CC BY
122. Лутай Г.Ф. Химический состав воды и здоровье населения // Гигиена и санитария, 1992. - № 1.
3. Дульский В.А. Гигиеническая оценка влияния питьевой воды на распространенность артериальной гипертензии. Автореф. дис... канд. мед. наук.
- Иркутск, 1994.
4. Секунда А.А. Игнатьева Л.П. Оценка минерального состава воды р. Ангара, как основного источника водоснабжения населения г. Иркутска. Вопросы сохранения и развития здоровья населения Севера и Сибири. - Красноярск, 2003.
5. Обьедкова Г.Ю. Изучение влияния воды повышенной минерализации на репродуктивную функцию женского организма и обоснование системы мероприятий по предупреждению ее вредного воздействия: Автореф. дис... канд. мед. наук. - Саратов, 1983.
6. Кротков Ф.Г. // Гигиена и санитария, 1973.
- № 4. - С. 69-73.
7. Seemayer N.H. // Zbl. bakt. I. Abt. Orig. B, 1980. - Bd. 172.. - S. 82-95.
8. Calabrese E.J. // Environ. Hith. Perspect., -1983. - V. 8. - P. 99-106
9. Митина Н.А., Люблина Е.И., Чекунова М.П. и др. О возможных проявлениях адаптации организма к действию промышленных ядов // В сб: Актуальные вопросы токсикологии. — Л., 1970. — С. 83-93.
10. Игнатьева Л.П., Чирцова М.В., Потапова М.О. и др. Оценка интегрального качества питьевой воды в распределительной сети г. Иркутска. Научно-практическая конференция, посвященная 75-летию медико-профилактического факультета иркутского государственного медицинского университета. — Иркутск, 2005. — С. 117-119.
11. Секунда А.А., Игнатьева Л.П., Пройдакова О.А. Гигиеническая оценка питьевой воды распределительной сети (на примере г. Иркутска). — М, 2006. СВ.
12. Методика эколого-гигиенической оценки интегрального качества воды и риска здоровью населения. Пособие для врачей. — СПб: СПбГМА им. И.И. Мечникова, 2002. - С. 6-7.
Материал поступил в редакцию 09.11.06.
A.A.Sekunda
ACTIVITY OF CARDIO-SPECIFIC ENZYMES AND EARLY MORPHOLOGICAL CHANGES AT EXPOSURE TO METALS DIFFERENT CONCENTRATIONS TAKEN UP WITH DRINKING WATER HAVING A CONTRAST MINERAL COMPOSITION
State education establishment» State Medical University of Irkutsk
Studies were conducted on activity of different concentrations of nickel, vanadium and copper in slightly mineralized drinking water, as well as on their impact on animals myocardium.in water enriched with Ca2+ and Mg2+ salts. Are found out early morphological changes in myocardium and changes in activity of cardio-specific enzymes, lactate dehydrogenase, creatine phosphorokinase when drinking water of contrast mineral composition is in use.
УДК 574.632:574.64-591.461.2
Е.А.Назарова*
ВЛИЯНИЕ СУБЛЕТАЛЬНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ КАДМИЯ НА
УЛЬТРАСТРУКТУРУ ЛЕЙКОЦИТОВ ГОЛОВНОЙ И ТУЛОВИЩНОЙ ПОЧЕК ГОДОВИКОВ КАРПА (CYPRI№S CARPЮL.)
Институт биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина РАН, пос. Борок, Ярославская обл.
Показано, что 14-суточная экспозиция кадмия в сублетальной концентрации приводит к изменению тонкой структуры лейкоцитов почек карпа. Отмечено преимущественное повреждение энергетических и информационных структур агранулоцитов и гранулоцитов, а также проявление фагоцитирующих способностей гранулоцитов. Указанные изменения свидетельствуют о функциональных нарушениях органов и ослаблении защитных функций организма.
Ключевые слова: кадмий, карп, головная почка, туловищная почка, лейкоциты.
Введение. Проблема высокой токсичности тяжелых металлов для гидробионтов даже
* Фрагмент диссертационной работы
в незначительных концентрациях приобретает в последнее время все большую актуальность в связи с увеличением промышленных стоков во внутренние водоемы [3].
Кадмий относится к наиболее токсичным для гидробионтов, в том числе рыб, тяжелым металлам [5]. Он легко поглощается из воды и накапливается в теле обитателей водоемов, при этом наибольшая концентрация кадмия обнаруживается в почках, печени и жабрах [10]. Известно, что кадмий инактивирует металлофер-менты, и, как следствие, нарушает метаболические процессы, ингибирует окислительное фосфорилирование, синтез белков и нуклеиновых кислот [4]. Данный элемент, воздействуя на кровь и органы кроветворения, вызывает анемию, а также изменяет лейкоцитарную формулу крови [7, 8]. Однако информация о характере повреждений ткани и морфологических изменениях клеток крови в иммунокомпетент-ных органах в результате токсического эффекта малых концентраций кадмия на ранних сроках воздействия очень ограничена.
