CC BY
11УДК 615.9(546.49):616.831
Л.М. Соседова, С.С. Голубев, Е.А. Титов
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В НЕРВНОЙ ТКАНИ И ПЕЧЕНИ БЕЛЫХ КРЫС ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ СУЛЕМЫ И
ПАРОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ РТУТИ
Ангарский филиал НИИ медицины труда и экологии человека ГУ «Научный центр медицинской экологии Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН»
Представлены результаты морфо-функциональных нарушений в нервной ткани и печени при внутрижелудоч-ном введении сулемы и ингаляционном поступлении паров металлической ртути в организм белых крыс. Выявлено, что нейротоксический эффект, оцениваемый по нарушению морфологической структуры нервной ткани и изменению метаболической активности, вызываемый сулемой, менее значим, чем при ингаляционном воздействии паров металлической ртути. Внутрижелудочное введение сулемы способствует более выраженным морфо-функ-циональным нарушениям в печени.
Ключевые слова: нейротоксичность, сулема, ртуть, морфологический анализ.
Введение. Исследовать патологические процессы токсического повреждения ткани мозга в клинических условиях зачастую неосуществимо. Вследствие чего отсутствуют достаточно ясные представления о нарушениях на клеточном и тканевом уровнях организации. Центральное место в изучении нейроинтоксикаций занимают экспериментальные модели на животных, по результатам которых сформированы основополагающие представления о патогенезе и морфогенезе нарушений ЦНС.
Изучение существа и динамики патологического процесса в ЦНС при интоксикации различными соединениями ртути, который характеризуется значительной вариабельностью по локализации, степени охвата и выраженности нарушений тех или иных структур мозга, механизмам повреждения продолжает оставаться одним из самых актуальных медицинских и ней-робиологических направлений [1, 4]. Отравление ртутью и её соединениями (сулема, аммиачная ртуть) встречается среди рабочих предприятии по получению каустической соды, при изготовлении и утилизации ртутных измерительных приборов (термометры, манометры), кварцевых ламп, ртутных лечебных препаратов, а также при работе с некоторыми красителями и при применении ртутьсодержащих мазей [2, 5]. Данная проблема особо актуальна для жителей Иркутской области, так как территория входит в число 17 областей и регионов России, наиболее загрязненных тяжелыми металлами [1]. Проникая в организм в виде соединений, ртуть легко восстанавливается до двухвалентной ртути (Щ2+). Распределение этого металла в организме зависит
от химической формулы ртутного соединения и путей его поступления, что и обусловливает различия поражения ЦНС при воздействии паров ртути и её неорганических соединений [2, 7].
Целью данной работы являлась сравнительная оценка морфологических изменений нервной ткани и ткани печени белых крыс при по-достром внутрижелудочном введении сулемы и ингаляционном воздействии парами металлической ртути.
Материал и методы исследования. В эксперименте были использованы 3 группы белых беспородных крыс массой 250—270 г по 8 особей в каждой: 1-я группа животных получила сулему, 2-я — подвергалась ингаляционному воздействию парами металлической ртути, 3-ю группу составили контрольные, интактные животные. Сулему вводили внутрижелудочно, из расчета 0,006 г (по содержанию ртути) на 100 г массы тела, двукратно через 5 дней. Ингаляцию парами ртути осуществляли в 200-литровых затравочных камерах в течении 10 дней по 4 ч. Анализ содержания металла в воздухе затравочной камеры и головном мозге белых крыс проводили на унифицированном приборе «Юлия» (выполнено м.н.с. лаборатории физико-химических исследований О.А. Рычаговой). Концентрация паров ртути в затравочных камерах, в среднем, составляла 0,330 мг/м3. Содержание ртути в гомогенате стволовой части и коре головного мозга составляло соответственно: при воздействии сулемы — 0,023+0,09 мг/кг и 0,013+0,06 мг/кг, при ингаляционном воздействии ртути — 0,020+0,003 мг/кг и 0,011 +0,0009 мг/кг. Животных содержали в стандартных условиях вивария со свободным
доступом к воде и пище в соответствии с правилами, принятыми Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных целей (Страсбург, 1986).
