CC BY
35
УДК 615.9(546.49):612.82-092.9
Л.Р1. Соседова, Н.Л. Якимова, Е.А. Титов
ОСОБЕННОСТИ ХРОНИЧЕСКОМ РТУТНОЙ ИНТОКСИКАЦИИ В ДИНАМИКЕ ПОСТКОНТАКТНОГО ПЕРИОДА (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
Ангарский филиал Восточно-Сибирского научного центра экологии человека СО РАМН - Научноисследовательский институт медицины труда и экологии человека (Ангарск)
У белых крыс в динамике постконтактного периода воздействия паров ртути выявлено нарушение окислительного метаболизма, увеличение содержания дофамина в головном мозге, нарушение ультраструктуры нервной ткани, изменение поведения с нарастанием тревожно-депрессивного состояния, что свидетельствовало о прогредиентности течения нейроинтоксикации. Обоснована необходимость углубленного исследования нервной системы у работавших ранее в контакте с ртутью и принимавших участие на демонтаже оборудования ртутных производств для профилактики развития хронической ртутной интоксикации.
Ключевые слова: пары ртути, поведение, биохимические и морфологические нарушения, крысы
FEATURES OF A CHRONIC MERCURY INTOXICATION IN DYNAMICS OF THE POSTCONTACT PERIOD (EXPERIMENTAL RESEARCH)
L.M. Sosedova, N.L. Yakimova, E.A. Titov
Angarsk Branch of East Siberian Scientific Center of Human Ecology SB RAMS - Scientific Institute
of Occupational Medicine and Human Ecology, Angarsk
At albino rats in dynamics of the postcontact period of influence vapors mercury infringement of an oxidizing metabolism, increase in the maintenance dopamine in a brain, infringement of ultrastructure of a nervous tissue, change of behaviour with increase alarm depression that testified about progressing currents neurointoxication is revealed. Necessity of the profound research of nervous system at worked earlier in contact to mercury and taken part on dismantle of the eguipment of mercury manufactures for prophylaxis of development of a chronic mercury intoxication is proved.
Key words: vapors mercury, behaviour, biochemical and morphological infringements, rats
Ртуть — приоритетный экотоксикант, глобальный загрязнитель, обладающий выраженными кумулятивными и нейротоксичными свойствами, использующийся во многих отраслях промышленности и в быту. В большинстве субъектов РФ по-прежнему складывается неудовлетворительная ситуация с утилизацией ртутьсодержащих отходов, загрязненного ртутью оборудования и строительного мусора, несмотря на проводимую работу демеркуризационных предприятий, осуществляющих их централизованный сбор и хранение [10]. Актуальна проблема загрязнения ртутью жилых, общественных зданий [3, 5, 11] и объектов окружающей среды [14]. До настоящего времени остаются практически нерешенными проблемы, касающиеся особенностей течения ртутной интоксикации в постконтактном периоде и механизмов поражения нервной системы (НС), лежащих в основе формирования отдаленных эффектов нейротоксичности. Многолетними исследованиями специалистов Ангарского филиала ВСНЦ ЭЧ СО РАМН установлено, что у больных с ртутной интоксикацией в отдаленном периоде наблюдается прогрессирование токсической энцефалопатии [2,4,6]. Кроме того, в постконтатном периоде хроническая ртутная интоксикация выявляется у лиц, занятых на проведении дезактивирующих и демонтажных работ остановленных ртутных производств.
Цель работы — изучить особенности формирования отдаленных нейротоксических
эффектов воздействия металлической ртути в эксперименте.
