CC BY
5
2. Павлов В. Н. // Учредительная конф. Пермского обл. о-на 5. токсикологов. — Пермь, 1987. — С. 100.
3. Павлов В. Н. // Гиг. и сан. - 1989. - № 2. - С. 7-8. 6.
4. Павлов В. Н. Ц Там же. - 1990. — № 1. - С. 10-12.
Павлов В. Н. Л Методология фундаментальных исследова-ний и гигиене окружающей среды. — М., 1989. — С. 94—99. Павлов В. Н. Ц Гиг. и сан. - 1994. - № 8. - С. 52-55.
Поступила 14.05.96
За рубежом
(О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1997 УДК 614.72:616.24-02:546.481-07-092.9
В. Л. Шопова, П. /./. Сыловски, П. К. Петрова, В. Й. Данчева ВЛИЯНИЕ АЦЕТАТА КАДМИЯ И ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ НА АЛЬВЕОЛЯРНЫЕ
МАКРОФАГИ КРЫС
Медицинский университет—Пленен, Болгария
Соединения кадмия — одни из самых высокотоксичных загрязнителей окружающей среды |16, 20). Их острое ингаляционное воздействие в профессиональных условиях вызывает тяжелые поражения легких |5]. Известно, что население в областях с высоким содержанием кадмия в окружающей среде потребляет значительное количество металла с загрязненными пищевыми продуктами и водой даже при отсутствии профессионального контакта [1|. Эта проблема особенно актуальна для некоторых районов Болгарии.
Аварии ядерных электростанций типа Чернобыльской создают условия для комбинированного воздействия химических агентов и ионизирующей радиации. По этой причине мы поставили перед собой задачу проследить некоторые эффекты ацетата кадмия изолированно и в комбинации с внешним у-облучением на альвеолярные макрофаги (АМ). Имея в виду максимальное экспонирование АМ при ингаляторных воздействиях, мы стремились установить связь между спровоцированными в клетках изменениями и возникшими патологическими процессами в легких.
Эксперимент проведен на 48 белых крысах-самцах породы Вистар массой 220—240 г, разделенных на 4 группы: 1-я — контроль, 2-я — подвергшаяся однократному у-облучению в дозе 4 Гр (установка "Игур-1" с источником '->7С$ при мощности дозы Р|) = 0,91 Гр/мин), 3-я — воздействию раствора ацетата кадмия в 0,9% ЫаС1, вводимого однократно интратрахеально металлическим зондом в дозе 0,5 мг/кг и объеме 0,2 мл, 4-я группа — комбинированное действие. Контрольным животным был введен тот же объем 0,9% №С1.
Животных забивали кровопусканием под наркозом пентобарбиталом натрия на 1-й и 15-й дни после воздействия.
Бронхоальвеолярная лаважная жидкость (БАЛЖ) была получена по методу Мутк и соавт. [15].
Были исследованы следующие показатели:
— общее число клеток в БАЛЖ в камере Бюр-кера (• 108/мл);
— дифференциальный счет клеток и морфологические изменения в АМ; с этой целью клетки были собраны на миллипоровых фильтрах и обра-
ботаны по методу Danos и КееЫег [8] в модификации Saltini и соавт. |19|;
— размер АМ и их ядра (в усл. ед.); для определения размера в каждой экспериментальной группе по 50 АМ сборного лаважа были сфотографированы на микроскопе "Ну-2" на фотопленке "ORWO" NP-I5 при увеличении 266. Сфотографированные клетки были перенесены на милиметро-вую бумагу;
— фагоцитарная активность АМ была определена NBT-тестом |2|. Результаты оценивались в условных единицах с учетом положительных клеток и степени активности от I до 4 баллов;
— активность энзимов — кислой фосфатазы (КФ) и лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в БАЛЖ определялись методом Bergmeyer и соавт. [6].
Статистическая достоверность результатов оценивалась rio /-критерию Стыодента—Фишера при р < 0,05.
