CC BY
72
УДК 599.323.4-114:546.81
Н. Н. Федорова*, О. В. Ложниченко*, М. Н. Коляда**, О. И. Есина*,
Н. С. Алтуфьева , Н. Т. Берберова
ВЛИЯНИЕ СОЕДИНЕНИЙ ОЛОВА И ТЕТРАФЕНИЛПОРФИРИНА НА МОРФОЛОГИЮ СЕЛЕЗЕНКИ КРЫС
Астраханский государственный технический университет Южный научный центр РАН, Ростов-на-Дону
Введение
В настоящее время установлено, что первой жертвой чужеродного химического воздействия на организм человека является иммунная система, все клеточные компоненты которой характеризуются высоким митотическим потенциалом. Полагают, что практически любая интоксикация в той или иной степени может стать причиной нарушения иммунного статуса организма. Однако к числу иммунотоксикантов, т. е. веществ, нарушающих иммунные реакции организма уже при действии в минимальных дозах, можно отнести лишь ограниченное число соединений, в перечень которых входят и оловоорганические соединения (ООС) [1].
Органические производные олова широко используются в промышленности и сельском хозяйстве, в результате чего неизбежно загрязняют природные среды, главным образом водную, поскольку их добавляют в качестве биоцидных добавок в необрастающие краски [2]. Исследования по изучению необычного случая массовой смертности каспийских тюленей показали, что в печени погибших особей кроме различных хлорорга-нических соединений содержатся и ООС - бутил- и октилолово - моно-, ди- и триалкилпроизводные в различных концентрациях. Так, концентрация дибутилолова составляла от 2 до 11 нг/г мокрого веса, трибутилолова -от 0,5 до 7 нг/г [3]. Несмотря на то, что до сих пор нет окончательного ответа на вопрос о причинах массовой гибели каспийских тюленей, есть основания полагать, что перечисленные соединения воздействуют на иммунную систему, делают животных более уязвимыми для вирусных возбудителей различных заболеваний, в связи с тем, что они не только присутствуют в каспийской воде, но и, передаваясь по трофической цепи, накапливаются в организмах водных животных. Таким образом, эти токсиканты могут представлять реальную угрозу для гидробионтов, для животных, питающихся ими, а значит, и для человека [4]. При этом, по мере движения химических соединений по пищевой цепи от продуцентов до консументов, вследствие медленного метаболизма и неполной экскреции во внешнюю среду, токсиканты накапливаются во все возрастающих концентрациях.
Многочисленные исследования посвящены изучению токсичности ООС для иммунной системы водных организмов [5-7], гораздо меньше известно о влиянии этих соединений на представителей более высоких трофических уровней. Часто в качестве тест-объекта используют крыс, иммунная система которых весьма чувствительна к повреждающему действию токсикантов [8].
Снижая активность системы иммунной защиты, нарушая процессы деления и специализации клеток, ООС способны провоцировать развитие онкологических заболеваний. Так, обнаружена канцерогенная активность бис-оксида по отношению к крысам [9]. Интересно, что некоторые ООС проявляют противоопухолевую активность [10-12]. Успешно используются в терапии онкологических заболеваний синтетические порфирины и их производные, которые также применяются и в технике, лакокрасочной, текстильной и бумажной промышленности для окрашивания хлопка, химического волокна и пластмасс [13, 14].
Как известно, иммунный ответ на чужеродные элементы формируется в селезёнке - основном фильтре антигенов, циркулирующих в крови. Помимо этих функций селезёнка ещё и орган гемопоэза.
Таким образом, цель данного исследования состояла в изучении влияния органических производных олова (хлоридов триметил- и трибу-тилолова - Me3SnCl и (n-Bu)3SnCl) и тетрафенилпорфирина на морфологию селезенки крысы. Для сравнения изучалось также влияние и неорганической соли олова - дихлорида олова.
Материал и методы
Экспериментальная часть работы выполнена с использованием 40 лабораторных половозрелых крыс-самцов линии «Wistar» в возрасте 3-х месяцев. В опытах in vivo исследовали 5 групп крыс (по 8 крыс). При проведении исследования руководствовались базисными нормативными документами: Рекомендациями Комитета по экспериментальной работе с использованием животных при Минздраве РФ, Рекомендациями ВОЗ. Животные содержались в виварии НИИ по изучению лепры в контролируемых условиях: 12-часовой период освещения, комнатная температура 20 ± 2 °С, влажность 50-70 %, корм ad libitum. Крысам I группы ежедневно скармливали дихлорид олова, II группы - триметилоловохлорид, III группы - трибутилолово-хлорид, IV - фенилпорфирин, V группа являлась контрольной.
