CC BY
21
УДК 636.92.087.72
Ключевые слова: анемия, профилактика, железо, морфология, селезенка, обмен веществ, патология
Key words: anemia, prevention, ferrum, morphology, spleen, metabolism, pathology
Антипов А. А., Дельцов А. А., Уразаев Д. Н.
влияние энтеральных лекарственных ПРЕПАРАТОВ с различной химической природой соединений железа
НА МОРФОЛОГИЮ СЕЛЕЗЕНКИ КРЫС
ПРИ изучении острой токсичности
COMPARATIVE MORPHOLOGICAL STUDY OF THE EFFECT OF DIFFERENT TYPES OF MEDICATIONS FOR ENTERAL ADMINISTRATION OF IRON ON THE SPLEEN OF RATS
ФГБОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К. И. Скрябина» Адрес: 109472, Россия, Москва, ул. Академика Скрябина, 23
К. I. Scryabin Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology Address: 109472, Russia, Moscow, Akademik Skryabin street, 23
Антипов Александр Александрович, к. в. н., ассистент каф. общей патологии
Antipov Alexander A., Ph.D. in Veterinary Science, Assistant of the Dept. of General Pathology Дельцов Александр Александрович, к. б. н., доцент каф. фармакологии и токсикологии им. И. Е. Мозгова Deltsov Alexander A., Ph.D. in Biology Science, Associate Professor of I. E. Mozgov Dept. of Pharmacology and Toxicology Уразаев Дмитрий Николаевич, д. в. н., проф. каф. фармакологии и токсикологии им. И. Е. Мозгова Urazaev Dmitriy N., Doctor of Veterinary Medicine, Professor of I. E. Mozgov Dept. of Pharmacology and Toxicology
Аннотация. В статье описывается изучение морфологических изменений в селезенке крыс, вызванных введением препаратов железа с различной химической связью. В результате проведенных исследований установлено, что наименьшим повреждающим влиянием на селезенку обладает железо в виде трехвалентного иона в комплексе с полисахаридами (железодекстрин). В то время как соли и хелатные соединения железа обладают более высокой токсичностью.
Summary. The paper presents the study of morphological changes in spleen of rats caused by administration of iron preparations with different chemical bond. The results of the study showed that while iron in the form of trivalent ion along with polysaccharides (ferric dextrin) had the least damage effect on the spleen, iron salts and chelates had higher toxic effect.
Введение
Проблема дефицита железа у животных актуальна не только в связи с его широким распространением в условиях промышленного животноводства, но и вследствие полиорганной патологии, развивающейся на фоне железодефицитного состояния. От содержания железа в организме зависят процессы адаптации, биоритмы обменных процессов, а также состояние иммунной системы [3, 10].
Серьезность последствий дефицита железа требует проведения соответствующей терапии, в основе которой лежит применение препаратов железа [8, 9]. Однако применение их сопровождается развитием побочных реакций, возникновение которых зависит как
от самого препарата, так и от его дозы [1, 2, 11, 12, 13].
Известно, что организмы имеют механизмы детоксикации в отношении тяжелых металлов, однако чрезмерно длительный и интенсивный стресс, возникающий вследствие увеличения количества тяжелых металлов, в т. ч. железа, в организме часто является причиной развития патологии различных органов и систем организма [9, 14].
Вместе с тем в литературе отсутствуют сведения об изменениях периферических кроветворных органов в процессе развития данного рода интоксикации. Учитывая про-тективную роль иммунной системы при различных патологических состояниях, в том числе при интоксикациях, исследование се-
лезенки как уникального органа, в котором лимфатическая ткань и ретикулоэндотели-альная система структурно и функционально связаны между собой [7], является актуальной проблемой фармакологии, токсикологии и патологической анатомии.
Цель исследования - изучить морфологические изменения селезенки крыс после энтерального введения лекарственных препаратов с различной химической природой соединений железа (минеральные соли, хе-латные комплексы, железо-декстриновые коллоиды) при исследовании острой токсичности.
Материалы и методы
Исследования проведены на половозрелых белых крысах обоего пола, содержащихся раздельно, массой тела 180-200 г. На всем протяжении опыта животные находились в одинаковых условиях кормления и содержания.
