CC BY
29
80
Вестник АГИУВ №2, 2010
Ванадий- и хроминдуцированные повреждения
Балабекова М.К.
Казахский национальный медицинский университет им. С.Д. Асфендиярова
УДК 546.881+546.76
Ванадий мен хром шацырган бузылыстар
М.К.. Балабекова
Аммоний ванадаты мен калий бихроматыныц эсерлертен зерттелген цорганыстыц рефлекстердщ цалыптасуы, есте сацталуы жэне цайта жацгырыгуы бузылатыны байцалды. Шеткерi цанда эритроциттердщ, лейкоциттердщ, эЫресе лимфоциттер арцылы, жалпы сандары твмендедi. Ванадий мен хром нейтрофилдердiц фагоциттiк белсендiлiгiн, лимфоциттердщ хелперлж-супрессорлыц белсендтгт тежедi. Металдар цосындыларына лейкоциттердiц мембраналары турацсыз болды, ал шеткерi цанда АИК мвлшерi мулдем азайды. Сонымен, ванадий мен хром нейров, иммундыце жэне гематотоксикалыц эсерт тигiздi.
Ванадий- и хроминдуцированные повреждения
М.К. Балабекова
Под влиянием ВА и БК нарушались процессы формирования, закрепления и воспроизведения исследованных оборонительных рефлексов. В периферической крови снижалось общее количество эритроцитов и лейкоцитов преимущественно за счет лимфоцитов. Ванадий и хром вызывали угнетение фагоцитарной активности нейтрофилов, хелперно-супрессорной активности лимфоцитов. Мембраны лейкоцитов оказались неустойчивы против воздействия соединений металлов, а в периферической крови резко снижался уровень ЦИК. Таким образом ванадий и хром оказывали выраженное нейро-, иммуно- и гематотокси-ческое действие.
Vanadium and chromium caused damage
MK Balabekova
Under the influence of BA and BC dramatically impair the formation, consolidation and reproduction studied defensive reflexes. In the peripheral blood decreased the total number of erythrocytes and leukocytes mainly by lymphocytes. Vanadium and chromium caused inhibition ofphagocytic activity of neutrophils, helper-suppressor activity of lymphocytes. Leukocyte membranes were unstable against the effects of metal compounds, and in the peripheral blood significantly decreases the CIC. Thus, vanadium and chromium has a marked neuro-, immuno-and gematotoksic action.
Повышенный уровень содержания различных токсических веществ, в том числе микроэлементов в выбросах и стоках промышленных предприятий приводит к их накоплению в окружающей среде и в организме человека и изменению реактивности организма [1, 2]. Между тем, темпы развития антропогенных изменений биосферы значительно опережают адаптационные возможности организма человека. [3, 4].
Реакции адаптации проявляются в первую очередь на уровне регуляторных систем: нервной, эндокринной, иммунной, системы неспецифической резистентности, Многообразие клинических проявлений химических интоксикаций связано с нарушением регуляторной функции нервной системы. Нервная система, как самая чувствительная, одной из первых реагирует на экзогенные воздействия антропогенных загрязнителей. Даже самые малые по своей интенсивности, но длительные внешние воздействия могут со временем привести к срыву адаптационных возможностей нервной системы. В.А. Черешнев с соавт считают, что антропогенные факторы вносят свой дополнительный вклад в раздражительную нагрузку и нередко приводят к срыву нормальных адаптационных процессов [5].
Механизм токсического действия многих химических соединений в большей или меньшей степени изучен [6, 7, 8]. Влияние ванадия и хрома на нервную и иммунную системы недостаточно изучено. В связи с этим, целью настоящего исследования явилось изучение влияния ва-надата аммония и бихромата калия на высшую нервную деятельность, иммунную систему и систему крови.
Материалы и методы исследования
Опыты проведены на 72 белых крысах-самцах массой тела 180-230гр., содержавшихся в стандартных условиях вивария. Животные подвергались затравке ванадатом аммония (ВА) и бихроматом калия (БК) в течение двух недель из расчета по 5 мг/кг массы тела перорально при помощи металлического зонда. Проведены 2 серии опытов:
1 - контрольные животные, получавшие равный объем физиологического раствора NaCl (26+10); 2 - животные, получавшие ванадат аммония и бихромат калия (26+10). В каждой серии было по 26 крыс для определения иммунного статуса и 10 крыс для изучения условно-рефлекторной деятельности головного мозга.
