Автореферат и диссертация по медицине (14.03.09) на тему:Иммунологические аспекты комбинированного воздействия бихромата калия и бензола на организм (экспериментальное исследование)
Автореферат диссертации по медицине на тему Иммунологические аспекты комбинированного воздействия бихромата калия и бензола на организм (экспериментальное исследование)
На правах рукописи
МИХАЙЛОВА Ирина Валерьевна
ИММУНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КОМБИНИРОВАННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ БИХРОМАТА КАЛИЯ И БЕНЗОЛА НА ОРГАНИЗМ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
14.03.09 - Клиническая иммунология, аллергология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
1У ДПР 2014
Челябинск - 2014
005546973
005546973
Работа выполнена в проблемной научно-исследовательской лаборатории по изучению механизмов естественного иммунитета и на кафедре химии и фармацевтической химии ГБОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Научные консультанты:
Доктор медицинских наук, профессор Смолягин Александр Иванович
Заслуженный деятель науки РФ,
доктор медицинских наук, профессор Боев Виктор Михайлович
Официальные оппоненты:
Симбирцев Андрей Семенович - доктор медицинских наук, профессор, директор ФГУП «Государственный НИИ особо чистых биопрепаратов» ФМБА России, директор Жестков Александр Викторович - доктор медицинских наук, профессор, ГБОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России, кафедра общей и клинической микробиологии, иммунологии и аллергологии, заведующий
Имельбаева Эльвира Аркамовна - доктор биологических наук, профессор, ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России, кафедра лабораторной диагностики ИПО, профессор
Ведущая организация:
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова" Министерства здравоохранения Российской Федерации.
Защита диссертации состоится "<.// " , 2014 г.
в 71/ часов на заседании диссертационного совета Д 208.117.03
при Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации по адресу: 454092, г. Челябинск, ул. Воровского, 64.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.
Автореферат разослан
Ученый секретарь диссертационного совета доктор медицинских наук
Ю.С. Шишкова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования н степень ее разработанности
Иммунная система представляет собой исключительно сложную многокомпонентную систему из быстро делящихся и покоящихся клеток, поэтому она является высокочувствительной к воздействию различных антропогенных факторов, что является одной из причин существенного роста заболеваемости, связанной с нарушением иммунитета, и в первую очередь с нарушением иммунорегуляторных процессов. Снижение функций иммунной системы под влиянием токсичных веществ вызывает индуцированный вариант вторичных иммунодефицитных состояний (Хаитов, Р. М. Экологическая иммунология / Р. М. Хаитов, Б. В. Пинегин, X. И. Истамов. - М. : Изд-во ВНИРО, 1995. 219 е.; Забродский, П. Ф. Иммунотропные свойства ядов и лекарственных средств. - Саратов : Изд-во Сарат. мед. ун-та, 1998. 214 е.; Руководство по клинической иммунологии, аллергологии, иммуногенетике и иммунофармакологии (для врачей общеклинической практики) : в 2 т. Т. 1 / А. А. Михайленко [и др.] ; под ред. В. И. Покровского. - Тверь: Триада, 2005. 512 е.). В качестве химических загрязнителей могут выступать различные органические соединения (толуол, бенз[а]пирен, бензол, формальдегид, хлорорганнческие, фосфорорганические соединения) и неорганические соединения (ртуть, мышьяк, бериллий, цинк, медь, никель, хром, свинец, кадмий и др.) (Куценко, С. А. Основы токсикологии. - СПб., 2004. 720 е.; Лабораторные методы исследования в клинике : справочник / В. В. Меньшиков [и др.] ; под ред. В. В. Меньшикова. - М. : Медицина, 1987. 368 е.; Бессонова, В. П. Хром в окружающей среде / В. П. Бессонова, О. Е. Иванченко // Питания бюшдикацн та екологн. - Запор1жжя : ЗНУ, 2011. - Вип. 16, № 1. С. 1329). При любом пути воздействия данных веществ возникает их непосредственный контакт с клетками иммунной системы и формируется системная реакция с соответствующими клинико-иммунологическими и гематологическими проявлениями.
К одним из наиболее распространенных химических поллютантов относятся соединения хрома и бензола, основными источниками загрязнения которых являются автотранспорт, предприятия газодобывающей, газо- и нефтеперерабатывающей промышленности, машиностроения (Батян, А. Н. Основы общей и экологической токсикологии : учеб. пособие / А. Н. Батян., Г. Т. Фрумин, В. Н. Базылев. - СПб. : СпецЛит, 2009. 352 е.; Засорин, Б. В. Риски здоровью населения от воздействия факторов среды обитания урбанизированных территорий / Б. В. Засорин, К. К. Сабыр, А. Ж. Искаков. - Актобе, 2009. 152 е.; Kawasaki, Sh. Benzen-Extracted Components Are Important for the Major Activity of Diesel Exhaust Particles / Sh. Kawasaki [et al.] // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2001. Vol. 24. №4. P. 419-426.; Snyder, R. Benzene's toxicity : a consolidated short review of human and animal studies by HA Khan // Human & Experimental Toxicology. 2007. Vol. 26. P. 687-696). В литературе имеются немногочисленные работы о влиянии бензола и хрома на отдельные иммунологические параметры (Долгих, О. В. Специфическая сенсибилизация к низкомолекулярным соединениям у детей : научное обоснование диагностических систем : автореф. дис. ... д-ра мед. наук. - Пермь, 2002. 46 е.; Засорин, Б. В. Риски здоровью населения от воздействия факторов среды обитания урбанизированных территорий / Б. В. Засорин, К. К. Сабыр, А. Ж. Искаков. - Актобе, 2009. 152 е.; Мамырбаев, A.A. Токсикология хрома и его соединений / A.A. Мамырбаев - Актобе, 2012. 284 е.; Snyder, R. Benzene and leukemia // Crit. Rev. Toxicol. 2002. Vol. 32. P. 155-210; Modulation of mast cell and basophil function by benzene metabolites / M. Triggiani [et al.] // Current Pharmaceuyical Design. 2011. Vol. 17, № 34. P. 3880-3885).
Поскольку для современной промышленной экологии характерно комбинированное действие факторов производственной среды (Быстрых, В. В. Комплексная гигиеническая оценка факторов риска отдаленных последствий антропогенного воздействия : автореф. дис. ... д-ра мед. наук. - Оренбург, 2000. 42 е.; Пинигин, М. А. Комбинированное и комплексное воздействие загрязнения окружающей среды / М. А. Пинигин, 3. Ф. Сабирова, Н. Ф. Чанышева // Среда обитания и здоровье населения : материалы Всерос. науч.-практ. конф. - Оренбург, 2001. Т. 2. С. 83-84; Соболь, Ю. А. Оценка характера комбинированного действия некоторых
химических веществ в опытах in vivo и in vitro // Актуальные проблемы транспортной медицины. 2010. № 4 (22). С. 101-105), то несомненный интерес может представлять проведение модельного эксперимента по изучению влияния изолированного и комбинированного действия хрома и бензола на иммунную систему экспериментальных животных.