МЕТОДИКА
Экспериментальное моделирование ртутной интоксикации проводили путем ингаляционного воздействия парами ртути в концентрации 0,61 ± 0,05 мг/м3 (л = 200) в течение 7 недель на беспородных белых крыс-самцов, полученных путем собственного разведения в виварии Ангарского филиала ВСНЦ ЭЧ СО РАМН. Животным контрольной группы (л = 200) в том же режиме в затравочные камеры подавался воздух. Обследование белых крыс проводили сразу после окончания воздействия (1 срок) и через 9 недель (2 срок). Экспериментальные исследования проводили в соответствии с приказом № 755 М3 СССР от 12.08.1977 г. «О мерах по дальнейшему совершенствованию организационных форм работы с использованием экспериментальных животных», строго соблюдая правила проведения работ с использованием экспериментальных животных. Для изучения двигательной активности белых крыс их тестировали в «открытом поле». В гомогенате мозга животных определяли: оксид азота по методу Голикова П.П. [4], дофамин при помощи тест-наборов 3Cat EIA (LDN, Germany). Морфологическое и морфометрическое исследование выполняли на препаратах нервной ткани, окрашенных общепринятыми методиками [7] с помощью компьютерной
микроскопической видеосистемы «Quantimet 550IW» («Leica», Англия). Весь материал исследовали на световом микроскопе Olympus ВХ-51.
Математико-статистические методы исследований включали в себя методы параметрической (t-критерий Стьюдента) и непараметрической (критерий Манна —Уитни) статистики с использованием пакета прикладных программ Statistica for Windows 6.0. Проверку на соответствие нормальному распределению признаков проводили
представлены в виде медианы и стандартного отклонения Me ± SD, в виде медианы и интерквар-тильного интервала Ме (25 — 75).
РЕЗУЛЬТАТЫ
При экспериментальном моделировании ртутной интоксикации установлено, что в раннем периоде структура паттернов поведения белых крыс характеризовалась значимым повышением количества актов «обнюхивание», уменьшением числа актов «вертикальная стойка», «груминг» (р < 0,05), свидетельствующих об усилении двигательной активности, высоком уровне негативноэмоционального состояния. В отдаленном периоде интоксикации у животных опытной группы по сравнению с контрольными особями снизился исследовательский компонент поведения, на что указывало уменьшение числа актов «норка», «стойка с упором» (р < 0,05). Кластерный анализ целостной структуры поведения в отдаленном периоде, выявил у белых крыс с интоксикацией ртутью нарушение цепочки переходов двигательных актов, обедненность поведения, низкую двигательную активность, сохранение высокого уровня тревожности и слабую исследовательскую мотивацию, что в совокупности подтверждало развитие депрессивноподобного состояния. Структура поведения контрольных белых крыс отражала эталонное поведение с характерной видоспецифической двигательной и ориентировочно-исследовательской активностью, с достоверными переходами актов «локомоции — обнюхивания», «обнюхивания — норки», «стойка с упором — обнюхивания».
При оценке ответных реакций со стороны ЦНС по реагированию на хроническое воздействие ртути у человека и белых крыс наблюдалось максимальное сходство и сопоставимость изучаемых параметров: неврозоподобные нарушения тревожного, агрессивного и депрессивного характера соответствовали повышенной тревожности, негативной эмоциональности у белых крыс; астеническое состояние — угнетению общей двигательной активности животных; снижение мотивации и жизненных интересов у больных - ослаблению ориентировочно-исследовательской активности. Анализируя поведение белых крыс в целом, можно заключить о формировании при хроническом воздействии паров металлической ртути патологического состояния, характерного для ртутной интоксикации. Таким образом, адекватность создаваемой модели патологии человека дает нам
основание к допустимости экстраполяции экспериментальных данных с модели на человека.
нального состояния ЦНС при ртутной интоксикации особую значимость имеют результаты биохимического и морфологического обследования нервной ткани головного мозга экспериментальных животных. Результаты биохимических и морфологических исследований в нервной ткани животных с ртутной интоксикацией свидетельствовали о значительных нарушениях, нарастающих в динамике постконтактного периода. Нарушения окислительного метаболизма в организме животных с ртутной интоксикацией проявились снижением уровня N0 в гомогенате головного мозга (р = 0,049) сразу после окончания воздействия и тенденцией к снижению данного показателя (р = 0,09) в отдаленном периоде. Ко 2 сроку возросло содержание в ткани мозга дофамина (р = 0,028) [12]. Подобные изменения были выявлены у больных в отдаленном периоде ртутной интоксикации [8].
