CC BY
57
№ 2 - 2014 г.
14.00.00 медицинские и фармацевтические науки
УДК 618.2:612.014:546.48
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ СОЛЬЮ КАДМИЯ В РАЗЛИЧНЫЕ ПЕРИОДЫ
БЕРЕМЕННОСТИ
Н. В. Саломеина, Ю. И. Склянов, С. В. Машак, Е. А. Попп, И. М. Саматова
ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава
России (г. Новосибирск)
Целью исследования явилось проведение сравнительного анализа эффектов внутрибрюшинного воздействия сульфатом кадмия в дозе 0,5 мг/кг на крыс линии Вистар в различные периоды беременности. Изучали массометрические показатели элементов системы «мать — внезародышевые органы — плод», а также различные виды эмбриональной гибели. Результаты исследования показали, что внутрибрюшинное введение сульфата кадмия крысам в различные периоды беременности оказывает выраженное эмбриолетальное действие (при этом вид эмбриональной гибели зависит от срока воздействия токсиканта), приводит к снижению прибавки массы тела самками за беременность и гипотрофии плодов. Наиболее чувствительным к воздействию кадмия является ранний постимплантационный период (с 7-х по 11-е сутки беременности).
Ключевые слова: кадмий, печень, плацента, плод, беременность.
Саломеина Наталья Викторовна — кандидат медицинских наук, доцент кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», рабочий телефон: 8 (383) 216-58-45, e-mail: [email protected]
Склянов Юрий Иванович — доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой гистологиии, эмбриологии и цитологии ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», рабочий телефон: 8 (383) 216-58-45
Машак Светлана Владимировна — доктор медицинских наук, профессор кафедры гистологиии, эмбриологии и цитологии ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», рабочий телефон: 8 (383) 216-58-45, e-mail: [email protected]
Попп Елена Анатольевна — кандидат медицинских наук, доцент кафедры гистологиии, эмбриологии и цитологии ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», рабочий телефон: 8 (383) 216-58-45, e-mail: [email protected]
Саматова Инна Михайловна — кандидат медицинских наук, доцент кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный
медицинский университет», рабочий телефон: 8 (383) 216-58-45, e-mail: [email protected]
Введение. Рождение полноценного потомства, способного эффективно адаптироваться к условиям окружающей среды, во многом зависит от становления органов и систем в процессе внутриутробного развития. Достаточно часто физиологическое течение беременности оказывается нарушенным в результате воздействия химических веществ в различные периоды эмбриогенеза [1, 2, 6]. В конце 80-х годов прошлого столетия во внешней среде было зарегистрировано более 4 млн токсических веществ, и ежегодно их количество возрастает на 1-2 тысячи [4]. Конечно, нельзя игнорировать реально существующее совместное действие химических веществ, но выявить закономерности комбинированного действия их не представится возможным до тех пор, пока не будут накоплены достоверные сведения об особенностях действия на организм каждого из химических компонентов в отдельности.
В последнее время произошло расширение сферы использования различных соединений кадмия и значительное увеличение антропогенного вклада в загрязнение ими окружающей среды, что привело к превышению ПДК кадмия в ряде регионов нашей страны и за рубежом в воде, воздухе и продуктах питания [3, 7, 9]. В литературе встречается большое количество работ, посвященных исследованию влияния данного токсиканта в постнатальном периоде онтогенеза [5, 9], в то время как воздействие кадмия на эмбриогенез изучено недостаточно.
Целью настоящего исследования явилось проведение сравнительного анализа эффектов воздействия сульфатом кадмия в различные периоды беременности на звенья системы «мать — внезародышевые органы — плод».
Материал и методы. Исследование проведено на белых крысах линии Вистар массой 160-200 г в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных». Воздействие осуществляли внутрибрюшинно растворенным в физиологическом растворе сульфатом кадмия в дозе 0,5 мг/кг в пересчете на металл внутрибрюшинно (что моделировало в эксперименте ингаляционный путь поступления вещества). С целью выявления наиболее чувствительного к действию кадмия периода эмбриогенеза введение токсиканта осуществляли в различные сроки беременности: 1-6-е сутки (доимплантационный период) — I группа, 7-11-е сутки (ранний постимплантационный период) — II группа, 12-16-е сутки (поздний постимплантационный период) — III группа, а также на протяжении большей части беременности (1-16-е сутки) — IV группа. В параллельном контроле в соответствующие периоды беременности внутрибрюшинно вводили физиологический раствор. Каждая группа включала от 10-ти до 15-ти крыс. Животных выводили из опыта на 20-е сутки беременности путем дислокации шейного отдела позвоночника под эфирным наркозом.