Независимо от природы химических факторов, первым патогенетическим звеном их воздействия является мембраноповреждающий эффект, сопровождающийся нарушением функции ферментов, участвующих в детоксикации и элиминации патогенного начала (Окислительный стресс при воспалении / Е. Б. Меньшикова [и др.] // Окислительный стресс. Патологические состояния и заболевания. - Новосибирск : APTA. 2008. С. 13-36; Искра, Р. Я. Биохимические механизмы действия хрома в организме человека и животных / Р. Я. Искра, В. Г. Янович // Украинский биохимический журнал. 2011. Т. 83, № 5. С. 5-11; Ross, D. The role of metabolism and specific metabolites in benzene-induced toxicity : evidence and issues // J. Toxicol. Environ Health A. 2000. Vol. 61. P. 357-372; Protein adducts of 1,4-benzoquinone and benzene oxide among smokers and nonsmokers exposed to benzene in China / K. Yeowell-O'Connell [et al.] // Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2001. Vol. 10. P. 831-838; Snyder, R. Xenobiotic metabolism and the mechanism(s) of benzene toxicity // Drug Metab. Rev. 2004. Vol. 36. P. 531-547). Одним из последствий воздействия антропогенных факторов на организм является активация процессов свободного радикального окисления, приводящая к развитию в организме окислительного стресса с одновременным угнетением естественных механизмов антирадикальной защиты (Жолдакова, 3. И. Механизмы процессов биоактивации чужеродных химических веществ под действием ферментных систем организма / 3. И. Жолдакова, Н. В. Харчевникова // Вестник Российской академии медицинских наук. 2002. № 8. С. 44-49; Сетко, Н. П. Особенности биологического действия сернистых соединений на женский организм / Н. П. Сетко, А. А. Стадников, Т. А. Фатеева. - М. : Медицина, 2004. 192 е.; Valko, M. Metals, Toxicity and Oxidative Stress / M. Valko, H. Morris, M. T. D. Cronin // Current Medicinal Chemistry. 2005. Vol. 12. P. 1161-1208; Dlugosz, A. Influence of chromium on the natural antioxidant barrier / A. Dlugosz [et al.] // Pol. J. Environ. Stud. 2012. Vol. 21. № 2. P. 331 - 335).
Вместе с тем в литературе отсутствовали данные, посвященные комплексному воздействию хрома и бензола на состояние свободнорадикального окисления (СРО) и антиоксидантных систем эритроцитов, поэтому представлялось актуальным в условиях модельного эксперимента изучение влияния указанных веществ на процессы СРО и активность антиокислительных ферментов эритроцитов крови при их раздельном и комплексном воздействии.
В последние годы в литературе появилось большое количество сообщений о влиянии микроэлементов на клеточные и гуморальные параметры иммунной системы (Подколзин, А. А. Факторы малой интенсивности в биоактивации и иммунокоррекции / А. А. Подколзин, В. И. Донцов. - М., 1995. 195 е.; Засорин, Б. В. Иммунологическая характеристика урбанизированных территорий / Б. В. Засорин, Л. С. Ермуханова, А. Ж. Искаков // Актуальные вопросы аллергологии и иммунологии. - Актобе, 2006. С. 192-193; Nickel induces oxidative stress and genotoxicity in human lymphocytes / C. Y. Chen [et al.] // Toxicol. Appl. Pharmacol. 2003. Vol. 15, № 189 (3). P. 153-159; Jomova, K. Advances in metal-induced oxidative stress and human disease / K. Jomova, M. Valko // Toxicology. 2011. Vol. 283. Issues 2-3. P. 65-87). Показано, что уровень различных иммунологических параметров зависит от содержания эссенциальных и токсичных МЭ в объектах окружающей среды и, соответственно, в питьевой воде и продуктах питания (Быстрых, В. В. Гигиеническая оценка влияния питьевой воды на здоровье населения // Гигиена и санитария. 1998. № 6. С. 20-22; Экология человека на урбанизированных и сельских территориях / В. М. Боев [и др.]. - Оренбург, 2003. 392 е.; Боев, В. М. Микроэлементы и доказательная медицина. - М. : Медицина, 2005. 208 е.). В связи с данными литературы (Общая токсикология / под ред. Б. А. Курляндского, В. А. Филова - М. : Медицина, 2002. 608 е.; Кудрин, А. В. Микроэлементы в иммунологии и онкологии // А. В. Кудрин, О. А. Громова. -М. : ГЭОТАР-Медиа, 2007. 544 е.; Мамырбаев, А. А. Влияние производственного контакта с соединениями хрома на клеточный иммунитет работающих / А. А. Мамырбаев, Б. В. Засорин,
С. В. Малышкина // Гигиена труда и медицинская экология. 2005. № 3(8). С. 42-48; Bhasin, G. Low iron state is associated with reduced tumor promotion in a two-stage mouse skin carcinogenesis model / G. Bhasin, H. Kauser, M. Athar // Food Chem. Toxicol. 2002. Vol. 40, № 8. P. 1105-1111; Lee, D. W. Iron dysregulation and neurodegeneration : the molecular connection / D. W. Lee, J. K. Andersen, D. Kaur // Mol. Interv. 2006. Apr ; 6 (2). P. 89-97), изменение концентрации МЭ рассматривается в качестве одного из механизмов сдвигов иммунологических параметров при воздействии химических факторов. Вместе с тем, до начала данной работы отсутствовали работы по комбинированному воздействию бензола и хрома на уровень МЭ лимфовдных органов.
В настоящее время ведется поиск связей между факторами химической природы и последующими морфо-функциональными изменениями в организме. В связи с чем, представляло интерес исследование механизмов действия и выявление приоритетных маркеров ответа на комбинированное воздействие бензола и хрома в условиях модельного эксперимента.
Актуальность настоящей работы определяется тем, что до начала наших исследований в условиях модельного эксперимента не была проведена комплексная оценка сдвигов иммунологических параметров млекопитающих при влиянии бензола, бихромата калия и их комбинации; не были четко сформулированы представления о механизмах, определяющих формирование особенностей этих сдвигов; не были установлены приоритетные маркеры воздействия бихромата калия, бензола, их комбинации на организм. Все вышеизложенное послужило основанием для проведения данного исследования.
Цель исследования
Целью настоящего исследования явилась комплексная оценка воздействия бензола, бихромата калия и комбинации этих веществ на иммунную систему экспериментальных животных с определением механизмов и маркеров данного воздействия.
Задачи исследования
1. Определить воздействие бензола, бихромата калия и их комбинации на показатели периферической крови крыс Вистар и мышей (CBAxC57B16)Fl на 45, 90 и 135-е сутки экспозиции.
2. Оценить влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на лимфоидные органы крыс Вистар и мышей (CBAxC57B16)Fl на 45, 90 и 135-е сутки эксперимента.
3. В эти же сроки исследовать воздействие бензола, бихромата калия и их комбинации на клеточный и гуморальный иммунный ответ крыс Вистар и мышей (CBAxC57B16)Fl.
4. Определить маркеры ответа раздельного и комбинированного влияния бензола и бихромата калия на иммунологические параметры крыс и мышей и механизмы, определяющие морфо-функциональную перестройку иммунной системы при данном воздействии.
Методология и методы исследования
Экспериментальные исследования по изучению влияния бензола, бихромата калия и их комбинации проведены на 772-х здоровых половозрелых крысах-самцах линии Вистар массой 250-300 г и 604-х мышах (СВАхС57В16) F1 массой 20-25 г. Перед началом эксперимента животные содержались в карантине (1 мес.) с выбраковкой подозрительных на заболевание особей. Дозы токсикантов соответствовали одной ПДК (СанПиН 2.1.4.1074-01. «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». - М. : Роспотребнадзор. 2006. 102 е.; ГН 2.1.5.2280-07 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования». - М. : Роспотребнадзор. 2008. 48 е.).
Все животные, включенные в исследование, содержались на стандартном пищевом рационе и были разделены на 4 группы. Животные первой группы (контроль), содержались в
том же виварии и получали воду. Животные 2, 3, 4-х групп вместе с питьевой водой, перорально получали следующие химические вещества: животные второй группы - бензол («Полихим», Россия) из расчёта 0,6 мл/кг, третьей группы - бихромат калия («Полихим», Россия) из расчёта 20 мг/кг, четвертой группы - смесь бихромата калия (из расчёта 20 мг/кг) и бензола (из расчёта 0,6 мл/кг). Через 45, 90 и 135 суток животные выводились из эксперимента летальной дозой эфирного наркоза. Результаты, полученные у животных первой группы в каждой серии экспериментов, достоверно не отличались между собой, что позволило объединить их и использовать в качестве контроля.