На следующий день после второго введения сулемы и окончания ингаляционного воздействия парами металлической ртути животных забивали путем декапитации, быстро извлекали головной мозг и печень. Головной мозг фиксировали в 70 % растворе спирта, печень — в 10 % растворе формалина с последующей заливкой в парафин. Срезы головного мозга и печени окрашивали согласно общепринятым методам: гематоксилин-эозином, по Нисслю, по Ван-Гизо-ну. В нефиксированных срезах, приготовленных в криостате, гистохимически определяли содержание жира, гликогена, активность сукцинад-дегидрогеназы (СДГ) и щелочной фосфатазы (ЩФ). Активность показателей оценивали полуколичественно, в условных единицах цитохимического индекса. Весь материал исследовали на световых микроскопах Jenaval interphako (Karl Zeiss, Германия) и NEOVAR 2 (REICHERT -Jung, Австрия).
Результаты и обсуждение. Морфологический анализ препаратов головного мозга и печени крыс выявил нарушения, которые имели различную степень выраженности. При воздействии сулемы в ткани головного мозга наблюдался выраженный периваскулярный и пе-рицеллюлярный отек, подтверждающие данные литературы о способности ионов ртути увеличивать фильтрационное давление и проницаемость сосудов, а также нарушать осморегуляцию клетки (рис. 1) [2, 5, 10]. Введение сулемы вызвало очаговый спонгиоз и дистрофию клеток Пурки-нье. Морфологические изменения неокортек-са в препаратах нервной ткани характеризова-
лись разрежением слоев коры головного мозга с уменьшением количества нейронов на фоне выраженной пролиферации глии. При воздействии паров металлической ртути также выявлялись периваскулярный и перицеллюлярный отек, нарушение морфологической структуры нейронов коры головного мозга. Вместе с тем, дистрофия нейронов коры головного мозга, в том числе, и ишемическая, пирамидных клеток гиппокам-па, клеток Пуркинье была более выраженной в сравнении с воздействием сулемы, равно как и дегенеративные и литические изменения клеток нейроглии. Что касается изучения цитохимических показателей у подопытных животных, следует отметить, что введение сулемы вызывало снижение в нервных клетках активности СДГ и содержания жира с одновременным возрастанием активности ЩФ. Вышеуказанное изменение активности указанных ферментов, по нашему мнению, может свидетельствовать о нарушении окислительных процессов в митохондриях нервных клеток, вследствие токсического влияния изучаемого токсиканта на ферменты цикла Кребса. В свою очередь, при подостром воздействии паров металлической ртути активность ЩФ и СДГ в ткани головного мозга возрастала по сравнению с контролем. В данном случае изменение метаболических реакций в нервной клетке может быть обусловлено нарушением состояния энергетического обмена.
В печени при воздействии сулемы наблюдали умеренный фиброз портальных трактов, полнокровие, а также выход форменных элементов крови в ткань органа, некоторые синусоиды были расширены и заполнены кровью, что свидетельствовало о нарушении проницаемости стенок сосудов. Возможно причиной этого является свойство ртути провоцировать васкулярную утечку, а следовательно быть причиной различ-
Рис. 1. Головной мозг. Сулема. Умеренный периваскулярный и перицеллюлярный отек. Глиоз.
Увелич. х200, окраска гематоксилин-эозином
Рис. 2. Печень. Сулема. Выраженное полнокровие. Лейкоцитарная инфильтрация.
Увелич. х1000, окраска гематоксилин-эозином
Рис. 3. Ртуть. Дистрофические изменения нейронов и клеток астроглии.
Увелич. х100, окраска гематоксилин-эозином
ных геморрагических нарушений [10] (рис. 2). Активность СДГ, содержание гликогена и жира в печени животных первой группы не отличались от таковых у крыс контрольной группы. В то же время активность ЩФ была снижена.
