Реадаптативні зміни у сечовому міхурі після відміни вживання солей важких металів та за умов корекції вітаміном Е

Романюк А.М.; Сікора В.В.; Линдін М.С.; Сікора В.В.; Гирявенко Д.Р.

Виявлено, що одночасне застосування даних препараив на 14 i 21 добу дослщу зменшуе ступiнь деструктивних змiн i встановлюеться нормалiзацiя альвеолярних макрофагiв альвеол легешв, значно полiпшуеться !х морфофункцюнальний стан, в !х популяцiйному складi переважають молодi та активно фагоцитукге клiтини.

Ключовi слова: альвеолярнi макрофаги легешв, ультраструктурш змiни, термiчна травма, субстрат люфшзовано! ксеношкiри, сурфактант.

Стаття надшшла: 12.04.18р.

Б01 10.26724 / 2079-8334-2018-2-64-169-172 УДК:616.62-085.356:577.161.3:504.5

сочетанное применение данных препаратов на 14 и 21 сутки опыта уменьшает степень деструктивных изменений и установлена нормализация альвеолярных макрофагов альвеол легких, значительно улучшается их морфофункциональное состояние, в их популяционном составе преобладают молодые и активно фагоцитирующие клетки.

Ключевые слова: альвеолярные макрофаги легких, ультраструктурные изменения, термическая травма, субстрат лиофилизированной ксенокожи, сурфактант.

Рецензент Срошенко Г.А.

РЕАДАПТАТИВШ ЗМ1НИ У СЕЧОВОМУ М1ХУР1 П1СЛЯ В1ДМ1НИ ВЖИВАННЯ СОЛЕЙ ВАЖКИХ МЕТАЛ1В ТА ЗА УМОВ КОРЕКЦ11 В1ТАМ1НОМ Е

E-mail: v.sikora@med.sumdu.edu.ua

У статп представлено результати дослiдження реадаптативних змш у сечовому Mixypi щypiв, що розвиваються на 30 добу тсля тривалого вживання солей важких металiв, а також ефективностi використання втмшу Е в якостi коректора. Виявлено помipновиpаженi моpфологiчнi змiни у структурних компонентах дослщжуваного органа, нiвелювання морфометричних показниюв та вмiстy xiмiчниx елеменив у стiнцi мixypа, що тдтверджуеться наявнiстю односпрямованих коpеляцiйниx зв'язкiв. Характер реадаптативних змш вiдpiзняэться у тварин з piзним експериментальним сценаpieм. Нами встановлено, що вживання втмшу Е сприяе стимyляцii вiдновниx пpоцесiв та прискоренню pедyкцii стану сечового мыхура до контpольноi сеpii у перюд pеадаптацii.

Ключовi слова: сечовий мixyp, солi важких металiв, pеадаптацiя, втмш Е.

Робота виконана у рамках НДР «Морфогенез загальнопатологiчних процеЫв» (№ держ. реестраци 013и003315) та «Закономiрностi вжових i конститущональних морфологiчних перетворень за умов впливу ендо- i екзогенних чиннитв i шляхи IX корекци» (№ 0113и001347).

Сьогодення кшшчно! та експериментально! медицини характеризуеться недосконалим розумшням складносп патогенезу багатьох захворювань сечового м1хура (СМ), так як теорп причин !х виникнення значно розширилися з плином часу. Вщомо, що СМ выводиться виршальне значення у контрольованому виведеш сеч1, вщ чого залежить збалансоване функцюнування цшого оргашзму [5]. Нажаль, захворювання запального та онколопчного характеру цього органа вражають своею чисельнютю, а вар1ацп розвитку патологи залежать вщ провокуючих чинниюв [5,8].

