Научная статья на тему 'Влияние a-токоферола и наночастиц серебра на морфологический состав крови мышей при экспериментальной кадмиевой интоксикации'

Влияние a-токоферола и наночастиц серебра на морфологический состав крови мышей при экспериментальной кадмиевой интоксикации Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
360
125
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КАДМИЙ / АЛЬФА­ТОКОФЕРОЛ / НАНОЧАСТИЦЫ СЕРЕБРА / ТОКСИКОЗ / ЛЕЙКОЦИТЫ / МЫШИ / CADMIUM / A-TOCOPHEROL / SILVER NANO-PARTICLES / TOXICOSIS / LEUKOCYTES / MICE

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Ткаченко Елена Андреевна, Дерхо Марина Аркадьевна

В работе дана оценка антитоксических свойств альфа­токоферола и наночастиц серебра на фоне экспериментальной кадмиевой интоксикации мышей по анализу лейкоцитарного состава крови. Установлено, что металлотоксикоз обусловливал развитие эозинофилии, нейтропении и появление в лейкограмме регенеративного сдвига влево. При использовании на фоне кадмиевой интоксикации лечебной дозы a-токоферола (природного антиоксиданта) было отмечено повышение устойчивости клеточных мембран лейкоцитарных клеток к прямому и опосредованному воздействию металла. Однако витамин не влиял существенно на иммунную реактивность организма мышей. Сочетание металлотоксикоза с введением наночастиц серебра приводило к ингибированию как прямого, так и опосредованного воздействия кадмия на организм мышей, что проявлялось в виде стимулирования синтеза сегментоядерных нейтрофилов и сохранения уровня лимфоцитов. Наночастицы серебра обладали более выраженными антитоксическими свойствами в отношении лейкоцитарных клеток по сравнению с a-токоферола ацетатом.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EFFECT OF a-TOCOPHEROL AND SILVER NANOPARTICLES ON MORPHOLOGICAL BLOOD COMPOSITION OF MICE WITH EXPERIMENTAL CADMIUM INTOXICATION

The antitoxic properties of alpha-tocopherol and silver nanoparticles on the background of experimental cadmium intoxication in mice have been determined on the basis of blood leukocyte content analysis. It is found that the metal-based toxicosis has conditioned the development of eosinophilia, neutropenia and appearance of a regenerative shift to the left in the leukogram. When used on a background of cadmium intoxication induced by the therapeutic dose of a-tocopherol (natural antioxidant), the sustainability of the cell membranes of leukocyte cells to direct and indirect impact of metal was increased. However, the vitamin did not have significant influence on the immune response of mice. The combined injection of silver nanoparticles on the background of metal-based toxicosis resulted in the inhibition of both direct and indirect effects of cadmium on the body of mice, which was manifested in the form of stimulating the synthesis of segmented neutrophils and maintaining the level of lymphocytes. The silver nanoparticles had more pronounced antitoxic properties against leukocyte cells compared with a-tocopherol acetate.

Текст научной работы на тему «Влияние a-токоферола и наночастиц серебра на морфологический состав крови мышей при экспериментальной кадмиевой интоксикации»

Влияние а-токоферола и наночастиц серебра на морфологический состав крови мышей при экспериментальной кадмиевой интоксикации

Е.А. Ткаченко, аспирантка,

М.А. Дерхо, д.б.н., профессор, Уральская ГАВМ

Современная патология человека и животных тесно связана с проблемой загрязнения окружающей среды. Широко распространёнными загряз-

нителями биосферы считаются тяжёлые металлы, среди которых серьёзную опасность представляет кадмий и его соединения [1], так как при их поступлении в организм животных, даже в минимальных количествах, развивается токсический процесс [2—6]. В связи с этим проблема разработки

эффективных способов детоксикационной терапии и поиска для этих целей новых препаратов не потеряла своей актуальности.

В настоящее время имеется большое количество детоксикантов в виде антагонистов тяжёлых металлов, адсорбентов, премиксов и кормовых добавок, способных выводить из организма животных тяжёлые металлы. Однако их применение чаще всего сопровождается побочными эффектами, так как они выводят из организма и жизненно важные тяжёлые металлы (микроэлементы), и ионы. Поэтому в последнее время в качестве детоксикантов пробуют использовать биологически активные вещества, обладающие не только антитоксическим, но и биологическим действием. В частности, витамин Е уменьшает степень токсического действия кадмия на живые организмы, положительно влияет на обменные процессы и скорость реакций перекисного окисления липидов [7, 8]; наночастицы серебра повышают уровень антиоксидантной защиты тканей и за счёт этого резистентность организма животных [9, 10]. Логично предположить, что анти-оксидантные свойства витамина Е и наночастиц серебра способствуют повышению устойчивости мембран клеток органов и тканей к кадмию, что снижает степень его токсичности для организма.

