CC BY
1010. Новицкий В.В., Шперлинг И.А., Жаткин О.А. и др. Изменения морфофункционального статуса эритроцитов при экспериментальных мет-гемоглобинемиях // Токсикологический вестник, 2004. - № 1. - С. 16-20.
11. Choi I.S. Carbon monoxide poisoning: systemic manifestations and complications // J. Korean Med. Sci, 2001. - V. 16. - № 3. - Р. 253-261.
12. Dodge J.T., Mitchell Q.C., Hanahan D.J. The preparation and chemical characteristics of hemoglobin-free ghost of human erythrocytes // Archives of Biochemistry and Biophysics, 1963. - V. 100. - P. 119130.
13. Moor D.J., Sills R.H., Mendelsohn R. Conformational order of specific phospholipids in human erythrocytes: correlations with changes in cell shape // Biochemistry, 1997. - V. 36. - № 3. - P. 660-664.
14. Ostapenko Y.N., Matveev S.B., Gassimova Z.M. et al. Epidemiology and medical aid at acute poisoning in Russia // Przegl. Lek, 2001. - V. 58. - № 4. - P. 293-296.
15. Riddex L., Dellgar U. The ice storm in eastern Canada // Prehospital Disaster Med., 2001. - V. 16. - № 1. - P. 50-52.
Материал поступил в редакцию 01.08.05.
I.A.Shperling2, V.V.Novitskiy1, N.V.Ryazantseva1, O.N.Filipova1, A.N.Mikhalenko1, E.V.Saprykina1,
O.A.Rogov2
STRUCTURAL AND FUNCTIONAL STATUS OF ERYTHROCYTES IN PERIPHERIC BLOOD AT ACUTE
EXPOSURE TO CARBON MONOXIDE
Chair of pathophysiology and fundamental principles of clinical medicine, State-owned Establishment «Siberian State
Medical University», Roszdrav 2Chair of Toxicology and Medical Defense, Military Medical Institute of Tomsk, Ministry of Defense of Russia, Tpmsk
It was established in experiments that an acute exposure of rats to carbon monoxide induces long polymorphism of erythrocytes in peripheral blood which gives evidence that the functional activity of blood red cells is disturbed. It is shown the role of decreased activity of Na+, K+-ATPhase and disorganization of erythrocytes membrane lipid department in transformation of surface relief of cells at intoxication by carbon monoxide.
УДК 612.017.1.014.46
П.Ф.Забродский, В.Г.Мандыч, В.Г.Германчук
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ОСТРОГО ОТРАВЛЕНИЯ ТОКСИЧНЫМИ ХИМИКАТАМИ НА ПАРАМЕТРЫ НЕСПЕЦИФИЧЕСКОЙ РЕЗИСТЕНТНОСТИ ОРГАНИЗМА И СИСТЕМЫ ИММУНИТЕТА
Саратовский военный институт радиационной, химической и биологической защиты
В экспериментах на беспородных крысах установлено, что острая интоксикация токсичными химикатами (ТХ) ипритом, люизитом в дозе 0,5 DL50 снижает параметры неспецифической резистентности организма, оцениваемые по летальности животных от экспериментальной инфекции, среднелетальной дозе Proteus vulgaris и средне-эффективному времени жизни, а зарином и веществом VX — увеличивает их через 36 ч после отравления. Острое воздействие ТХ вызывает супрессию антителообразования (зарин и VX — преимущественно к Т-зависимому антигену), снижение активности естественных клеток-киллеров, антителозависимой клеточной цитотоксичности и формирования гиперчувствительности замедленного типа. ТХ в эквилетальных дозах в порядке уменьшения им-мунотоксичности располагались в последовательности: иприт, люизит, VX, зарин.
Ключевые слова: токсичные химикаты, неспецифическая резистентность организма, гуморальный иммунный ответ, клеточная иммунная реакция, иммунотоксичность.