Все частше з'являються вщомосп щодо зв'язку розвитку патологи окремих оргашв та систем з несприятливим станом навколишнього середовища. Серед широкого спектру екзогенних забруднюючих фактор1в, особливу увагу привертають сол1 важких метатв (СВМ), оскшьки !х кшьюсть у екосистем1 планети неухильно зростае та досягае небезпечного рубежу еколопчно! трагедп [6,7]. Забруднення довкшля в основному вщбуваеться через зростання антропогенних викид1в за рахунок прогресивно! урбашзацп промислових мют. Ц полютанти здатш циркулювати та накопичуватися у вс1х шарах бюсфери, що супроводжуеться !х поширенням на значш вщсташ { надходженням до оргашзм1в [7]. Важю метали (ВМ) у низьких концентращях е необхщними життево-важливими елементами, проте дисбаланс !х р1вня знаходить негативне вщображення у зростанш ризиюв для здоров'я населення та може призвести до непередбачуваних наслщюв [2]. Сьогодш доведено негативну д1ю СВМ, як на оргашзм [6,2], так { на СМ [9], однак шформащя щодо детального опису вщновних мехашзм1в тсля впливу полютанпв практично не зустр1чаеться. За умов постшно! ди р1зноматтних екзогенних фактор1в на оргашзм виникае необхщшсть пошуку ефективних протекторних засоб1в. Наявна значна кшьюсть даних про захисш властивост в1тамшу Е та його здатшсть протистояти ВМ, що пов'язують з його потужними антиоксидантними можливостями [4].

Метою роботи було вивчити законом1рностей реадаптативних змш у СМ тсля припинення навантаження оргашзму СВМ та дослщження ефективносп вживання в1тамшу Е.

Матер1ал 1 методи дослщження. Експериментальне дослщження проведене на лабораторних щурах (п=24), як попередньо протягом 90 дшв вживали воду з шд1браною комбшащею найпоширешших { потенцшно небезпечних солей цинку (2п804х7И20 - 5 мг/л), мщ

(CuSO4x5H2Ü - 1 мг/л), залiза (FeSÜ4 - 10 мг/л), марганцю (MnSO4x5H2Ü - 0,1 мг/л), свинцю (Pb(NO3)2 - 0,1 мг/л) та хрому (K2Cr2O7 - 0,1 мг/л). Особливост реадаптативних змш у СМ вивчали на 30 добу тсля вiдмiни вживання ВМ (120 день експерименту). Так, зпдно експериментального сценарда щурiв було рандомно подiлено на 4 cepií: А - контрольна (щури вживали звичайну питну воду); Б - щури 3Í звичайним водно-харчовим рацiоном тсля 90 денного вживання сумiшi СВМ; В - щури, яю отримували вiтамiн Е упродовж вiдновного перюду пiсля скасування тривалого надходження СВМ; Г- тварини, яким пролонгували вживання коригуючого препарату пiсля 90 дшв одночасного вживання комбiнацií ВМ та вiтамiну Е. Для корекцií негативноí дií ВМ використовували вiтамiн Е, який щоденно вводили перорально в дозi 2,0 мг на вщповщну масу тварини. Упродовж усього дослщу тварини знаходились у стандартних умовах вiварiю з вiльним доступом до харчiв та води, контрольованою температурою, волопстю i 12 годинним циклом день/тч. Спостереження за тваринами проводилося вiдповiдно до правил прийнятих Свропейською конвенцieю Í3 захисту хребетних тварин (Страсбург, 1986р.), Етичних принцитв та вказiвок для експериментiв на тваринах: 3-е видання (Швейцарiя, 2005 р.).

Розтин тварин проводили тсля íx декаттацл тд ефiрним наркозом з наступним забором СМ. Для вивчення особливостей гiстологiчноí будови органа проводили фарбування зрiзiв гематоксилш-еозином за стандартною методикою з наступними морфометричним вимiрюванням структурних елементiв стшкп СМ. Свплооптичне дослiдження проводилося за допомогою мiкроскопа «Carl Zeiss Primo Star» з цифровою камерою «Zeiss AxioCam ERs 5s» та програмним забезпеченням «ZEN 2 (blue edition)» з цифровим мiкрометром. Визначення концентрацiй хiмiчних елементiв у тканинi мiхура проводилось з використанням атомно-абсорбцiйного спектрофотометру С-115М1 з комп'ютерним записом аналiтичного сигналу та розрахунковою програмою «AAS SPEKTR» з урахуванням довжини хвилi кожного елементу (цинк -213,9 нм, мщь - 324,7 нм, залiзо - 248,3 нм, марганець - 279,4 нм, свинець - 283,3 нм, хром - 357,9 нм) [2]. Ощнка вiдмiнностей та взаeмозв'язкiв мiж групами дослiджувалась вiдповiдно до непараметричного тесту Манна-Уiтнi та кореляцiйного аналiзу Спiрмена (r), де p<0,05 - статично достовiрний показник.. Розрахунок отриманих даних виконано у програмному середовищi Graph Pad® 6.0.