Контрольные животные, также как и опытные, наблюдались в течение двух недель и получали равный объем физиологического раствора NaCl. Контроль за состоянием животных проводили визуально (по состоянию кожных покровов, активности, массе тела, сохранению инстинктов и т.д.), оценку иммунного статуса проводили с помощью методик по определению в крови:
спонтанного и индуцированного НСТ теста (тест восстановления нитросинего тетразолия), спонтанного и индуцированного фагоцитоза [9];
теста ППН ( по методике В. А. Фрадкина, 1985 г.) [10]; с помощью неконъюгированных моноклональных антител фирмы CALTAG Laboratories рецепторов к CD3+, CD4+, CD8+ лимфоцитам крыс:
концентрации ЦИК с помощью набора реагентов «Микроанализ ЦИК» производства А/О «НПО СИНТЭКО»
В результате полученных данных был произведен расчет индексов, где
ИИР - индекс иммунореактивности; ЛИ - лимфоцитарный индекс; ИРИ - иммунорегуляторный индекс Оценка первого уровня иммунного статуса проводилась в медицинском центре «Иммунодиагностика».
Через две недели от начала введения ВА и БК проводили выработку оборонительных условных рефлексов (УР) активного и пассивного избеганий. Условный рефлекс активного избегания (УРАИ) вырабатывали в двусторонней челночной камере. Условным раздражителем служил мелькающий свет, сопровождавшийся слабыми звуковыми щелчками. Безусловным раздражителем служил электри-
Журнал Алматинского государственного института усовершенствования врачей
81
Таблица 1. Условный рефлекс активного избегания. (М±т)
Серии Воздействие Число реакций избегания Латентный период реакций избегания Число реакции избавления выра _ г проверка ботка
выработ ка проверка выра ботка проверка
1 Контроль 5,8±1,1 13,0±2,2* 3,6±0,3 2,3±0,2* 44,2±1,1 37,0±2,2*
2 ВА+БК 0,9±0,5** 1,8±1,0** 3,9±01 3,6±0,2** 49,5±0,2** 48,2±1,0**
к контрольным животным
ческий ток, пропускаемый по металлической решетке, покрывающей пол. Ток включали через 5 секунд после включения света. Совместное действие света и тока продолжалось до тех пор, пока животное не совершало реакцию избавления, переходя в безопасную половину камеры. После этого свет и ток выключали и животное оставалось в покое 30 секунд, а затем снова включали условный раздражитель. Если крыса переходила в темную половину камеры в течение первых 5 секунд после включения света, то есть совершало реакцию избегания, ток не подавали и свет выключали. Через 7 суток после первого опытного сеанса аналогичным образом проверяли сохранение условного рефлекса. Как в первом, так и во втором опытном сеансе животным предъявляли по 50 сочетаний условного раздражителя с безусловным, подсчитывая число условных реакций избегания, реакций избавления и латентный период реакций избегания в каждом из опытных сеансов. Условный рефлекс пассивного избегания (УРПИ) вырабатывали в камере, разделенной на 2 отсека. Один отсек был освещен, другой - затемнен. Пол затемненного отсека был покрыт металлической решеткой. Крысу сажали в отсек хвостом к отверстию в перегородке, включали электрическую лампу и начинали отсчет времени. Как только животное переходило в темный отсек, через металлическую решетку пропускали электрический ток напряжением 30 В. Через 7 суток после первого опыта у крыс проверяли сохранение УРПИ. При этом максимальное время наблюдения за животными в случае его пребывания в «безопасном» (освещенном) отсеке установки составляло 300 секунд.
Полученные цифровые данные математически обработаны по 1 - критерию Стъюдента.
Результаты и обсуждение
У животных, затравленных Ва и БК наблюдались: снижение массы тела на 15-20%, снижение двигательной активности, диарея, гематурия, шерсть тускнела. Летальность животных составляла 20%. Результаты проведенных исследований представлены в табл.1-6.
Как видно из таблицы 1 в первом опытном сеансе у животных, которым в течение двух недель вводили ВА и БК существенно нарушалась выработка УРАИ, о чем свидетельствовало уменьшение числа реакции избеганий в 6,4 раза по сравнению с контрольными данными.
Исследование через неделю проверки закрепления временных связей УРАИ показало, что число правильных реакций избегания у контрольных животных увеличивалось в 2,4 раза, чем в предыдущем сроке. У животных, получавших ВА и БК, число правильных реакций избегания отставало от данных контрольных животных более чем в 7 раз.
