CC BY
13
ЕКОЛОГ1ЧН1 АСПЕКТИ
© Зайцева О.В., Телегин В.А., Жуков В.И., Антюфеева О.И., Ващук H.A., Моисеенко A.C., Лаврентьева О.Ю. УДК: 577.1:615.9:661.185
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОГЕННЫХ ХИМИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИОКСИПРОПИЛЕНПОЛИОЛОВ НА ГЕНЕРАТИВНУЮ ФУНКЦИЮ И ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ТЕПЛОКРОВНЫХ ЖИВОТНЫХ
Зайцева О.В., Телегин В.А., Жуков В.И.,
Антюфеева О.И., Ващук H.A., Моисеенко A.C., Лаврентьева О.Ю.
Харьковский государственный медицинский университет, г. Харьков
На щурах популяцп Bicmap досл1джено гонадотоксичну, ембрютоксичну, мутагенну i терато-генну di'i полiокcипропiленполiолiв П-373-2-20, П-5003 АЦ, П-294-2-35. Встановлено, що функщо-налът i морфологiчнi змти були на piem зaгaлъноmокcичноi dii речовин. Гранична доза для ecix сполук склала 1/100 ДЛ50, недтча - 1/1000 ДЛ50. Дана група ксенобютитв не мае cпецифiчноi дп на генеративну функщю теплокровних тварин.
Кпючов1 слова: полюксипроглленполюли, генеративна фунщя, генетичний апарат, 6rni щури.
Интенсивная деятельность человечества на современном этапе развития науки, технологии и техники привела к появлению в объектах окружающей среды огромных масс химических веществ, которые в разной степени обладают биологической активностью. Учитывая это, бесконтрольное использование химических соединений может иметь непоправимые последствия для живого и растительного мира. Особое место при этом занимают разнообразные нарушения репродуктивной функции. При контакте с многочисленными химическими соединениями отмечены нарушения овариально-менструальной функции, ослабление половой потенции мужчин, бесплодие мужчин и женщин, нарушение беременности и, наконец, поражение плода и серьезные дефекты рожденного потомства, от видимых уродств до обнаруживаемого позднее снижения умственного развития [4]. Более того, результаты опытов свидетельствуют, что порог действия отдельных веществ по мутагенному, эмбриотоксическому, гонадотоксическому эффекту значительно ниже, чем по санитарно-токсикологическому [5]. Экспериментальное изучение отдаленных последствий воздействия на организм теплокровных животных химических соединений стало необходимым элементом их токсикологической оценки в условиях гигиенической регламентации в объектах окружающей среды. Это в полной мере относится и к полиоксипропиленполиолам, которые нашли широкое применение в различных отраслях народного хозяйства для получения пластмасс, эпоксидных смол, искусственной кожи, полиуретанов, гидравлических и тормозных жидкостей и др. В процессе получения и применения этих соединений образу-
ется большое количество сточных вод, способных оказать негативное влияние на здоровье населения и условия водопользования, в том числе и возможность возникновения отдаленных последствий их влияния. Отсутствие сведений о возможных отдаленных последствиях влияния полиолов на организм теплокровных животных определило актуальность и цель настоящей работы.
Целью исследования являлось изучение отдаленных последствий влияния полиолов на организм теплокровных животных и обоснование пороговых и максимально недействующих доз.
Материалы и методы исследования
В работе использованы три полиоксипропиленпо-лиола марок П-373-2-20, П-5003 АЦ и П-294-2-35 из класса простых полиэфиров, представленные НПО «Синтез ПАВ» (г. Шебекино, Россия), с заданными техническими и физико-химическими характеристиками.
Программа экспериментальной части работы предусматривала изучение гонадотоксического, эмб-риотоксического, тератогенного и мутагенного эффектов. Исследования проводились на белых крысах популяции Вистар (самцы и самки) с исходной массой тела 0,20-0,22 кг. Контрольная и опытная группы насчитывали по 15-20 животных, которые содержались в обычных условиях вивария. Водные растворы веществ ежедневно вводились per os в дозах 1/10; 1/100; 1/1000 ДЛ50. Для: П-373-2-20 ДЛб0=32,3 г/кг массы животного; для П-5003 АЦ ДЛ50= 36,2 г/кг; для П-294 ДЛ50= 14,8 г/кг. Продолжительность поступления ксенобиотиков при исследовании эмбриотоксиче-
ского и тератогенного действия составляла 20 суток, мутагенного действия - 1,5 месяца, гонадотоксическо-го - 2,5 месяца.