Целью настоящей работы было исследование действия сублетальной концентрации ионов кадмия на ультраструктуру иммуноком-петентных клеток головной и туловищной почек карпа.
Материал и методы исследования. Эксперимент проводили на 10 карпах в возрасте 1 +
Cyprinus carpió (длиной 17,18±0,93 см и массой 108,35+15,6 г). По 5 особей содержали в 150 литровых аэрируемых пластиковых аквариумах при ежедневном кормлении. Первая группа рыб находилась в водопроводной воде и служила контролем, вторая — в воде с добавлением хлорида кадмия (CdCl2) до конечной концентрации 5 мг/л (в расчете по иону металла). Пробы тканей у обеих групп рыб отбирали через 14 суток экспозиции.
Кусочки головной и туловищной почки объемом 1 мм3 подвергали двойной фиксации в 2,5% глютаральдегиде на 0,1М фосфатном буфере и 1% четырехокиси осмия (OsO4) на том же буфере. Затем материал промывали в промывочном буфере, обезвоживали в спиртах возрастающей концентрации и заливали в Эпон 812 по стандартной методике [6]. Ультратонкие срезы толщиной 200—300 Е приготавливали на микротоме LKB 8800, контрастировали 0,2% водными растворами уранилацетата и цитрата свинца и просматривали под трансмиссионным электронным микроскопом JEM 100C.
Результаты и обсуждение. Результаты исследований показали, что в контроле лимфомие-
Рис. 1. Тонкая структура агранулоцитов головной почки карпа
а - лимфоцит, контроль, х13765; б - лимфоцит, 14 суток экспозиции в сублетальной концентрации кадмия, х24000; в - макрофаг, контроль, х12000; г - макрофаг, 14 суток экспозиции в сублетальной концентрации кадмия, х16900. Обозначения: МТХ - митохондрии, Ф - фагосома, ЦПЛ - цитоплазма, ЯМ - ядерная мембрана, ЯП - ядерная петля, Я - ядро.
лоидная ткань головной почки карпа содержала все типы лейкоцитов, характерные для этого вида рыб. Наиболее часто встречались лимфоциты, отмечено наличие небольшого количества плазматических клеток и макрофагов. Гранулоциты были представлены нейтрофила-ми, эозинофилами и базофилами разной степени дифференцировки. Зрелые формы клеток присутствовали в очень незначительных количествах.
В туловищной почке иммунокомпетентные клетки располагались в интерстициальной ткани. Соотношение типов этих клеток имело несколько иной характер по сравнению с головной почкой. Повсеместно встречали малые лимфоциты, макрофаги, реже наблюдали плазматические клетки. Большинство грану-лоцитов было представлено зрелыми формами клеток. Среди таковых часто отмечали сегмен-тоядерные нейтрофилы, реже — палочкоядер-ные эозинофилы, а также клетки смешанного типа, цитоплазма которых содержала специфичные гранулы, характерные как для эозино-филов, так и для базофилов и, крайне редко, базофилы с округлым ядром.
В норме тонкая структура всех типов лейкоцитов головной и туловищной почки карпа была подобна таковой, описываемой другими авторами у данного вида рыб [8, 9] (рис. 1а, в, рис. 2а).
Установлено, что кадмий оказал влияние на структуру клеток, как головной, так и туловищной почек исследуемых рыб. В первую очередь воздействию токсиканта подверглись цитоплазматические структуры: митохондрии — органоиды, выполняющие энергетическую функцию. Почти во всех клетках, как лимфоидного, так и миелоидного ряда, в обоих органах наблюдали просветление матрикса и частичное или полное разрушение крист митохондрий (рис. 2б). В ядрах некоторых лимфоцитов произошло образование ядерной петли, которая могла возникнуть в результате расслоения ядерной мембраны (рис. 1б). Увеличилось количество фагосом в макрофагах: если в почках контрольных рыб данные клетки содержали одну, реже — две фагосомы (рис. 1в), то после экспозиции в растворе кадмия были обнаружены макрофаги, цитоплазма которых была заполнена большим количеством фагосом (до 5—6 шт.) с остатками различных клеток (рис. 1г). Следует отметить опустошение специфичных гранул у части эозинофилов и клеток смешанного типа (рис. 2в). Мы предполагаем, что это связано с выбросом ферментов, находящихся в гранулах, который возник в ответ на воздействие токсиканта.
Вместе с тем, наблюдали изменения структуры лейкоцитов, характерные только для одного из исследуемых органов. Так, в головной почке были обнаружены фагоцитирующие нейтрофилы, тогда как в туловищной почке наблюдали появления фагосом только в грану-лоцитах смешанного типа (рис. 2в). Наблюдае-
Рис. 2. Тонкая структура гранулоцитов карпа.
