CC BY
11УДК 619:616.98:579.873.21:616-07
ВЛИЯНИЕ ИНТОКСИКАЦИИ СТОЙКИМИ ОРГАНИЧЕСКИМИ ЗАГРЯЗНИТЕЛЯМИ И ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ НА ТЕЧЕНИЕ ТУБЕРКУЛЕЗНОЙ ИНФЕКЦИИ
И.А. Застенская1, А.П. Лысенко2, В.В.
Кочубинский3,
А.В. Кочубинский3
'ГУ «Республиканский научно-практический центр гигиены», г Минск, Республика Беларусь
2РУП «Институт экспериментальной ветеринарии им. С.Н. Вышелесского», г. Минск, Республика Беларусь
3Белорусский государственный медицинский унивеситет, гМинск, Республика Беларусь
Было изучено влияние воздействия химических веществ на течение туберкулезной инфекции в эксперименте с целью выявления их иммунотоксических свойств. После 9 месячной затравки морских свинок в условиях вивария солями кадмия, свинца, хрома, ТХДД, ПХБ в дозах, соотвествующих или ниже допустимых суточных, животных заразили Mycobacterium bovis 8. У затравленных животных после заражения отмечена прогрессирующая потеря живой массы, достоверно более интенсивные аллергические реакции на ППД туберкулин и комплексный аллерген из атипичных микобактерий, а также более тяжелое течение инфекции, что, вероятно, обусловлено влиянием токсикантов на механизмы иммунной системы, контролирующие размножение микобактерий.
Ключевые слова: стойкие загрязнители, металлы, экспериментальный туберкулез, иммунитет.
Введение. Контаминанты окружающей среды, воздействуя в малых концентрациях, могут негативно влиять на человека и животных [6,7,8,10], в том числе вызывать им-мунодефицитные состояния и снижать естественную резистентность к инфекциям [2,3]. Получение экспериментальных доказательств влияния химикатов (ХВ) в допустимых дозах, например, в отношении туберкулеза, из-за мировой тенденции роста заболеваемости [1,5,9], представляется актуальным. Целью данной работы являлось изучение им-мунотоксического действия комплекса ХВ в допустимых дозах при нагрузке in vivo
Материалы и методы. Морских свинок (14 штук) затравливали тетрахлордибензодиоксином (ТХДД), по-лихлорированными бифенилами (ПХБ) и тяжелыми металлами в течение 9 месяцев 5 дней в неделю, начиная с возраста 1 месяц. Животных опытной и контрольной групп (по 7 в каждой) содержали в условиях вивария на обычном рационе. ХВ добавляли в пищу опытной группе с индивидуальным контролем поедания пищи каждым животным. Жирорастворимые ХВ (ПХБ28, 52, 101, 138, 153, 209, ТХДД) вводили в рацион с подсолнечным маслом, водо-
растворимые (ацетат свинца, хлорид кадмия, дихромат калия) - в водном растворе. Дозы определяли, исходя из веса животного: металлы в пересчете на ион металла - кадмий - 0,2 мкг/кг/сут, свинец - 1,3 мкг/кг/сут, хром - 0,6 мкг/кг/ сут, ТХДД - 4 пг/кг/сут, ПХБ - 20 нг/кг/сут [4,7,8].
После затравки животным опытной и контрольной групп подкожно вводили суспензию M. bovis 8 (МБТ) в дозе по 0,1 мг в область паха. На 30 и 60 сутки проводили постановку кожных тестов с туберкулином (25 и 10 МЕ\0,2мл) и комплексным аллергеном атипичных микобактерий (КАМ, Курской биофабрики -1:200 и 1:400). На 100 сутки выполнялась аутопсия с условной, принятой для целей данного эксперимента, оценкой показателей в баллах: потеря живой массы -1 балл, единичные гранулемы - 0,5, увеличение регионарных паховых лимфатических узлов - 0,5, множественные гранулемы - 1,5 балла, единичные пузырьковидные изменения, возвышающиеся над поверхностью легких и отличающиеся по цвету от нормальной ткани -1,5, увеличение печени и селезенки по сравнению со средними значениями для здоровых животных - 0,5.
