CC BY
158
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ ♦ Токсикология ♦
УДК 619:615.273.4
Влияние энтеральных лекарственных препаратов железа на клиническое состояние крыс и морфологию кишечника в эксперименте по изучению острой токсичности
А.А. Антипов, кандидат вет. наук ([email protected]), А.А. Дельцов, кандидат биол. наук ^еПэоу-вШ mail.ru) ФГБОУ ВПО Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина
Алиментарная железодефицитная анемия — наиболее распространенное заболевание обмена веществ у животных. Для лечения и профилактики дефицита железа ветеринарные специалисты применяют лекарственные препараты железа для энтерального и парентерального введения. Применение этих препаратов способствует развитию альтера-тивных процессов в кишечнике животных, которые обнаруживаются при клинико-морфологическом исследовании.
Ключевые слова: анемия, железо, желудочно-кишечный тракт, крысы, клинические проявления, патоморфология, токсичность препаратов Сокращения: ЖКТ — желудочно-кишечный тракт
Введение
Искусственные условия содержания животных создают предпосылки для широкого распространения незаразных болезней, возникающих, прежде всего, при нарушении кормового баланса. Алиментарная железодефицитная анемия является одной из самых распространенных патологий, отмечаемых у молодняка разных видов животных в условиях промышленного животноводства. Молодые животные задерживаются в росте и развитии, не полностью реализуя генетически заложенные возможности продуктивности [4, 6, 8].
Одним из путей решения данной проблемы следует считать изыскание эффективных и безопасных средств для лечения и профилактики железодефицитной анемии. В настоящее время применяют препараты железа для энтерального и парентерального (внутримышечного и внутривенного) введения [1, 4, 6]. Однако, несмотря на значительный ассортимент железосодержащих препаратов, многие из них имеют значительные недостатки. Побочные эффекты после энтерального применения препаратов железа наблюдают в очень широком диапазоне клинических проявлений: от диареи и тошноты до аллергии и анафилактического шока, при этом диспепсические расстройства являются самыми распространенными [5, 9, 10]. При комплексной оценке и выборе железосодержащих препаратов необходимо учитывать и их влияние на морфологию органов животных.
Цель исследования
Изучить клиническое состояние крыс и морфологические изменения тонкого отдела кишечника после энтерального введения лекарственных препаратов железа различной химической природы (минеральные соли, хелатные комплексы, железо-декстриновые коллоиды).
Материалы и методы
Исследования проведены на половозрелых белых крысах обоего пола, массой тела 180...200 г. На всем протяжении опыта животных содержали раздельно, в одинаковых условиях и на одинаковом рационе.
В опытах были использованы основные виды лекарственных препаратов на основе соединений железа, представленные в настоящее время на фармацевтическом рынке ветеринарных противоанемических средств: 1 — минеральная соль (сульфат железа); 2 — хелатный комплекс железа (комплекс этилендиаминдиянтарной кислоты и лизина с железом); 3 — железо-декстриновый коллоид.
Препараты вводили однократно внутрижелудочно 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 4 группы (по п=20): животным 1-й опытной группы вводили 2%-й водный раствор сульфата железа в объеме 5 мл (1 мл содержит 20 мг железа), крысам 2-й опытной группы — коллоидный раствор комплекса этилендиаминдиянтарной кислоты и лизина с железом в объеме 5 мл (1 мл содержит 20 мг железа), 3-й опытной — коллоидный раствор железодекстрина в объеме 5 мл (1 мл содержит 50 мг железа). Крысам контрольной группы вводили стерильный изотонический раствор натрия хлорида в эквивалентном объеме.
Наблюдение вели в течение 14 дней, отмечали наступление и исчезновение симптомов отравления животных, их гибель, изменение общего состояния, потребление корма и воды, отправление физиологических потребностей.
