CC BY
15
HidП¡К ВДНЗУ «Украгнсъка медична стоматологгчна академ1я»
УДК: 616.831 - 06:582.232] - 091 - 092.9
Тихая И.А., Губина-Вакулик Г.И., Плитень О.Н.
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ГОЛОВНОГО МОЗГА КРЫС ПОД ВЛИЯНИЕМ ЦИАНОБАКТЕРИЙ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Харьковская медицинская академия последипломного образования Харьковский национальный медицинский университет
Целью исследования явилось изучение в эксперименте на лабораторных крысах влияния воды для питья, содержащей суспензию патогенных цианобактерий, взятых из естественных водозаборов, на структурные изменения головного мозга крыс-родильниц. Материал и методы исследования. В эксперименте были сформированы 5 групп самок крыс Вистар: животные получали ежедневно в течение 2 мес. per os через желудочный зонд по 1мл: дистиллированной воды (группа К); некипяченой водной взвеси цианобактерий концентрации 50г/м3, что считается экологической безвредной концентрацией (группа МнК); кипяченой водной взвеси цианобактерий концентрации 50г/м3 (группа МК); некипяченой водной взвеси цианобактерий концентрации 250г/м3, что считается токсичной концентрацией (группа БнК); кипяченой водной взвеси цианобактерий концентрации 250г/м3 (группа БК). После декапитации для морфологического исследования из больших полушарий головного мозга крыс вырезали кусочки, срезы которых окрашивали гематоксилином и эозином, а также методом Ниссля. Полученные результаты и выводы. В ткани головного мозга самок-крыс, потреблявших суспензию цианобактерий, обнаружены гистологические признаки повреждения и уменьшения количества нейроцитов как в коре, так и в подкорке и мозжечке, с нарастанием феномена замещающего глиоза. При этом проявления, характерные для действия токсического фактора, увеличиваются по выраженности повреждения в ряду: МК^МнК^БК^БнК. Следовательно, экспериментально показано, что сине-зеленые водоросли обладают токсическим дозозависимым действием на структуры головного мозга, а кипячение воды с суспензией сине-зеленых водорослей снижает степень токсичности.
Ключевые слова: вода, цианобактерии, головной мозг, морфологическое исследование.
Данная публикация является фрагментом совместной научно-исследовательской работы Украинского научно-исследовательского института экологических проблем АН Украины (г. Харьков) и Харьковского национального медицинского университета «Влияние токсинов цианобактерий на систему «мать-плацента-плод».
В настоящее время загрязнение среды, ок- Имеются данные об использовании циано-
ружающей человека, приобретает угрожающий бактерий в качестве источника белка и ценных
характер как для отдельных регионов, так и для всей планеты. Известно, что за последние годы наблюдается ухудшение медико-
демографических показателей и рост заболеваемости населения. Одна из причин такой тенденции - экологическая напряженность в ряде регионов, особенно в промышленных городах. Достаточно отметить, что здоровье населения на 20-40% зависит от экологических условий. Загрязнения окружающей среды особенно выражено действуют на здоровье наиболее чувствительных групп населения - детей и подростков. В этих условиях проблемы экологии человека, профилактика заболеваемости, охраны и укрепления здоровья населения, оздоровления окружающей среды приобретают особую актуальность [3].
Одним из важных факторов здоровья человека является питьевая вода. По мнению специалистов, до 80% заболеваний связано с употреблением недоброкачественной воды [6].
Водные объекты Украины загрязнены преимущественно соединениями азота, нефтепродуктами, тяжелыми металлами. Ведущими поставщиками азотных соединений на сегодняшний день являются сине-зеленые водоросли, или цианобактерии, которых насчитывается более 2000 видов. При этом экологи указывают на то, что там, где размножаются эти водоросли, другие экологические факторы уходят на второй план [4].
экзометаболитов [2].
В последние годы данные о сине-зеленых водорослях дополнились хорошо документированными сведениями о воздействии на здоровье людей и животных токсинов, продуцируемых токсичными цианобактериями, заселяющими различные резервуары и реки с возникновением их «цветения» [1, 7]. Многочисленные исследователи в различных регионах мира отмечают токсические эффекты экстрактов тех или иных видов цианобактерий [5].
Токсины цианобактерий по характеру их воздействия делятся на нейротоксичные, гепато-токсичные, нефро-, гено-, иммуно- и эмбриоток-сичные [8, 9, 10]. Наиболее изученными являются нейро- и гепатотоксины.