Мазки-отпечатки легких, печени и лимфатических уз-
Застенская Ирина Алексеевна (Zastenskaya Irina Alekseevna), к.м.н., доцент, эксперт «Республиканский научно-практический центр гигиены», г. Минск, Республика Беларусь, izastenskaya@gmail.com
Лысенко Александр Павлович (Lysenko Alexandr Pavlovich), д.вет. н., профессор, зав. лабораторией института экспериментальной ветеринарии им. С.Н. Вышелесского, г. Минск, Республика Беларусь, lysenkoap@tut.by
Кочубинский Валентин Витальевич (Kochubinsky Valentin Vitalievich), к.м.н., доцент кафедры Белорусского государственного университета, Минск, Республика Беларусь, vkochubinsky@outlook.com
Кочубинский Алексей Валентинович (Kochubinski Alexei Valentinovich), студент Белорусского государственного университета, г Минск, Республика Беларусь
Токсикологический вестник №з (126)
Рис. 1. Зависимость интенсивности ГЗТ к ППД туберкулину от lg его дозы у морских свинок, затравленных ХВ (верхняя линия) и у контрольних животных через 30 суток(слева) и 60 суток(справа) после заражения (по оси абсцисс - ^ дозы туберкулина, по оси ординат - диаметр папул в мм)
17 1 —i— 19 1
16 -15 - / 17 - 4
14 -13 - И у * 15 - 4 / i
12 - —<■ V * 1J - / г- 4 Р
11 - II - i
10 - q - р
9 j у
8 -I —I / -I —I
0 0,5 1 1,5 2 0 0,5 1 1,5 2
лов, места введения культуры окрашивали по Циль-Ниль-сену, конъюгатом пероксидазы и аффинно-очищенными кроличьими IgG к антигенам M.bovis (1:100). Субстратом при окрашивании служил диаминобензидин (ДАБ) с перекисью водорода. Для инактивации эндогенной пероксидазы мазки после фиксации обрабатывали 3% перекисью водорода. Бактериологический посев материала легких, печени и лимфатических узлов после обработки 4% серной кислотой проводили индивидуально в 10 пробирок среды Левенштейна-Иенсена с последующей инкубацией при 370С. Через 60 суток подсчитывали число КОЕ на 1 пробирку.
Результаты и обсуждение. У морских свинок обеих групп через 30 суток после заражения отмечено снижение живой массы с 4942 г до 4468 г (9,6%) в контроле и с 4961 г до 4772 г (3,8 %) в опытной группе. Через 60 суток морские свинки контрольной группы восстановили общую живую массу, а у подвергшихся воздействию ХВ, она достоверно снизилась до 4130г (13%). На 90 сутки снижение веса было сопоставимо в обоих группах.
Через 30 суток после заражения МБТ морским свинкам была поставлена реакция ГЗТ на ППД туберкулина и КАМ. ГЗТ была более выражена у морских свинок, за-
травленных ХВ (табл.1).
При расчете зависимости интенсивности аллергических реакций от логарифма дозы ППД туберкулина расстояние между линиями активности у морских свинок опытной и контрольной группы составило 0,4 lg (рис.1).
Antilg 0,4 составляет 2,51, что указывает на то, что затравленные животные в 2,51 раза интенсивнее реагировали на те же дозы туберкулина, чем особи контрольной группы.
Через 60 суток закономерность сохранилась, хотя разница была не столь значительна. Животные с интоксикацией в 1,78 раза (¡mtüg 0,25) интенсивнее реагировали на ППД туберкулин (рис.1).
Реакции на КАМ у животных контрольной группы были практически ниже критерия положительной оценки. В тоже время у затравленных морских свинок они были положительными. Результаты аутопсии и бактериологического исследования заметно отличались (табл.2).
Изменения в легких, печени, селезенке были в виде единичных гранулем с маковое зерно и пузырьков в легких, но наблюдались не у всех животных. Средний индекс поражений в контрольной группе составил 2,64, в опытной -3,93.
