CC BY
36
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
ВЛИЯНИЕ КСЕНОБИОТИКОВ И ФИТОЭКСТРАКТОВ НА ПОКАЗАТЕЛИ КРОВИ МЫШЕЙ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ Апокина Л.Ю.1, Ершова Е.Л.2
'Апокина Лилиана Юрьевна — кандидат биологических наук, старший преподаватель;
2Ершова Евгения Леонидовна — магистр, кафедра безопасности жизнедеятельности и медико-биологических дисциплин, Бюджетное учреждение высшего образования Ханты-Мансийского автономного округа-Югры Сургутский государственный педагогический университет, г. Сургут
Аннотация: в статье анализируется глобальные и региональные проблемы состояния экологии и здоровья человека, что приобретают большее значение. Рост заболеваемости часто зависит от негативных последствий антропогенных влияний. Анализ показывает, что население промышленных городов интенсивнее по сравнению с другими группами населения подвергается отрицательному воздействию патогенных факторов. Чаще других токсикантов встречаются тяжелые металлы - ртуть, свинец Между тем, в международной и отечественной практике большую эффективность в оценке значимости присутствия вредных химических веществ в окружающей среде демонстрируют модельные эксперименты на млекопитающих животных (Юрьев, 1993; Жукова, 1997). Этот метод признан отечественной и мировой экологической наукой одним из основных в оценке воздействия экологических факторов. Опыты на млекопитающих позволяют установить чувствительность и резистентность организма и с известной долей точности установить количественные зависимости воздействия между токсичностью вещества и выраженностью реакции организма в целом и отдельных его систем.
Ключевые слова: физиология, токсикология, тяжелые металлы, растительные адаптогены, эксперименты на животных, резистентность.
Выбор ксенобиотиков основывался на заключении городской санэпидемстанции о наличии и содержании вредных химических веществ. Выбор ксенобиотиков - свинца, ртути и фенола -основывался на данных многолетних заключений городских санэпидстанции о том, что эти химические загрязнители чаще других и в больших концентрациях встречаются в поверхностных слоях (от 0 до 20 см глубины) почвы и почвенных водах многих крупных и средних городов. Мы отказались от традиционного подхода определять ЛД50, а остановились на 10 ПДК: для свинца - 0,3 мг/л; для ртути - 0,0065 мг/л; для фенола - 0,1 мг/л. Конкретно использовались водные растворы HgCl2, Pb(S04)2, С6Н5ОН. Эта доза химических загрязнителей сопровождает жизнь 40-50% жителей РФ и часто используется в исследованиях по оценке и регламентации влияния изучаемых ксенобиотиков на организм человека и теплокровных животных (Янышева, 1982; Чухловина, 1995; Егоров, 1996; Снакин, 1998; Сидоренко, 1997).
Чувствительность системы крови к использованным нами химическим веществам показана как в наблюдениях на людях, так и в экспериментах на животных[ 1, 5, 2, 4].
В основном описаны результаты, свидетельствующие об анемизирующем действии. Хотя есть и прямо противоположные результаты [2,6]. Основная причина расхождений в дозе и продолжительности влияния токсикантов. Система крови относится, по мнению многих авторов, к наиболее чувствительным механизмам в реакции организма на тяжелые металлы. Большинство публикаций свидетельствуют о многообразных изменениях гуморальной неспецифической защиты, угнетении фагоцитарной активности нейтрофиллов крови и их субпопуляций, Т-хелперов и Т-супрессоров, реакций бласттрансформации лимфоцитов с Т-митогенами, обратной анафилаксии, колебании концентрации в сыворотке крови иммуноглобулинов различных классов, повышении уровня аутоантигенов и аутоантител, проявлений неспецифических аллергических реакций замедленного типа.