Исследование гонадотоксического действия детергентов [7,8] включало определение:
A) функционального состояния сперматозоидов -время подвижности, количество, осмотическая резистентность; кислотная резистентность; количество дегенеративных форм.
Б) морфометрических показателей - масса семенников, коэффициенты массы семенников; внешний вид.
B) морфологических показателей состояния спер-матогенного эпителия - индекс сперматогенеза, число канальцев со слущенным эпителием; чмсло канальцев с 12-ой стадией мейоза, количество нормальных сперматогоний.
Эмбриотоксическое действие исследовалось по [9] на самках с нормальным эстральным циклом. На стадии эструс и проэструс животные подсаживались к самцам в соотношении 3:1. Первый день беременности определялся по наличию сперматозоидов в вагинальных мазках. Оплодотворенные самки с первого дня беременности подвергались ежедневной перора-льной затравке полиолами. На 20 день беременности крыс вскрывали (эвтаназия - передозировка наркоза) и учитывали количество живых эмбрионов, их внешний вид, массу тела, массу плацент, количество мест имплантации, гибель зародышей после имплантации, количество желтых тел беременности в яичниках. На основании полученного эмбрионального материала рассчитывались величины пред- и постимплантаци-онной, а также общей эмбриональной гибели. Плоды подвергались внешнему осмотру и морфологическому исследованию с целью выявления возможного тератогенного действия. Часть плодов фиксировали в 96 %-ном этаноле для исследования скелетной системы, часть - в жидкости Боуэна для исследования внутренних органов. Состояние внутренних органов эмбрионов оценивали по методу Wilson [11] в модификации И.Р. Бариляк [1] на 9 параллельных разрезах головы и туловища, сделанных лезвием от руки. Для оценки состояния скелетной системы эмбрионов готовили тотальные препараты, окрашенные ализарином (метод Даусона в модификации А.П. Дыбан [3]) и альциановым голубым по методу П Петерсона (цит. по [6]). Изменения в закладках костей, наблюдаемые в окрашенных препаратах, классифицировали с использованием данных [6]. Исследование эмбрионального материала проводили на стереоскопическом микроскопе МБС - 1.
Мутагенный эффект изучен на клетках красного костного мозга, обладающих высокой митотической активностью [2, 10]. При постановке опытов учитывались рекомендации Н.П.Бочкова [2]. За два часа до забоя животным дополнительно внутрибрюшинно вводилось 2,5 мг/кг массы животного колхицина. Препараты готовились по общепринятой методике с последующей окраской по Романовскому-Гимза [2]. От каждого животного проанализировано по 100 мета-фаз, учитывались одиночные и парные фрагменты, транслокации, дицентрики, делеции, кольцевые хромосомы, пробелы не учитывались. В клетках костного
мозга подсчитывались делящиеся клетки на 1500 клеток у каждого животного. На втором этапе оценки использовался метод учета доминантных летальных мутаций в половых клетках самцов белых крыс, которые на протяжении 2,5 мес. затравлялись исследуемыми веществами. После окончания пероральной затравки к каждому самцу подсаживали по 3 виргин-ных самки для оплодотворения. Вскрытие оплодотворенных самок осуществлялось на 20 день беременности. При этом подсчитывалось число живых и мертвых эмбрионов, процент беременных самок, количество доимплантационной, постимплантационной и общей эмбриональной гибели. Результаты исследований обработаны методами вариационной статистики.
Результаты и их обсуждение
Изучение и анализ экспериментального материала обнаружили, что полиолы в дозах 1/10 и 1/100 ДЛ50 снижали функциональную активность сперматозоидов, которая выражалась уменьшением количества в суспензии придатка, времени подвижности, кислотной и осмотической резистентности и увеличением числа мертвых форм половых клеток. Морфологическая оценка сперматогенного эпителия выявила снижение индекса сперматогенеза, количества сперматогоний, числа канальцев с 12-ой стадией мейоза и коэффициентов массы семенников на фоне повышения числа канальцев со слущенным эпителием (табл.1).
В дозе 1/1000 ДЛ50 полиоксипропиленполиолы не оказывали влияния на функциональное состояние сперматозоидов и сперматогенез. Обнаруженные функциональные и морфологические нарушения проявились на уровне общетоксического действия, что исключает у данной группы химических соединений наличие специфического гонадотропного эффекта.
Исследование эмбрионального материала, полученного при вскрытии самок, показало, что полиолы в дозах 1/10, 1/100 ДЛ50 приводили к снижению веса плодов, повышению веса плацент и увеличению общей эмбриональной гибели за счет пред- и постимплантационной гибели эмбриона. Для всех ксенобиотиков доза 1/1000 ДЛ50 была недействующей. Анализ серийных срезов эмбрионов не выявил уродств и отклонений в дифференцировке органов и тканевых структур при гистологическом изучении препаратов.