По окончании срока наблюдения всех животных подвергали эвтаназии с последующими патолого-анатоми-ческими и гистологическими исследованиями. Материалом для гистологического исследования служили образцы тонкого отдела кишечника крыс, из которых готовили гистологические препараты по общепринятым методикам с окрашиванием для обзорных целей гематоксилином и эозином, а также на железо (III) по Перлсу
Результаты
Клиническое проявление токсичности препаратов. За
весь период наблюдения (14 дней) не отмечено случаев гибели животных, входивших в контрольную и 3-ю опытную группы. Кроме того, у крыс данных групп отсутствовали такие клинические признаки интоксикации, свойственные отравлению препаратами железа, как нарушение функций пищеварения и мочеотделения, аппетита. Рефлексы были сохранены.
У животных 1-й опытной группы наблюдали самые яркие признаки интоксикации. Первые клинические симптомы были отмечены через 10.15 мин после введения препарата. Крысы вели себя беспокойно, быстрыми движениями хаотично перемещались по клетке; были зарегистрированы тахикардия и тахипноэ. Спустя небольшой промежуток времени (около 10 мин) возбуждение сменилось угнетением, что проявилось в снижении двигательной активности, множественном спастическом сокращении мышц, одышке, брадикардии, напряжении брюшной стенки. Все животные 1-й опытной группы пали в течение 1 ч после введения препарата.
У животных 2-й опытной группы на протяжении двух суток наблюдения проявились явные признаки интоксикации: снижение двигательной активности, угнетение аппетита, апатия и ухудшение реакции на внешние раздражители. Характерным признаком были расстройства функции ЖКТ (обильная диарея с серым цветом жидких каловых масс), явная болезненность в области брюшной стенки, что проявлялось в сильном беспокойстве животных даже при незначительных манипуляциях с ними. Сразу после введения препарата состояние крыс было несколько возбужденным. После развития диареи возбуждение сменилось резким общим угнетением, множественными спастическими сокращениями мышц, цианозом слизистых оболочек, тахикардией и тахипноэ. К концу вторых суток наблюдения, у животных 2-й опытной группы состояние угнетения достигло своего пика: отмечены полное отсутствие двигательной активности, брадикар-дия и брадипноэ. Из 20 крыс, входивших в эту группу, пало 8. У остальных животных признаки интоксикации начали постепенно пропадать к концу вторых суток после введения препарата, однако последствия токсического воздействия на организм сохранились до конца эксперимента. В течение последующих 14 дней мы наблюдали заторможенность движений животных, вялость, апатию, анемичность кожи и слизистых оболочек.
Патоморфологическое проявление токсичности препаратов. Изучение морфологических изменений в органах лабораторных животных при их аутопсии дало следующие результаты.
В контрольной и 3-й опытной группах по окончании эксперимента не было выявлено существенных нарушений в структурной организации внутренних органов. У крыс 3-й группы отмечена незначительная гиперемия слизистой оболочки желудка и тонкого отдела кишечника.
У животных 1-й и 2-й опытных групп, павших в первые два дня эксперимента, наиболее яркие и типичные признаки, свойственные отравлению железосодержащими соединениями, обнаружены в ЖКТ. Слизистая оболочка ЖКТ у крыс 1-й группы была в состоянии язвенно-некротического воспаления: стенка ЖКТ неравномерного истончена, поверхность слизистой шероховатая, с участками почернения. У крыс 2-й опытной группы слизистая
и разлитое
кровоизлияние в собственной пластинке слизистой оболочки (б). Окраска гематоксилином и эозином, ок. 10, об. 7
оболочка желудка, тонкого и толстого отдела кишечника была ярко красного цвета, набухшая, в состоянии острой артериальной гиперемии с многочисленными кровоизлияниями и единичными эрозиями и язвами, располагающимися преимущественно в желудке и двенадцатиперстной кишке. Сосуды брыжейки кровенаполнены.
Изучение гистологических срезов тонкого отдела кишечника животных контрольной группы не выявило грубых нарушений в структурной организации кишечника. Однако характерные изменения были обнаружены в тонком кишечнике крыс всех трех опытных групп.