В опытах были использованы основные виды лекарственных препаратов, представляющие существующие химические соединения железа, представленные в настоящее время на фармацевтическом рынке ветеринарных противоанемических средств: 1 - минеральная соль (сульфат железа); 2 -хелатный комплекс железа (комплекс этилен-диаминдиянтарной кислоты и лизина с железом); 4 - железо-декстриновый коллоид.
Препараты вводили однократно внутри-желудочно при помощи зонда с оливой в объемах, рекомендованных для изучения острой токсичности в соответствии с руководством по проведению доклинических исследований лекарственных средств.
В соответствии с задачами исследования лабораторные животные были разделены на 5 групп: первую опытную (вводили раствор сульфата железа в объеме 5 мл), вторую опытную (вводили раствор комплекса этилендиаминдиянтарной кислоты и лизина с железом в объеме 5 мл), третью опытную (вводили железодекстрин в объеме 5 мл) и контрольную (вводили стерильный изотонический раствор натрия хлорида в эквивалентном объеме). В каждой группе насчитывалось 20 крыс.
Наблюдение за животными вели в течение 14 дней, отмечали наступление и исчезновение симптомов отравления животных, их гибели, изменения общего состояния животных, потребление корма и воды, отправление физиологических потребностей.
По окончании срока наблюдения все животные подвергались эвтаназии с последующими патологоанатомическими и гистологическими исследованиями. Материалом для гистологического исследования служили образцы селезенки крыс, из которых готовились гистологические препараты по общепринятым методикам с окрашиванием их для обзорных целей гематоксилином и эозином, а также на железо (III) по Перлсу.
Результаты
За весь период наблюдения на протяжении 14 дней не наблюдалось гибели животных входивших в контрольную и третью опытную группы, которым вводили железо-декстрин. Животные не проявляли клинических признаков интоксикации, свойственных отравлению препаратами железа: не было отмечено нарушений функций пищеварения и мочевыделения, не отмечалось нарушение аппетита, были сохранены рефлексы.
Состояние животных первой и второй опытных групп, получавших соответственно сульфат железа и хелатный комплекс железа, резко отличалось от контроля. Их общее физическое состояние можно охарактеризовать как неудовлетворительное. У животных первой опытной группы, которым вводили сульфат железа, первые клинические признаки интоксикации начали появляться уже через 10-15 минут после введения препарата. Животные вели себя беспокойно, быстрыми движениями хаотично перемещались по клетке, были зарегистрированы тахикардия и тахипноэ. Спустя небольшой промежуток времени (около 10 минут) возбуждение сменилось состоянием угнетения: снижением двигательной активности, множественным спастическим сокращением мышц, одышкой, брадикардией, напряжением брюшной стенки. Все животные первой опытной группы пали в течение часа после введения препарата. К концу вторых суток наблюдения
у животных второй опытной группы состояние угнетения достигало своего пика: наблюдалось полное отсутствие двигательной активности, брадикардия и брадипноэ. Далее животные погибали. Всего пало 8 крыс из 20, входивших в эту группу. У не погибших животных этой группы признаки интоксикации начали постепенно пропадать к концу вторых суток после введения препарата, однако последствия токсического воздействия на организм сохранились до конца эксперимента. При наблюдении за данной опытной группой в течение последующих 14 дней нами отмечалась заторможенность движений животных, вялость, апатия, анемичность кожи и слизистых оболочек.
При патологоанатомическом вскрытии трупов лабораторных животных в органах были найдены следующие изменения. В контрольной группе по окончании эксперимента у животных не было выявлено существенных нарушений в анатомической структуре селезенки. Орган характерного темно-красного цвета, не увеличен, края его были острые, а консистенция упругая. Селезенка животных третьей опытной группы несколько отличалась размерами, была незначительно увеличена, края ее были закруглены, но остальные анатомические параметры не отличались от таковых у контрольной группы животных.
При патоморфологическом изучении трупов животных первой и второй опытных групп, павших в первые два дня эксперимента, наиболее яркие и типичные признаки, свойственные отравлению железосодержащими соединениями, наблюдались в желудочно-кишечном тракте в виде воспалительных и некротических изменений на фоне острого нарушения кровообращения. Однако кроме патологоанатомических изменений желудочно-кишечного тракта, наблюдалась и морфологическая картина нарушения работы селезенки. Селезенка животных первой и второй опытной группы была увеличена в размере относительно контроля в 2-4 раза, края органа были сильно округлые, а поверхность разреза выбухала, орган имел темно-синюшно-красный цвет, при этом с поверхности разреза обильно стекала кровянистая
жидкость темно-красного цвета. Морфологическую картину органа можно охарактеризовать как расстройство кровообращения в виде острой венозной гиперемии.