Результати дослщження та ix обговорення. Попереднi результати наших дослщжень демонструють особливостi глибини морфолопчних перетворень в усiх структурних компонентах СМ за умов тривалого впливу ВМ [9]. У свою чергу, на 30 добу тсля вщмши вживання комбшацп СВМ спостерналася тенденщя до стабшзацп морфологiчного стану стшки СМ, що характеризувалося певними спшьними рисами серед усiх експериментальних серiй. Так, змiни уротелiальноi вистшки вражали своею гетерогеннiстю: чергування дистрофiчно-дестуктивних уражень, вогнищ десквамацií, атрофií та гшерплазп. Власна пластинка, пiдслизова та серозна оболонки були набряк та збшьшент у розмiрах, а ix складовi елементи дезорieнтованi. Набряк та потовщення м'язовоí оболонки були помiрновираженi, проте пошарова вiзуалiзацiя м'язових волокон все ще ускладнена на rai вогнищевих дiлянок атрофiчно-склеротичниx змiн. Кл^ини запального iнфiльтрату формували локальнi та дифузно-розшят вогнища, якi переважно розсдавалися у власнiй пластинцi, пiдслизовiй основi та навколо судин. Дисциркуляторнi порушення були представленнi одинокими периваскулярними набряками, явищами повнокров'я та стазу. Однак, глибина та чисельтсть цих уражень вiдрiзнялися у серiяx тварин, а швидюсть та повнота вiдновлення залежали вiд умов експериментального сценарiю (Рис. 1-А). Нами встановлено, що за умов постшного вживання вiтамiну Е (серiя Г) вiдбувалася стимуляцiя вщновних процесiв та прискорення редукцп стану СМ до контрольно].' серп у перюд реадаптацп, тодi як найбшьш повiльний регрес спостерiгався у серп Б (без коректора).

Вивчення морфометричних характеристик СМ щурiв виявило високу варiативнiсть дослiджуваниx параметрiв. Так, товщина стiнки органа щурiв контрольноi cepii на 120 добу експерименту склала 512,08±41,03 мкм, при цьому у серiяx Б, В ir вiдмiчалось вщповщне переважання виxiдниx даних на 31,53% (р<0,01), 27,28% (р<0,05) та 17,36% (р<0,05), вiдповiдно (Рис. 1-Б). Завдяки методу атомно-абсорбцiйноi спектрофотометра нами встановлено контрольний д1апазон вмюту ВМ (Zn, Cu, Fe, Mn, Pb та Cr) у тканит СМ на 120 добу дослщження, а íx сумарний показник коливався на рiвнi 190,33± 11,36 мкг/г.

При цьому, рiвень цинку у середньому склав 29,19±2,20 мкг/г, мiдi - 8,7±1,23 мкг/г, залiза -145,43±7,47 мкг/г, марганцю -1,75±0,06 мкг/г, свинцю -0,425±0,011 мкг/г, хрому -1,26±0,07 мкг/г. На 30 добу виновного перiоду виявлено достатньо висок1 кумулятивнi властивостi ВМ у СМ уах експериментальних серiй. Загальна кшькють хiмiчних елементiв у серil Б переважали контрольш показники на 80,55% (343,7±16,7, р<0,01), а у серiях В та Г - на 72,19% (327,73±11,73, р<0,01) i 50,13% (285,73±8,69, р<0,01), в1дпов1дно.