Группы Диаметр папул в мм через 24 ч
ППД 25МЕ ППД 10МЕ КАМ 1:200 КАМ 1:400
КонтрольнаяХ 13,5 ±2,6 11,4 ±2,2 5,4±0,83 4,3±0,32
Опытная 16,4 ±1,8 13,3 ±1,4 7,1±1,1 5,1±0,81
КонтрольнаяХХ 14,1±2,1 7,4±1,6 4,3±0,26 4,3±0,26
Опытная ХХ 18±2,2 11±2,1 7,2±2,5 4,8±1,0
Х- через 30 суток, ХХ- через 60 суток
Таблица 1
ГЗТ к микобактериальным аллергенам у морских свинок с экспериментальной туберкулезной
инфекцией на фоне затравки ХВ
Микроскопия мазков-отпечатков из органов (окраска по Цилью-Нильсену) у животных контрольной группы была в большинстве случаев отрицательной. В мазках-отпечатках из органов животных опытной группы гораздо чаще и в больших количествах обнаруживали рубиново-красные
Рис. 2. Отпечаток легкого морской свинки опытной группы. Видны многочисленные рубиново-красные формы МБТ (окраска по Циль-Нильсену, 10х100).
палочки (рис.2).
При иммунопероксидазном окрашивании отпечатков у животных контрольной группы обнаруживали единичные, специфически окрашенные клетки; у опытной группы - многочисленные участки со специфической коричневой окраской (локализация антигенов M.bovis) и макрофаги «набитые» специфически окрашенными клетками МБТ (рис. 3).
При посеве навесок органов на среду Левенштейна-И-енсена среднеарифметическое число выросших КОЕ (на 1 пробирку) было достоверно больше у животных, подвергнутых затравке ХВ (23,8 при 10,7 КОЕ в контрольной группе).
Выбранные условия заражения морских свинок обеспечили возникновение слабо прогрессирующей туберкулезной инфекции без развития значительных туберкулезных изменений, что дало возможность более тонко выявить влияние ХВ на этот процесс.
Таким образом, у животных, получивших нагрузку ХВ,
Таблица 2
Результаты аутопсии и бактериологического исследования морских свинок, зараженных M.bovis
контрольной и опытной групп
Показатель Контрольная группа Опытная группа
Выжило животных
Индекс патологических изменений 2,64 3,93
Микроскопия отпечатков из органов (по Циль-Нильсену) Единичные рубиново-красные палочки Многочисленные рубиново-красные палочки
Микроскопия отпечатков из органов (иммуно-пероксидазное окрашивание антителами к МЬо\ь?) Единичные ко-ричневые палочки, дипло- и тетракокки Масса коричневых форм
Посев гомогенатов органов на среду Левенштена-Иенсена (КОЕ на пробирку) 10,7 23,8
Токсикологический вестник №з (126)
отмечены: потеря живой массы, более выраженная реакция ГЗТ с туберкулинином, тяжелое течение инфекции, подтвержденное микроскопией органов и результатами бактериологического посева.
Выводы. 1. Хроническая интоксикация кадмием, свинцом, хромом, ТХДД, ПХБ в допустимых и ниже дозах, вызывает нарушение функционирования иммунной системы, проявляющееся в существенном утяжелении течения туберкулезной инфекции.
2. Моделирование in vivo инфекционных процессов может быть рекомендовано для выявления скрытых нарушений функций иммунной системы при нормировании химическим веществ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Земскова З.С. Скрыто протекающая туберкулезная инфекция / З.С. Земскова, Н.И. Дорожкова. - М.: Медицина. - 1984. - 221с.
2. Касохов Т.Б. Вторичная иммунная и интерфероновая недостаточность у детей при экопатогенном воздействии свинца, кадмия, цинка: автореф. дисс. ... д-ра мед наук: 14.00.09 / Т.Б. Касохов; Северо-Осетин. гос. мед. акад. - М.: [б. и.], 1999. - 35 с.
3. Утенин В.В. Гигиеническая характеристика хрома и бензола и морфофункциональные аспекты их воздействия на организм в условиях эксперимента: автореф. дис. ... канд. мед. наук : 14.00.07, 03.00.25 / В.В. Утенин; Оренбург гос. мед. акад. - Оренбург: [б. и.], 2002. - 24 с.
4. Assessment of the health risk of dioxins: re-evaluation of the Tolerable Daily Intake (TDI) /WHO Consultation May 25-29 1998, Geneva, Switzerland. - 28 Р.
5. Burns-Naas LA, et al. What's so special about the developing immune system?
//Int. J.l of Toxicology, 2008 . - N 27(2). - P. 223-254.