Микроморфология селезенки контрольной группы животных не нарушена и характерна для лабораторных крыс в данный период развития. Общее морфофункциональное состояние органа контрольных особей характеризуется относительной морфологической зрелостью органа, что подтверждается наличием вполне сформированных лимфатических фолликулов с небольшими, но выраженными герминативными центрами, периартериальными, мантийными и маргинальными зонами.
Морфологические изменения селезенки, отличающие их от контроля, наблюдаются во всех трех опытных группах и характеризуются развитием в большей или меньшей степени выраженных патологических процессов. Так, в первой опытной группе гистоархи-тектоника селезенки отличается развитием гемодинамических расстройств. Капсула селезенки и отходящие от нее трабекулы истончены. Основные структурные элементы органа в виде белой и красной пульпы хорошо различимы. Фолликулы отличаются средними и мелкими размерами, округлой, овальной или неправильной формой, границы между фолликулами и красной пульпой видны, но плохо различимы. Фолликулы преимущественно сосредоточены по периферии органа, локализуясь ближе к капсуле. Герминативные центры фолликулов небольшого размера, мантийная зона расширена, а маргинальная и периартериальная несколько растушеваны, поэтому плохо различимы. Эндотелий центральных артерий фолликулов набухший, стенка сосудов выглядит рыхлой. Красная пульпа хорошо выражена, занимает большую площадь гистологического среза органа и переполнена эритроцитами -находится в состоянии диффузного полнокровия. В красной пульпе локализуются множественные мелкие кровоизлияния. Сосуды селезенки резко расширены и переполнены кровью, что отчетливо наблюдается как в крупных сосудах, так и в капиллярном русле. Просвет сосудов густо заполнен
Рис. 1. Гистоархитектоника селезенки крыс первой опытной группы, получавших сульфат железа (гематоксилин и эозин) ок. х10, об. х7: а - венозная гиперемия; б - кровоизлияния; в - капилляры в состоянии гиперемии.
эритроцитами в состоянии агрегации. Часто встречаются макрофаги, в цитоплазме которых отчетливо видны зерна буро-коричневого цвета, дающие положительную реакцию при окраске по Перлсу - гемосидерин. Иногда этот пигмент лежит свободно между клеток.
У животных второй опытной группы наблюдаются наиболее выраженные патологические изменения селезенки, которые несколько отличаются у животных, павших в первые два дня эксперимента, и у животных, которые были вынуждено убиты на заключительный 14 день наблюдения. В первом случае нами наблюдались морфологические изменения органа, которые были аналогичны микроскопической картине селезенки первой опытной группы животных, за исключением значительно большего количества гемосиде-рофагов в белой и красной пульпе селезенки второй опытной группы.
У остальных животных гистоархитектоника селезенки отличалась еще и характерными изменениями иммунокомпетентной ткани органа. Капсула селезенки и отходящие от нее трабекулы истончены. Основные структурные элементы органа в виде белой и красной пульпы хорошо различимы. Фолликулы отличаются средними и крупными, нередко гигантскими, размерами, округлой, овальной или неправильной формы, часто сливаются друг с другом. Границы их видны,
Рис. 2. Гистоархитектоника селезенки крыс второй опытной группы, получавших хелатный комплекс железа (гематоксилин и эозин) ок. х10, об. х7: а - увеличенная маргинальная зона лимфатического фолликула; б - гемосидерофаги; в - гиперемия центральной артерии лимфатического фолликула.
Рис. 3. Гистоархитектоника селезенки крыс третей опытной группы, получавших железодекстриновый коллоид (гематоксилин и эозин) ок. х10, об. х7: а -лимфатический фолликул среднего размера; б - умеренно расширенная вена.