Эксперименты проведены в соответствии с этическими нормами и рекомендациями по гуманизации работы с лабораторными животными, отраженными в «Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других целен» (Страсбург, 1985).
Иммунологические методы исследования
В крови, тимусе, селезенке и костном мозге определяли число и состав клеток в соответствии с лабораторными методами исследования экспериментальных животных (Горизонтов, П. Д. Стресс и система крови / П. Д. Горизонтов, О. И. Белоусов, М. И. Федотова. - М. : Медицина, 1983. 240 е.). В сыворотке крови определяли концентрацию лизоцима турбидиметрическим методом (Бухарин, О. В. Лизоцим и его роль в биологии и медицине / О.
B. Бухарин, Н. В. Васильев. - Томск : Изд-во Томского университета. 1974. 208 е.). Продукцию цитокинов в супернатантах нестимулированных и стимулированных конкавалином А (Кон А) культур спленоцитов (ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ-10, ИФНу) оценивали с использованием метода ИФА (тест-системы «Bender MedSystems», Австрия). Регистрацию результатов проводили на фотометре Multiskan (Labsystems, Финляндия). Первичный иммунный ответ к тимусзависимому антигену (эритроциты барана) исследован путем определения прямых антителообразующих клеток (АОК) в селезенке по методу Ерне и количества гемагглютининов в сыворотке крови (РГА). Формирование клеточного иммунитета исследовали на модели локальной реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) (Петров, Р. В. Диагностика иммунопатологических состояний на основании оценки баланса в функционировании компонентов иммунной системы / Р. В. Петров, К. А. Лебедев // Иммунология. - 1984. -№ 6. -
C. 38-43). Иммунофенотипирование спленоцитов проводили с использованием моноклональных антител ("eBioscience", США) к рецепторам CD3, CD4, CD8. Процентное содержание CD3+-, CD4+-, CD8+- лимфоцитов селезенки определяли на проточном двухлазерном цитофлюориметре "FACS Canto И" ("Becton Dickinson", США). Фагоцитарная и метаболическая активность сегментоядерных нейтрофилов периферической крови и перитонеальных макрофагов оценивалась по фагоцитарному показателю (ФП), фагоцитарному индексу (ФИ) и тесту восстановления нитросинего тетразолия (Лабораторные методы исследования в клинике : справочник / В. В. Меньшиков [и др.] ; под ред. В. В. Меньщикова. -М.: Медицина, 1987. 368 е.).
Клеточный цикл и апоптоз спленоцитов оценивали методом окрашивания ДНК-флуорохромами, с последующей цитофлюометрией на проточном цитометре FACS Calibur (Оценка апоптоза в иммунологических исследованиях / С. В. Сибиряк [и др.]. - Екатеринбург : УрО РАН, 2008. - 59 е.).
Биохимические методы исследования
Интенсивность процессов перекисного окисления липидов оценивали по величине спонтанной и железоиндуцированной хемилюминесценции (ХЛ) в сыворотке крови и гомогенатах печени и селезенки (Фархутдинов, Р. Р. Свободнорадикальное окисление в биологическом материале и хемилюминесцентные методы исследования в экспериментальной и клинической медицине. Уфа , 2002. С. 102-104). В эритроцитарной массе определяли активность антиоксидантных ферментов: каталазы - по скорости утилизации перекиси водорода (Zuck, Н. In Methods of enzymatic analysis / ed. by H. Bergmeger, Pergamon Press. 1963. P. 885 - 894) и супероксиддисмутазы (СОД) - по аутоокислению адреналина (Сирота, Т. В.
Новый подход в исследовании процесса аутоокисления адреналина и использование его для измерения активности супероксиддисмутазы // Вопросы медицинской химии. 1999. Т. 45, № 3. С. 263-272). В гомогенатах печени и селезенки определяли содержание малонового диальдегида (МДА) по методу (Ohkawa, H. Assay for Iipid peroxides in animal tissues by thiobarbituric acid reaction / H. Ohkawa, N. Ohishi, K. Vagi // Analyt. Biohem. 1979. Vol. 95. P. 351358), основанному на тесте с 2-тиобарбитуровой кислотой и диеновых конъюгатов (ДК) по характерному для диеновых конъюгатов максимуму поглощения раствора липидов в системе изопропанол-гептан (1.1) при длине волны 233 им (Плацер, 3. Процессы переокисления липидов при повреждении и ожирении печени / 3. Плацер, М. Видлакова, J1. Кужела // Чехословацкое медицинское образование. 1970. Т 16, № 1. С. 30-41). Динамику нарастания концентрации МДА в печени и селезенке определяли посредством стимуляции ПОЛ с помощью Fe2 '. Содержание белка в пробах определялось по методу Lowry О.Н. (1951). Интенсивность хемилюминесценции регистрировали на приборе «Хемилюминомер ХЛ-003» (Россия), оптическую плотность проб измеряли на спектрофотометре «Genesys 5» (США).
Исследование микроэлементов в биосредах
Содержание МЭ (Fe2+, Cu2+, Zn2+, С г3 h, Ni2+) в крови и органах (печень, селезенка) крыс Вистар определялось атомно-адсорбционным методом (МР №4096-86, МУК 4.1.436. - 4.1.779. -99) на спектрометре «КВАНТ-2А» (ООО «Корчек», Москва) в лаборатории ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Оренбургской области».
Статистическая обработка
Результаты проведенных исследований обработаны методами вариационной статистики с использованием пакета программ для ПК "Microsoft Excel 7.0," "STATISTICA 10.0", включая методы параметрического (критерий Стьюдента), непараметрического (критерий Манна-Уитни) анализов. Корреляционный анализ выполнен в рамках программы «Statistica for Windows 10.0». Для выделения значимых коэффициентов корреляции был выбран уровень значимости, принятый для медико-биологических исследований (р < 0,05). Результаты исследования представлены в виде медианы (Me) и интерквартилыюго размаха (25-й и 75-й процентиль), а также в виде среднеарифметического значения (М±ш).
Степень достоверности, апробация результатов, личное участие автора
Научные положения и выводы диссертации основаны на анализе достаточного объема экспериментального материала, адекватном подборе экспериментальных групп животных и применении современных методов исследования иммунологических и биохимических показателей в экспериментальных условиях. Для статистической оценки результатов в работе использовались современные методики сбора и обработки исходных количественных данных.
Материалы диссертации доложены и обсуждены на: региональной научно-практической конференции «Молодые ученые - здравоохранению» (Оренбург, 2005); IV научной конференции иммунологов Урала (Уфа, 2005); V конференции иммунологов Урала (Оренбург, 2006); Объединенном Иммунологическом Форуме (С.-Петербург, 2008); IX Российской конференции иммунологов Урала (Челябинск, 2011); Российской научно-практической конференции с международным участием «Медико-социальные аспекты формирования вторичных иммунодефицитных состояний у жителей Южно-Уральского региона» (Оренбург, 2011); X конференции иммунологов Урала с международным участием (Тюмень, 2012); Объединенном Иммунологическом Форуме (Нижний Новгород, 2013).
Автором проведен аналитический сбор отечественных и зарубежных источников литературы по изучаемой проблеме за последние 20 лет и предложен план выполнения работы с последующим набором фактического материала. Доля участия автора в накоплении материала — 75%, а в обобщении и анализе материала — до 90%. Автор лично участвовал в планировании и проведении экспериментов, статистической обработке, анализе, интерпретации и обсуждении полученных данных, подготовке к публикации основных результатов диссертационной работы в журнальных статьях и тезисах конференций.
Положения, выносимые на защиту
1. Хроническое воздействие комбинации бензола и хрома в организм крыс Вистар и мышей (СВАхС57В16) Я1 приводило к угнетению клеточного (снижение числа клеток лимфондного ряда и плазматических клеток, СОЗ+-, С04+-, С08+- лимфоцитов в селезенке, ослабление интенсивности реакции ГЗТ) и гуморального иммунного ответа (снижение абсолютного числа АОК на селезенку).