В связи с этим целью нашей работы явилась оценка антитоксических свойств альфа-токоферола и наночастиц серебра при кадмиевом токсикозе по лейкоцитарному составу крови мышей.

Материалы и методы исследований. Материалы, представленные в работе, являются результатом собственных исследований, получены в период 2013—2014 гг. на базе вивария и кафедры органической, биологической и физколлоидной химии Уральской ГАВМ.

Объектом исследования служили половозрелые самцы белых лабораторных мышей с массой тела 22—24 г. Все животные находились в виварии на стандартном пищевом и водном рационе, при естественном освещении и свободном доступе к пище и воде.

Для проведения экспериментальной работы были сформированы три опытные группы мышей по 60 особей в каждой. I гр. служила фоном токсического действия кадмия на организм животных. С этой целью мыши ежедневно per os (в составе корма) получали CdSO4 в дозе 40 мг/на гол. (21,5 мг Cd2+ на гол.). Во II гр. введение кадмия сочетали с добавлением в пищу а-токоферола ацетата в дозе

4,5 мг на гол., или 0,225 ИЕ на 1 г массы тела, а в III гр. — с добавлением в суточную дозу питьевой воды наночастиц серебра из расчёта 0,27 мг на гол. (0,014 мг на 1 г массы тела). Наночастицы серебра животные получали химическим методом.

Материал для исследований (кровь) получали после декапитации мышей, которую проводили под наркозом эфира с хлороформом с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества (86/609/ЕЕС) и Хельсинкской декларации, до интоксикации, через 1, 3, 7 и 15 сут. интоксикации.

Мазки крови изготавливали сразу после взятия материала, затем окрашивали по методу Романовского — Гимзы. Лейкоциты подсчитывали в камере Горяева, их морфологию оценивали с помощью иммерсионного объектива.

Статистическую обработку данных проводили методом вариационной статистики на ПК с помощью табличного процессора «Microsoft Ехсе1-2003» и пакета прикладной программы «Биометрия». Достоверность различий между группами оценивали с учётом непараметрического критерия Манна — Уитни.

Результаты исследований и их обсуждение. Накопление кадмия в живом организме сопровождается мобилизацией и поражением практически всех звеньев иммунитета, что обусловливает включение защитного иммунного механизма, направленного на борьбу с чужеродным воздействием [2]. Первичное представление о состоянии защитных сил в организме можно получить по лейкоцитарному профилю периферической крови [6].

В ходе экспериментального кадмиевого токсикоза общее количество лейкоцитов в крови животных опытных групп соответствовало границам нормы (табл. 1). Однако через сутки после начала поступления металла в организм у мышей I и II опытных гр. увеличивалось общее количество лейкоцитов на 27,8 и 58,6% (р>0,05) соответственно по сравнению с показателями до интоксикации. Через 3 сут. токсикоза было отмечено снижение их уровня, как по сравнению с первыми сутками, так и их количеством до интоксикации. При этом в последующие дни эксперимента уровень клеток у мышей I гр. планомерно повышался, превышая исходную величину через 15 сут. металлотоксикоза на 8,43%, у животных II, наоборот, снижался и был меньше доинтоксикационного показателя на 21,67%. Следовательно, а-токоферол не оказывал

1. Динамика лейкоцитов в крови мышей (n = 10, Х ± Sx)

Показатель Группа До интоксикации Продолжительность кадмиевой интоксикации, сут.

1 3 7 15

Лейкоциты, 109/л I II III 7,12±0,29 6,92±0,21 6,81±0,15 9,10±0,20* 10,98±0,13* 6,28±0,13 5,88±0,20* 6,52±0,25 8,55±0,56* 6,52±0,17 5,94±0,18* 9,35±0,47* 7,72±0,21 5,42±0,19* 9,38±0,37*

Примечание: * — р>0,05 по сравнению с величинами до интоксикации

2. Лейкограмма крови мышей (n= 10; Х± Sx)

Показатель Группа До интоксикации Продолжительность кадмиевой интоксикации, сут.