Как показали проведенные исследования, общее число клеток в БАЛЖ значительно понижалось в 1-й день опыта только в группе с комбинированным воздействием (табл. 1). В остальных группах достоверные изменения на 1-й и 15-й дни не были выявлены. Внешнее облучение не оказывает существенного влияния на состояние клеточных элементов в БАЛЖ. Процент АМ при изолированном воздействии кадмия и в комбинации с облучением в 1-й день значительно понижался — соответственно до 11,5 и 12,0%. Этот эффект наблюдался и на 15-й день — АМ составляли соответственно 45,5 и 54,0%. В тех же двух группах резко повышался процент полиморфнонуклеар-ных лейкоцитов (ПНЛ), среди которых встречались и незрелые формы.
Площадь цитоплазмы увеличивалась еще в 1-й день и достигала 150 и 224% соответственно в группах животных, подвергавшихся изолированному воздействию кадмия и комбинированному воздействию. Это увеличение проявлялось в пониженном нуклеоплазматическом индексе в тех же группах. Эффект кадмия сохранялся и на 15-й день, но был выражен в меньшей степени (табл. 2). Средняя площадь АМ после химического воздействия увеличивалась за счет повышения процента очень крупных клеток, а не за счет равномерного увеличения площади всех клеток. В
Таблица I
Эффект изолированного и комбинированного воздействия ацетата кадмия и ионизирующей радиации на цитологические и энзимные
показатели в БАЛЖ крыс
День после воздействия Группа Общее число клеток. •105/мл АМ, % пнл. % КФ. Е/мл ЛДГ, Е/мл
1-й Контроль 10,2 ± 1.8* 91,2 3,6 2,32 ± 9,3* 68 ± 1,34*
4 Гр 10,9 ± 2,8 92,5 3,5 2,64 ± 0,04 70 ± 5,4
Кадмий 11,3 ± 3.3 11,5 86,5 5,36 ± 0,64** 176 ± 30,6**
Кадмий + 4 Гр 5,4 ± 0.7** 12,0 85,5 6,40 ± 0,52** 225 ± 13.1**
15-й Контроль 10.2 ± 1,0 88,0 4,0 2,06 ±0,15 66 ± 12,0
4 Гр 11,3 ± 1,8 90,0 8,5 2,58 ± 0,18 84 ± 7,5
Кадмий 11,7 ± 2,6 45,5 43,0 2,62 ± 0,38** 97 ± 7,6**
Кадмий + 4 Гр 10.6 ± 1,0 54.0 45.0 3,34 ± 0,34** 146 ± 18,0**
Примечание. Одна звездочка — данные, представленные в виде х ± БЕ в расчете на 6 животных; две звездочки — достоверная разница относительно контроля при р < 0,05 (Стыодент—Фишер /-тест).
1-й день опыта у контрольных животных только 6% АМ имели площадь более 1000 усл. ед. При изолированном воздействии кадмия их количество достигало 28%, а при комбинированном воздействии — 70%. Такая же тенденция сохранялась и на 15-й день.
Процент двуядерных макрофагов у контрольных животных на 1-й и 15-й дни был одинаковым — 4. При изолированном облучении изменений не наблюдалось. Введение кадмия индуцировало появление двуядерных (14%) и трехъядерных (4%) макрофагов в 1-й день опыта. Комбинация кадмия и внешнего облучения в 1-й день вызывала повышение количества двуядерных АМ до 13%. На 15-й день в группе животных, подвергавшейся изолированному химическому воздействию, содержание двуядерных макрофагов составляло 18%, а при комбинации с ионизирующей радиацией — 16%.
При воздействии кадмия крупные АМ имели вакуолизированную пенистую цитоплазму. Встречались и клетки с пикнотическими ядрами, ка-риолизисом и кариорексисом.
Фагоцитарная активность макрофагов при внешнем облучении в 1-й день показала тенденцию к понижению, а на 15-й день — к повышению и достигала 143% (/; < 0,0001). В 3-й и 4-й группах фагоцитарная активность понижалась в 1-й день — соответственно до 80 и 68% (р < 0,019 и р< 0,013). На 15-й день фагоцитарная активность в этих группах все еще была снижена (р < 0,001) - табл. 3.
Исследование активности КФ и ЛДГ в БАЛЖ показало, что изолированное внешнее облучение не вызвало существенных изменений. Ацетат кадмия при изолированном и комбинированном воздействии значительно увеличил активность обоих энзимов на 1-й и 15-й дни опыта (см. табл. 1).