Практически все тяжелые металлы относятся к плазменным ядам. Наряду с периферической кровью и костным мозгом поражаются и вторичные органы системы крови: печень, почки, селезенка, желудок и др. (Трахтенберг, -1994). Большое количество наблюдений связано с изучением влияния свинца. Некоторые авторы прямо называют свинец гематологическим ядом. В тоже время имеются литературные данные о содержании свинца в крови здоровых людей. (Tamer et al., 1998) обнаружил в крови доноров 10±1,8 мг/мл свинца. Свинец обнаружен и в
крови взрослых и детей, проживающих по близости от свинцовых производств (Чухловина, 1995; Снакин, 1998, 1999; Паранько, 1999). Свинец является компонентом «металлического» пресса на человека. Как активный агент он давно привле-кает внимание исследователей. В монографии Лавкович В., Лавкович И. (1967), посвященной анемии детского возраста, приводятся сведения о поли- хроматофилии и ретикулоцитозе, появлении большого количества эритроцитов с базофильной зернистостью как в периферической крови, так и в костном мозге. Авторы полагают, что причиной базофильной зернистости является распад ядер эритробластов. Хроническая интоксикация свинцом вызывает подобные изменения, но базофильная зернистость эритроцитов лучше выражена в костно-мозговых элементах (Крылов, 1962).
Система крови комплексно вовлекается в реакцию на свинец (Мс Fadzean A.S., Dans L.Y., 1949) отметили роль селезенки в удалении эритро-цитов с базофильной зернистостью после отравления свинцом, т.к. после спленэктомии число таких эритроцитов возрастало.
Moeschein S. (1959) подсчитал, что при отравлении свинцом число эритроцитов с базофильной зернистостью достигает 1-10%, в то время как у здоровых оно не превышает 0,5%.
Лавкович В., Кржеминьска И. (1967) установили корреляцию между выраженностью базофильной зернистости и содержанием в моче порфиринов при отравлении свинцом. Они же описали увеличение содержания свинца в крови больных детей с 5-30 % до 50-60 %.
Хроническая интоксикация свинцом вызывала у детей более заметные нарушения, чем у взрослых (Mamuwald, 1987). Прошедшая в 1993 году в Рио-де-Жанейро всемирная экологическая конференция стимулировала развитие исследований влияний химических вредных веществ на человека.
В частности, этой проблеме был посвящен «Доклад о свинцовом загрязнении окружающей среды РФ и его влияние на здоровье населения» (1997). Среди актуальных задач еще раз подчеркивается важность оценки и коррекции состояния крови.
Начиная с 1995 года, количество публикаций гематологической направленности по влиянию тяжелых металлов увеличилось. Специальная глава отведена в руководстве по токсикологии металлов (Goyer, 1988). Митченков В.Т. с соавт. (1996) отметил, что сочетание нитратов-нитритов усиливает накопление свинца в грудине, почках и печени. Анемизация становится более заметной.
Представитель школы Гаркави Л.Х. Жукова Т.В. (1997) обнаружила, что трехосновной свинец уже на 1 -ой и 2-ой неделе превышает пороговую дозу и вызывает сдвиги в составе крови. Русанов Н.В. (1998) провел анализ литературы и обнаружил, что свинец не только влияет на функцию кроветворения и на состав периферической крови, но представляет опасность канцерогенного генетического и других биологических эффектов. Зайцева Н.В. с соавторами (1999) приводит аргументы о прямой зависимости заболеваний анемией от выбросов свинца автотранспортом. У жителей районов «риска» количество ретикулоцитов было выше нормы в 1,4-2 раза. Дети и взрослые имели начальные признаки интоксикации, самые выраженные признаки состава крови регистрировали у работников ГАИ. Американские гематологи обследовали больных анемией детей штата Массачусетс и показали, что степень железодефицита достоверно связано с влиянием свинца. При концентрации свинца 25 мг/Дл содержание гемоглобина составляло 109 г/л, при концентрации 10 мг/Дл - 114 г/л (Р<0,05). Установлено, что независимо от пути поступления в организм свинец больше накапливается в эритроцитах, чем в плазме. Состояние эритроцитов может быть использовано в качестве модельной системы для выявления препатологических влияний свинца, т.к. гликолиз и ПОЛ высокочувствительны к действию даже низких концентраций свинца (Ryan et al., 1999). Главным патогенетическим механизмом является нарушение порфиринового обмена.