Введение. В настоящее время токсичные химикаты (ТХ) иприт, люизит, вещество VX, зарин подлежат уничтожению согласно международным соглашениям на специальных промышленных объектах [1]. Не исключена возможность аварий на данных объектах, а также
массовые поражения людей при транспортировке и хранении ТХ. Позитивные шаги международного сообщества, в том числе и России, в об лас ти лик ви да ции и пол но го за пре та химического оружия (ХО) не уменьшили ре-аль ность его ис поль зо ва ния в тер ро рис ти чес-
ких и криминальных целях [2, 6, 13]. В настоящее время за рубежом активно ведутся разработки способов дегазации ТХ, поиски высокоэффективных антидотных средств при поражении ими [7, 11, 15], исследуются биомаркеры для дифференциальной диагностики между поражением кожи ипритом или люизитом [8], изучаются особенности поражения структур головного мозга фосфорорганическими отравляющими веществами (ФОВ) [10] и их отдаленные эффекты [14].
Зарин и вещество "УХ являются отравляющими веществам (ОВ) нервно-паралитического действия. Они относятся к фосфорорга-ническим веществам (ФОВ), обладающим ан-тихолинэстеразным эффектом [2]. Иприт и люизит — ТХ кожно-нарывного действия (ве-зиканты) [12], их запасы, подлежащие уничтожению, значительно превышают запасы других ОВ. Из ТХ кожно-нарывного действия иприт широко применялся в период Первой мировой войны и 10 локальных вооруженных конфликтов ХХ столетия [12, 13], в частности, в ирано-иракском конфликте [9].
Острые отравления ТХ сопровождаются инфекционными осложнениями, связанными со сни же ни ем не спе ци фи чес кой ре зис тен т-ности организма (НРО) и показателей иммунного статуса [3,5]. Сравнительная оценка влияния острой интоксикации ТХ на НРО и показатели системы иммунитета не проводилась, а их иммунотоксические свойства исследованы недостаточно [3]. Знание иммунопатогенеза острого действия ТХ, их относительной имму-нотоксичности необходимо для обоснования фармакологической коррекции постинтоксикационного нарушения иммунного гомеоста-за с целью профилактики различных инфекционных осложнений и заболеваний при возможных авариях на объектах уничтожения ХО, террористических актах. Кроме того, до сих пор не исключено использование ТХ в локальных вооруженных конфликтах [13].
Целью исследования являлась сравнительная оценка изменений НРО и основных гуморальных и клеточных иммунных реакций при остром отравлении ТХ.
Материал и методы исследования. Эксперименты проводили на беспородных крысах обоего пола массой 180—240 г. БОВ вводили подкожно в дозе 0,5 DL50. ФОВ вводили в растворе воды, а иприт и люизит — в растворе диметилсульфоксида. Антиинфекционную НРО оценивали по летальности крыс через 36 ч от пневмонии, вызванной внутриле-
гочным введением суточной культуры Proteus vulgaris в дозах 2, 3,5 и 4,5(109 микробных тел трем группам крыс. ТХ применяли за 24 ч до введения суточной суспензии Proteus vulgaris. Среднелетальную дозу (DL50) Proteus vulgaris и среднеэффективное время жизни (Et50) животных при пневмонии вычисляли методом пробит-анализа. Показатели системы иммунитета оценивали общепринятыми методами в экспериментальной иммунотоксикологии [2]. Гуморальный иммунный ответ к тимусза-висимому (эритроцитам барана — ЭБ) и Т-не-зависимому (брюшнотифозному Vi-антиге-ну — Vi-Ag) антигенам оценивали через 5 сут по числу АОК в селезенке после введения ТХ с одновременной внутрибрюшинной имму-ни за ци ей крыс дан ны ми ан ти ге на ми в до зах 2-108 клеток и 8 мкг/кг соответственно. Данные тесты характеризуют синтез IgM В-клет-ками соответственно с участием Th1-лимфоцитов и без них. Активность естественных клеток-киллеров (ЕКК) определяли по показателю естественной цитотоксичности (ЕЦ) через 1 сут после острого отравления ТХ спектрофотометрически. Антителозависимую клеточную цитотоксичность — АЗКЦ (функцию К-клеток) исследовали через 5 сут после иммунизации крыс 108ЭБ, используя их спленоциты, спектрофотометрическим методом. Формирование гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) оценивали у животных по приросту (в %) массы стопы задней лапы. При этом крыс внутрибрюшинно иммунизировали 108ЭБ через 30 мин после введения БОВ. Разрешающую дозу ЭБ (5-108) вводили под апоневроз стопы задней лапы через 4 сут. Ре ак цию ГЗТ опре де ля ли че рез 24 ч. Полученные данные обрабатывали статистически с использованием t-критерия достоверности Стьюдента.