Добавки оловоорганических соединений и тетрафенилпорфирин вносили в корм в концентрации 12,5 мг/кг. Трибутилоловохлорид, тетра-фенилпорфирин растворяли в хлороформе, корм с этими добавками выдерживали 3 часа для испарения хлороформа.
Эксперимент продолжался 20 дней. По окончании опыта животных подвергли эвтаназии передозировкой хлороформа. Взятые кусочки селезенки были зафиксированы в растворе 12 %-го нейтрального формалина. Гистологическое исследование ткани селезенки было проведено по общепринятым методикам: из взятого материала были изготовлены парафиноцеллоидиновые блоки [15].
Результаты и обсуждение
В соответствии со степенью патологических изменений в морфологии селезенки крыс исследованные соединения можно расположить в следующий ряд активности:
(n-Bu)3SnCl >> Me3SnCl > SnCl2
Наибольшие изменения в морфологии селезенки крыс обнаружены при добавлении в корм органических производных олова. Установлено, что в большей степени эти изменения обнаружены под действием бутиль-ного производного олова, что согласуется с литературными данными по сравнительной токсичности трехзамещенных органических производных олова по отношению к иммунной системе крыс [16]. Добавка трибутило-ловохлорида приводит к гибели полустволовых клеток крови и унипо-тентных клеток-предшественниц, к задержке развития лимфобластов и в конечном итоге к снижению иммунитета. В значительной степени усиливается дегенерация эритроцитов.
Согласно литературным данным, трибутильные производные олова, так же как и дибутильные, ингибируют стимулированную митогенами пролиферацию лимфоцитов селезенки и лейкоцитов головной почки радужной форели [5]. При изучении влияния сублетальных концентраций фунгицида (С6Н5)^пОСООН3 (1-6 мкг/л) на радужную форель [6] обнаружено увеличение общего числа эритроцитов, при концентрации 1 мкг/л увеличивается общее число лейкоцитов, при большей концентрации наблюдается тенденция к снижению их количества. Снижается также содержание лимфоцитов по сравнению с другими клеточными элементами крови. Наблюдается дозозависимое лимфоцитарное истощение селезенки, которое сопровождается пролиферацией ретикулоэндотелиальных клеток и увеличением эритрофагии даже при самых низких концентрациях токсиканта, а в некоторых случаях - некроз клетки.
Трибутилоловохлорид обладает высокой биоцидной активностью, относится к самым токсичным ксенобиотикам, поступающим в природные воды [17], поступление данного соединения в рыбохозяйственные водоемы вообще недопустимо [18]. Однако (и-Ви)^пС1 до сих пор широко используется как добавка в противообрастающие покрытия. В ряде стран были введены ограничения на применение противообрастающих покрытий с ООС (контролируемая минимальная скорость выделения биоцида, запрещение использовать на малых судах длиной менее 25 м [19]). На японских верфях их применение вообще запрещено. Экономическая ситуация в России не позволяет принимать подобные законопроекты, поскольку до сих пор не существует эффективного альтернативного вещества, которое можно было бы использовать для обработки днища кораблей от обрастания.
В случае добавки хлорида триметилолова в корм крысам усиливалась дегенерация эритроцитов, наблюдалось торможение пролиферации полустволовых клеток крови и унипотентных клеток-предшественниц. Как известно, метильные производные олова широко распространены в природной среде, так как могут достаточно легко образовываться из неорганических производных в результате многочисленных реакций биохимического метилирования.
Ранее нами было установлено, что добавка триметилоловохлорида в корм молоди осетровых рыб приводит к уменьшению количества иммуноглобулинов, снижается бактериостатическая активность сыворотки крови, уменьшается концентрация циркулирующих иммунных комплексов [20]. Ослабление иммунитета проявилось и внешне - в виде кожных заболе-
ваний грибковой природы. Одновременно было выявлено сильное иммуностимулирующее действие витамина Е. Иммунологические показатели рыб, получавших а-токоферол, лучше, чем аналогичные показатели в контроле. Таким образом, витамин Е служит защитным фактором и способен повысить сопротивляемость организма к токсической атаке.
Повреждение ООС иммунной системы теплокровных животных проявляется как супрессией иммунных функций организма [21-26], так и усилением иммунного ответа [27-28].
Добавка в корм крысам неорганической соли олова лишь задерживала пролиферацию полустволовых клеток крови и унипотентных клеток-предшественниц, причем в меньшей степени, чем при добавлении триме-тилоловохлорида.
Добавка тетрафенилпорфирина в корм, напротив, стимулировала размножение лимфобластов селезенки, оказывала стимулирующее влияние на иммунную систему крыс.