Как установил Авалиани С.Л. (1997) , влияние свинца на систему крови после ингаляции элемента проявлялось уже при малых - 10 кратных - превышениях ПДК нарушением порфиринового обмена в эритроцитах; при 20-30 кратных - в уменьшении синтеза гемоглобина, а при еще большем превышении - в анемии, ретикулоцитозе.
Сходные признаки анемий со снижением количества эритроцитов и содержания гемоглобина у рабочих свинцовых производств представлены в отечественной и зарубежной литературе (Оксенгендлер, 1982; Фадеев, 1996; Monson С.М. et al., 1987; Bergahl, 1998; Fumihiro et al., 1998; Tamer L. et al., 1998). Свинец нарушает синтез порфирина и гема на разных этапах, угнетает ряд ферментов, участвующих в обмене порфиринов.
Свинец влияет как на красную, так и на белую кровь. Г.И. Оксенгендлер (1982) в вышеупомянутой монографии приводит основные токсические синдромы (группы признаков), среди которых нарушение состава белой крови названы в числе основных.
Свинец изменяет структуру рецепторных белков эритроцитов и лейкоцитов и потенцирует в крови лабораторных животных спонтанное образование ауторозеток. Интенсивность этого процесса сходна как при воздействии свинца, так и при различных видах стресса. Ртуть и свинец ведут к уменьшению фагоцитарной активности и угнетению антигелосинтеза. Свинец преимущественно подавляет В-систему лимфоцитов.
Трехосновный свинец уже на 1-2 неделе вызывал, появление сдвигов лейкоцитарной формулы, свидетельствующих о быстром достижении и превышении пороговой дозы токсиканта в организме животных (Жукова, 1997).
Lupidi Е. et al. (1989) исследовали кровь рабочих производства свинцовых красок и обнаружили снижение содержания эритроцитов, гемоглобина, тенденцию к лейкопении, со снижением числа эозинофилов и лимфоцитов.
Fumihiro S. et al.(1998) описал в периферической крови рабочих свинцового производства достоверные снижение количества Т-клеток, увеличение числа Т-супрессоров и незрелых клеток. Отсутствие изменений в содержании В лимфоцитов позволило сделать вывод о большой чувствительности клеточного иммунитета к воздействию свинца в сравнении с гуморальным иммунитетом.
Следующей, из изученных нами токсикантов - ртуть - также оказывала выраженное воздействие на систему крови. Механизм действия связан с ее сродством к сульфгидрильным группам. Около 90% ртути связывается с красными кровяными клетками, концентрация ртути в эритроцитах является чувствительным показателем ртутной интоксикации. Однако до настоящего времени медико-биологические аспекты неблагоприятного воздействия на организм малых концентраций ртути остаются недостаточно изученными (Смирнов с соавт., 1998).
Большинство авторов признают за ртутью анемизирующее действие (Оксенгендлер, 1982; Алексеева, 1978; Русанов, 1998; Тютиков, 1999) и установили определенную органотропность накопления ртути. Наибольшее ее количество концентрировалось в почках. Не исключено, что влияние ртути на функцию основного органа производства эритропоэтина сказывается и в дальнейшем. Опосредованной причиной изменений в системе крови может быть нарушение нервной регуляции, т.к. ртуть in vitro и in vivo демонстрирует нейротоксичность. Точкой приложения действия ртути на нервную систему считают синапсы, нервные волокна, центры (Чухловина, 1995; Гольдфарб, 1996; Губернский, 1996; Жарская, 1999; Oehme et al., 1972; Schvall- hammer-Benkler et al., 1992).