Токсическое действие кадмия оценивали на основании таких показателей, как прибавка массы тела самками к 20-му дню беременности, масса и длина (теменно-каудальный размер) плодов, а также масса печени беременных самок, желточного мешка, аллантоисной плаценты и печени плодов. Доимплантационную эмбриональную гибель подсчитывали от числа желтых тел в яичнике, а постимплантационную — от числа мест имплантации. Достоверность различия сравниваемых величин определяли на основании
критериев Стьюдента и Фишера и считали значимыми при р < 0,05.
Результаты исследований и их обсуждение. В результате проведенного исследования установлено, что внутрибрюшинное введение крысам линии Вистар сульфата кадмия в дозе 0,5 мг/кг (в пересчете на металл) оказывает эмбриолетальное действие. При анализе вариантов изменения эмбриональной гибели обнаружено, что вид последней зависит от периода воздействия токсикантом. Так, доимплантационная смертность возрастала почти в 3 раза по сравнению с контролем при затравке животных в доимплантационный период и период имплантации (с 1-х по 6-е сутки беременности), в свою очередь, постимплантационная гибель плодов увеличивалась более чем в 3 раза при введении токсиканта с 7-х по 11-е сутки и в 6 раз — с 1-х по 16-е сутки, т. е. при наличии его воздействия в период ранней плацентации и закладки органов (р < 0,05). Введение соли кадмия с 12-х по 16-е сутки беременности (поздний постимплантационный период) не вызвало увеличения эмбриональной смертности.
Результаты массометрического исследования элементов системы «мать — внезародышевые органы — плод» представлены в таблице. Было выявлено снижение прибавки массы тела самками к 20-му дню беременности во всех опытных группах. При воздействии солью кадмия с 1-х по 6-е сутки прибавка массы тела снижалась на 15 %, с 7-х по 11-е — на 22,9 %, с 12-х по 16-е — на 8,5 % и с 1-х по 16-е — на 16,2 % по сравнению с контролем (р < 0,05). Подобного рода снижение можно объяснить как уменьшением количества живых плодов в помете вследствие увеличения эмбриональной смертности, так и подавлением анаболических процессов в организме белых крыс под действием кадмия [9]. Масса печени беременных самок достоверно от контроля отличалась только при воздействии с 1-х по 16-е сутки беременности, снижаясь на 17 % (р < 0,05). Масса аллантоисной плаценты увеличивалась при действии солью кадмия с 7-х по 11-е и с 12-х по 16-е сутки беременности. Таким образом, масса плаценты изменялась в том случае, если введение соли металла совпадало с периодом плацентации.
Изменения массометрических показателей элементов системы «мать — внезародышевые органы — плод» при воздействии сульфатом кадмия
Условия опыта Прибавка массы тела самками, г Масса печени самок, г Масса печени плодов, мг Масса плаценты, мг Масса желточного мешка, мг
I группа 62,08 ± 2,61* 10,89 ± 0,39 173,6 ± 4,28 509,6 ± 13,42 233,3 ± 6,69
Контроль к I группе 73,08 ± 5,78 10,3 ± 0,52 177,1 ± 6,71 488,4 ± 12,81 232,7 ± 7,03
II группа 52,6 ± 4,08* 9,94 ± 0,44 157,5 ± 3,68* 550,9 ± 61,17* 237,7 ± 5,74
Контроль ко II группе 68,25 ± 4,24 10,82 ± 0,42 183,3 ± 6,58 481 ± 13,37 237 ± 6,89
III группа 73,2 ± 3,58* 10,69 ± 0,43 177,1±5,97 488,4±14,53* 202,4±21,46
Контроль к III группе 80 ± 8,31 10,8 ± 0,55 181,11 ± 5,72 435,7 ± 11,73 244,8 ± 7,62
IV группа 54,5 ± 3,33* 9,45 ± 0,21* 175,4 ± 6,1 519,9 ± 38,47* 228,5 ± 7,26*
Контроль к IV группе 65,5 ± 5,07 11,41 ± 0,46 184,8 ± 6,68 513,3 ± 19,41 253,7 ± 8,25
Примечание: * — различия с контролем достоверны при р < 0,05
Дифференцировка ворсинчатой части висцерального листка желточного мешка у крыс,
на долю которой приходится большая часть массы этого внезародышевого органа, происходит с 11-х по 17-е сутки беременности [8]. Это объясняет достоверное уменьшение массы желточного мешка при затравке только с 12-х по 16-е сутки. Воздействие токсикантом в период органогенеза — с 7-х по 11-е сутки — привело к снижению массы печени плодов на 14,1 % (р < 0,05). В остальных трех экспериментальных группах показатели массы печени плодов достоверных различий с контролем не имели (см. табл.).