Морфологические исследования у животных с ртутной интоксикацией показали, что на протяжении всего постконтактного периода в ткани головного мозга обнаруживались периваскулярный и перицеллюлярный отек, вследствие нарушения кровоснабжения головного мозга и изменения проницаемости гематоэнцефалического барьера. Количество нейронов с явлениями дистрофии в коре головного мозга составляло от 12,4 % до 8,9 % на единицу площади (рис. 1).
Наблюдалось стойкое увеличение площади ядра клетки на 66 % (1 срок) — 50 % (2 срок) по сравнению с показателями контрольных животных
Ядра нейронов были деформированы, ядерный хроматин располагался глыбками по периферии клетки. В отдаленном периоде интоксикации площадь ядер существенно не снижалась, следовательно, дистрофические процессы в клетке сохранялись с течением времени. Повреждение ядра дискоординирует функции цитоплазмы, вызывает нарушение синтеза белков, и в совокупности с нарушением метаболической активности митохондрий могут приводить к структурнофункциональным изменениям в нервных клетках, запуская при этом цепь патологических процессов [1]. В динамике всего постконтактного периода у опытных животных наблюдалось снижение числа нормальных нейронов на единицу площади в среднем в 2 раза по сравнению с контрольными (р < 0,05) (табл. 1).
О наличии метаболических нарушений в нейронах коры головного мозга свидетельствовало изменение размеров митохондрий, их отечность и появление признаков распада митохондрий, выявляемых при электронно-микроскопическом исследовании. В целом, количество наблюдаемых в поле зрения (16 мкм2) митохондрий, как отростков, так и перикариона нейронов и, соответственно, их суммарная площадь в оба срока исследования в опытной группе были ниже, чем в контроле
14,2(11,6-16,87)*
-11,0(9,0-16,0)*
3,7
опыт 1 срок
контроль 1 срок
огыт2 срок
контроль 2 срок
Рис. 1. Содержание дистрофически измененных нейронов коры головного мозга на единицу площади (0,2 мм2) в динамике постконтактного периода ртутной интоксикации (л = 30): * - значения статистически значимы по сравнению с контролем при р < 0,05 (критерий Манна - Уитни).
опыт 1 срок
контроль 1 срок
огыт 2 срок
контроль 2 срок
Рис. 2. Площадь ядер в коре головного мозга в динамике постконтактного периода ртутной интоксикации (л = 30): * - различия статистически значимы по сравнению с контролем при р < 0,05 (критерий Манна - Уитни).