Известно стимулирующее влияние комплекса олова с порфирином -олово-протопорфирина, а также и железо(гемин)-протопорфирина на иммунную систему человека in vitro [29]. Эти соединения индуцировали митогенез в периферических Т-клетках. Предполагается, что подобный эффект железо (гемин)-протопорфирина связан с окислительными процессами, поскольку он подавлялся антиоксидантами. Установлено, что комплексы олова с порфири-ном - олово-протопорфирин и олово-мезопорфирин, применяющиеся при гипербилирубинемии новорожденных, не нарушают функций надпочечников, семенников, щитовидной железы у крыс in vivo [30].
Заключение
Исследования показали, что наибольшие изменения в морфологии селезенки крысы, выражающиеся в дегенерации эритроцитов, подавлении пролиферации полустволовых клеток крови и унипотентных клеток-предшественниц, задержке развития лимфобластов, обнаружены при добавлении в корм органических производных олова. Установлено, что в большей степени эти изменения происходят под действием бутильного производного олова.
Добавление тетрафенилпорфирина в корм оказывало стимулирующее влияние на иммунную систему крысы.
Работа выполнена при поддержке программы ОБН РАН «Фундаментальные основы управления биологическими ресурсами» по теме № 00-04-21 «Исследование влияния соединений ртути и олова на рыбоводно-биологические и биохимические показатели молоди русского осетра и повышение резистентности осетровых при промышленном выращивании», РФФИ (грант № 05-03-96504).
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Куценко С. А. Основы токсикологии. - С.-Пб., 2002.
2. Organometallic compounds in the environment. - Ed. P. J. Craig. Longman: UK, 1986. - P. 65.
3. Organochlorine and organotin compounds in Caspian seals (Phocacaspica) collected during an unusual mortality event in the Caspian Sea in 2000 / N. Kajiwara, S. Niimi, M. Watanabe et al. // Environ. Pollut. - 2002. - Vol. 117. - P. 391-402.
4. Shavhy S., Emons H. Distribution pattern of organotin compounds of different trophic levels of aguatic ecosystemp // Chemosphere. - 1998. - Vol. 36, N 3. -P. 522-535.
5. O' Halloran K., Ahokas S. T., Wright P. F. A. Response of fish immune cells to in vitro organotin exposures // Aquat. Toxicol. - 1998. - N 40. - P. 141-156.
6. Effects of sublethal concentrations of triphenyltinacetate on rainbow trout (ncorhynchus mukiss) / S. Schwaiger, K. Fent, H. Stecher et al. // Arch. Environ. Contam. and Toxicol. - 1996. - Vol. 30, N 3. - P. 327-334.
7. Кондратьева И. А., Киташова А. А. Функционирование и регуляция иммунной системы рыб // Иммунология. - 2002. - № 2. - С. 97-101.
8. Smialowicz R. J. The rat as a model in developmental immunotoxicology // Hum. Exp. Toxicol. - 2002. - Vol. 21, N 9-10. - P. 513-519.
9. Chronic toxicity and carcinogenicity of bis(tri-n-butyltin)oxide (TBTO) in the rat / P. W. Wester, E. I. Krajnc, F. X. van Leeuwen // Food Chem. Toxicol. - 1990. -Vol. 28, N 3. - P. 179-196.
10. Diorganotin(IV) Dipeptide complexes with potential antitumour activity / G. Guli,
G. Gennaro, L. Pellerito, G. C. Stocco // Appl. Organomet. Chem. - 1993. - Vol. 7. P. 407-412.
11. Antitumor activity of a new orally active organotin compound: a preliminary study in murine tumor models / F. Barbieri, M. Viale, F. Sparatore et al. // Anti-Cancer Drugs. - 2002. - Vol. 13, N 6. - P. 599-604.
12. Syng-sai C., Baul T. S. B., Chatterjee A. Antiprolifera-tive and cytotoxic effect of a novel organotin compound on mammalian cells both in vitro and in vivo // Mut Res. - 2002. - Vol. 513, N 1-2. - Р. 49-59.
13. Dolphin D. (ed.), The Porphyrins, Vols I-VII Academic Press, New York, 1978-1979.
14. Pandian R. P., Chandrashekar T. K. Water soluble thiaporphyrins and metal-lothiaporphyrins; Synthesis, characterization, ground and excited state properties // J. Chem. Soc. Dalton Trans. - 1993. - Р. 119-125.
15. Волкова О. В., Елецкий Ю. К. Основы гистологии с гистологической техникой. - М.: Медицина, 1982.
16. Toxicity of triorganotin compounds: comparative in vivo studies with a series of trialkyltin compounds and triphenyltin chloride in male rats / N. J. Snoeij, A. A. van Iersel, A. H. Penninks, W. Seinen // Toxicol. Appl. Pharmacol. - 1985. -Vol. 81, N 2. - Р. 274-286.