Ртуть, по данным при хроническом отравлении вызывает у крыс увеличение концентрации IgE в связи с активацией В-клеток.
У людей хроническое действие паров неорганической ртути стимулируют параметры гуморального иммунитета. В экспериментах на белых крысах Трахтенберг И.М. (1994) изучал фагоцитоз нейтрофилами кишечной палочки и убедительно доказал, что соли ртути снижают данную функцию клетки. Суть механизма влияния в изменениях лизосомального аппарата микрофагов крови. Ртуть угнетает неспецифическую резистентность (Алексеева, 1978).
Сведения о влиянии фенола на систему крови хронологически совпадают с внедрением технологий создания новых строительных материалов, содержащих фенолы. Фенолы активно влияют на систему крови. К ранним симптомам отравления относится лейкопения с абсолютной нейтропенией и относительным лимфоцитозом. Позже присоединяются тромбоцитопения и апластическая анемия. В костном мозге имеет место угнетение нейтробластического ростка. Механизм действия фенола в патогенетическом аспекте состоит в разобщении фосфорилирования и, таким образом, в нарушениях тканевого дыхания (Люблина, с соавт., 1971).
Отрицательное влияние фенолов на красную кровь отражено в публикации Константиновой И.Н. (1973). В экспериментах на крысах отмечалось ингибирование гликолиза в эритроцитах. Володченко В.А. (1974) в экспериментах вводил фенол в дозе LD50 в желудок. Через месяц отметили снижение количества эритроцитов и содержания гемоглобина на фоне ретикулоцитоза. Увеличивался коэффициент селезенки. Нарушалась белковообразовательная функция печени, увеличивалось содержание продуктов катаболизма в плазме.
Негативное влияние фенола зависело от режима поступления в организм: внутрижелудочное - оказывало значительно больший эффект (Янышева, 1988).
Бонашевская Б.И. (1987) обосновала использование морфологии клеток крови для разработки критериев гигиенической оценки фенола.
Фенол угнетал резистентные механизмы организма. Последнее показано в наблюдениях на людях животных и в экспериментах на животных (Курляндский, 1973; Мелесова, 1984; Бонашевская 1987; Лисицын, 1989; Сидоренко, 1997). Таким образом, литературные сведения
12
однозначно говорят о высокой чувствительности системы крови к воздействию ртути, свинца и фенола. Механизмы нарушений охватывают метаболические и структурные уровни от субклеточного до организменного.
Таблица 1. Влияние тяжелых металлов на показатели крови мышей в эксперименте
группы показатели Гемоглобин, г% Эритроциты п 1012/л
сутки воздействие контроль 15 30 45 контроль 15 30 45
1 свинец 80,9±1,9 74±1 *** 64,7±1,5 *** 56,7±0,8 *** 8,7±0,05 7,6±0,1 *** 5,75±0,2 *** 3,4±0,1 ***
2 ртуть 82,8±1 81,2±0,9 * 77,7±0,8 *** 75±0,9 *** 8,9±0,07 8,6±0,2 * 8,7±2 8,2±0,2 **
3 фенол 88±0,5 82,8±0,8 ** 76±1 *** 70,9±0,8 *** 7,9±0,07 8,6±0,07 *** 7,8±0,9 *** 6,8±0,1 ***
4 свинец+ фитоэкстракт 81,4±1,3 76,9±1,3 *** 71,8±1 *** 66,1±0,9 *** 9,02±0,0 4 8,3±0,08 *** 7,1±0,07 *** 6,05±0,1 ***
5 ртуть+ фитоэкстракт 84,3±0,9 82,7±0,7 * 80,1±0,5 *** 79±0,8 *** 9±0,05 9±0,07 * 8,7±0,6 * 8,3±0,07 ***
6 фенол+ фитоэкстракт 83,8±1,6 80,7±1,0 * 77,5±0,7 *** 75,5±0,7 *** 9±0,07 8,6±0,1 ** 8,1±0,2 *** 7,3±0,3 ***
Фенол, как видно из таблицы 1, вызывал повышение общего количества лейкоцитов. Этот показатель менялся фазно. Как и в опытах со ртутью, на первом этапе повышение шло медленно, а на 30 и 45 сутках прирост был более чем очевиден (Р<0,001). Лейкограмма носила стрессорный характер (Табл. 2). Причем специфика процесса по значительности нейтрофилеза и лимфопении оказалась ближе к классической, чем в экспериментах со свинцом. Вероятно, фенол, свободно или в виде коацерватов циркулирующий в крови и проникающий в ткани и органы, подобно свинцу оказывал свое повреждающее действие и запускал набор, исполнительных и регуляторных стрессорных механизмов.