У животных 1-й опытной группы обнаружены язвенно-некротические поражения слизистой оболочки ЖКТ (рис. 1). Кишечные ворсинки в состоянии полной деструкции и представляют собой клеточно-белковый детрит. Собственная пластинка слизистой рыхлая, отечная, инфильтрирована лейкоцитами. В подслизистом слое многочисленные кровоизлияния, при этом эритроциты экстравазатов в состоянии гемолиза: они шаровидной формы и практически лишены гемоглобина. Крупные и мелкие сосуды подслизистого слоя резко гиперемированы, их просвет переполнен эритроцитами, у которых отмечен сладж-феномен. При окраске по Перлсу выявляются многочисленные гемосидерофаги в подслизистом слое и в клеточном детрите кишечной полости.
Изучение гистологических препаратов из тонкого отдела кишечника животных 2-й опытной группы подтвердило диагноз, поставленный при их патолого-анатомичес-ком вскрытии. Наиболее яркие изменения у крыс, павших сразу после введения препарата, обнаружены в тонком отделе кишечника (рис. 2). Прежде всего, отмечено нарушение морфологии кишечных ворсин, которые приобрели неправильную булавовидную или округлую форму что вызвано сильным повреждением сосудов собственной пластинки слизистой оболочки с застоем крови в них, нарушением порозности сосудов, сильным отеком собственной
А.А. Антипов, А.А. Дельцов
пластинки и диапедезом большого количества эритроцитов. Установлено незначительное повреждение кишечного эпителия, которое характеризуется некрозом энтероцитов на апикальных частях некоторых кишечных ворсинок. С поверхности ворсины выстланы однослойным призматическим эпителием с неплохо выраженной исчерченной каемкой. Характерным морфологическим изменениям подверглись также излившиеся под эпителиальный слой кишечника эритроциты. Они были увеличены в размере, имели сферическую форму и бледную окраску. При выявлении железа (Ш) по Перлсу большое скопление этого элемента обнаружено в подслизистом слое, где он располагался большей частью в клетках ретикуло-эндотелиальной системы, но также лежал свободно во внеклеточной среде.
Общее строение кишечной стенки у крыс 3-й опытной группы (рис. 3) не было нарушено: толщина слизистой оболочки тонкой кишки, а также соотношение длины ворсинок и крипт не изменено по сравнению с контролем. Кишечные ворсинки правильной пальцевидной формы, с поверхности выстланы однослойным призматическим эпителием с хорошо выраженной исчерченной каемкой. Однако в отличие от контрольной группы животных, у крыс 3-й опытной группы верхушки отдельных кишечных ворсинок полностью или частично лишены эпителия, с обнажением подслизистого слоя. При этом на боковых поверхностях и у корня ворсинок эпителий без каких-либо признаков деструкции. Энтероциты с апикальной части ворсинок десквамированы в просвет кишечника. Отдельные ворсинки содержат на апикальной части энтероциты в состоянии некроза. Собственная пластинка слизистой оболочки и подслизистый слой хорошо выражены, без признаков альтерации и нарушения циркуляции крови. При окраске по Перлсу обнаружено, что большое количество железа содержится именно в энте-роцитах апикальной части ворсинки, тогда как в энте-рацитах другой локализации содержание железа незначительное. Еще одна особенность в морфологии слизистой оболочки кишечника животных 3-й опытной группы— наличие среди эпителиоцитов слизистой оболочки многочисленных гипертрофированных бокаловидных клеток.
Обсуждение
Сульфат железа характеризуется максимальной токсичностью. Побочные эффекты отмечены в очень широком диапазоне клинических и патолого-анатомических проявлений, при этом диспептические расстройства самые распространенные. Многие ферропрепараты, не только сульфат железа, но и цитрат и аскорбат имеют тенденцию к распаду еще до того, как они будут включены в физиологические системы. Это приводит к появлению свободных ионов железа непосредственно в полости ЖКТ, где они подвергаются окислению с образованием свободных радикалов и активных форм кислорода, инициирующих реакции перекисного окисления липидов, что имеет существенное значение в развитии повреждения клеток и объясняет высокую токсичность ферропрепаратов [2, 3,
9__11]. Вследствие этого терапия сульфатом железа может
приводить к повреждениям слизистой ЖКТ и дальнейшим потерям железа через кровотечения, или даже к смерти.