однако выражены нечетко в основном за счет резко расширенной маргинальной зоны. Отмечается ретикулярная гиперплазия и плазматизация как красной пульпы, так и особенно фолликулов селезенки, периферическая зона которых сплошь состоит из плазмобластов и плазматических клеток. Герминативные центры фолликулов небольшого размера. Эндотелий центральных артерий фолликулов набухший, стенка сосуда выглядит рыхлой, сами артерии часто в состоянии гиперемии. Красная пульпа хорошо выражена и находится в состоянии
диффузного полнокровия, при этом синусо-идные капилляры значительно расширены, а просветы их заполнены гиперхромными и гемолизированными эритроцитами. В красной пульпе встречаются отдельные мелкие кровоизлияния. Сосуды селезенки умеренно расширены и переполнены кровью. Количество гемосидерофагов - макрофагов, в цитоплазме которых отчетливо видны зерна буро-коричневого цвета, дающие положительную реакцию при окраске по Перлсу, значительно увеличено. Часто гемосидерин можно было обнаружить свободно лежащим между клеток.
При изучении гистологических срезов селезенки животных третей опытной группы не было выявлено характерных грубых нарушений в структурной организации паренхиматозных органов. Незначительные изменения наблюдаются со стороны капсулы и трабекул, а также ретикулоэндотелиальной системы органа. Капсула селезенки и отходящие от нее трабекулы истончены. Основные структурные элементы органа в виде белой и красной пульпы хорошо различимы. Фолликулы отличаются средними размерами, округлой или овальной формой, границы между фолликулами и красной пульпой четко выражены. Фолликулы рассредоточены по всему объему органа, не группируясь в отдельных местах. Герминативные центры фолликулов небольшого размера, мантийная зона расширена. Периферическая маргинальная и периартериальная зоны фолликулов узкие. Внутри лимфатических фолликулов, несколько эксцентрично, проходит центральная артерия, просвет которой сужен, но полностью никогда не закрыт. Эндотелий центральных артерий фолликулов плоский, без признаков повреждения. Красная пульпа хорошо выражена и находится в состоянии диффузного полнокровия - переполнена эритроцитами. В красной пульпе наблюдается незначительное диффузное скопление лейкоцитов. Сосуды в состоянии умеренного кровенаполнения. Часто встречаются макрофаги, в цитоплазме которых отчетливо видны зерна буро-коричневого цвета, дающие положительную реакцию при окраске по Перлсу.
Обсуждение
В результате проведенных исследований получены данные, свидетельствующие о том, что препараты железа в виде соли, хелатного или полисахаридного комплекса оказывают влияние на морфологию селезенки лабораторных животных.
Наименьшее патологическое воздействие на ткани селезенки в токсических дозах оказал препарат трехвалентного железа для энтерального введения в виде гидроксид по-лимальтозного комплекса (железодекстрин). Найденные морфологические изменения в органе характеризуются развитием компенсаторно-приспособительных процессов, представленных умеренной артериальной гиперемией и гемосидерозом на фоне усиленной фагоцитарной активности клеток мононуклеарно-макрофагальной системы. Ранее другими авторами было установлено, что гидроксид полимальтозный комплекс железа в организме экспериментальных животных обнаруживается в основном в рети-кулоэндотелиальной системе, где в последующем происходят постепенная утилизация препарата и инкорпорация железа эритроцитами [3]. Таким образом, большая часть железа находится в виде гемосидерина в макрофагах, то есть в неактивной и безопасной для организма форме, что предотвращает губительное действие железа на клетки и ткани.
При энтеральном введении сульфата железа происходит повреждение слизистой желудочно-кишечного тракта в виде язвенно-некротического воспаления, что приводит к развитию травматического шока, морфологическую картину которого мы наблюдали в селезенке. Основные изменения развиваются в органе в виде гемодинамических расстройств. Они характеризуются сильной острой артериальной и венозной гиперемией с нарушением реологических свойств крови. В подтверждение этого можно отметить, что количество железа в макрофагах селезенки увеличилось незначительно вследствие того, что железо не успело включиться в метаболизм. В результате общего перераспределения крови у животных быстро и сильно падает артериальное давление, ухудшается
снабжение тканей кислородом и питательными веществами, развивается тканевая гипоксия, приводящая, прежде всего, к нарушению функции центров головного мозга с развитием сердечной и легочной недостаточности [4].