2. В основе выявленных сдвигов параметров иммунной системы лежит повышение интенсивности процессов СРО у крыс (сыворотка крови, селезенка, печень) и мышей (селезенка, печень) и ПОЛ (селезенка, печень крыс) на фоне снижения активности СОД, каталазы (крысы, мыши) и изменение уровня МЭ (снижение концентрации меди, никеля, железа (кровь, печень), повышение содержания хрома (кровь, селезенка, печень)).
3. Маркерами биологического ответа организма на изолированное действие бензола являются число клеток миелоидного и лимфоидного ряда в костном мозге; хрома -количество клеток миелоидного и эритроидного ряда в селезенке; на комбинированное воздействие бензола и хрома - число клеток лимфоидного ряда и плазматических клеток в селезенке.
Научная новизна
В условиях модельного эксперимента впервые проведена оценка сдвигов иммунологических параметров крыс Вистар и мышей (СВАхС57В16)Р1 при комбинированном воздействии бензола и хрома на 45, 90, 135-е сутки.
Комбинированное влияние бензола и хрома приводило к однонаправленным изменениям, носившим закономерный характер вне зависимости от видовых особенностей животных — крысы и мыши.
Впервые проведено иммунофенотипирование клеток селезенки у крыс и мышей, длительно получавших комбинацию бензола и хрома, которое установило снижение относительного и абсолютного числа СОЗ+-, СЭ4+-, С08*- лимфоцитов у животных обоих видов.
Впервые исследовано комбинированное влияние бензола и хрома на уровень цитокинов, продуцируемых спленоцитами крыс и мышей. Установлено увеличение уровня противовоспалительного ИЛ-4 (крысы, мыши), снижение концентрации ИЛ-6, при этом содержание ИЛ-10 существенно не изменялось (крысы).
В условиях комбинированного влияния бензола и хрома у крыс обнаружено угнетение клеточного и гуморального иммунного ответа, которое выражалось в ослаблении интенсивности реакции ГЗТ, снижении абсолютного числа АОК на селезенку.
Получены новые сведения о механизмах, определяющих морфо-функциональную перестройку иммунной системы крыс и мышей, в основе которой лежит: активация процессов СРО у крыс (сыворотка крови, селезенка, печень) и мышей (селезенка, печень) и ПОЛ (селезенка, печень крыс) на фоне снижения активности СОД, каталазы (крысы, мыши) и изменение уровня МЭ (снижение концентрации меди, никеля, железа (кровь, печень), повышение содержания хрома (кровь, селезенка, печень)).
Теоретическая и практическая значимость работы
Анализ полученных данных позволил установить иммунологические показатели, свидетельствующие о развитии индуцированного варианта вторичного иммунодефицитного состояния при комбинированном влиянии бензола и хрома на иммунную систему экспериментальных животных.
Полученные данные позволили оценить роль комбинированного воздействия бензола и хрома в изменении параметров иммунной системы, содержания микроэлементов в биосредах, активности антиоксидантных ферментов, интенсивности СРО и ПОЛ.
Определены маркеры биологического ответа организма комбинированного воздействия бензола и хрома: число клеток лимфоидного ряда и плазматических клеток в селезенке.
Выявленные механизмы, лежащие в основе нарушений иммунологических показателей, являются экспериментальным обоснованием для разработки подходов к предупреждению отрицательных последствий комбинированного воздействия бензола и хрома.
Внедрение результатов исследования в практику
Полученные данные используются в учебном процессе для студентов медико-профилактического и лечебного факультетов ГБОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации.
По данным работы издано утвержденное Министерством здравоохранения Оренбургской области информационное письмо «Морфофункциональная характеристика гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной и иммунной систем организма экспериментальных животных при воздействии хрома и бензола». - Оренбург, 2013. - 18 с.
Публикации
Соискатель имеет 85 работ, из них по теме диссертации опубликовано 32 работы общим объемом 7,2 печатных листа, в том числе 24 публикации в научных журналах, которые включены в перечень российских рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертации, 6 работ в материалах всероссийских, международных конференций, съездов, пленумов, 1 статья в региональном издании, подготовлено 1 информационное письмо «Морфофункциональная характеристика гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной и иммунной систем организма экспериментальных животных при воздействии хрома и бензола», утвержденное Министерством здравоохранения Оренбургской области.
Объем и структура диссертации
Работа изложена на 192 страницах машинописного текста, иллюстрирована 37 таблицами и 8 рисунками. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов. Библиография включает 324 литературных источников, из них 125 на русском языке.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ВЛИЯНИЕ БЕНЗОЛА, БИХРОМАТА КАЛИЯ II ИХ КОМБИНАЦИИ НА ИММУНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КРЫС ВИСТАР И МЫШЕЙ (СВАХС57ВЬ6)Р1
Известно, что одной из первых реакций на воздействие экзогенных факторов являются сдвиги параметров периферической крови и лимфоцдных органов, а также факторов естественной резистентности. В связи с этим представлялось важным исследование показателей периферической крови и факторов естественной резистентности в условиях длительного влияния бензола, бихромата калия и их комбинации.
Исследование периферической крови у крыс показало, что число лейкоцитов было снижено у животных 2 группы (6,3±0,48х109- 90 сутки) и 4 группы (7,6±0,51*109- 45 сутки; 6,9±0,48*109 - 90 сутки) относительно контроля (10,10±0,30х 109), относительное количество лимфоцитов у крыс 2 группы (79,17±2,11 - 45 сутки) и 4 группы (79,41±1,48; 78,17±2,37; 75,70±1,97-45, 90, 135 сутки) относительно контроля (84,02±0,99), абсолютное - у животных 2 группы (5,08±0,37*109; 7,63±1,09 хЮ9- 90, 135 сутки) и 4 группы (6,00±0,39*109; 5,41±0,42*109 - 45, 90 сутки) относительно контроля (8,87±0,03). Таким образом, выявленные изменения параметров периферической крови у животных 4 группы обусловлены влиянием бензола. Изучив показатели лейкоцитарной формулы мышей, установлено, что изменения наблюдались в основном только на 135-е сутки эксперимента в группе животных, получавших бензол, и выражались в снижении относительного количества лимфоцитов (81,30±1,82% относительно контроля 87,74±1,08%) и увеличении содержания относительного (15,00±1,76%) числа сегментоядерных нейтрофилов (10,18± 1,03%).
Таким образом, воздействие бензола, бихромата калия и их комбинации на показатели лейкоцитарной формулы крыс и мышей выражалось в снижении количества лейкоцитов и числа лимфоцитов, которое приходилось, преимущественно, на 90-е и 135-е сутки экспозиции у животных, получавших бензол и комбинацию веществ.
Исследование влияния бензола, бихромата калия и их комбинации на фагоцитарную активность нейтрофилов крыс Вистар установило: снижение фагоцитарного показателя и индекса в периферической крови крыс опытных групп на 90-е сутки, а у животных, получавших только бихромат калия - метаболической активности нейтрофилов в спонтанном и индуцированном НСТ-тесте (табл.1). Изучение влияния бензола и бихромата калия на состояние фагоцитарной активности нейтрофилов периферической крови у мышей также установило снижение фагоцитарного показателя в периферической крови животных 2 группы (19,45±1,91% - 45-е сутки), 3 группы (31,67±4,60% - 45-е сутки; 26,06±2,14% - 90-е сутки; 18,41±6,65% - 135-е сутки), 4 группы (22,10±3,21% - 45-е сутки; 23,64±8,20% - 135-е сутки).
Таким образом, исследование влияния бензола и бихромата калия на фагоцитарные показатели периферической крови крыс и мышей выявило снижение фагоцитарного показателя у крыс на 90 сутки, у мышей - на всех сроках экспозиции, при этом данные изменения устанавливались во всех опытных группах животных.