Влияние полиоксипропиленполиолов на генетический аппарат клеток красного костного мозга сопровождалось хромосомными аберрациями. Основными типами перестроек были одиночные и парные фрагменты, кольцевые хромосомы, делеции, транслокации и разрывы. Встречались одиночные полиплоидные клетки со слипаниями. Изменения в уровне хромосомных аберраций сопровождались заметным снижением митотической активности клеток красного костного мозга. Вещества при дозе 1/1000 ДЛ50 не влияли на частоту хромосомных аберраций и митоти-ческую активность клеток красного костного мозга. Выявлена четкая дозовая зависимость со стороны нарушения генетического аппарата в подостром опыте (табл. 2).
Таблица 1
Влияние полиоксипропиленполиолов на генеративную функцию и генетический аппарат белых крыс в подостром опыте под воздействием 1/10 ДЛ50
Показатели Вещества, М ± m
П-373-2-20 П-5003 АЦ П-294-2-35 Контроль
Функциональное состояние сперматозоидов: Время подвижности (мин) 122,3 ± 4,7* 128,3 ± 3,8* 131,6 ± 2,5* 159 ± 5,8
Количество сперматозоидов (млн/мл) 9,8 ± 0,62* 10,4 ± 0,53* 12,6 ± 0,48* 18,7 ± 0,86
Количество мертвых форм (%) 8,7 ± 0,35* 9,2 ± 0,44* 7,8 ± 0,37* 4,6 ± 0,30
Осмотическая устойчивость (% ЫаС!) 2,2 ± 0,21* 2,5 ± 0,16* 2,3 ± 0,18* 3,50 ± 0,26
Кислотная резистентность (рН) 4,30 ± 0,15* 3,85 ± 0,29* 4,10 ± 0,30* 2,7 ± 0,19
Морфологические показатели семенников: Индекс сперматогенеза 2,50 ± 0,16* 2,40 ± 0,20* 2,45 ± 0,17* 3,80 ± 0,25
Количество сперматогоний 43,8 ± 1,60* 47,35 ± 1,83* 50,6 ± 2,14* 68,73 ± 3,10
Число канальцев с 12-ой стадией мейоза 2,10 ± 0,17* 2,30 ± 0,14* 2,52 ± 0,26* 4,10 ± 0,35
Число канальцев со спущенным эпителием 6,15 ± 0,34* 5,90 ± 0,46* 5,88 ± 0,37* 3,20 ± 0,22
Эмбриотоксическое действие: количество живых эмбрионов 7,80 ± 0,43* 8,2 ± 0,35* 7,6 ± 0,33* 10,73 ± 0,48
Количество резорбций 1,40 ± 0,15* 1,25 ± 0,13* 1,52 ± 0,14* 0,64 ± 0,09
Количество желтых тел беременности 11,7 ± 0,65 12,2 ± 0,57 11,4 ± 0,74 11,6 ± 0,66
Масса плодов (г) 3,15 ± 0,19* 9,77 ± 0,16* 3,10 ± 0,29* 3,95 ± 0,17
Масса плацент (г) 0,78 ± 0,06* 0,81 ± 0,04* 0,76 ± 0,05* 0,51 ± 0,04
Эмбриональная гибель до имплантации 20,9 ± 2,6* 18,7 ± 1,65* 17,85 ± 1,26* 5,6 ± 0,73
Эмбриональная гибель после имплантации 11,7 ± 0,82* 10,67 ± 0,54* 11,25 ± 0,63* 3,4 ± 0,44
Общая эмбриональная гибель 30,9 ± 2,4* 29,6 ± 1,65* 32,15 ± 2,10* 8,7 ± 0,66
Мутагенное действие: количество клеток с перестройками (%) 5,4 ± 0,25* 5,60 ± 0,74* 5,2 ± 0,38* 0,83 ± 0,07
Митотический индекс клеток красного костного мозга 2,15 ± 0,16* 2,25 ± 0,22 2,33 ± 0,26* 6,8 ± 0,38
Примечание: * - различия с контролем статистически достоверны, р < 0,05.