Результаты исследования и обсуждение. После острого отравления ФОВ зарином и VX (табл. 1) происходит уменьшение летальности крыс от экспериментальной пневмонии, вызванной Proteus vulgaris соответственно на 20,5 и 26,4 % (p < 0,05), уменьшение DL50 Proteus vulgaris и Et50, что свидетельствует о снижении антиинфекционной НРО. Острое отравление ипритом, люизитом оказывало на показатели НРО противоположный эффект, увеличивая летальность от экспериментальной инфекции соответственно на 34,7 и 29,4 % (p < 0,05).
Под влиянием острого отравления ТХ (табл. 2) про ис хо ди ла суп рес сия ан ти те ло об-
Таблица1
Влияние острого отравления токсичными химикатами (0,5 DL50)
на летальность от экспериментальной пневмонии (Proteus vulgaris), DL50 Proteus vulgaris и Et5
БОВ Летальность, % DL50 Proteus vulgaris,\09 микробных тел Е150, ч
Контроль 54,2±6,5 (59) 3,1+0,2 (59) 18,7+1,2 (59)
Зарин 33,3±10,2*(21) 3,9+0,3* (21) 23,5+2,5 (21)
VX 27,8+10,5* (18) 4,2+0,3*(18) 24,2+2,3* (18)
Иприт 88,9±7,4* (18) 2,2+0,2*(18) 12,2+1,3* (18)
Люизит 83,3+8,8* (18) 2,4+0,2* (18) 14,0+2,0* (18)
Примечание: в скобках — число животных в серии, * — p < 0,05 по сравнению с контролем
разования, причем отмечалась более выраженное снижение Т-зависимого гуморального иммунного ответа (на ЭБ) по сравнению с Т-не-зависимой гуморальной иммунной реакцией (на Vi-Ag) при действии ФОВ.
Острое воздействие ТХ в дозе, составляющей 0,5 DL50, вызывало уменьшение функции ЕКК, снижало АЗКЦ и реакцию ГЗТ. В целом, величина редукции исследованных показателей системы иммунитета при действии ТХ в эквилетальных дозах нарастала в следующей последовательности: зарин, УХ, люизит, иприт.
Уменьшение летальности от экспериментальной инфекции в течение 36 ч после острого отравления ФОВ в дозе 0,5 DL50 (парадоксальный феномен) может быть связано с активацией гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы, в результате чего реализуется противовоспалительный и другие протективные эффекты кортикостероидов (КС); возрастанием бактерицидной активности сыворотки крови, сывороточной активности лизоцима и тром-боцитарно-катионного белка р-лизина; стимуляцией ацетилхолином м-холинореактив-ных структур нейтрофилов, моноцитов и макрофагов, которая увеличивает их фагоцитарно-метаболическую активность [2, 4]. Следует отметить, что увеличение НРО к инфекции при действии ФОВ непродолжительно и может сменяться ее редукцией [2, 3].
Снижение преимущественно Т-зависимого антителообразования, редукция активности ЕКК и АЗКЦ обусловлены при отравлении ФОС им-мунотоксическим эффектом, вызванным инактивацией эстераз Т-лимфоцитов, ЕКК и К-кле-ток, а также реализацией механизмов апопто-за иммуноцитов под влиянием КС. Уменьшение Т-независимой антителопродукции может быть связано с действием КС и на В-клетки и нарушением перераспределения иммуноцитов между органами системы иммунитета [2].