Несмотря на имеющиеся данные о влиянии на организм человека продуктов жизнедеятельности токсичных цианобактерий, многочисленные аспекты этого влияния на основные системы гомеостаза остаются за пределами знаний. Отсутствуют исследования о влиянии цианобактерий наших водоемов на функциональную систему «мать-плацента-плод».
Анализ вышеизложенных данных свидетельствует об актуальности проблемы охраны здоровья матери и ребенка в современных экологических условиях, о необходимости изучения основных звеньев гомеостаза в системе «мать-плацента-плод» при влиянии различных факторов внешней среды, в том числе и азотных со-
единений наших водоемов, среди которых в настоящее время угрожающими являются токсичные сине-зеленые водоросли.
В поставленном нами эксперименте на лабораторных животных изучается влияние циано-бактерий на организм матери и плода при внут-рижелудочном введении воды, содержащей цианобактерии.
Цель исследования Целью данного фрагмента исследования явилось изучение в эксперименте на лабораторных животных (крысах) влияния воды, взятой из естественных водозаборов и содержащей патогенные штаммы цианобактерий, на структурные изменения головного мозга крыс-родильниц, получавших во время беременности питьевую воду, содержащую цианобактерии.
Материал и методы исследования В эксперименте, моделирующем потребление цианобактерий per os беременными крысами популяции Вистар с получением потомства, были сформированы 5 групп животных-самок по 10 особей в каждой: 1 группа - интактые животные (группа К) - получали ежедневно per os 1мл дистиллированной воды через желудочный зонд; 2 группа - животные получали ежедневно per os 1мл некипяченой водной взвеси цианобактерий концентрации 50г/м3, что считается экологической безвредной концентрацией (группа МнК); 3 группа - животные получали ежедневно per os 1мл кипяченой водной взвеси цианобактерий концентрации 50г/м3 (группа МК); 4 группа - животные получали ежедневно per os 1мл некипяченой водной взвеси цианобактерий концентрации 250г/м , что считается токсичной концентрацией (группа БнК); 5 группа - животные получали ежедневно per os 1мл кипяченой водной взвеси цианобактерий концентрации 250г/м3 (группа БК). После завершения беременности крыс-самок и их потомство выводили из эксперимента. Среднее количество крысят в помете уменьшено, особенно в группах с использованием некипяченой взвеси цианобакте-рий: К - 10,4 особи, МК - 9 особей, БК - 8,6 особей, МнК - 6,8 особей, БнК - 7,5 особей. Соотношение полов - в пользу мужского пола во всех группах. Для морфологического исследования из больших полушарий головного мозга крыс- родильниц вырезали кусочки, из которых после стандартной проводки и заливки в парафин изготавливали срезы толщиной 4-5*10- м. Срезы окрашивали гематоксилином и эозином, а также методом Ниссля. Изучение микропрепаратов осуществляли на микроскопе Olympus BX-41.
Результаты исследования и их обсуждение При внешнем осмотре головной мозг крыс-родильниц имеет гладкую, блестящую поверхность мягких оболочек, на разрезе ткань желтоватого оттенка, плотная, с четким разделением
на серое и белое вещество. Макроскопических отличий между контрольной и опытными группами нет.
При микроскопическом исследовании у ин-тактных животных ткань головного мозга имеет следующие морфофункциональные признаки: ядра круглых нейроцитов коры головного мозга эухромные, тогда как некоторые пирамидные нейроциты иногда окружены макрофагами (сат-телитоз - приближение макрофагов для утилизации апоптозным путем погибшей клетки). Нейроэндокриноциты паравентрикулярных ядер большого размера, овально-неправильной формы; ядра этих нейроэндокриноцитов маленькие, темноватые, а цитоплазма выглядит плотной. В мозжечке клетки Пуркинье образуют ровный ряд с приблизительно одинаковыми промежутками между ними. Нейропиль во всех отделах головного мозга выглядит равномерно мелкоячеистым.
В группе МК обращает внимание увеличение количества нейроцитов в окружении макрофагов в коре головного мозга. При этом отмечается увеличение количества капилляров в ткани, укрупнение ядер эндотелиоцитов сосудов микро-циркуляторного русла. В паравентрикулярных ядрах нейроэндокриноцитов меньше, чем у ин-тактных животных, отмечается наличие глиозов на «территории» паравентрикулярных ядер. Клетки Пуркинье мозжечка оказались более крупными, зернистый слой мозжечка - с неравномерным расположением ядер.