Исследование уровня лизоцима в сыворотке крови крыс и мышей (рис. 1.), подвергшихся воздействию бензола, бихромата калия и комбинации веществ, выявило однонаправленные изменения данного параметра, которые выражались в снижении концентрации лизоцима. Минимальный уровень лизоцима установлен у крыс на 135-е сутки в 4-й группе, у мышей - на 90-е сутки во 2-й и 4-й группах животных.
Таким образом, исследование факторов естественной резистентности у крыс и мышей, подвергшихся воздействию бензола, бихромата калия и их комбинации, установило снижение фагоцитарного показателя у крыс на 90 сутки, у мышей - на всех сроках экспозиции во всех опытных группах животных и уменьшение концентрации лизоцима.
Таблица 1. - Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на фагоцитарную и метаболическую активность сегментоядерных нейтрофилов периферической крови крыс Вистар
Показатели Сутки Контроль 2 группа 3 группа 4 группа
Фагоцитарный показатель. % 45 31,86±1,69 (29) 34.47±2,49 (15) 32,33±2,28 (15) 30,44±3.26 (16)
90 23,28±1.76А (25) 24,00±2,14А (25) 24,28±1,73 (25)
135 34,16±3,81# (Ю) 36.15±5,42# (10) 37,20±5.05# (10)
Фагоцитарный индекс 45 4,54 ±0.16 (29) 4.85±0,23 (15) 4,73±0,23 (15) 4,02±0,21 (16)
90 3,75±0,13А (25) 4,26±0,18 (25) 3,42±0,12А (25)
135 3,89±0.42 (10) 3,86±0,35А (10) 4,42±0,59 (Ю)
н 0 1 спонтанный, % 45 3,99±0.26 (27) 4.48±0,46 (10) 4.16±0,29 (10) 3,59±0,27 (10)
90 3.49±0,43 (21) 2,8±0,34 А (21) 3.94±0,65 (21)
135 3.86±0.50 (Ю) 2,67±0,29А (10) 5,44±0,58А# (10)
индуцированный. % 45 13.39±0,95 (27) 18.19±4,03 (10) 17,38±3,15 (10) 19,82±3.64 (Ю)
90 13,83±1.47 (21) 10,59±0,87А (21) 12,23±1,37 (21)
135 И.77±2,13 (Ю) 1 1,47±1.8| (10) 16,72±2.12# (Ю)
Индекс стимуляции 45 3,76±0.39 (27) 4.33±0.99 (Ю) 4.08±0.54 (Ю) 5,72±1.Ю (Ю)
90 6,49±1,59 (21) 5,53±0,97 (21) 5,17± 1,24 (21)
135 3,36±0.50 (10) 4.50±0,69 (Ю) 3,30±0.50 (Ю)
Примечание: ! группа - интактная (контроль), 2 группа - животные, получавшие бензол, 3 группа -животные, получавшие бихромат калия, 4 группа - животные, получавшие комбинацию бензола и бихромата калия; обозначены достоверные отличия (р < 0,05): жирным - по отношению к контролю; А - 45 и 90, 45 и 135 дней; # - 90 и 135 дней.
А Б
Рисунок 1 Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на уровень лизоцимя в сыворотке крови крыс Вистар (А) и мышей (СВАхС57В16)Р1 (Б).
Со стороны лимфоидных органов при комбинированном воздействии бензола и хрома изменения выражались в снижении массы и количества клеток в тимусе, селезенке крыс опытных групп преимущественно в поздние сроки эксперимента (табл. 2), а также клеточного состава селезенки (уменьшение количества клеток лимфоидного ряда, плазматических клеток и повышение числа клеток эритроидного и миелоидного ряда) (табл.3.) и костного мозга (снижение клеток миелоидного ряда, числа нейтрофилов и увеличение содержания зрелых лимфоцитов, клеток эритроидного ряда (табл.4)).
Таблица 2 - Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на количество ядросодержащих клеток в крови и лимфоидных органах крыс Вистар
Показатели Сутки Контроль 2 фуппа 3 группа 4 группа
Лейкоциты, 10" 45 10,59±0,34 (55) 10,13±0,55 (23) 10,12±о,53 (23) 7,60±0,51 (22)
90 6,31 ±0,48 ▲ (25) 9,73±0,62 (22) 6,87±0,48 (24)
135 9,15±0,95# (12) 11,95±0,94А (13) 9,21±039А# (12)
Тимус масса, мг 45 247±8 (57) 238±8 (30) 234±14 (32) 220±П (29)
90 215±11 (25) 250±14 (22) 211±11 (23)
135 170±11А# (12) ]64±7А# (13) 178±17 А (12)
число тимоцитов 106/орган 45 434±23 (43) 314±21 (27) 308±22 (29) 323±24 (28)
90 348±15 (12) 333±27 (И) 319±32 (12)
135 268±22# (12) 195±9А# (13) 329±26 (12)
Селезенка масса, мг 45 1042±20 (60) 951±29 (40) 1000±31 (42) 896±38 (43)
90 977±31 (26) 1076±22 А (24) 931±30 (25)
135 964±46 (12) 757±28А# (13) 946±58 (12)
число кариоцитов, 106/орган 45 1031±30 (54) 852±37 (39) 1039±41 (40) 756±42 (40)
90 623±46А (24) 1002±60 (22) 500±40А (21)
135 643±48А (12) 589±22А# (13) 695±62# (12)
Костный мозг, число кариоцитов, 10б/орган 45 7943,12 (54) 87±2,60 (19) 84±3,73 (21) 85±3,88 (25)
90 68±3,94А (22) 70*1^1 А (20) 79±6,29 (20)
135 85±2,75# (12) 83±2,34# (13) 88±2,22 (12)
Примечание: здесь и далее в табл. 3 и 4: 1 группа - интактная (контроль), 2 группа - животные, получавшие бензол, 3 группа - животные, получавшие бихромат калия, 4 группа — животные, получавшие комбинацию бензола и бихромата калия; обозначены достоверные отличия (р < 0,05): жирным - по отношению к контролю; А - 45 и 90,45 и 135 дней; # - 90 и 135 дней.