Выявленная редукция НРО и показателей системы иммунитета под влиянием иприта и люизита, вероятно, вызваны их цитотокси-ческим эффектом в отношении иммуноцитов и других клеток крови, снижением ими продукции неспецифических факторов защиты организма, уменьшением устойчивости клеток тканей к Proteus vulgaris, инактивацией многочисленных энзимов клеток, в том числе неспецифических эстераз макрофагов, моноцитов и ЕКК, а также ацетилхолинэстеразы Т-лимфоцитов как самими токсикантами, так и их метаболитами [2, 5]. Выявленное снижение показателей НРО и системы иммунитета при острой интоксикации люизитом обусловлено ингибированием моно- и дитиоловых ферментов (в частности, дегидроли-поевой кислоты пируватоксидазной системы), моноаминоксидазы, аланинаминотрансферазы, аспартатаминотрасферазы, снижением функции кофермента А, нарушением цикла трикарбоно-
Таблица 2
Влияние острого отравления токсичными химикатами на гуморальные и клеточные имунные реакции крыс (М±т, п = 9-11)
БОВ АОК к ЭБ, 103 АОК к Vi-Ag, 103 ЕЦ,% АЗКЦ, % ГЗТ, %
Контроль 39,4+3,5 29,3+2,4 31,3+3,5 15,1+1,9 30,0+2,7
Зарин 25,1+2,3* 21,3+2,1* 14,0+2,2* 9,5+1,3* 19,7+1,8*
VX 21,2+2,5* 18,2+1,9* 12,1+2,0* 8,3+1,4* 20,2+2,0*
Иприт 12,8+1,5* 8,5+1,6* 8,2+2,1* 4,0+1,0* 12,5+1,1*
Люизит 15,0+1,8* 11,1+1,7* 10,3+2,3* 5,7+1,9* 16,2+1,8*
Примечание: * — p < 0,05 по сравнению с контролем
вых кислот, блокированием ДНК-полимеразы, снижением образования АТФ из АДФ (разобщением тканевого дыхания и окислительного фос-форилирования) [3, 12]. Следует отметить, при изучении отдаленных последствий пораженных ипритом у ветеранов ирано-иракского конфликта установленный нами характер нарушения иммунного статуса при остром действии токсиканта в эксперименте на животных меняется. Так, у обследуемых лиц выявлены увеличение содержания в крови ^М, лимфоцитов CD3 (Т-лим-фо ци тов), мо но ци тов, и сни же ние лим фо ци тов CD16 (нейтрофилов, макрофагов, ЕКК) и CD56 (ЕКК) по сравнению с контрольной группой [9].
Выводы. 1. Острое действие ТХ (0,5 DL50) характеризуется увеличением параметров НРО через 36 ч после отравления зарином и веществом УХ и их снижением после интоксикации ипритом и люизитом. 2. Острая интоксикация ТХ вызывает супрессию антителообразования (преимущественно к Т-зависимому антигену при действии ФОВ), снижение функции ЕКК, АЗКЦ и реакции ГЗТ. 3. ТХ в эквилетальных дозах в порядке уменьшения иммунотоксич-ности располагаются в последовательности: иприт, люизит, УХ, зарин.
Список литературы
1. Жуков В.Е., Клаучек В.В., Шкодич П.Е. // Токсикол. вестник, 2002. - № 5. - С. 31-35.
2. Забродский П.Ф., Лим В.Г., Мальцева Г.М. и др. Иммунотропные свойства холинергических веществ /Подредакцией П.Ф.Забродского. - Саратов: Издательство «Научная книга», 2005. - 251 с.
3. Забродский П.Ф. Влияние ксенобиотиков на иммунный гомеостаз. - В кн.: Общая токсикология /Под ред. Б.А.Курляндского, В.А.Фило-ва. - М.: Медицина, 2002. - С. 352-384.