Эмбриотоксический эффект является одним из чувствительных тестов, позволяющих выявлять неблагоприятный эффект металлов, поступающих в организм. В нашем эксперименте гипотрофия плодов имела место только при введении кадмия на протяжении всей беременности. Масса плодов снижалась на 240 мг по сравнению с контролем и составила в опытной группе 2,31 ± 0,11 г (р < 0,05), а длина незначительно, но достоверно уменьшалась с 3,04 ± 0,02 до 2,92 ± 0,07 см.
Выводы
1. Внутрибрюшинное введение сульфата кадмия беременным крысам линии Вистар оказывает выраженное эмбриолетальное действие, при этом вид эмбриональной гибели зависит от срока воздействия токсиканта.
2. Затравка животных солью кадмия как в различные периоды беременности, так и на протяжении большей ее части, приводит к снижению прибавки массы тела самками.
3. Эмбриотоксический эффект кадмия, проявляющийся в уменьшении массы и длины плодов, имеет место только при воздействии токсикантом на протяжении большей части беременности (с 1-х по 16-е сутки).
4. Сравнительный анализ массометрических показателей органов плода
и внезародышевых органов при введении сульфата кадмия в различные периоды эмбриогенеза (НИ группы) показал, что наиболее чувствительным к воздействию кадмия является ранний постимплантационный период (II группа).
Список литературы
1. Тяжелые металлы в крови женщин коренных национальностей Крайнего Севера / А. А. Дударев [и др.] // Гигиена и санитария. — 2010. — № 4. — С. 31-34.
2. Характер влияния свинца на активность ферментов в элементах системы плацента-плод / Ю. В. Куликова [и др.] // Материалы VII Российского форума «Мать и дитя». — М., 2005. — С. 124-125.
3. Лепесбаева С. К. Контроль содержания тяжелых металлов в объектах окружающей среды / С. К. Лепесбаева // Экология России и сопредельных территорий : материалы VII Междунар. экологическая студенческая конф. — Новосибирск, 2002. — С. 28-30.
4. Экологопроизводственные токсикозы / И. И. Логвиненко [и др.] // Проблемы саногенного и патогенного эффектов экологического воздействия на внутреннюю среду организма : материалы VI Междунар. науч. симпозиума VII Чуйской науч.-практ. конф. — Чолпон-Ата, 2003. — Т. 2. — С. 308-312.
5. Матвеева Н. А. Экологически обусловленные изменения в здоровье населения / Н. А. Матвеева. — Н. Новгород : Изд-во Нижегородской государственной медицинской академии, 2000. — 116 с.
6. Орлов А. В. Проблемы репродуктивной функции женщин и здоровья новорожденных
в условиях антропогенной нагрузки на окружающую среду / А. В. Орлов, Л. Ф. Орлова // Материалы VII Российского форума «Мать и дитя». — М., 2005. — С. 190-191.
7. Чирков Н. В. Содержание тяжелых металлов в различных видах байхового чая / Н. В. Чирков // Вопр. питания. — 2010. — № 4. — С. 39-41.
8. Experimental manipulation of the rodent visceral yolk sac / D. A. Beckman, T. R. Koszalka, M. Jensen, R. L. Brent // Teratology. - 1990. - Vol. 41, N 4. - P. 395-404.