Особливу увагу до себе привертали варiацii накопичення кожного окремого металу-мiкроелементу в органi (Табл. 1), серед яких найсильшшими вiдсотковими акумулятивними характеристиками володiли залiзо та свинець. За результатами дослщження кореляцiйного зв'язку коливань вмiсту iонiв ВМ у тканиш СМ з результатами морфометричного дослiдження встановлено, що збiльшення рiвнiв хiмiчних елементiв супроводжувалося одночасним зростанням товщини стiнки органа (г=0,76, р<0,01). Виявлено, що так1 метали-мiкроелементи як залiзо (г=0,74, р<0,01) i марганець (г=0,83, р<0,01) мали найбiльш значиму силу впливу на мiнливiсть метричних показник1в, а цинк (г=0,67, р<0,01), м1дь (г=0,67, р<0,01), свинець (г=0,71, р<0,01) та хром (г=0,71, р<0,01) мали слабшi кореляцiйнi зв'язки, проте 1х значимiсть не втрачалася (Рис. 1-В).

Таблиця 1

Рис. 1. А - Пстолопчне дослщжзння стану СМ на 30 добу реадаптацд у сершх з р1зним експериментальним сценар1ем (Забарвлення гематоксшпн-еозин; Збшьшення х200); Б - Варкцд морфометричних показникш стшки СМ м1ж сершми; В - Ксреляцшний анатз м1ж морфометричними параметрами стшки СМ та ршнем ВМ в його ттканит. Статистичт достов1рт: *р<0,05; **р<0,01.

ВМ гп Си Бе Мп РЬ Сг

Серп ^—^

Сер1я Б 38,31±2,17** 14,61±0,92** 285,42±17,44** 2,63±0,05** 0,785±0,05** 1,95±0,09**

Сер1я В 37,63±1,78** 13,4±0,65** 271,45±11,18** 2,55±0,08** 0,776±0,022** 1,93±0,07**

Сер1я Г 33,82±1,83** 12,69±1,18** 234,59±8,31** 2,27±0,07** 0,659±0,021** 1,7±0,1**

Примака: * р<0,05, ** р<0,01 - достов1рна р1зниця м1ж виб1рками за и-критер1ем Манна-'Упш по вiдношенню до контрольних величин.

Все частше повiдомляeться про зв'язок мiж негативним впливом забруднення навколишнього середовища екзогенними полютантами та зростанням ризик1в рiзноманiтних захворювань, а особливо патолопею СМ [3]. З результат даного досл1дження випливае, що тривале потрапляння сумiшi СВМ до оргашзму супроводжуеться негативним впливом на СМ, а насл^ки 1х дii не зникають пiсля вiдмiни надходження ще тривалий час. Для повного розумшня реадаптативних можливостей дано1 проблематики нами встановлеш морфологiчнi та iмуногiстохiмiчнi стандарти стану сечового мiхура на тл надмiрного вживання iонiв важких металiв у тканинi органа [9]. Однак, вагомих тлумачень швидкостi та особливостей розвитку вiдновних механiзмiв пiсля припинення 1х негативно! дii ми не знайшли. Разом з тим повдомляеться, що застосування рiзноманiтних коригуючих препаралв сприяе певному нiвелюванню глибини пошкодження за умов мiкроелементозу органiзму [10], а отже !х використання знаходить свое обгрунтування у важливостi протекцп дii екзогенних чинникiв, як в умовах експерименту, так i з погляду клiнiчноi медицини. Нами обрано коректор вггамш Е тому, що вш вважаеться одним з найпотужшших антиоксидантiв з численним рядом важливих для оргашзму функцш. Доведенi метал-протекторш властивостей вiтамiну Е для окремих ВМ [1]. Однак, враховуючи варiабельнiсть !х комбiнацiй та концентрацiй у навколишньому середовищi, необхiдне чiтке розумшня варiантiв можливих змiн, спричинених в момент дп ксенобiотикiв та у вЛдновний перiод. Установлено, що на та помiрновиражених морфологiчних змiн у структурних компонентах СМ спостерiгаеться потовщення його стiнки на тлi високого вмюту ВМ в органi (г=0,76, р<0,01), що пiдтверджуеться достовiрнiстю показнимв у всiх експериментальних серiях. Можна стверджувати, що наявнiсть високих рiвнiв iонiв металiв-мiкроелементiв у тканинi СМ сприяе гальмуванню регенераторних механiзмiв та повшьнш реадаптацii. За умов 30-ти денного

застосування в1тамшу Е вщм1чено значно меншу р1зницю з контролем пстолопчних, пстоморфометричних та спектрофотометричних показниюв, шж у сери без коректора. Проте, найближче до контролю наблизилися показники серн, що отримували коректор, як шд час вживання ВМ, так { у вщновний перюд.