Таким образом, сложные формы временных связей, лежащие в основе условных реакций избегания, под влиянием соединений ванадия и хрома претерпевали значительные нарушения. В тоже время элементарные формы временных связей, лежащие в основе реакций избавления, изменялись в меньшей степени.
Результаты исследований, представленные в таблице 2, показали, что при комбинированном введении соединений металлов нарушается процесс выработки УРПИ в
первом опытном сеансе.
Так, время пребывания животных, получавших ВА и БК, в освещенном отсеке в УРПИ удлинялось в 5,3 раза больше, чем у контрольных животных. Во втором опытном сеансе также отмечалось нарушение процессов консолидации энграмм временных связей УРПИ. Время пребывания в освещенном отсеке
Таблица 2. Условный рефлекс пассивного избегания. (М±т)
Серии Воздействие Выработка(сек) Закрепление(сек)
1 Контроль 8,0±1,1 295,3±4,7*
2 ВА+БК 42,3±7,7*(**) 101,1±16,2*<**>
** -р < 0,05 по отношению к контрольным животным
установки было на 194,2 сек. меньше, чем у контрольных животных.
Приведенные экспериментальные данные позволяют заключить, что под влиянием ВА и БК резко нарушаются процессы формирования, закрепления и воспроизведения исследованных оборонительных рефлексов.
Результаты определения общего количества эритроцитов, гемоглобина и ЦП представлены в таблице 3.
Таблица 3
Показатели Эритроциты Нв ЦП
Контроль 8,1±0,099 14,1±0,081 0,62±0,01
Металлы 6,1±0,089* 12,4±0,302* 0,6±0,019
** - р >0,05 по отношению к опыту
У животных, подвергавшихся влиянию ВА и БК, общее количество эритроцитов и гемоглобина снижалось на 25% и 12% соответственно. При этом цветовой показатель оставался в пределах контрольных величин.
Результаты подсчета содержания общего количества лейкоцитов в периферической крови и лейкограмма представлены в таблице 4.
Таблица 4
общ. лейк. лимф. п/я с/я эозин. моноц. лимф. абс.
Контроль 9,7 ±0,29 78,9 ±0,93 1,7 ±0,16 14,7 ±0,86 1,0 ±0,18 3,7 ±0,2 7,6± 0,25
Соли метал. (М) 5,8 ±0,64* 59,7 ±2,22* 2,5 ±0,48 31,1 ±2,3 1,8 ±0,38 4,2 ±0,48 3,4 ±0,37*
** - р >0,05 по отношению к опыту
В результате введения ВА и БК у животных отмечалось снижение общего числа лейкоцитов, преимущественно за счет абсолютного и относительного числа лимфоцитов. Изменения со стороны гранулоцитов не носили достоверного характера.
Данные исследования иммунологических показателей крыс, подвергавшихся воздействию ВА и БК приведены в таблице 5.
Таблица 5
Показатель Контроль Соли металлов
НСТ (%) спонт. 16,6±0,526 18±1,625
НСТ (%) индуц. 36,3±0,953 39,6±2,178
%ФГ спонт 15,3±0,54 17±2,021
%ФГ индуц 35,3±1,07 38,3±2,013
82
Вестник AГИУВ №2, 2010
ИИР 21,6 14,6*
ЛИ 4,81 1,78*
CD3+ абс. % 5,5±0,2 72,2±0,73 1,9±0,18 56,6±0,49
CD4+ абс. % 2,24±0,08 40,8±0,56 0,64±0,06 33,3±0,54
CD8+ абс. % 1,73±0,09 31,3±0,59 0,5±0,04 24,1±0,46
ИРИ 1,31±0,03 1,08±0,05
** - р >0,05 по отношению к опыту
Под влиянием металлов как спонтанная, так и индуцированная пирогеналом активность нейтрофилов в НСТ-тесте существенно не изменялись, что свидетельствовало об отсутствии поглотительной активности нейтрофилов. Также фагоцитарная активность, как спонтанная, так и индуцированная латексом, под влиянием ВА и БК достоверно не отличались от контроля. Тогда как ИИР и ЛИ соответственно снижались на 32,4% и 63% по сравнению с контролем.