Не меньшую опасность представляют хелатные соединения железа. Проанализировав данные морфологических исследований тонкого отдела кишечника крыс, можно предположить, что хелаты содержат железо в такой
Рис. 3.
Гистоархитектоника тонкого отдела кишечника крыс 3-й опытной группы, получавших железодекстриновый коллоид:апикальная деструкция ворсинок слизистой
оболочки (а). Окраска гематоксилином и эозином, ок. 10, об. 7
форме, которая при избытке препарата в ЖКТ позволяет ему проникать через слизистую оболочку непосредственно в кровь, обусловливая токсическое действие. Диссоциация препарата с высвобождением иона железа происходит, видимо, уже в крови, именно поэтому первый повреждающий эффект обнаруживают не в энтероцитах слизистой кишечника, а в эндотелии сосудов. Наиболее сильное повреждение эндотелия сосудов мы наблюдали в строме кишечника. Такие изменения, вероятно, также обусловлены активацией процессов перекисного свободнорадикального окисления липидов, вызванных увеличением концентрации железа. Перекисное окисление липидов потенцирует деструкцию мембран эритроцитов с потерей ими осмотической резистентности [2, 3, 9.. .11].
Применение железодекстринового комплекса привело к наименьшим патологическим изменениям в тонком кишечнике крыс. Десквамация эпителия с апикальной части ворсинок, несмотря на альтеративный характер процесса, в данном случае является вполне физиологической реакцией организма, направленной на предотвращение перегрузки железом. Как известно, в организме нет специфических механизмов экскреции железа. При избытке железа основная его часть задерживается в клетках слизистой оболочки кишки, при этом энтероцит, нагруженный железом, умирает и слущивается, что предотвращает избыточное поступление металла в организм [7]. Именно этот процесс нам и удалось наблюдать. Подтверждением физиологичности процесса служит отсутствие какой-либо реакции со стороны стромы органа. Увеличение количества бокаловидных клеток можно отнести к защитным реакциям, направленным на профилактику негативного влияния содержимого кишечника на слизистую оболочку в момент активной десквамации эпителия. Таким образом, даже при передозировке препарата железа данной химической формы токсичных эффектов не будет.
Выводы
Таким образом, полученные нами данные свидетельствуют о том, что наименьшее патологическое влияние на кишечник оказывает железо в виде трехвалентного иона в комплексе с полисахаридами (железодекстрин), в то время как соли и хелатные соединения железа обладают более высокой токсичностью.
Библиография
1. Ариповский, А.В. Предпочтительная химическая природа соединений металлов, используемых в качестве пищевого источника / А.В. Ариповский, А.А. Дельцов // Звероводство. — 2011. — №5. — С. 28-31.
2. Владимиров, Ю.А. Свободные радикалы в биологических системах / Ю.А. Владимиров // Соросовс-кий Образовательный Журнал. — 2000. — Т. 6. — №12. — С. 13-19.
3. Зенков, Н.К. Окислительный стресс. Биохимические и патофизиологические аспекты / Н.К. Зенков, В.З. Лапкин, Е.Б. Меньщикова. — М.: Наука / Интерпериодика, 2001. — 343 с.
4. Карелин А.И. Анемия поросят / А.И. Карелин. — М.: Россельхозиздат, 1983. — 166 с.
5. Трошин, А.Н. Инфекции на фоне ферротерапии железодефицита и возможные пути их предотвращения / А.Н. Трошин, А.В. Нечаева // Современные наукоемкие технологии. — 2007. — №3. — С. 37-38.
6. 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.