Вещества Доза ДЛ50 Количество клеток с прест-ройкой (%) Митотический индекс
Контроль 1,46 ± 0,15 6,8 ± 0,38
П-373-2-20 1/10 5,4 ± 0,25* 2,15 ± 0,16*
1/100 3,2 ± 0,18* 4,10 ± 0,34*
П-5003 АЦ 1/10 5,6 ± 0,34 * 2,25 ± 0,22*
1/100 2,8 ± 0,19* 4,30 ± 0,27*
П-294-2-35 1/10 5,2 ± 0,38* 2,33 ± 0,26
1/100 3,1 ± 0,24* 4,45 ± 0,35*
Примечание: * - различия с контролем статистически достоверные, р<0,05.
При определении доминантных летальных мутаций в половых клетках не обнаружено повышения дои постимплантационной, а также общей эмбриональной гибели у интактных самок в условиях спаривания их с самцами опытных групп, которые были тарифицированы полиоксипропиленполиолами в дозе 1/1000 ДЛ50. Это позволяет исключить специфическое действие полиолов на генетический аппарат.
Выводы
Анализ изучения отдаленных последствий влияния полиоксипропиленполиолов установил наличие гонадотоксического, эмбриотоксического и мутагенного эффектов в условиях подострого эксперимента под воздействием доз 1/10 и 1/100 ДЛ50. Выявленные функциональные и морфологические изменения были
Таблица 2
Влияние полиоксипропиленполиолов на хромосомный аппарат и митотическую активность клеток красного костного мозга
на уровне общетоксического действия, предельная доза для всех веществ составила 1/100 ДЛ50, недействующая - 1/1000 ДЛ50. Данная группа ксенобиотиков не обладает специфическим действием на генеративную функцию теплокровных животных.
Литература
1. Бариляк И.Р. Анализ механизмов патогенного действия антидиабетических сульфаниламидов на эмбриональное развитие крыс: Автореф. дис. ...канд. мед. наук. Ленинград, 1967. 24с.
2. Бочков Н.П., Шрам Р.Я., Кулешов Н.П., Журков B.C. Система оценки химических веществ на мутагенность человека. Общие принципы, практические рекомендации и дальнейшие разработки. //Генетика.-1975.-№ 11 (10).- С.156-169.
3. Дыбан А.П. Раннее развитие млекопитающих. /Ленинград: Нука, 1988. - 228с.
4.
5.
6.
7.
Жуков В.И., Попова Л.Д., Зайцева О.В. и др. Простые и 8. макроциклические эфиры: Научные основы охраны окружающей среды. - Харьков, 2000. - 437с. Жуков В.И., Кратенко Р.И., Резуненко Ю.К. и др. Медико-биологические аспекты проблемы охраны водных 9. объектов от загрязнения поверхностно-активными веществами. - Харьков, 2000. - 397с. Котин Ф.И., Репин B.C. Методическими указаниями по изучению эмбриотоксического действия фармакологи- 10. ческих веществ и влияния их на репродуктивную функцию. - Москва, 1988. - 27с.
Методические указания по изучению гонадотоксическо- 11. го действия химических веществ при гигиеническом но-
Методические указанияя «Методы экспериментального исследования по установлению порогов действия промышленных ядов на генеративную функцию с целью гигиенического нормирования». Москва, 1978. Методические указания по изучению эмбриотоксического действия химических веществ при гигиеническом обосновании их ПДК в воде водных объектов. Москва, 1984.
Саноцкий И.В., Фоменко В.Н. Отдаленные последствия влияния химических соединений на организм. - Москва: Медицина, 1979. - 218с.
Wilson I. G. Teratology principles and Techniques. //Baltimor.- 1965. P. 251-277.
рмировании в водеводоемов. Москва, 1981.
Summary
EFFECT OF TECHNOGENIC CHEMICAL ENVIRONMENT POLLUTORS ON THE BASE OF
POLYOXIPROPILENPOLYOLES ON GENERATIVE FUNCTION AND GENETIC APPARATUS OF WARM-BLOODED ANIMALS.
Zaytseva O.V., Telegin V.A., Zhukov V.I., Antufeeva O.I, Vaschuk N.A., Moiseenko A.S., Lavrenteva O.YU. Key words: polyoxipropilenpolyoles, generative function, genetic apparatus, Wistar rats.
It was investigated gonadotoxic, embriotoxic, mutagenic and teratogenic effect of polyoxipropilenpolyoles of P-373-2-20, P-5003 ATs, P-294-2-35 on the Wistar white rats. It was elicited factional and morphological shifts were at the level of general toxic action limits for test substances. In all cases limit dose was determined on the level of 1/100 DL50, uneffect - 1/1000 DL50. This group of xenobiotics has not specific action on the generative function of warm-blooded animals. Kharkiv State Medical University, Kharkiv
Mamepian надшшов до редакцй 1.02.07.
