на крысах-самцах линии Вистар массой 180200 г. Животные подвергались пероральной затравке веществами в 1/100; 1/1000 и 1/10000 ДЛ50, что составляло соответственно 0,16; 0,016 и 0,0016 г/кг для ТЖ «Роса»; 0,10; 0,01 и 0,001 г/кг для МК и 0,015; 0,0015 и 0,00015 г/кг массы животных для МЦ. Контролем служила группа интактных крыс, содержавшихся в стандартных условиях вивария и получавших перорально при помощи зонда питьевую воду по 1,0 мл. По истечении срока эксперимента животных декапитировали под эфирным наркозом, извлекали головной мозг, фиксировали 10%
нейтральным формалином, обезвоживали в спиртах и парафинизировали. Срезы ткани окрашивали пикрофуксином и
гематоксилин-эозином [3,5]. Клеточные структуры исследовали с использованием электронного микроскопа ПЭМ-100. Для гистохимического исследования, после замораживания в жидком азоте, почки помещали в криостат (-18° С) и готовили срезы толщиной 10 мкм. В полученных препаратах определяли активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ),
малатдегидрогеназы (МДГ), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6-ФДГ),
сукцинатдегидрогеназы (СДГ), а-глицерофосфатдегидрогеназы (а-ГФДГ) и НАД-Н-дегидрогеназы, используя свойство солей тетразолия при восстановлении приобретать другую окраску. Оценку активности дегидрогеназ производили, учитывая количество гранул продукта реакции [4]. Содержание липидов определяли, окрашивая срезы суданом черным Б, углеводов - шифф-йодной кислотой, нуклеиновых кислот -галлоцианином по Эйнарсону [5]. Полученные данные обработаны
статистически с использованием критерия Стьюдента-Фишера.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В ткани головного мозга крыс
регистрировали выраженный
периваскулярный и перицеллюлярный отек, расширение просвета сосудов с явлениями эритростаза и атрофические изменения эндотелия, проявлявшиеся уплощением и фрагментацией. Выявлены многочисленные кисты, дистрофические изменения нейроцитов: уменьшение клеток в размерах, образование перицеллюлярных пустот, явления коагуляции цитоплазмы, снижение числа рибосом, разбухание митохондрий и пикноз ядра. Содержание РНК в цитоплазме резко снижено, гликоген отсутствует.
Выявленные дистрофические изменения являются морфологическим выражением нарушения тканевого и клеточного метаболизма, обменных процессов в клетке, нарушения которых сопровождаются возникновением структурных повреждений и функциональной неполноценности ткани. Установленная альтерация является результатом компенсаторного напряжения адаптационных механизмов организма в условиях повреждающего действия ксенобиотика. Максимальные нарушения структуры клеток и ткани вызывала 1/100 ДЛ50 МЦ, 1/10000 ДЛ50 веществ не изменяла морфологию ткани головного мозга. Результаты исследования динамики активности ферментов представлены в таблице.
Динамика активности ферментов в тканях органов белых крыс, (М±т)
Таблица
Фермент Орган Доза веществ Активность фермента (баллы) Контроль
МЦ ТЖ «Роса» МК
ЛДГ Головной мозг 1/100 1/1000 1,3±0,03* 3,9±0,05* 2,4±0,08* 3,7±0,04* 2,5±0,04* 4,1±0,09 4,8±0,05
СДГ Головной мозг 1/100 1/1000 1,5±0,3* 1,7±0,19* 1,3±0,48* 2,4±0,30* 2,1±0,24* 2,7±0,19 3,4±0,20
МДГ Головной мозг 1/100 1/1000 1,1±0,14* 1,7±0,20* 1,8±0,18* 1,9±0,19* 1,6±0,23* 2,4±0,35 2,6±0,15
Г-6-ФДГ Головной мозг 1/100 1/1000 1,3±0,30* 1,5±0,20* 1,4±0,30* 1,6±0,15* 1,5±0,16* 1,9±0,22 2,4±0,45
а-ГФДГ Головной мозг 1/100 1/1000 0,5±0,37* 0,6±0,40* 1,4±0,35* 1,7±0,26* 0,9±0,30* 1,9±0,39 2,4±0,16
НАД-Н-деги-дрогеназа Головной мозг 1/100 1/1000 0,4±0,12* 0,6±0,15* 0,8±0,19* 0,9±0,30* 0,5±0,10* 0,7±0,15* 2,6±0,20
Примечание: различия показателей достоверны, (р<0,05).
Установлено, что во всех случаях показатели активности ферментов в опытной группе были достоверно ниже контрольных значений. Степень выраженности нарушений зависела от дозы вещества, 1/10000 ДЛ50 не оказывала влияния на показатели активности дегидрогеназ. Максимальное снижение активности ферментов вызывало
воздействие 1/100 ДЛ50 МЦ. Так, активность НАД-Н-дегидрогеназы снижалась в присутствии вещества в 6,5 раза; ЛДГ - в 3,6 раза; МДГ - в 2,3 раза; Г-6-ФДГ - в 1,8 раза; а-ГФДГ - в 4,8 раза. На динамику СДГ в большей мере влияло воздействие ТЖ
«Роса» - вызывало снижение активности фермента в 2,6 раза сравнительно с контролем.
Результаты исследования ОВП согласуются с полученными в эксперименте структурно-функциональными нарушениями ткани головного мозга крыс. Вызванные воздействием исследуемых веществ деструктивные изменения клеточной мембраны и органелл сопровождались нарушением функциональной
полноценности клетки, в том числе, ингибированием активности дегидрогеназ, обеспечивающих начальный этап тканевого
дыхания. Таким образом, длительное поступление в организм органических веществ на основе этилен- и пропиленгликолей вызывает хроническое напряжение адаптационных
гомеостатических механизмов, которое может сменяться истощением
компенсаторных возможностей, в том числе, ингибированием ОВП, окислительного фосфорилирования и тканевого дыхания. Снижение активности ферментов, обеспечивающих получение клеткой свободной энергии и синтез АТФ способно приводить к нарушению
морфофункционального состояния
головного мозга, основного органа, обеспечивающего координационные и регуляторные функции ЦНС.
ВЫВОДЫ
1. ТЖ «Роса», МК и МЦ в 1/100 и 1/1000 ДЛ50 в условиях хронического токсикологического опыта ингибируют ОВП, процессы биоэнергетики и тканевого дыхания, которые лежат в основе формирования структурно-метаболических нарушений в ткани головного мозга.
2. Вещества в 1/100 и 1/1000 ДЛ50 вызывают нарушение кровообращения, поликистоз ткани головного мозга, обусловливают возникновение пикноза ядер нейронов, набухания митохондрий и снижения числа рибосом, снижают содержание в цитоплазме РНК и углеводов. Патогенетическим звеном выявленных изменений является тканевая гипоксия.
3. 1/10000 ДЛ50 ТЖ «Роса», МК и МЦ во всех случаях не оказывала влияния на структурно - функциональное состояние ткани мозга и активность дегидрогеназ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Проданчук Н.Г., Мудрый И.В., Кравчук А.П., и др. // Гигиена и санитария..- 2004. - № 3. - С. 24-28.
2. Розсаханова Л.М., Левицький А.П., Макаренко О.А.//Одеський мед. ж. - 2004. - № 1(81). - С.24-29.
3. Микроскопическая техника / Под ред. Д.С. Перова. -М.:Медицина. - 1996. - 544 с.
4. Подильчак М.Д. Клиническая энзимология. -К.: Здоров'я. - 1967. - 286 с.
5. Palladi G.E. // J. Exp. Med. - 1957. - Vol. 92. - P. 285-298.