Отсутствие кипячения потребляемой воды с малой дозой цианобактерий (группа МнК) обусловливает утяжеление морфофункционального состояния ткани головного мозга. В коре и подкорке встречаются нейроциты с явлениями гид-ропической дистрофии. Плотность размещения нейроцитов в коре и подкорке уменьшена, что свидетельствует об уменьшении их количества. Нейропиль имеет признаки деструкции в виде наличия крупных ячеек, «дыр». В мозжечке клетки Пуркинье выглядят погруженными в зернистый слой.
Потребление животными большей дозы в виде кипяченой воды (группа БК) приводит к появлению признаков угнетения нейроцитов коры головного мозга: ядра гиперхромные, уменьшенные в размерах, цитоплазма - с уменьшенным содержанием РНК. В паравентрикулярном ядре наблюдается еще более выраженное уменьшение количества нейроэндокриноцитов, есть очаги глиоза. В мозжечке в ряду клеток Пуркинье появляются существенные промежутки с отсутствием нейроцитов, что, очевидно, является результатом их постепенной убыли -апоптоза.
В группе БнК в коре обнаружено максимальное из всех опытных групп уменьшение количества нейроцитов, многие из них - с явлениями гидропической дистрофии. Нейропиль - дырчатый. Клетки Пуркинье мозжечка расположены
HidП¡К ВДНЗУ «Украгнська медична стоматологгчна академ1я»
реже, чем в предыдущих группах, ядра и цито- цианобактерии. плазма их темные и малообъемные, что свидетельствует о торможении их морфофункцио-
Литература
1. Андреюк Е.И. Цианобактерии / Е.И. Андреюк, Ж.Л. Коптева, НальНОИ аКТиВНОСТи. В.В. Занина. - К. : Наук. думка, 1990. - 159 с.
Выводы
Артемьев В.Е. Лечение фетоплацентарноИ недостаточности у больных с экстрагенитапьными заболеваниями препаратом
Таким образом, в ткани головного мозга са- ШСеПоЛВАГи>неколЕ0гАврт-емЬ9е9В9. ЛА.1Е -С /бЙТ Рос. ассоц. аку-
мок-крыс, потреблявших суспензию цианобакте- 3. Даутов Ф.Ф. Факторы окружающей среды и здоровье населе-
рий, обнаружены гистологические признаки по- ния / ФФ Даутов // ООО/П^Ти [Электр.онныИ ьресурс]. -
r ' rJ г Режим доступа: http://mfvt.ru/faktory-okruzhayushhej-sredy-i-
вреждения и уменьшения количества неироци- zdorove-naselenlya/
тов как в коре, так и в подкорке и мозжечке, с 4. Золотухин И.А. Водоросли, корни высших растений и грибы как
. биофильтрующие системы в очистке воды / И.А. Золотухин //
нарастанием феномена замещающего глиоза. Успехи совр. естествознания. - 2004. - №9. - С. 42-44.
При Этом проявления, характерные для дейст- 5. КармаИкл В.В. Токсины сине-зеленых водорослей (цианобакте-
вия токсического фактора, увеличиваются по ^-Вм№2К-рСма:й1кл-2В4М. Чернаенко // Успехи соврем. биол. -
силе повреждения в ряду: МК^МнК^БК^БнК. б. Прокопов В.°. Канцерогенний ризик для здоров'я тригаломета-
Следовательно, экспериментально показано, - по&чнгих продук™ хлоРування питно води (огляд) /.ва
" ' г Прокопов, Г.В. Чичковська // Довкiлля та здоров я. - 2002. -
что сине-зеленые водоросли обладают токсиче- №4. - С. 20-23.
ским дозозависимым действием на структуры 7. Fitzgerald D.J. Development of health alerts for cyanobacterla and
related toxins in drinking water in South Australia / D.J. Fitzgerald,
головного мозга, а кипячение воды с суспензией m.D. Burch, DA. Cunliffe // Environ. Toxicol. (Environ. Toxicol. and
сине-зеленых водорослей снижает степень ток- Water Qual) - 1999 - V. 14, №i. - р. 203-209
сичности.
Перспективы дальнейших исследований
Дальнейшее исследование предполагает изучение влияния цианобактерий на структур-
Marsalek B. Review of toxicity of cyanobacteria in Slovakia / B. Marsalek, L. Blaha, F. Hindak // Biologia. - 2000. - №55 (6) - P. 645-652.
9. Marsalek B. Toxic cyanobacteria in Czech and Slovak republic / B. Marsalek, J. Turanek, F. Hindak // Proceedings of 1st European Phycological Congress, Collogne. - 1996. - P. 44.