Таким образом, изолированное внешнее у-об-лучение всего тела не изменяло числа АМ в нашем эксперименте. Данные литературы по этому вопросу неоднозначны из-за разных условий облучения и сроков наблюдения [1 1, 17, 18, 21].
Уменьшение числа АМ и их пониженная фагоцитарная активность при изолированном воздействии кадмия коррелируют с фактом, свидетельствующим, что соединения кадмия существенно понижают содержание внутриклеточного АТФ и ингибируют клеточное дыхание (7]. Другие авторы также связывают потерю клеточной функции с понижением химической энергии в клетке |13, 14].
Предполагают, что соединения кадмия повышают перекисное окисление липидов в клеточных мембранах. С другой стороны, поддерживается точка зрения, что кадмий взаимодействует с клеточными мембранами и поражает клеточные компоненты, отвечающие за их целостность |9, 10]. С помощью сканирующей электронной микроскопии доказана зависимость степени поражения клеточных мембран в АМ от концентрации кадмия в тканевых культурах [7].
Повышенную активность КФ в БАЛЖ при воздействии кадмия (особенно в 1-й день) мы
Таблица 2
Эффект изолированного и комбинированного воздействия ацетата кадмия и ионизирующей радиации на параметры альвеолярных макрофагов крыс
День после воздействия
Группа
Площадь цитоплазмы, усл. ед.
Площадь ядер, усл. с л
Нуклеоплазматпчсс-кий индекс
Многоядерные АМ, %
1-й
15-й
Контроль 4 Гр Кадмий Кадмий + Контроль 4 Гр Кадмий Кадмий + 4 Гр
4 Гр
680 ± 36*
1022 ± 85** 1520 ± 87** 756 ± 37 723 ± 32 1I1 ± 32** 926 ± 87**
224 ± 6,28*
292 ± 18,80** 255 ± 16,60** 212 ± 5,76 218 ± 7,24 257 ± 16,30** 243 ± 16,60
0,359
0,342 0,204 0,295 0,293 0,262 0,290
18 13
4 4 18
22
Примечание. Здесь и в табл. 3: одна звездочка — данные, представленные в виде .V ± БЕ, пересчитанные на 50 клеток из лаважа, собранного из 6 животных; две звездочки — достоверная разница относительно контроля при р < 0,05 (Стыодент—Фишер
Таблица 3
Фагоцитарная активность альвеолярных макрофагов крыс при изолированном и комбинированном воздействием ацетата кадмия и ионизирующей радиации
День после воздействия Группа Спонтанная фагоцитарная активность Стимулированная фагоцитарная активность
1-й Контроль 1.08 ± 0,069* 1,58 ± 0,121*
4 Гр 0,96 ± 0,84 1,37 ± 0,088
Кадмий 0.86 ± 0,033" 0.90 ± 0.078**
Кадмий + 4 Гр 0.74 ± 0,066м 0.87 ± 0.020**
15-Й Контроль 1.09 ± 0,054 1,54 ± 0,039
4 Гр 1,56 ± 0,081 1.76 ± 0.051
Кадмий 0.46 ± 0.050 0.66 ± 0.053
Кадмий + 4 Гр 0,45 ± 0,039 0,53 ± 0,044
считаем еще одним доказательством его цитологического эффекта в отношении АМ |3, 4]. В качестве возможного источника энзима в БАЛЖ можно было бы предположить его повышенную продукцию крупными вакуолизированными макрофагами. Однако, имея в виду исключительно низкий процент АМ в группах животных, подвергавшихся воздействию кадмия, на фоне пониженной фагоцитарной активности, мы пришли к выводу, что эти клетки вряд ли могли способствовать повышению активности КФ.
Одновременно с цитолитическим эффектом кадмия и дегенеративными изменениями в некоторых макрофагах мы обнаружили и появление крупных пенистых клеток, а также клеток с нук-леарными аберрациями — дву- и полиядерных.