17. Imposex in New Zlaland Neogastropods / C. Stewart, S. S. de Mora, M. R. L. Sones, M. C. Miller // Mar. Pollut. Bull. - 1992. - Vol. 24, N 4. - P. 204-209.
18. Перечень рыбохозяйственных нормативов предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. - М.: Изд-во ВНИРО, 1999.
19. Butyltin and copper monitoring in a northern chaspeake bay marina and river system in 1989: an assessment of tributyltin legislation / Lenwood W. Hall, S. R. Michael, Л. Unger et al. // Environ. Monit. and Assess. - 1998. - Vol. 22. - P. 15-38.
20. Влияние триметилоловохлорида на рост, иммунологические показатели сыворотки крови и показатели перекисного окисления липидов печени русского осетра (Acipenser guldenstadti Brandt) / О. И. Есина, Н. Т. Берберова, Ю. Т. Пименов и др. // Токсикологический вестник. - 2004. - № 5. - С. 28-32.
21. Lymphocytotoxicity and immunosuppression by organotin compounds. Suppression of graft-versus-host reactivity, blast transformation, and E-rosette formation by di-
n-butyltindichloride and di-n-octyltindichloride / W. Seinen, J. G. Vos, R. Brands,
H. Hooykaas // Immunopharmacology. - 1979. - Vol. 1, N 4. - P. 343-355.
22. Immunotoxicity of bis(tri-n-butyltin)oxide in the rat: effects on thymus-dependent immunity and on nonspecific resistance following long-term exposure in young versus aged rats / J. G. Vos, A. De Klerk, E. I. Krajnc et al. // Toxicol. Appl. Pharmacol. - 1990 - Vol. 105, N 1. - P. 144-55.
23. Immune alterations in rats following subacute exposure to tributyltin oxide / R. J. Smialowicz, M. M. Riddle, R. R. Rogers et al. // Toxicology. - 1990. - Vol. 64, N
2. - P. 169-178.
24. Raffray M., Cohon G. Bis (tri-n-bulyltin) oxide induces programmed cell death (apoptosis) inimatture rat thymocytes // Arch. Toxicol. - 1991. - Vol. 65, N 2. -P. 135-139.
25. Inhibition of mouse spleen cell activity by organotin compounds: effect of attachment of a maltose residue to the organotin group / L. al-Imara, M. R. Salaman, V. S. Sljivic, R. C. Poller // Int. J. Immunopharmacol. - 1993. - Vol. 15, N 3. -P. 287-291.
26. Effects of in vivo exposure to bis(tri-n-butyltin)oxide, hexachlorobenzene, and benzo(a)pyrene on cytokine (receptor) mRNA levels in cultured rat splenocytes and on IL-2 receptor protein levels / R. J. Vandebriel, C. Meredith, M. P. Scott et al. // Toxicol. Appl. Pharmacol. - 1998. - Vol. 148, N 1. - P. 126-136.
27. Stress proteins (HSP) and chemical-induced autoimmunity / R. Albers, A. van der Pijl, M. Bol et al. // Toxicol Appl Pharmacol. - 1996. - Vol. 140, N 1. - P. 70-76.
28. Environmental pollutant tributyltin promotes Th2 polarization and exacerbates airway inflammation / T. Kato, R. Uchikawa, M. Yamada et al. // Eur. J. Immunol. -2004. - Vol. 34, N 5. - P. 1312-1321.
29. Novogrodsky A., Suthanthiran M., Stenzel K. H. Immune stimulatory properties of metalloporphyrins // J. Immunol. - 1989. - Vol. 143, N 12. - P. 3981-3987.
30. Drummond G. S., Smith T. J., Kappas A. Effects of a series of metalloporphyrins on adrenal, testicular and thyroid function in rats // Pharmacology. - 1996. - Vol. 52, N 3. - P. 178-186.
Получено 25.05.05
INFLUENCE OF THE COMPOUNDS OF TIN AND TETRAPHENYLPORPHYRIN ON RAT’S SPLEEN MORPHOLOGY
N. N. Fedorova, O. V. Lojhnichenko, M. N. Kolyada, O. I. Yesina,
N. S. Altufyeva, N. T. Berberova
Influence of inorganic tin (SnCl2), organic derivatives from tin (trimetyl and tributyltin chlorides) and tetraphenylporphyryn on rat’s spleen morphology has been studied. There has been found that morphological changes in rat’s spleen can be seen as degeneration of erythrocytes, suppression of proliferation of semistem cells of blood and unipotent cells-predecessors, as well as hampering development of lymphoblasts (= lymphogenetic cells). The most evident changes appear when adding organic derivatives of tin into the fodder, especially butylous derivatives of tin. Adding tetraphenylporphyrin into the fodder stimulates rat’s immune system.