10. Rapala J. Toxin production by freshwater cyanobacteria: effects of
ные изменения головного мозга потомства от environmental factors / J. Rapala // Diss. Biocentri Viiki Univ.
крыс-самок, употреблявших воду, содержащую Helsingiensis. - 1998. - №9. - p. 1-63.
Реферат
МОРФОЛОГ1ЧН1 ОСОБЛИВОСТ1 ГОЛОВНОГО МОЗКУ ЩУР1В П1Д ВПЛИВОМ Ц1АНОБАКТЕР1Й В ЕКСПЕРИМЕНТ1 Тиха 1.А., Губша - Вакулiк Г.1., Плiтень О.М.
Ключовi слова: вода, цiанобактерií, головний мозок, морфолопчне дослiдження.
Метою дослщження було вивчення в експеримент1 на лабораторних щурах впливу води для пиття, що мютить суспензш патогенних ц1анобактерш, узятих з природних водозабор1в, на структурн1 зм1ни головного мозку щур1в-пород1ль. Матер1ал i методи дослщження. В експеримент1 були сформован! 5 груп самок щур!в В!стар: тварини отримували щодня впродовж 2 м!с. per os через шлунковий зонд по 1мл: дистильованоТ води (група К); некип'яченоТ водноТ суспензи ц!анобактерш концентрацп 50г/м3, що вважаеться еколопчною нешк!дливою концентрац!ею (група МнК); кип'яченоТ водноТ суспенз!Т ц!аноба-ктер!й концентрацп 50г/м3 (група МК); некип'яченоТ водноТ суспензп ц!анобактер!й концентрац!Т 250г/м3, що вважаеться токсичною концентрац!ею (група БнК); кип'яченоТ водноТ суспенз!Т ц!анобактер!й концентрацп 250г/м3 (група БК). Пюля декап!тац!Т для морфолог!чного досл!дження з великих п!вкуль головного мозку щур!в вир!зали шматочки, зр!зи яких забарвлювали гематоксилшом i еозином, а також методом Нюсля. Отримаш результати i висновки. В тканин! головного мозку самок-щур!в, що споживали суспензш ц!анобактер!й, виявлен! г!столог!чн! ознаки пошкодження i зменшення к!лькост! нейроцит!в як в кор!, так i в п!дк!рц! i мозочку, з наростанням феномена замщаючого гл!озу. При цьому прояви, характеры для дм токсичного чинника, збтьшуються по виразност пошкодження в ряду: МК^МнК^БК^БнК. Отже, експериментально показано, що синьо-зелен водорост волод!ють токсичною дозозалежною д!ею на структури головного мозку, а кип'ятшня води з суспенз!ею синьо-зелених водоростей знижуе ступ!нь токсичност!.
Summary
MORPHOLOGICAL CHARACTERISTICS OF RATS' BRAIN UNDER EFFECT OF CYANOBACTERIA IN EXPERIMENT
Tykha I.A., Gubina - Vakulik G.I., Pliten O.N.
Key words: water, cyanobacteria, brain, morphological research.
The purpose of research was to study the effect of drinking water containing a suspension of pathogenic cyanobacteria which were taken from water supply points on the structural changes of brain in parturient rats in experiment. All the female Whistar rats were divided into 5 experimental groups: the animals who were given distilled water in a dose of 1ml per os through a gastric tube daily for 2 months (group C); the animals who were given an unboiled water suspension of cyanobacteria in concentration of 50g/m3 which was considered as ecologically harmless (group SnC); ); the animals who were given a boiled water suspension of cyanobacteria in concentration of 50g/m3 (group SC); the animals who were given a boiled water suspension of cyanobacteria in concentration of 250g/m3 (group BnC) that was considered as a toxic concentration; and the group given a boiled water suspension of cyanobacteriae in concentration of 250g/m3 (group
2
BC). After decapitation to carry out the morphological study some pieces from the large cerebral hemispheres of the rats were excised and stained with hematoxylin and eosin, and by Nissl's method as well. It was found out the brain tissues of the rats who were given a suspension of cyanobacteria showed histological signs of the damage and reduction in the number of neurocytes both in the cerebral cortex and in the subcortex and the cerebellum, accompanied with increase of the replacing gliosis phenomenon. At the same time the manifestations typical under the action of toxic factors increased in their intensity in the series: SC^SnC^BC^BnC. Therefore, it was shown by the experiment that cyanobacteria produced toxic dose-dependent effect on the brain structures, and the boiling of water containing a suspension of cyanobacteria reduced its toxicity.
УДК [611.71/.72.018:612.014.461/.462]-053 Ткач Г.Ф.