1 3 7 15

Нейтрофилы, % п/я I II III 3,80±0,20 3,58±0,15 4,00±0,20 4,00±0,29 6,10±0,35 4,60±0,26 3,00±0,25 8,50±0,17 4,80±0,21 3,80±0,24 10,00±0,21 4,40±0,26 8,60±0,16 9,70±0,76 4,40±0,26

с/я I II III 12,20±0,12 13,64±0,21 13,10±0,10 5,60±0,16* 15,70±0,37 15,10±0,90 7,40±0,33* 13,10±0,40 15,40±1,33 11,90±0,37 15,80±0,57 15,30±0,97 13,80±0,38 19,40±0,95 15,20±0,82

Эозинофилы, % I 5,00±0,14 5,00±0,14 4,00±0,14 18,80±0,49* 6,90±0,1 1,50±0,16 18,10±0,37* 7,80±0,29 1,30±0,21 10,60±0,49* 8,20±0,29 1,14±0,23 10,40±0,16* 5,80±0,39 1,50±0,4

Базофилы, % 1,40±0,16 1,46±0,121 1,30±0,16 0,20±0,13 1,33±0,3 1,00±0,21 0,20±0,13 2,75±0,56 1,30±0,3 0,40±0,16 1,66±0,37 1,25±0,22 1,00±0,29 1,40±0,16 1,33±0,3

Моноциты, % 2,00±0,15 3,10±0,16 2,00±0,15 1,20±0,13* 2,8±0,25 2,00±0,21 1,20±0,13* 2,6±0,54 1,50±0,45 2,10±0,23 1,60±0,16 1,60±0,16 1,80±0,24 2,20±0,32 1,80±0,24

Лимфоциты, % 75,60±0,22 73,22±0,22 75,6±0,22 69,80±0,85* 67,70±0,47 76,20±0,98 70,10±0,52* 65,50±1,08 75,70±1,58 71,20±0,41 63,40±0,58 76,80±1,13 64,40±0,40* 62,00±0,34 76,20±0,92

Клетки Тюрка 0,40±0,26 0,20±0,13

Примечание: * — р > 0,05—0,001 по сравнению с величинами до интоксикации

влияния на иммунную реактивность организма мышей.

Изменчивость общего количества лейкоцитов в крови мышей III опытной гр. имела противоположную направленность. Начиная с 3 сут. токсикоза уровень клеток увеличивался, достигая максимума в конце периода исследований (табл. 1). Следовательно, наночастицы серебра стимулировали сопротивляемость организма мышей в условиях кадмиевого токсикоза. Наши результаты согласуются с данными Е.Н. Зининой, которая также установила, что коллоидное серебро способствует повышению резистентности организма кур [9].

При анализе лейкоцитарной формулы было установлено, что в крови мышей I опытной гр. в течение трёх суток интоксикации значимо снижалось относительное количество сегментоядерных нейтрофилов (в 2,18 раза; р>0,001) и повышалось эозинофилов (в 3,14 раза; р>0,001) (табл. 2). Уровень лимфоцитов хотя и оставался в границах нормы, но достоверно уменьшался на 8,3% (р>0,001). Данные изменения свидетельствовали об иммуносупрессивном действии кадмия на органы лейкопоэза. При этом ионы кадмия раздражали костный мозг, что обусловливало появление в кровяном русле клеток Тюрка. Через 7 сут. от начала эксперимента и до конца периода исследований в лейкоцитарной формуле мышей данной группы увеличилась процентная доля сегментоядерных и палочкоядерных нейтрофилов, лимфоцитов и снижалось эозинофилов. Однако в кровяном русле снова появились клетки Тюрка. Следовательно, начиная с 7-х сут. токсикоза в организме мышей

появлялись признаки иммуностимуляции органов лейкопоэза, но они имели патологический характер, так как в лейкоцитарной формуле появлялись признаки регенеративного сдвига влево.

Анализ лейкограммы мышей II опытной гр. показал, что кадмиевый токсикоз, протекающий на фоне поступления а-токоферола, не сопровождался снижением сегментоядерных нейтрофилов (табл. 2). Уровень данных клеток планомерно нарастал, за исключением 3-х сут. токсикоза, но это происходило на фоне увеличения палочкоядерных нейтрофилов и отражало формирование регенеративного сдвига влево. Однако в организме мышей данной группы по сравнению с I была менее выражена аллергическая реакция, но сохранялся характер изменений лимфоцитов. Несмотря на некоторые отличия в динамике изменений лейкоцитарных клеток в мазках крови мышей II опытной гр. по сравнению с I, общая тенденция сдвигов свидетельствовала, что кадмий в их организме прямо (лимфоциты) и опосредованно (эозинофилы) воздействовал на клетки крови и соответственно органы лейкопоэза. Следовательно, а-токоферол хотя и способствовал снижению уровня токсичности сульфата кадмия в организме мышей, вероятно, за счёт снижения скорости образования активных радикалов кислорода, но существенно на уровень иммунной защиты организма мышей не влиял.