Таблица 3 - Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на клеточный состав селезенки крыс Вистар
Показатели Сутки Контроль 2 группа 3 группа 4 группа
Кариоциты, 106 45 Ю30,85±29,61 (54) 85|,97±36,58 (39) 996,38±35,11 (40) 755,50±42,35 (40)
90 623,13±46,44 (22) 1002,36±60,33 (22) 500,29±39,30 (22)
135 643,08±47,88А (12) 589,46±22,02а# (13) 694,67±61,59» (12)
Лимфоидные клетки % 45 92,15±0.34 (34) 87,18±0,90 (28) 8740±0,86 (29) 88,12±0,92 (28)
90 89,64±0,23 (9) 87,40±0,62 (9) 89,68±0,50 (Ю)
135 89,08±0,59 (Ю) 91,49±0,57А# (10) 89,91±0,66 (9)
хЮ6 45 960,4 5±27,19 (34) 816,03±33,01 (28) 870,94±32,20 (29) 632,39±44,37 (28)
90 545,50±72,95А (9) 852,92±70,96 (9) 438,21±72,28А (10)
135 570,35±48,89ж (Ю) 538,03±25,26 А # (10) 623,32±71,09« (9)
Эритроидные клетки % 45 3,25±0,27 (34) 6,27±0,83 (28) 5,14±0,49 (29) 5,41±0,77 (28)
90 5,84±0,28 (9) 8,48±0,49 (9) 6,47±0,32 (10)
135 5,39±0,20 (10) 5,38±0,17* (Ю) 5,17±0,32« (9)
хЮ6 45 34,84±3,14 (34) 60,82±9,20 (28) 49,74±4,62 (29) 40,02±4,73 (28)
90 35,30±3,71 (9) 83,68±6,10А (9) 31,46±4,61 (Ю)
135 34,69±3,49 (10) 31,34±1,11А# (10) 36,22±4,77 (9)
Плазматические клетки % 45 1,94±0,18 (34) 2,03±0,22 (28) 2,30±0,30 (29) 1,96±0,21 (28)
90 1,14±0,19 (9) 1,01±0,13 (9) 1,11±0,Ю (10)
135 0,87±0,20А (10) 0,53±0,11АИ (10) 0,55±0,13А« (9)
хЮ" 45 19,56±1,79 (34) 19,75±2,33 (28) 22,89±3,05 (29) 14,29±1,57 (28)
90 10,47±3,15 (9) 9,56±0,65А (9) 5,26±0,71 (10)
135 5,84±1,31А (10) 3,23±0,69А* (10) 4,104:1,31 А (9)
Миелоидные клетки % 45 2,67±0,33 (34) 4,48±0,53 (28) 4,88±0,50 (29) 4,60±0,43 (28)
90 2,67±0,42 (9) 3,13±0,34 (9) 2,70±0,21 (10)
135 4,66±0,63# (Ю) 2,60±0,56А (10) 4,37±0,84 (9)
хЮ6 45 27,60±3,58 (34) 41,54±4,65 (28) 49,27±5,48 (29) 35,58±5,13 (28)
90 17,24±3,72 (9) 31,00±4,06 (9) 12,54±1,34 (10)
135 32,22±6,16# (10) 16,00±3,96А» (Ю) 30.80±6,26 (9)
Таблица 4 - Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на клеточный состав костного мозга крыс Вистар
Показатели Сутки Контроль 2 группа 3 группа 4 группа
Кариоциты, 106 45 81,15±4,13 (26) 86,76*2,61 (19) 83,71*3,73 (21) 85,34±3,88 (25)
90 67,82*3,94 А (22) 70,25±4,34 А (20) 79,45±6,29 (20)
135 85,08*2,75 # (12) 83,38*2,34 # (12) 88,33*2,22 (12)
Лимфоидные клетки % 45 13,08±0,64 (26) 31,26±1,07 (Ю) 29,14*0,86 (10) 27,49*2,31 (7)
90 29,25*0,62 (22) 32,27±0,93 А (22) 31,20*0,75 (23)
135 31,27*0,88# (8) 23,61±1,62А# (10) 22,55*1,64* (8)
х106 45 10,59±0,76 (26) 27,06*1,55 (10) 24,62±2,06 (10) 23,10±1,78 (7)
90 19,86*1,20А (22) 22,71*1,46 (22) 24,67±1,78 (23)
135 26,51*1,21» (8) 19,59*1,46 (10) 20,12±1,81 (8)
Эритроидные клетки % 45 19,92±0,34 (26) 18,89±0,48 (Ю) 18,89±0,32 (10) 19,19*0,70 (7)
90 18,31±0,28 (22) 19,01*0,26 (22) 18,36*0,28 (23)
135 37,58*3,65 (8) 35,95*1,63$ (10) 43,43*2,57 А # (8)
х106 45 16,11 ±0,81 (26) 16,45*1,05 (10) 15,84±1,07 (10) 16,28±1,07 (7)
90 12,38*0,654 (22) 13,39*0,79 (22) 14,62*1,09 (23)
135 32,73±4,21 (8) 30,20*2,Ш (Ю) 38,45*2,73 А # (8)
Миелоидные клетки % 45 39,98±0,70 (26) 32,13*0,91 (Ю) 32,26*0,64 (Ю) 32,54*1,61 (7)
90 38,92*0,87А (22) 36,06*0,79А (22) 37,25±0,79А (23)
135 11,91*1,98 А# (8) 19,36*1,44 (Ю) 13,51*1,50А# (8)
хЮ6 45 32,50±1,76 (26) 27,75*1,51 (10) 28,12*2,25 (Ю) 2737*1,42 (7)
90 26,54*1,63 (22) 23,28±1,48 (22) 29,90±2,38 (23)
135 9,61*1,17А# (8) 16,09±1ДО (10) 11,88*1,31 А (8)
Нейтрофнлы % 45 27,01±1,00 (26) 17,69*0,89 (10) 18,67*0,65 (Ю) 20,76*2,24 (7)
90 13,50±0,64А (22) 15,67±0,62А (22) 13,18*0,72А (23)
135 19,25*2,48# (8) 21,08*1,64А# (10) 20,51*1,93# (8)
хЮ6 45 21,93±1,46 (26) 15,53*1,36 (10) 15,61*1,07 (10) 17,94*270 (7)
90 9,04*0,59 А (22) 10,85*0,59 А (22) 10,07*0,75 А (23)
135 16,23*2,03# (8) 17,52±1,47# (10) 17,84*1,44« (8)
У мышей при комбинированном воздействии бензола и хрома выявлено снижение числа клеток костного мозга во 2-й и 4-й группах на 135-е сутки эксперимента (табл. 5.). В селезенке мышей при комбинированном влиянии веществ установлено снижение массы и количества спленоцитов, изменение клеточного состава селезенки (уменьшение числа клеток лимфоидного и миелоидного ряда, плазматических клеток и повышение клеток эритроидного ряда) на всех сроках воздействия (табл. 6.).
Таблица 5 - Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на количество ядросодержащих клеток в крови и лимфоидных органах мышей (СВАхС57В16)Р1
Показатели Сутки Контроль 2 группа 3 группа 4 группа
Лейкоциты, I ()'' 45 4,7±0,20 (52) 3,92±0,21 (25) 4,22±0,27 (25) 4,52±0,22 (26)
90 4,25±0,46 (22) 4,54±0,55 (21) 4,52±0,44 (25)
135 5,20±0,43А (12) 5,77±0,50 А (9) 5,30±0,63 (Ю)
Тимус масса, мг 45 34±!,15 (73) 32±1,56 (31) 37±1,10 (31) 35±1,42 (32)
90 34±2,41 (24) 36±1,55 (25) 30±1,37А (25)
135 31 ±2,01 (12) 32±1,82А# (9) 32±1,69 А (Ю)
число кариоцитов, Ю'/орган 45 58±2,54 (69) 56±2,53 (31) 58±3,54 (31) 58±2,60 (32)
90 55±4,91 А (20) 64±4,93 (21) 47±4,78 А (21)
135 48±2,27 (12) 59±3,23 (9) 58±5,54# (10)
Селезенка масса, мг 45 87±2,20 (73) 74±1,96 (31) 75±2Д1 (31) 74±2,01 (32)
90 72±3,73 (24) 87±4,43 А (25) 66±2,80А (25)
135 63±2,48А (12) 58±2,06 А # (9) 58±2,05 А# (10)
число кариоцитов, 107орган 45 154±4,13 (73) 119±5,37 (31) 130±5,56 (31) 135±4,01 32
90 138±8,44 (24) 179±15,08А (25) 133±9,45 (25)
135 140±5,83 А (12) 150±3,05 А (9) 133±6,90 (10)
Костный мозг, число кариоцитов. 106/орган 45 18±1,06 (73) 16±0,82 (31) 18± 1,10 (31) 16±0,77 (32)
90 15±1,77 (24) 17±1,68 (25) 14±1,82 (25)
135 10±0,44А (12) 17±1,61 (9) 12±1,05А (Ю)
Примечание: здесь и далее в табл. 6 и 7: 1 группа - интактная (контроль), 2 группа - животные, получавшие бензол, 3 группа - животные, получавшие бихромат калия, 4 группа - животные, получавшие комбинацию бензола и бихромата калия; обозначены достоверные отличия (р < 0,05): жирным - по отношению к контролю; А - 45 и 90,45 и 135 дней: # - 90 и 135 дней.