Сочетанное поступление в организм мышей фенола и фитоэкстракта ( крарапива, календула, кора березы, почки березы, гриб чага) существенно видоизменяло прежде всего характер клеточной реакций. Черты стресса можно было уловить по отсутствию в формуле эозинофилов и, по относительной лимфопении. Количество нейтрофилов было близко к норме. Это еще одно показательное свидетельство оптимизирующего влияния адаптогенов на состояние организма, подверженного действию вредных химических веществ.
Таблица 2. Влияние токсикантов и фитоэкстрактов на периферические показатели белой крови
группы Показатели Лейкоциты, п 10 9/л
^\сутки воздействие-^ контроль 15 30 45
1 свинец 7,71±0,16 10,53±0,2 *** 13,91±0,21 *** 17,71±0,18 ***
2 ртуть 6,67±0,13 8,08±0,25 *** 13,74±0,24 *** 16,57±0,19 ***
3 фенол 8,2±0,12 9,99±0,15 *** 12,27±0,17 *** 14,6±0,23 ***
4 свинец+ФЭ 7,68±0,12 9,17±0,16 *** 11,78±0,2 *** 14,41±0,18 ***
5 ртуть+ФЭ 7,55±0,13 9,04±0,15 *** 10,13±1,01 *** 13,29±0,24 ***
6 фенол+ФЭ 7,98±0,09 9,07±0,095 *** 10,71±0,14 *** 12,29±0,16 ***
Примечание: ФЭ - фитоэкстракт; ***- достоверность различий Р<0,001
Список литературы
1. Неукова Т.В. Адаптационные реакции организма как критерии регламентации химических загрязнений окружающей среды // Гиг. и сан. 1997. № 6. С. 66-68.
2. Оксенгендлер Г.И. Яды и противоядия. Л.: Наука, 1982. 191 с.
3. Паранько Н.М., Рублевская Н.И. Гигиеническая характеристика загрязнения тяжелыми металлами окружающей среды промышленного региона и иммунный статус детей //Гиг. и сан. 1999. № 2. С. 51-54
4. Румянцев Г.И., Новиков С.М. Проблемы прогнозирования токсичности и риска воздействия химических веществ на здоровье населения // Гиг. и сан. 1997. № 6. С. 13-18.
5. Снакин В.В. Свинец в биосфере // Вестник РАН. - 1998. Т.68. № 3. С. 214-224.
6. Bazzar А.А., Muhsin S.S., Sulaiman N.M. Hematological changes in blood of mice induced by subchronic ingestion of lead monoxide. // J. Biol. Sci. Res. 1989. V.20, № l. P.31-40.
7. Hogan G.R. Peripheral erythrocyte levels, hemolysis and three vanadium compounds. // Experientia. 1990. V. 46. - №5. - P. 444-446.
8. Karmarkar N., Saxena R., Anand S. Effect of lead acetate on erythro-cyte morphology in rats. // Indian. J. Exp. Biol. 1990. V.28. №11. P. 1084- 1085.