При введении крысам хелатного комплекса, кроме повреждения эндотелия сосудов и нарушения гемодинамики, в органе отмечается характерная реакция иммуно-компетентной ткани в виде увеличения количества малых и средних лимфоцитов в селезенке крыс в периартериальной и маргинальной зонах на 14 день. В герминативных центрах отмечалось увеличение количества иммунобластов и клеток с фигурами митоза. Морфологическая перестройка белой пульпы селезенки свидетельствует об активации процессов миграции, пролиферации и дифференцировки иммуннокомпе-тентных клеток. Аналогичные процессы, свидетельствующие о развитии иммунологической реакции организма, возникали при воздействии токсических доз других микроэлементов, например меди [6]. По всей вероятности это вызвано обширными повреждениями клеток в результате активации процессов перекисного окисления липидов с последующей сенсибилизацией организма аутоантигенами. Железо, являясь металлом с переменной валентностью, в ряде реакций (Фентона, Хабера - Вайса, Осипова) приводит к образованию активных форм кислорода и оказывает токсическое действие на структурные элементы клеток и тканей организма [1, 12].
Выводы
Таким образом, полученные нами данные свидетельствуют о том, что наименьшим повреждающим влиянием на селезенку обладает железо в виде трехвалентного иона в комплексе с полисахаридами (железодек-стрин). В то время как соли и хелатные соединения железа обладают более высокой токсичностью.
Список литературы
1. Владимиров, Ю. А. Свободные радикалы в биологических системах / Ю. А. Владимиров // Соросов-ский Образовательный Журнал. - 2000, Т. 6, № 12. -С. 13-19.
2. Дельцов, А. А. Морфологические изменения органов крыс при изучении хронической токсичности железодекстрановых препаратов / А. А. Дельцов, А. А. Антипов // Ветеринарная медицина. - 2012, № 3-4.
3. Карелин, А. И. Анемия поросят / А. И. Карелин. -М. : Россельхозиздат, 1983. - 166 с.
4. Ловцова, Л. В. Экспериментальное исследование особенностей влияния препарата железа (III) гидрок-сид полимальтозата на показатели перекисного окисления липидов / Л. В. Ловцова, В. Б. Кузин // Современные технологии в медицине. - 2010, № 3. - С. 35-39.
5. Новодержкина, И. С. Некоторые актуальные проблемы гемоциркуляторной недостаточности при шоке и в постшоковый период / И. С. Новодержкина // Передовые рубежи анестезиологии и интенсивной терапии в медицине катастроф. - Новокузнецк, 1996. -С. 39-40.
6. Сапин, M. Р. Иммунная система, стресс и иммунодефицит / M. Р. Сапин, Д. Б .Никитюк. - М. : ЛИН Джаигар, 2000. - 184 с.
7. Сизова, Е. А. Структурно-функциональная организация селезенки крыс при внутримышечном введении наночастиц меди типа CU 10X / Е. А. Сизова, С. В. Лебедев, В. С. Полякова, Н. Н. Глущенко // Вестник ОГУ - 2010, № 2 (108). - С. 129-132.
8. Трахтенберг, И. М. Тяжелые металлы и клеточные мембраны / И. М. Трахтенберг, Л. А. Иванова // Медицина труда и промышленная экология. - 1999, № 11. - С. 28-32.
9. Трошин, А. Н. Препараты железа в медицине и ветеринарии вчера, сегодня и завтра / А. Н.Трошин, Н. В. Когденко, A. B. Нечаева // Научный журнал Куб-ГАУ - 2007, № 28 (4). - С. 24-34.
10. Уразаев, Д. Н. Биологическая роль железа. Применение железосодержащих препаратов в ветеринарной медицине: монография / Д. Н. Уразаев, А. А. Дельцов, Л. П. Парасюк, Р. Д. Уразаева. -М. : Колос, 2010. - 104 с.
11. Шахов, А. Г. Проблемы сохранности свиней и пути их решения / А. Г. Шахов, В. Мисайлов, Р. А. Шундулаев // Свиноводство. - 2004, № 3. -С. 31-34.
12. Jacobs, A. The pathology of iron overload. In Iron in Biochemistry and Medicine / A. Jacobs, M. Worwood, editors. - London : Academic Press. - 1980, II. - P. 427-459.
13. Wills, E. D. Effects of iron overload on lipid peroxide formation and oxidative demethylation by the liver endoplasmic reticulum / E. D. Wills // Biochem. Pharmacol. - 1972, 21. - P. 239-247.
CD
Архивы номеров журнала: www.invetbio.spb.ru/journal/vp_main.htm