4. Забродский П.Ф. //Бюл. эксперим. биол. и мед., 1995. - Т. 119. - № 8. - С. 164-167.
5. Забродский П. Ф, Германчук В.Г., Киричук В.Ф. и др. //Бюл. эксперим. биол. и мед., 2003. -Т. 136. - № 8. - С. 202-204.
6. Петров А.П., Софронов Г.А, Нечипоренко С.П. и др. //Рос. хим. ж. (Ж Рос. Хим. об-ва им Д.И. Менделеев), 2004. - Т. XLVIII. - № 2. - С. 110-116.
7. Amitai G., Adani R., Fishbein E. et al. Bifunc-tional compounds eliciting anti-inflammatory and anti-cholinesterase activity as potential treatment of nerve and blister chemical agents poisoning// J. Ap-pl. Toxicol., 2006. - V. 26. - № 1. -P. 81-87.
8. Arroyo C.M., Burman D.L., Kahler D.L. et al. TNF-alpha expression patterns as potential molecular biomarker for human skin cells exposed to vesicant chemical warfare agents: sulfur mustard (HD) and Lewisite (L) // Cell Biol. Toxicol., 2004.
- V. 20. - № 6. - P. 345-359.
9. Balali-Moode M., Hefazi M. Mahmoudi M. et at. Long-term complications of sulphur mustard poisoning in severely intoxicated Iranian veterans // Fundam. Clin. Pharmacol., 2005. - V. 19. - № 6.
- P. 713-721.
10. Bide R.W., Schofield L., Risk D.J. Immediate post-dosing paralysis following severe soman and VX toxicosis in guinea pigs // J. Appl. Toxicol., 2005.
- V 25. - № 5. - P. 410-417.
11. Lenz, D.E., Maxwell D.M., Korlovich I. et al. Protection against soman or VX poisoning by human butyrylcholinesterase in guinea pigs and cynomolgus monkeys, 2005. - V. 157-158. - P. 158:205-210.
12. McManus J., Huebner K. М. Vesicants // Crit. Care Clin., 2005. - V 21. - № 4. - P. 707718.
13. Saladi R.N., Smith E., Persaud A.N. Mustard: a potential agent of chemical warfare and terrorism // Clin. Exp. Dermatol., 2006. - V. 1. -№ 6. - P. 1-5.
14. Sharp D. Long-term effects of sarin // Lancet, 2006. - V. 14. - № 367 (9505). - P. 95-97.
15. Shin T.M., Kan R.K., McDonough J.H. In vivo cholinesterase inhibitory specificity of organ-ophosphorus nerve agents // Chem. Biol. Interact., 2005. - V. 157-158. - P. 293-303.
Материал поступил в редакцию 28.02.06.
P.F.Zabrodskiy, V.G.Mandych, V.G.Germanchuk
COMPARATIVE ASSESSMENT OF THE INFLUENCE OF ACUTE POISONING BY TOXIC CHEMICALS ON CHARACTERISTICS OF THE ORGANISM NON-SPECIFIC RESISTANCE AND IMMUNE SYSTEM
Saratov Military Institute for Radiation, Chemical and Biological Defense
In experiments on inbred rats it was established that acute poisoning by toxic chemicals (TCs) sulfur mustard and lewisite at a dose of 0.5 LD50 lowers parameters of the organism nonspecific resistance which were assessed basing on animal lethality from experimental infection, Proteus vulgaris mean lethal dose and average effective life span but while using zarin and VX agent, these parameters increased 36 hours after poisoning. An acute exposure to TCs causes suppression of the antibody formation (zarin and VX mainly in relation to T-dependent antigen), reduces the activity of natural killers, antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity and formation of type-delayed hypersensitivity. TCs in equivalent doses arranged in order of reduced immune toxicity have the following sequence: sulfur mustard, lewisite, VX, zarin.