Загалом ми виявили тенденщю до поступово! стабшзаци морфолопчного стану та х1м1чного складу СМ, а в1тамш Е може бути ефективним препаратом вибору для корекцп змш зумовлених д1ею СВМ та екзогенних чинниюв 1з под1бною патогенною д1ею.

Результати нашого дослщження демонструють, що на 30 добу тсля вщмши вживання сумш1 важких метатв вщбуваються пом1рновиражеш негативш морфолопчш змши у сечовому м1хур1 з ознаками ix pедyкцii. Застосування в1там1ну Е у вщновний перюд супроводжуеться оптишзащею реадаптативних ироцес1в у стшщ органа. Встановлено залежнють м1ж дисбалансом морфометричних показниюв та р1внем х1м1чних елеменпв у стшщ м1хура, що тдтверджуеться наявшстю односпрямованих вектор1в кореляцшних сил.

Перспективи подальших дотдженъ: дождити oco6nueocmi iмуногiстохiмiчних змт у сечовому Mixypil тсля eidMiHU впливу солей важких металiв.

1. Melnykova NM, Voroshylova NM. Vplyv antyoksydantiv na mineralnyi sklad krovi molodykh ta starykh shchuriv za umov otruyennya kadmiyu sulfatom. Suchasni problemy toksykolohiyi. 2005;1:57-9. [in Ukrainian]

2. Pohoryelov MV, Bumeyster VI, Tkach HF, Bonchev SD, Sikora VZ, Sukhodub LF, ta in. Makro- ta mikroelementy (obmin, patolohiya ta metody vyznachennya): monohrafiya. Sumy: Vyd-vo SumDU; 2010. 147 s. [in Ukrainian]

3. Romanyuk AM, Sikora VV, Lyndin MS, Sikora VV, Piddubnyy AM. Ekolohichni chynnyky vynyknennya patolohiyi sechovoho mikhura. Aktualni problemy suchasnoyi medytsyny. 2016;16(53):156-60. [in Ukrainian]

4. Adi PJ, Burra SP, Vataparti AR, Matcha B. Calcium, zinc and vitamin E ameliorate cadmium-induced renal oxidative damage in albino Wistar rats. Toxicol Rep. 2016;3:591-7. DOI: 10.1016/j.toxrep.2016.07.005.

5. Girard BM, Tooke K, Vizzard MA. PACAP/Receptor System in Urinary Bladder Dysfunction and Pelvic Pain Following Urinary Bladder Inflammation or Stress. Front Syst Neurosci. 2017 Dec;11:90.

6. Hamid A, Riaz, H, Akhtar S, Ahmad SR. Heavy Metal Contamination in Vegetables, Soil and Water and Potential Health Risk Assessment. Am-Euras. J. Agric. & Environ. Sci. 2016;16(4):786-94.

7. Jaishankar M, Tseten T, Anbalagan N, Mathew B, Beeregowda K. Toxicity, mechanism and health effects of some heavy metals. Interdiscip Toxicol. 2014 Jun;7(2):60-72. DOI: 10.2478/intox-2014-0009.

8. Lopez-Beltran A, Montironi R, Cheng L. Pathology of the Urinary Bladder: An Algorithmic Approach. Cambridge University Press; 2016. 204 p.

9. Romaniuk A, Sikora V, Lyndin M, Smiyanov V, Sikora V, Lyndina Yu, et all. The features of morphological changes in the urinary bladder under combined effect of heavy metal salts. Interv Med Appl Sci. 2017;9(2): 105-11.

10. Sikora VZ, Bojko VO, Tkach GF, Kyptenko LI, Lyndin M. Structural changes in submandibular salivary gland, caused by heavy metal salts, and their correction with dialipon (experimental study). Georgian Med News. 2015;12(249):85-92.