При воздействии паров металлической ртути в паренхиме печени животных наблюдали полнокровие и зернистую дистрофию гепатоцитов. При этом активность изучаемых ферментов по сравнению с контрольной группой не изменялась. Вместе с тем выявлены достоверные признаки жировой дистрофии и снижение количества гликогена. Происходящий в печени распад гликогена может оказывать влияние на обеспечение мозга глюкозой, являющейся основным энергетическим субстратом нервной ткани. Определяемое одновременно с этим повышение активности СДГ в ткани мозга свидетельствует, по нашему мнению, о возрастании энергетических потребностей клеток нервной системы при отравлении белых крыс парами металлической ртути.
Полученные результаты эксперимента свидетельствуют о том, что выявленные морфо-функ-циональные изменения ткани головного мозга крыс имеют не только общие закономерности, но и свои особенности. К таковым можно отнести ярко выраженную пролиферацию элементов астроглии, наблюдаемую при воздействии сулемы. При ингаляционном воздействии ртутью, напротив отмечались дистрофические изменения астроглиальных элементов. Аналогичные нарушения отмечали многие отечественные и зарубежные авторы [5, 6, 7, 8, 10]. Известно, что ртуть может накапливаться в астроцитах и нарушать их функцию. Учитывая, что глиаль-ные клетки продуцируют и секретируют трофические факторы для нейронов, их дегенеративные изменения могут приводить к нарушению жизнедеятельности нейронов [9] (рис. 3). Кроме
этого, нарушение проницаемости сосудов и связанный с этим отек нервной ткани, также способствует формированию нейродегенеративных процессов. Это может быть связано с различным путем поступления ртути в организм. Кроме этого химическая форма ртутьсодержащих соединений определяет их реакционную способность и возможность на участие в истинно химических реакциях с биологическими объектами [3]. Так, пары элементной ртути практически полностью поглощаются органами дыхания и после абсорбции в системный кровоток через гематоэнце-фалический барьер попадают в нервную ткань. Высокая токсичность сулемы связана с её ли-пофильностью, в связи с чем она практически не диссоциирует на ионы в жидких средах организма. Выявленные нами структурные нарушения в печени имели более выраженный характер при воздействии сулемы, что, возможно, связано также с наличием в её молекуле иона хлора.
Согласно полученным данным, изменения ферментативной активности в нервных клетках и печени, имели дифференцированную направленность в зависимости от особенностей воздействия. Нарушение метаболической активности в митохондриях нервных клеток с изменением процессов аэробного окисления, выявляемые в той или иной степени при воздействии изучаемых соединений ртути, реорганизует ЦНС и может создавать предпосылки для изменения ин-тегративной деятельности нейронов, запуская цепь патологических процессов.
Заключение. Анализ результатов подострого экспериментального воздействия соединениями ртути показал, что при изученных условиях воздействия нейротоксический эффект, оцениваемый по нарушению морфологической структуры нервной ткани и изменению метаболической активности, вызываемый сулемой, менее выражен, чем при ингаляционном воздействии паров металлической ртути. В то же время внутри-желудочное введение сулемы способствует более значимым морфо-функциональным нарушениям в паренхиме печени.
Список литературы
1. Краснопеева И.Ю. Ртутная интоксикация // Сибирский медицинский журнал, 2005. — № 7. — С. 104-108.
2. Курляндский Б.А. Филов В.А. Общая токсикология. — М.: Медицина, 2002. — 607с.
3. Осипова В.П., Пименов Ю.Т, Берберова Н.Т. Ингибирующее действие ртутьорганических соединений на процессы клеточного и митохондри-ального дыхания // Токсикологический вестник, 1999. — № 1. — С. 21-26.
4. Плетнева Т.В. Токсикологическая химия. — М.: Изд. группа «ГЭОТАР-Медиа», 2005. — 509 с.