Наличие многоядерных клеток обычно является выражением соматической полиплоидии при экстремальных условиях. Однако выявляемые после ингаляционного воздействия излучающих радионуклидов нуклеарные аберрации а— считаются выражением сублетального эффекта радиации |12]. В этом случае клетки могут функционировать, но не могут делиться. По этой причине можно связать высокий процент полиядерных АМ с сублетальным эффектом ацетата кадмия. Подобное предположение выглядит весьма логично на фоне данных о цитолитическом летальном эффекте кадмия.
Более высокая активность ЛДГ по сравнению с активностью КФ при химическом воздействии является доказательством того, что, кроме макро-
фагов, кадмий поражает и пневмоциты, которые в основном секретируют этот энзим.
Результаты эксперимента позволяют утверждать, что использованная нами доза ацетата кадмия (0,5 мг/кг) дает летальный и сублетальный эффект в отношении АМ. Кроме того, кадмий поражает главным образом эпителиальные клетки. Мы имеем достаточно оснований предположить, что в результате его цитолитического эффекта в отношении АМ в ранние сроки после воздействия освобождаются значительные количества гидролитических энзимов в БАЛЖ.
J1 и т с р а т у р а
1. Иванова Л. // Хиг. и здранеопазв. (София). — 1990. — № б. - С. 96-102.
2. Климова В. В.. Кошовкииа Т. В. //Лаб. дело. — 1982. — № 10. - С. 19-23.
3. Anthony J. S., Zamel N.. Aberman A. // Can. Med. Assoc. — 1978. - Vol. 119.— P. 586-588.
4. Asvadi S.. Hayes J. A. // Amer. Pathol. - 1978. - Vol. 90. -P. 89-96.
5. Barnart S., Rosenstock L. // Chest. - 1984. — Vol. 86. -P. 789-791.
6. Bergmeyer H. U., Gawehn K.. GrassI M. // Methods of Enzymatic Analysis / Ed. H. U. Bergmeyer. — New York, 1974. — P. 425-522.
7. Coin P. G„ Stevens J. B. //Toxicol. Appl. Pharmacol. - 1986.
- Vol. 82. - P. 140-150.
8. Danos M., Keehler С. M. // A Manual of Cytotechnology / Eds. С. M. Keebler. W. J. Reagan. — Chicago. 1977. -P. 264-30S.
9. Fleisher L. N.. Yorio Т.. Bentley P. J. // Toxicol. Appl. Pharmacol. - 1975. - Vol. 33. - P. 384-387.
10. Jewel S. A.. Bellomo G„ Thor II. et al. // Science. - 1982. -Vol. 217. - P. 1257-1258.
11. Meyet О. Т., Dannenberg А. M. // J. Reticuloendoth. Soc. — 1970. - Vol. 7. - P. 79-90.
12. Morgan A., Tallbot R. J. // Environ. Health Pcrsp. — 1992. -Vol. 97. - P. 177-184.
13. Mailer L.. Olmesorge F. K. // Toxicology. — 1984. - Vol. 31.
- P. 297-306.
14. Mustafa M. G.. Cross C. £.. Tyler W. S. // Arch, intern. Med.
- 1974. - Vol. 127. - P. 1050-1057.
15. Myrvik Q. N.. Leake F. S.. Fariss B. // J. Immunol. - 1961.
- Vol. 86. - P. 128-132.
16. Nogava K. // Cadmium in the Environment / Ed. J. O. Nriagu. - New York, 1981. - Pt. 2. - P. 1-38.
17. Peel D. M„ Goggle J. E. // Radiat Res. — 1980. - Vol. 81. -P. 10-19.
18. Sablonniere В., Nichols J.. Neveux X. Drouet J. // Int. J. Radiat. Biol. - 1983. - Vol. 47. - P. 575-584.
19. Saltini C., Hance A. J.. Ferrans V. J. et al. // Amer. Rev.rcspir. Dis. - 1984. - Vol. 130. - P. 650-658.
20. Tsuchiya K. // Cadmium in the Environment / Ed. J. O. Nriagu. - New York. 1981. - Pt 2. - P. 39-54.
21. Veto G. P., Spector [V. С,. // J. Pfthol. - 1973. - Vol. 109. -P. 7-19.
Поступила 29.11.95