7. Шафран, Л.М. Система транспорта железа в клетках: физиология и токсикология поглощения из пищи энтероцитами кишечника / Л.М. Шафран, Е.Г. Пыхтеева, Е.С. Шитко // Современные проблемы токсикологии. — 2012. — № 2. — С. 5-16.
8. Шахов, А.Г. Проблемы сохранности свиней и пути их решения / А.Г. Шахов, В. Мисайлов, Р.А. Шун-дулаев // Свиноводство. — 2004. — № 3. — С. 31-34.
9. Jacobs, A. The pathology of iron overload. In Iron in Biochemistry and Medicine. / A. Jacobs and M. Wor-wood, editors. — London: Academic Press, 1980. — Р. 427-459.
10. Kurtoglu, E. Effect of iron supplementation on oxidative stress and antioxidant status in iron-deficiency anemia / E. Kurtoglu, A. Ugur, A.K. Baltaci, L. Undar // Biol. Trace Elem. Res. — 2003. — V. 96. — N.1-3. — P. 117-123.
11. 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. — N. 21. — P. 239-247.
SUMMARY
A.A Antipov, A.A Deltsov
Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology named after K.I. Skryabin
Effect of Enteral Drugs Iron on Clinical State and Morphology of the Rat Intestine in an Experiment on the Acute Toxicity Study. Nutritional iron deficiency anemia is the most common metabolic disease in animals. For the treatment and prevention of iron deficiency veterinary specialists use drugs iron for enteral and parenteral administration. Use of these drugs promotes alterative processes in the intestines of animals, which are found in their clinical and morphological study.
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ ♦ Вирусология ♦
УДК 639.371.2.091:578.825.1
Клинические признаки и патолого-анатомические изменения при экспериментальной герпесвирусной инфекции гибрида русского (Acipenser gueldenstaedtii Brandt) и сибирского (Acipenser baerii) осетров
ЭЛ. Елеев1, соискатель ([email protected]), Л.И. Грищенко1, доктор вет. наук ([email protected]), В.Н. Пономарев2, доктор биол. наук ([email protected]), Ф.С. Калабекова2, аспирант ([email protected])
1 Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологий имени К.И. Скрябина.
2 Всероссийский НИИ ветеринарной вирусологии и микробиологии (Покров).
В статье приведены результаты исследований симптомов и посмертных изменений у гибрида русского и сибирского осетров при экспериментальной герпесвирусной инфекции.
Ключевые слова: герпесвирусная болезнь сибирского осетра, гибрид русского и сибирского осетров, клинические признаки, патолого-анатомические изменения Сокращения: ТЦД—тканевая цитопатическая доза, ЦПД — цитопатическая доза, SbSHV — Siberian sturgeon herpesvirus
Введение
Промышленное осетроводство — важная развивающаяся отрасль аквакультуры в России. К главным лимитирующим факторам развития рыбоводства следует отнести болезни объектов культивирования [1, 5, 9]. Среди болезней осетровых рыб в России особенно широко распространилась герпесвирусная инфекция сибирского осетра. Впервые герпесвирусную болезнь у осетровых рыб диагностировали в США у белого осетра Acipenser transmontanus в 90-е гг. прошлого столетия [10]. В нашей стране она
выявлена в 2006 г у сибирского осетра в одном из осетровых хозяйств Европейской части РФ [5, 9].
В последующие годы были изучены биологические, физико-химические и молекулярные свойства возбудителя — 8Ь8НУ [2 ,5, 6, 9], а также особенности течения болезни у стерляди и гибрида стерлядь х белуга х стерлядь [3,4]. При этом сведений в литературных источниках о клинических признаках и патолого-анатомических изменениях недостаточно, а исследований на тканевом и клеточном уровне еще никто не проводил. Это же касается особенностей проявления болезни у гибридов осетровых рыб.
Цель исследования
Изучить клинические признаки и патолого-анатомические изменения у гибрида русского и сибирского осетров при экспериментальном воспроизведении герпесвирусной инфекции.