5. Талакин Ю.Н. Ранние проявления воздействия на организм низких концентраций свинца, ртути, марганца (к проблеме патогенеза, диагностики и профилактики микроинтоксикаций тяжелыми металлами). Автореф. дис. д.м.н. — Киев, 1979.
6. Трахтенберг И.М., Коршун М.Н. Ртуть и её соединения в окружающей среде. — Киев: Выща Школа, 1990. — 230 с.
7. Eto K., Takizawa Y., Akagi H. Differential Diagnosis between Organic and Inorganic Mercury Poisoning in Human Cases — The pathologic Point of View // Toxico-logical Pathology, 1999. — V 27. — № 6. — P. 664-671.
8. Lewandowski Т.А., Ponse R.A, Charleston Y.S, et al. Effect of Methyl mercury on Midbrain Cell Pro-
liferation during Organogenesis: Potential Cross-species Differentes and Implications for Risk Assessment // Toxicological Sciences, 2003. — V. 75. — № 1. — P. 124-133.
9. Ronuback L, Hansson E. Chronic Encefalopa-thies inducted by Mercury of Lead: Aspects of Underlying Cellular and Molecular Mechanisms // British Journal of Industrial Medicine, 1992. — V. 49. — P. 233-240
10. Stoev S., Lazarova S. Morphological Investigations in Experimental Cases of Mercury Poisoning in Sheep // Veterinarski Archiv, 1998. - V. 68. - № 5. -P. 163-171.
Материал поступил в редакцию 17.05.08.
L.M. Sosedova, S.S. Golubev, Ye.A. Titov
COMPARATIVE EVALUATION OF MORPHOFUNCTIONAL CHANGES IN WHITE RATS NEURAL TISSUE AND LIVER AT EXPOSURE TO MERCURY-DICHLORIDE (SULEMA) SUBLIMATE AND METAL
MERCURY VAPORS
Angarsk Branch, Researh Institute of Occupational Health and Human Ecology, Scientific Center for Medical Ecology, East-Siberian Scientific Center of the Russian Academy of Medical Sciences
Results are presented on morphofunctional changes in white rats neural tissue and liver at intragastric exposure to mercury-di-chloride (sulema) and at inhalation intake of metal mercury vapors. It was revealed that the neurotoxic effect evaluated on the basis of disturbances of the morphologic structure in neural tissue and changes in the metabolic activity induced by mercury-dichloride is less significant than at the inhalation exposure to metallic mercury vapors. The intragastric administration of mercury-dichloride promotes more expressed morphofunctional disturbances in liver.
УДК 543.3: 577.4
Л.М. Обухова*, М.Е. Безруков
ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ ОТХОДОВ МЕТОДОМ КЛИНОВИДНОЙ ДЕГИДРАТАЦИИ
Нижегородская государственная медицинская академия Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
Для оценки степени токсичности водных отходов был применен метод клиновидной дегидратации, с использованием в качестве тест-объекта 10 % раствора сывороточного альбумина. Выявлена линейная зависимость общего количества аномальных особенностей в его структурном макропортрете от концентрации и токсичности добавляемого раствора и проб водных отходов: чем выше токсичность, тем больше наблюдаемое количество особенностей. Сходимость результатов, полученных при использовании разработанной модификации метода клиновидной дегидратации, выше, чем при биологическом тестировании с использованием Ceriodаphniа а$1тв.
Ключевые слова: токсичность, водные отходы, метод клиновидной дегидратации, сывороточный альбумин.
Введение. Проблемы загрязнения окружающей среды требуют разработки и реализации эффективных методов контроля токсичности водных сред. В последнее время в медицине и биологии все шире применяется метод клино-
* фрагмент диссертационной работы
видной дегидратации [7]. Основное преимущество данного метода состоит в том, что он предоставляет интегральную информацию не только о концентрации, но и о характере взаимосвязи всех элементов, составляющих биологическую жидкость. Его авторы выделяют особенности структурного макропортрета биологических