Таблица 6 - Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на клеточный состав селезенки мышей (СВАхС57В16)Р1
Показатели Сутки Контроль 2 группа 3 группа 4 группа
1 2 3 4 5 6
Кариоциты, 106 45 154,09±4,13 (14) |19,94±5,37 (31) 129,85±5,56 (31) 134,63±4,01 (32)
90 138,19±8,44 (24) 178,84±15,08А (25) 132,66±9,45 (25)
135 140,33±5,83А (12) 150,44±3,05 А (9) 133,30±6,90 (10)
Лимфоидные клетки % 45 91,34±0,14 (14) 84,13±0,55 (8) 85,06±0,36 (8) 85,49±0,93 (8)
90 81,26±1,52 (7) 85,56±0,95 (7) 79,21±0,9бА (8)
135 81,48±0,56А (Ю) 87,94±0,14А (5) 81,51±1,97А (8)
хЮ6 45 140,39±5,66 (14) 100,87±3,96 (8) 110,41±4,14 (8) 115,07±2,58 (8)
90 112,45±7,06 (7) 125,39±5,0А (7) 105,05±6,63А (8)
135 114,24±5,40 (10) 132,05±1,0А (5) 108,94±8,09 (8)
Эритроидные клетки % 45 5,02±0,15 (14) 13,29±0,71 (8) 12,25±0,42 (8) 1М5±1,01 (8)
90 16,04±1,41 (7) 12,93±0,93 (7) 19,86±1,02А (8)
135 17,19±0,55А (10) 11,38±0,27 (5) 17,74±1,98а (8)
хЮ6 45 7,74±0,45 (14) 15,85±0,88 (8) 16,01±1,03 (8) 15,30*1,41 (8)
90 21,82±1,55А (7) 18,77±1,15 (7) 26,15±1,89А (8)
135 24,30±1,71А (Ю) 17,16±0,57 (5) 23,36±2,69А (8)
Плазматические клетки % 45 0,76±0,08 (14) 0,58±0,02 (8) 0,85±0,10 (8) 0,45±0,05 (8)
90 0,40±0,06А (7) 0,19±0,05А (7) 033±0,10А (8)
135 0,17±0,0бА# (10) 0,12±0,05а (5) 0,08±0,04А# (8)
хЮ6 45 1,16±0,12 (14) 0,69±0,05 (8) 1,08±0,10 (8) 0,60±0,06 (8)
90 0,55±0,08 (7) ОД7±0,06А (7) 0,44*0,14 А (8)
135 0,23±0,08А# (10) 0,18±0,18А (5) 0,11±0,06АР (8)
2 й и О 3 5 0 1 5 % 45 2,67±0,11 (14) 2,01±0,22 (8) 1,83±0,14 (8) 2,71 ±0,30 (8)
90 2,30±0,28 (7) 1,33±0,30 (7) 0,6№Ю,16А (8)
135 1,16±0,11А# (10) 0,56±0,12А# (5) 0,68±0,14а (8)
хЮ6 45 4,10±0,23 (14) 2,41±0,28 (8) 2,36±0,19 (8) 3,65±0,41 (8)
90 3,18±0,44 (7) 1,94±0,44 (7) 0,8(1±0,23ж (8)
135 1,64±0,18А# (Ю) 0,80±0,19А# (5) 0,96±0Д4А (8)
Таким образом, у крыс Вистар и мышей (CBAxC57B16)Fl установлены однонаправленные изменения иммунной системы, проявлявшиеся в снижении массы и количества клеток и клеточного состава селезенки, наиболее выраженные на 90 и 135-е сутки.
В основе установленных сдвигов клеточного состава крови, тимуса, селезенки и костного мозга, выявленных в данной работе, может лежать ряд возможных причин. С одной стороны, это воздействие бензола, так как бензол и его метаболиты оказывают выраженное гематотоксическое действие, при этом в наибольшей степени страдает лимфоидная линия клеток, так как полигидроокисленные метаболиты бензола аккумулируются в костном мозге и лимфоидных органах, вызывая гипоплазию центральных и периферических органов иммунитета. Видимый признак такого явления - это уменьшение клеточности в органах кроветворения и лимфоидных органах (селезенка, тимус) (Изучение действия бензола на ранние этапы антителогенеза / В. Н. Федосеева [и др.] // Гигиена и санитария. 1988. № 2. С. 8689; Snyder, R. The toxicology of benzene / R. Snyder, G. Witz, В. D. Goldstein // Environmental Health Perspectives. 1993. Vol. 100. P. 293-306), что установлено в настоящей работе. С другой стороны - это ускоренная миграция клеток, приводящая к опустошению лимфоидных органов. Так, увеличение относительного и абсолютного числа клеток лимфоидного ряда в костном мозге, выявленное в миелограмме, можно объяснить поступлением лимфоцитов за счет клеток тимуса или селезенки, установленное нами в жеперимагге, что обусловлено их мобилизацией и перераспределением в связи с необходимостью пополнения пула лимфоцитов в данном органе. Одним из механизмов опустошения селезенки может быть угнетение пролиферации лимфоидных клеток, то есть убыль числа клеток может зависеть от естественной их миграции из органа на фоне сниженного воспроизводства (Горизонтов, П. Д. Стресс и система крови / П. Д. Горизонтов, О. И. Белоусов, М. И. Федотова. - М. : Медицина, 1983. 240 е.; Зимин, Ю. И. Стресс : иммунологические аспекты // Итоги науки и техники. Серия : Иммунология. - М. : ВИНИТИ, 1983. Т. 12 : Актуальные проблемы молекулярной, клеточной и клинической иммунологии. С. 41-62; Padgett, D. A. How stress influences the immune response / D. A. Padgett, R. Glaser // Trends in Immunology. 2003. Vol. 24, № 8. P. 444-448). Основными причинами убыли клеток в тимусе является их миграция из коркового вещества сначала в мозговое вещество, а затем в кровоток (Decreased content of the IL1 alpha processing enzyme calpain in murine bone marrow-derived 104 macrophages after treatment with the benzene metabolite hydroquinone / A. C. Miller [et al.] // Toxicol. Lett. - 1994. Vol. 74. P. 177-184).
Воздействие изученных веществ сопровождалось изменением субпопуляционного состава Т-лнмфоцитов в селезенке крыс и мышей опытных групп (снижение относительного и абсолютного числа CD3+-, CD4+-, CD8+- лимфоцитов) чаще всего на 90-е сутки экспозиции. Относительное и абсолютное количество CD3+-, CD4+-, CD8+- Т-лимфоцитов в селезенке крыс (табл.7) по сравнению с таковыми в контроле было снижено у животных 2 группы (45, 90, 135-е сутки), 3 группы (90-е сутки) и 4 группы (90, 135-е сутки).
В целом аналогичные результаты были получены в эксперименте на мышах (табл. 8). Так, относительное и абсолютное количество CD3+-, CD4+-, CD8+- Т-лимфоцитов в селезенке было уменьшено во всех опытных группах мышей на 90-е сутки эксперимента, при этом уменьшение абсолютного содержания отмечено у животных 3 и 4 групп на 45, 90-е сутки.