Под влиянием ванадия и хрома происходило резкое снижение как абсолютного, так и процентного содержания СД3+, СД4+, СД8+ лимфоцитов. Так, процентное содержание указанных лимфоцитов было снижено приблизительно в 1,3 раза, тогда как абсолютное содержание СД3+, СД4+ и СД8+ лимфоцитов - более чем в 3 раза. ИРИ на 18% отставал от контрольного уровня.
В таблице 6 представлены значения теста ППН и циркулирующих иммунных комплексов.
Таблица 6
Контроль хром индекс ППН ванадий индекс ППН ЦИК у.е.
Контроль 5,5 8,1 0,026 9 0,035 18,83±1,58
Соли метал. (М) 8,5* 21* 0,125 18,8* 0,103 6,46±1,76*
1римечание: * - р >0 05 по отношению к контролю
** - р >0,05 по отношению к опыту
Результаты исследований показали, что в контрольных пробах имело место спонтанное разрушение клеток, число которых составляло 5,5%, что не превысило допустимые 10%. Добавление in vitro к контрольным пробам ВА и БК не вызвало дополнительных повреждений и также не превысило допустимых норм. В то же время в опытной серии эксперимента (животные в течение двух недель получавшие ВА и БК) добавление ванадия и хрома вызывало, превышавшее контрольные значения более чем в 2 раза, повреждение лейкоцитов и снижение уровня
ЦИК в 3 раза.
Под влиянием ВА и БК нарушались процессы формирования, закрепления и воспроизведения исследованных оборонительных рефлексов. В периферической крови снижалось общее количество эритроцитов и лейкоцитов преимущественно за счет лимфоцитов. Ванадий и хром вызывали угнетение фагоцитарной активности нейтро-филов, хелперно-супрессорной активности лимфоцитов. Мембраны лейкоцитов оказались неустойчивы против воздействия соединений металлов, а в периферической крови резко снижался уровень ЦИК. Таким образом ванадий и хром оказывали выраженное нейро-, иммуно- и гематотоксическое действие.
Литература
Самакова AS, Белоног A.A, Якупов B.C., Беркинбаев Г.Д, Федоров Г.В., Aлыбаeва RA., Корчевский A.A., Яковлева H.A. «Комплексная оценка экологии и здоровья населения промышленного города» / Монография. - Aлмаmы, 2005. - 2?5 с.
Рахманин ЮЛ., Демин В.Ф., Иванов С.И. Общий подход к оценке, сравнению и нормированию риска для здоровья человека зависимости от различных факторов среды обитания. //Вестн. РAMH.- 2006. - №4. - С.5-9.
Бекешова Г.У., Сакебаева Л.Д., Малышкина С.В., Картжанов O.A., Сатыбалдиева У.A. Оценка адаптационных возможностей рабочих Aкmюбинcкого завода хромовых соединений // Нефть и здоровье: Сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции, посвященной ?5-летию Башкирской нефти, Уфа, 22-23 мая, 200?.- 200?.- С. 217-219. Северин A.E., Манкаева О.В. Экологическое состояние природной среды и функциональные резервы человека//Вестн. Калуж. ун-та. 200?, №1, с.?4-83.
Черешнев В.A., Кеворков Н.Н., Бахметьев БЯ. и др. Физиология иммунной системы и экология. //Иммунология. - 2001. - №3. -С. 12-16.
Таирова Э.И. Aндрогeнная недостаточность, обусловленная влиянием солей тяжелых металлов на промышленном производстве //Сборник научных трудов Конференции ученых Республики Башкортостан «Научный прорыв - 2005», посвященный Году профилактики наркомании, алкоголизма и табакокурения, Дню Республики, Уфа, 2005.- 2005.- С. ?3.
Midander K., Pan J., Odnevall Wallinder I., Leygraf C. Metal release from stainless steel particles in vitro - influence of particle size // J. Environ. Monit.- 200?.- 9, № 1.- С. ?4-81.
Farquharson M.A., Sandinha M.T., Roberts F. Identification of monosomy 3 in choroidal melanoma by chromosome in situ hybridisation //Brit. J. Ophthalmol.- 2004.- 88, № 12.- С. 152?-1532. Информативность тестов оценки иммунного статуса при инфекционных и аллергических заболеваниях//Методические рекомендации. НИИ эпидемиологии, микробиологии и инфекционных болезней Минздрава Казахской ССР. - Aлма-Amа, 1989. - 25 с. Фрадкин В.A. Диагностика аллергии реакциями нейтрофилов крови. - М.: Медицина. - 1985. - 1?0 с.