МОН1ТОРИНГ Х1М1ЧНОГО СКЛАДУ К1СТОК СКЕЛЕТУ ЗА УМОВ Д11 Г1ПООСМОЛЯРНО1 ППЕРПДРАТАЦП Р1ЗНОГО СТУПЕНЮ ВАЖКОСТ1 ТА В ПЕР1ОДИ РЕАДАПТАЦП У ТВАРИН ЗР1ЛОГО В1КУ
Сумський державний уыверситет, медичний шститут
Виконат досл{дження х{м{чного складу кжток тварин зршого вту, що перебували в умовах г{-перг{дратаци довели, що в пор{внянт з контролем в{дбуваеться пом{тна демтерал{зац{я скелету. Ступть { спрямоватсть цих змт залежать в{д важкост{ гтерг1дратацп та перюду реада-птацгг.
Ключов1 слова: кютки скелета, хЫчний склад, щури, пперпдратац1я.
Науково-дослщна тема кафедри "Морфофункцюнальж особливост1 перебудови скелета та внутршнлх оргажв в умовах пору-шення гомеостазу" (№ 010и001287)
Вступ
Патолопя кютковоТ системи значно поширю-еться в Укра'нi та в усьому свт та посщае трете мiсце пiсля серцево-судинних захворювань та цукрового дiабету [1]. Слщ зазначити, що хворо-би опорно-рухового апарату е найбтьш частою причиною непрацездатност й iнвалiдностi, при-водячи тим самим до значних економiчних втрат суспiльства [2]. Прогностичн статистичнi данi показують, що якщо не втручатися в ситуацш, то до 2020 р. хворобами кютковоТ системи мо-жуть занедужати 60 млн чоловiк, тобто майже 20% популяцп. Тому Всесвiтня органiзацiя охо-рони здоров'я визначала перiод 2000-2010 р. як "десятил^тя вивчення й попередження захворювань кюток i суглобiв" (The Bone and Joint Decade 2000-2010) [3].
Сталють водно-сольового обмiну е обов'язковою умовою нормально' життедiяльно-стi органiзму [4]. У кл^чнш практицi досить часто зус^чаються зсуви водно - електрол^ного балансу, що можуть ускладнювати чи порушува-ти перебiг структурно функцюнального стану кютковоТ тканини [5]. Тому встановлення рiвня максимально допустимих пперпдрацшних впливiв, якi б не викликали патолопчних змiн у скелету вивчення закономiрностей розвитку та мехашз-мiв функцюнальноТ адаптацiТ кюток е перспекти-вним напрямком.
Мета роботи
В умовах експерименту провести моыторшг хiмiчного складу кiсток скелету щурiв зрiлого вiку в умовах впливу ппоосмолярноТ гiпергiдрiТ легкого, середнього, важкого ступеню важкост та в перюди реадаптацiТ.
Матерiал i методи дослiдження
Дослiдження виконанi на 48 безпорщних 6i-лих щурах-самцях репродуктивного вку (6 мюя-^в). Bei тварини були подiленi на контрольну та експериментальну серп.
Контрольна серiя була представлена штакт-ними щурами, як знаходилися в звичайних умовах вiварiю.
Експериментальна серiя - була представлена щурами зршого вку, яким моделювали гiпоосмолярну ппергщрш легкого, середнього та важкого ступешв важкостi. Для досягнення ппергщратаци тваринам внутршньошлунково вводили дистильовану воду в ктькосп 10 мл тричi на добу. В якост iжi використовували виварен знесоленi продукти для зменшення надходження солей в органiзм. Для запоб^ання фiзiологiчноT корекцп водного гомеостазу i досягнення необхiдного ступеня пдратацп щурам вводили синтетичний аналог АДГ (вазопресина) - "Минирин" (Ferring), два рази на добу в дозi 0,01 мг. Тривалють моделювання пперпдратацп залежала вiд IT ступеню: легкий стушнь досягаеться за 10 дшв (рiст пдратацп зростае на 5%), середнш ступiнь гщратацп досягаеться за 15 i важкий ступшь - за 25 днiв (рют пдратацп зростае вiдповiдно на 8% i 15%).
По закiнченню строев моделювання гшергщрп тварин виводили з експерименту шляхом передозування парами ефiру й проводили 1'х скелетування. Для вивчення реадаптацшних процесiв пюля досягнення важкого ступеню п-пергщратацп щурiв переводили на звичайний питний та харчовий режим i через 7, 14, 21 та 30 добу пюля закшчення експерименту видтяли плечовi i тазовi кiстки , а також Ill поперековий