6. Chromium / The UN Environmental progr., the Intern. Labour Org. a. theWHO: B03. - Geneva: WHO, 1988. - 197 p.
7. Dietary Supplement -Standart 173.Metal Contaminants Acceptable level, NSF International. - US EPA, 2003. - 22 C.
8. Opinion of the Scientific Panel on Contaminants in the Food Chain on a Request from the Commission Related to the Presence of Non-dioxin-like Polyshlorinatedbiphenils (PCB) in Feed and Food / The EFSA Journal, 2005. -V.284. - C. 1 -137
9. Ptasekas R. et al Ecological Pathology of city inhabitants in Lithuania /
Ecologiya, 2004 N 3 P-6-16
10. Toxiological profile for cadmium / Research Triangle Inst. - Atlanta: U.S. Dep. of Health & Human Services, 1999.-397 p.
REFERENCES:
1. Zemskova Z.S. Latent tuberculosis infection / Z.S. Zemskova, N.E. Dorozhkova. - M.: Medicine. - 1984. - 221 P. (in Russian).
2. Kasokhov T.B. Secondary immune and interferon insufficiency in children in eco-pathogenic exposure to lead, cadmium, and zinc: summary of thesis. ... DSci: 14.00.09 / T.B. Kasokhov; State med. Acad. of Nothern-Osetia. - M.: [b. e.], 1999. - 35 P. (in Russian).
3. Utenin V.V. Hygienic characteristics of chromium and benzene and morpho-physiological aspects of their influence on organism in experiment: summary of thesis ... PhD: 14.00.07, 03.00.25 / V.V. Utenin; Orenburg State Med. Acad. -Orenburg: [b. e.], 2002. - 24 P. (in Russian).
4. Assessment of the health risk of dioxins: re-evaluation of the Tolerable Daily Intake (TDI) /WHO Consultation May 25-29 1998, Geneva, Switzerland. - 28 P.
5. Burns-Naas LA, et al. What's so special about the developing immune
system? //Int. J.l of Toxicology, 2008 . - N 27(2). - P. 223-254.
6. Chromium / The UN Environmental progr., the Intern. Labour Org. a. theWHO: B03. - Geneva: WHO, 1988. - 197 p.
7. Dietary Supplement -Standart 173.Metal Contaminants Acceptable level, NSF International. - US EPA, 2003. - 22 C.
8. Opinion of the Scientific Panel on Contaminants in the Food Chain on a Request from the Commission Related to the Presence of Non-dioxin-like Polyshlorinatedbiphenils (PCB) in Feed and Food / The EFSA Journal, 2005. -V.284. - C. 1-137
9. Ptasekas R. et al Ecological Pathology of city inhabitants in Lithuania / Ecologiya, 2004 N 3 P-6-16
10. Toxiological profile for cadmium / Research Triangle Inst. - Atlanta: U.S. Dep. of Health & Human Services, 1999. - 397 p.
I.A. Zastenskaya, A.P.Lysenko, V.V.Kochubinsky, A.V. Kochubinski
INFLUENCE OF EXPOSURE TO PERSISTENT ORGANIC POLLUTANTS AND HEAVY METALS ON THE
DEVELOPMENT OF TUBERCULOSIS INFECTION
Republican Scientific and Practical Center for Hygiene, 220012 Minsk, Belarus
Republican Unitary Enterprise «S.N. Vyshelessky Institute of Experimental Veterinary Medicine», Minsk, Belarus Belorussian State Medical University, Minsk, Belarus
The influence of exposure to chemicals on the development of tuberculosis was studied in experiment to investigate immunotoxic properties of chemicals mixture. After a chronic exposure (during 9 month) of guinea pigs in a housing room to cadmium, lead, chromium, TCDD and PCBs in doses that correspond to threshold values or lesser, they were infected by Mycobacterium bovis 8. In animals that were exposed to chemicals mixture, were observed a progressing loss of weight, intensive allergic responses to tuberculin sub-threshold doses, complex allergen of atypical mycobacteria and severe development of tuberculosis infection, that probably is caused by toxic influence on the immune system mechanisms controlling mycobacterium reproduction. Key words: experimental tuberculosis, immune system, metals, POPs.
Материал поступил в редакцию 27.02.2014 г