9. Pinot F. Cadmium in the environment: sources, mechanisms of biotoxicity, and biomarkers / F. Pinot // Rev. Environ. Health. - 2000. - Vol. 15, N 3. - P. 299-323.
COMPARATIVE ANALYSIS ON EFFECTS OF INFLUENCE OF CADMIUM SALT DURING VARIOUS PERIODS OF PREGNANCY
N. V. Salomeina, Y. I. Sklyanov. S. V. Mashak, E. A. Popp, I. M. Samatova
SBEIHPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health» (Novosibirsk c.)
The objective of research was performing the comparative analysis on effects of intraperitoneal influence by cadmium sulfate in a dose of 0,5 mg/kg on Vistar rats during various periods of pregnancy. Mass-metric indicators of elements of system «mother — extraembryonic organs — fetus», and also different types of embryonic death were studied. Results of research showed that intraperitoneal introduction of cadmium salt to rats during various periods of pregnancy has the expressed embryolethal effect (thus the type of embryonic death depends on the term of toxicant influence), leads to decrease in body weight increase by females on pregnancy and hypotrophies of fetus. The most sensitive to influence of cadmium is the early post-implantation period (from the 7th to the 11th days of pregnancy).
Keywords: cadmium, liver, placenta, fetus, pregnancy.
About authors:
Salomeina Natalia Viktorovna — candidate of medical science, assistant professor of histology, fetology and cytology chair at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», office phone: 8(383) 216-58-45, e-mail: [email protected]
Sklyanov Yury Ivanovich — doctor of medical science, professor, head of histology, fetology and cytology chair at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», office phone: 8(383) 216-58-45, e-mail: [email protected]
Mashak Svetlana Vladimirovna — doctor of medical science, professor of histology, fetology and cytology chair at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», office phone: 8(383) 216-58-45, e-mail: [email protected]
Popp Elena Anatolyevna — candidate of medical science, assistant professor of histology, fetology and cytology chair at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», office phone: 8 (383) 216-58-45, e-mail: [email protected]
Samatova Inna Mikhaylovna — candidate of medical science, assistant professor of histology, fetology and cytology chair at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», office phone: 8(383) 216-58-45, e-mail: [email protected]
List of the Literature:
1. Heavy metals in blood of women of radical nationalities of Far North / A. A. Dudarev [etc.] // Hygiene and sanitation. — 2010. — № 4. — P. 31-34.
2. Nature of influence of lead on activity of enzymes in system elements placenta-fetus / Y. V.
Kulikova [etc.] // Materials VII of the Russian forum «Mother and the child». — M, 2005.
— P. 124-125.
3. Lepesbayeva S. K. Control of the content of heavy metals in objects of environment / S. K. Lepesbayeva // Ecology of Russia and adjacent territories: materials VII Internat. ecological student's conf. — Novosibirsk, 2002. — P. 28-30.
4. Ecologoproductive toxicoses / I. I. Logvinenko [etc.] // Problems of sanogenic and pathogenic effects of ecological impact on the internal environment of organism: materials
VI Internat. scient. symposium VII Chuyskaya scient. — pract. conf. — Cholpon-Ata, 2003.
— V. 2. — P. 308-312.
5. Matveeva N. A. Ecologically caused changes in health of the population / N. A. Matveeva.
— N. Novgorod: Publishing house of the Nizhny Novgorod state medical academy, 2000.
— 116 P.
6. Orlov A. B. Problems of reproductive function of women and health of newborns in the conditions of anthropogenous load on the environment / A. B. Orlov, L. F. Orlova // Materials
VII of the Russian forum «Mother and child». — M, 2005. — P. 190-191.
7. Chirkov N. V. The content of heavy metals in different types of pekoe tea / N. V. Chirkov // Nutrition issue. — 2010. — № 4. — P. 39-41.
8. Experimental manipulation of the rodent visceral yolk sac / D. A. Beckman, T. R. Koszalka, M. Jensen, R. L. Brent // Teratology. — 1990. — Vol. 41, N 4. — P. 395-404.
9. Pinot F. Cadmium in the environment: sources, mechanisms of biotoxicity, and biomarkers / F. Pinot // Rev. Environ. Health. — 2000. — Vol. 15, N 3. — P. 299-323.