а - нейтрофил, головная почка, контроль, х10790; б - ней-трофил, туловищная почка, 14 суток экспозиции в сублетальной концентрации кадмия, х35000; в - клетка смешанного типа, туловищная почка, 14 суток экспозиции в сублетальной концентрации кадмия, х12540. Обозначения: ОГ - опустошенные гранулы, рМТХ - разрушенные митохондрии, СГ - специфичные гранулы. Остальные обозначения те же, что на рис. 1.
мые нами изменения структуры иммуноком-петентных клеток, вызванные ионами кадмия в головной и туловищной почках карпа, были подобны изменениям, описываемым у других видов рыб [1, 2]. Сингалом и Джейном [11] было показано, что длительная экспозиция в растворе кадмия (концентрация 29 мг/л) приводила к увеличению патологических нарушений, включающих в себя повреждение паренхимы органов, гибель клеток лимфомие-лоидной ткани, токсический некробиоз и воспаление.
Заключение. Сублетальная концентрация ионов кадмия оказалась токсичной для клеток, как головной, так и туловищной почек карпа, вызвав повреждение структур клеток, ответственных за хранение наследственной информации и обеспечение энергией, а также проявление фагоцитирующих способностей грану-лоцитов. Данные повреждения свидетельствуют о функциональных нарушениях органов и позволяют предположить об ослаблении защитных функций иммунитета в результате гибели лейкоцитов и, как следствие, снижению устойчивости рыб к различным заболеваниям.
Список литературы
1. Балабанова Л.В. Влияние кадмия на ультраструктуру иммунокомпетентных клеток мо-замбикской тиляпии Oreochromis mossambicus // Цитология, 1997. - Т. 39. - № 8. - С. 677-680.
2. Балабанова Л.В. Влияние кадмия на ультраструктуру иммунокомпетентных клеток селезенки и почек осетра Acipenser baeri Brandt // Биология внутренних вод, 1998. - № 2. - С. 8085.
3. Гамбарян С.П., Лаврова Е.А. Нефроток-сическое действие соединений платины, хрома и кадмия на морских костистых рыб // Журнал эволюционной биохимии и физиологии, 1993. - Т. 25. - № 6. - С. 729-735.
4. Коновалов Ю.Д. Связывание кадмия и ртути белками и низкомолекулярными тиоловыми соединениями рыб (обзор) // Гидробиологический журнал, 1993. - Т. 29. - № 1. - С. 42-51.
5. Линник П.Н., Искра И.В. Кадмий в поверхностных водах; содержание, формы нахождения, токсическое действие // Гидробиологический журнал, 1997. - Т. 33. - № 6. - С. 72-87.
6. Миронов А.А., Комиссарчик Я.Ю. Методы электронной микроскопии в биологии и медицине. - СПб. : Наука, 1994. - 400 с.
7. Микряков В.Р., Балабанова Л.В. и др. Реакция иммунной системы рыб на загрязнение воды токсикантами и закисление среды. - М.: Наука, 2001. - 126 с.
8. Степанова В.М., Павлов Д.Ф., Чуйко Г.М. Хроническое действие кадмия на клетки рети-кулолимфоидной ткани селезенки и периферической крови мозамбикской тиляпии // Биология внутренних вод, 1998. - № 3. - С. 68-75.
9. Bielek E. Elektronenmikroscopische Untersuchungen der Blutzellen der Teleostier. III. Granulo-cyten // Zool. Jb. Anat., 1980. - B. 103. - H. 35. -S. 105-121.
10. Cenini P. The ultrastructure of leucocytes in carp (Cyprinus carpio) // J. Zool., 1984. - V. 204. -№ 4. - P. 509-520.
11. Hans de Smet, Ronny Biust. Stress Responses and changes in Protein Metabolism in carp (Cyprinus carpio) during cadmium exposure // Ecotoxicol-ogy and Environmental Safety, 2001. - V. 48. - № 3. - P. 17-22.
12. Singhal R.N., Jain M. Cadmium induced changes in the histology of kidneys in common carp, Cyprinus carpio (Cyprinidae) //Bull. Environ. Con-tam and Toxicol, 1997. - V. 58. - № 3. - P. 456462.
Материал поступил в редакцию 31.08.06.
Ye.A.Nazarova
INFLUENCE OF SUB-LETHAL CONCENTRATIONS OF CADMIUM ON THE ULTRA-STRUCTURE OF LEUKOCYTES IN THE KIDNEY HEAD AND TRUNK OF CARP (CYPRINUS CARPIO L.) YEARLING
I.D.Papanin Institute of Inland Waters Biology, Russian Academy of Sciences, Borok, Yaroslav Region
It was shown that a 14 day exposure of carps to a cadmium sub-lethal concentration induced changes in the fine structure of their kidney leukocytes. It was noted that energy and information structures of agranulocytes and granulocytes were primarily damaged and that phagocytic capacities of granulocytes became apparent. The said changes show functional disturbances in organs and slackening of protective functions of the organism.