Морфометрические показатели в коре головного мозга белых крыс в динамике постконтактного периода ртутной интоксикации
Таблица 1
Группы животных Сроки обследования
1-й срок 2-й срок
Количество нормальных нейронов в коре головного мозга (шт.). Med (Q25-Q75)
Опыт (п = 30) 100,0 (68,0-144,0)* 112,0 (104,0-128,0)*
Контроль (п = 30) 200,0 (172,0-240,0) 220,0 (180,0-240,0)
Площадь митохондрий в головном мозге белых крыс (мкм2). Med (Q25-Q75)
Опыт (п = 30) 2,8 (1,6-10,7) 3,5 (1,9-7,9)
Контроль (п = 30) 7,2 (1,8-17,2) 5,6 (1,9-8,5)
Примечание: * - различия статистически значимы по сравнению с контролем при р < 0,05 (критерий Манна - Уитни)
(табл. 1). В отдаленном периоде обследования выявлялось некоторое повышение средней площади митохондрий в 1,3 раза по сравнению с первым сроком, связанное с появлением большего их количества в поле зрения, но показатели оставались значительно ниже, чем в образцах контрольных животных. Данный факт указывал на отсутствие полного восстановления структуры митохондрий в отдаленном периоде интоксикации. Воздействие паров металлической ртути вызывало выраженную реакцию глии, проявляющуюся в статистически значимом снижении числа глиальных клеток — 29,2 ± 0,5 на единицу площади (0,2 мм2) в сравнении с контрольными величинами (соответственно 51,7 ± 4,7). При обследовании во 2 срок общее
количество глиальных клеток повышалось на 44,4 %, но, все же, оставалось значимо ниже, чем в контрольной группе, что свидетельствовало о незначительном восстановлении количественных характеристик структуры астроглиальной ткани в динамике постконтактного периода. Следует подчеркнуть, что дистрофические изменения в ЦНС при ртутной интоксикации также были выявлены в исследованиях Ю.Н. Талакина (1979) и С.А. Куценко (2002), однако данные нарушения наблюдались лишь в раннем периоде воздействия [9, 13].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, при экспериментальном моделировании ртутной интоксикации в нервной ткани
наблюдалось развитие нейродегенеративного процесса, характеризующегося дистрофическими нарушениями нейронов и клеток астроглии; уменьшением плотности расположения нейронов; длительно сохраняющимся нарушением ультраструктуры нейронов. В целом, выявленные морфологические изменения ткани головного мозга белых крыс при интоксикации парами металлической ртути в совокупности с нарушением окислительного метаболизма и дофаминергической активности являются причиной изменения поведения у животных и составляют основу формирования ртутной энцефалопатии в отдаленном периоде.
ЛИТЕРАТУРА
2. Андреева O.K. и др. Поражение нервной системы в отдаленном периоде хронической ртутной интоксикации // Бюлл. ВСНЦ СО РАМН. —
определения нитрита / нитрата (NO ) в сыворотке
психологические особенности лиц, подвергающихся воздействию малых уровней метилированной
экологическая оценка ртутной опасности для населения Иркутской области // Гиг. и сан. — 2001. —
6. Колесов В.Г. и др. Психоэмоциональные расстройства в отдаленном периоде хронической ртутной интоксикации // Бюлл. ВСНЦ СО
7. Коржевский Д.Э. Краткое изложение основ гистологической техники для врачей и лаборантов-
s. Кудаева И.В., Маснавиева Л.Б. Влияние химических веществ различной природы на показатели окислительного стресса // Мед. труда и
9. Куценко С. А. Начала современной токсико-
10. Онищенко Г.Г. Санитарно-эпидемиологические проблемы обращения с отходами производства и потребления в Российской Федерации
11. Рукавишников B.C. и др. Современные проблемы медико-биологической и экологической безопасности Иркутской области // Бюлл. ВСНЦ
12. Соседова Л.М. и др. Морфологические и нейрохимические эффекты в отдаленном периоде ртутной интоксикации (экспериментальные дан-
13. ТалакинЮ.Н. О некоторых биохимических изменениях в организме при воздействии низких концентраций тяжелых металлов // Гиг. и сан. —
14. Темерев С.В. Определение ртути в водных экосистемах // Жур. аналитической химии. —
Сведения об авторах
Соседова Лариса Михайловна - доктор медицинских наук, профессор, заведующая лабораторией токсикологических исследований Ангарского филиала ВСНЦ экологии человека СО РАМН - НИИ медицины труда и экологии человека Якимова Наталья Леонидовна - кандидат биологических наук, и.о. научного сотрудника лаборатории токсикологических исследований Ангарского филиала ВСНЦ экологии человека СО РАМН - НИИ медицины труда и экологии человека Титов Евгений Алексеевич - младший научный сотрудник лаборатории токсикологических исследований Ангарского филиала ВСНЦ экологии человека СО РАМН - НИИ медицины труда и экологии человека (665827, г. Ангарск, а/я 1170; тел.: 8 (3955) 55-40-79; e-mail: [email protected])