У мышей III опытной гр. сдвиги в лейкограм-ме характеризовались отсутствием аллергической реакции, незначительной стимуляцией синтеза сегментоядерных нейтрофилов и сохранением лимфоцитов. Хотелось бы отметить, что в кро-

вяном русле мышей циркулировали в основном лимфоциты малого размера, преимущественно обладающие антитоксическими свойствами и обеспечивающие полноценный иммунный ответ организма. Иммуностимулирующее действие серебра было установлено при использовании в рационе цыплят кросса Ross-308 коллоидного серебра [9]. О способности серебра повышать эффективность фагоцитоза сообщалось ранее [11].

Вывод. Таким образом, а-токоферол, обладая антиоксидантными свойствами, повышал устойчивость клеточных мембран лейкоцитарных клеток, что снижало степень прямого и опосредованного воздействия кадмия на клетки крови и органы лейкопоэза, но существенно не влияло на иммунную реактивность организма мышей. Нано-частицы серебра ингибировали как прямое, так и опосредованное воздействие кадмия, повышали защитные силы организма за счёт стимуляции синтеза сегментоядерных нейтрофилов и сохранения уровня лимфоцитов. Наночастицы серебра обладали более выраженными антитоксическими свойствами в отношении лейкоцитарных клеток по сравнению с а-токоферола ацетатом.

Литература

1. Дзугкоева Ф.С., Дзугкоев С.Г., Такоева Е.А. и др. Влияние сульфата кадмия на функцию почек и гемодинамические показатели в эксперименте крыс // Физиология и патология почек и водно-солевого обмена: матер. междунар. науч. конф., посв. 100-летию со дня рожд. профессора Н.Н. Прониной. Владикавказ: Литера, 2012. С. 119—122.

2. Арушанян Э.Б., Эльбекян К.С. Иммунотоксичность солей металлов и защитная роль эпифизарных факторов // Биомедицинская химия. 2006. Т. 52. Вып. 6. С. 547—555.

3. Османов И.М. Роль тяжёлых металлов в формировании заболеваний органов мочевой системы // Российский вестник перенатологии и педиатрии. 1996. № 1. С. 36—39.

4. Радцева Г.Л., Ершова В.П., Радцев Ю.А. и др. Морфологические изменения в сосудистой системе и тканях органов иммунной системы при длительном поступлении кадмия // Материалы II межрегион. науч.-практич. конф. Кабард.-Балкар. отд-ния Всерос. науч. общества анатомов, гистологов и эмбриологов совместно с мед. фак. Кабард.-Балкар. ГУ им. Х.М. Бербекова, посвящ. 30-летию медицин. факультета. Нальчик: Эль-Фа, 1997. С. 55-57.

5. Соцкий П.А., Дерхо М.А. Влияние кумуляции тяжёлых металлов в организме бычков на некоторые функции печени // Ветеринарный врач. 2008. № 1. С. 13-16.

6. Ткаченко Е.А., Дерхо М.А. Лейкоцитарные индексы при экспериментальной кадмиевой интоксикации мышей // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2014. № 3 (47). С. 196-199.

7. Бирюкова С.В. Влияние тяжёлых металлов и детоксикантов на продуктивные показатели цыплят-бройлеров: автореф. дисс. ... канд. с-х. наук. Новосибирск: НГАУ, 2012. 16 с.

8. Осипова В.П., Ильина С.А., Есина О.И. и др. Применение витамина Е в качестве антидота при токсическом воздействии хлорида кадмия // Вестник АГТУ. 2005. № 6 (29). С. 53-58.

9. Зинина Е.Н. Местная защита слизистых оболочек и состояние резистентности у кур после применения серебро-содержащего препарата «Silvecoll»: автореф. дисс. ...канд. вет. наук. Саранск: Мордовский ГУ им. Н.П. Огарева, 2013. 17 с.

10. Ткач О.Б., Трохимчук А.К., Левицкий А.П. Биохимические маркеры воспаления и антиоксидантной защиты в тканях полости рта крыс при воздействии липополисахарида и наночастиц золота и серебра. URL.: httr://www.herald.cjm. ua/2013/03/13/13pdf (дата обращения 10.08.2014).

11. Лобанов А.А., Чернова С.Н., Андронов С.В. и др. Воздействие металлического серебра на фагоцитарную активность ней-трофилов у больных хронической обструктивной болезнью лёгких // Вестник новых медицинских технологий. 2009. Т. XVI. № 2. С. 43.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.