Таким образом, воздействие изученных веществ сопровождалось изменением субпопуляционного состава Т-лимфоцитов в селезенке крыс и мышей по сравнению с контрольной группой животных и свидетельствовало об иммуносупрессивном характере изученных веществ на животных обоих видов. Это связано с тем, что лимфоциты характеризуются наиболее высоким содержанием в них микросомальных цитохромов Р-450, которые участвуют в биотрансформации ксенобиотиков, и в частности, бензола (Kim, S. Benzene Metabolism in Humans : Dose-dependent Metabolism and Interindividual Variability : dis. ... for the degree of Doctor of Philosophy. Chapel Hill, 2006. 115 p.; Modulation of mast cell and basophil function by benzene metabolites / M. Triggiani [et al.] // Current Pharmaceuyical Design. 2011. Vol. 17, № 34. P. 3880-3885). Кроме того, известно, что бензол и его метаболиты оказывают выраженное гематотоксическое действие, при этом в наибольшей степени страдает лимфоидная линия клеток (Pfeifer, R. W. Effect of benzene metabolites on phytohemagglutinin-
stimulated lymphopoiesis in rat bone marrow / R. W. Pfeifer, R. D. Irons // J. Reticuloendothel Soc. 1982. Vol. 31, № 2. P. 155-170; Rozen, M. G. Depressions in B- and T-lymphocyte mitogen-induced blastogenesis in mice exposed to low concentrations of benzene / M. G. Rozen, C. A. Snyder // Toxicol. Letters. 1984. Vol. 20. P. 343-349). В целом, причины столь высокой чувствительности лимфоидной ткани к бензолу кроются в слишком большой длительности клеточного цикла, аэробном виде обмена и высокой скорости окислительного фосфорилирования лимфоидной ткани, кроме того, установлена способность бензола блокировать клеточное деление на стадии G2/M (клеткам, находящимися в фазе синтеза ДНК и митотическом цикле), угнетая формирование клеточного веретена, что объясняют действием бензола на сульфгидрильные группы тубулнна (Иммунофармакология микроэлементов / А. В. Кудрин [и др.]. М. : КМН, 2000. 537с.).
Таблица 7 - Влияние бензола, хрома и их комбинации на субпопуляционный состав лимфоцитов селезенки у крыс Вистар
Показатели Сутки Контроль 2 группа 3 группа 4 группа
Количество спленоцитов (млн) 45 0i=16) 912,64±68304 731,40±53,38 912,00±38,95 813,69±50,78
90 0i=13) 525,23±15,30А 647,62±61,21А 534,15±23,99А
135 (п=13) 649,62±52,93 625,87±25,61А 658,60±58,70А
Г*1 а О % 45 (п=16) 48,50±0,83 42,82±2,63 46,65±1,95 48,53±3,22
90 (ч=13) 47,03±1,60 45,48±1,46 47,68±1,71
135 (п=7) 49,42±0,57 46,64±2,04 47,28±2,85
хЮ6 45 (ч=16) 452,00±36,53 306±19,16 421±20,44 400±40,21
90 (п=13) 255±17,89 А 297±29,65А 256±17,06А
135 (4=7) 362±24,04А# 273±22,60А 402±36,29#
Q и % 45 (4=16) 37,50±0,8 29,05±1,45 31,86±1,56 33,33±2,45
90 (п=13) 35,20±0,99А 32,48±1,48 31,65±М2
135 (п=7) 30,32±1,86# 34,87±2,80 33,78±1,87
хЮ6 45 (4=16) 339±27,42 213±20,02 289± 16,99 271±27,72
90 (п=13) 185±8,31 214±25,01 А 170±11,55А
135 (4=7) 223±22,93 204±2USA 275±18,76#
во а о % 45 (4=16) 14,60±1,06 18,74±0,82 16,27±1,66 20,32±1,70
90 (4=13) 16,08±2,00 10,04±1,87А 14,38±1,52 А
135 (4=7) 17,28± 1,11 15,76±0,83# 15,93±0,99
хЮ6 45 (4=16) 139±18,01 137± 11,75 146±14,05 165± 16,69
90 (4=13) 85±10,98А 58±7,20А 7S±7,49A
135 (п=7) 127±18,20# 97±5,90А# 138±12,05#
Таблица 8 - Влияние бензола, хрома и их комбинации на субпопуляционный состав лимфоцитов селезенки у мышей (СВАхС57В16) Р1
Показатели Сутки Контроль 2 группа 3 группа 4 группа
Количество спленоцитов (млн) 45 (п=7) 134,00+2,84 И0,14±3,53 108,57±3,58 95,75±3,96
90 (п=15) 142,53±8,71 139,00±8,79 А 138,00±9,13 А
135 (п=10) 143,00±7,07 145,00±3,27А 132,43±8,51А
Г-1 а о % 45 (ч=7) 38,47±1,26 39,40±0,34 40,11 ± 1,14 39,52±1,23
90 (п=15) 28,48±0,95 29,76±1,70 А 28,56±1,15А
135 (п=10) 37,40±1,15 38,20±1,37# 37±0,86 #
х106 45 (п=7) 50±3,21 43±1,32 44±1,67 38±2,02
90 <п=15) 42±4,43 40±3,10 39±3,78
135 (п-10) 51±3,46А 60±2,99А# 50±2,31 А#
2 о % 45 (п=7) 23,86±0,64 25,59±0,72 24,80±0,98 25,73±0,58
90 (п=15) 1б,50±0,52 А 15,14±0,81 А 16,29±0,79А
135 (п-10) 23,17±0,63# 24,13±0,95# 23,41±0,59А#
хЮ* 45 (п=7) 31±1,94 28±1,08 27±1,50 25±1,22
90 (л=15) 25±2,08 21±1,56 А 23±2,14
135 (11=10) 32±2,44# 38±2,06А# 32±1,80А#
оо о О % 45 (п=7) 10,75±0,37 9,95±0,29 9,40±1,34 10,01±0,24
90 (п=15) 7,73±0,17А 7,89±0,31 А 8,86±044А
135 (п=10) 10,78±1,00# 10,36±0,91# 11,24±0,50#
хЮ6 45 (п=7) 14±0,97 11±0,32 10,10±1,43 9,54±0,31
90 (п=15) 10±1,02 10,58±0,88 12,54±1,21
135 (п=10) 14±|,73А# 16±1,36А# 15±1,13А
Примечание: 1 группа - интактная (контроль), 2 группа - животные, получавшие бензол, 3 группа -животные, получавшие бихромат калия, 4 группа - животные, получавшие комбинацию бензола и бихромата калия; обозначены достоверные отличия (р < 0,05): жирным - по отношению к контролю; А - 45 и 90, 45 и 135 дней; # - 90 и 135 дней.
Приведенные факты могут служить объяснением того, что изменения иммунологических параметров в большей мере выявлялись у животных, получавших бензол и комбинацию бензола с хромом. Этот факт, по всей вероятности, связан с тем, что в комбинации с ионами Сг (VI), которые в процессе восстановления вызывают активацию СРО, повреждающий эффект бензола усиливается.
Исследование влияния бензола, хрома и их смеси на секрецию цитокинов спленоцитами крыс показало, что спонтанная продукция ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ-10, ИФНу была во всех группах ниже чувствительности ИФА-наборов. Индуцированная Кон А выработка указанных цитокинов спленоцитами крыс (табл. 9) характеризовалась увеличением уровня ИЛ-4 во 2, 3, 4 группах на
всех сроках наблюдения. Важно отметить отсутствие существенных отличий продукции ИФНу у крыс 2 и 3 групп. Напротив, уровень ИЛ-6 имел тенденцию к уменьшению и достоверно снижался при воздействии бензола на 45 и 135-е сутки, хрома на 135-е сутки и комбинации веществ на 90-е сутки. Что касается выработки ИЛ-10, то необходимо отметить, что его концентрация значимо не отличалась от уровня контрольной группы крыс.
Изучение влияния бензола, хрома и их смеси на индуцированную Кон А продукцию ИФНу и ИЛ-4 спленоцитами мышей выявило тенденцию к повышению уровня ИЛ-4 у мышей 4 группы по сравнению с животными контрольной группы. Стимулированная Кон А продукция ИФНу достоверно была снижена во 2, 3 группах и имела тенденцию к снижению в 4 группе мышей.
Таблица 9 - Влияние бензола, хрома и их комбинации на продукцию цитокинов (пг/мл) спленоцитами крыс Вистар
Показатели Сутки Контроль п=18 2 группа 3 группа 4 группа
45 (п=8) 19,50*4,07 15,64*4,88 16,23*4,46
ИЛ-4 90 (п=10) 4,58*0,86 20,19*239 19,10*3,78 53,46*532 А
135 (п=9) 25,85*11,65 63,42*16,10А # 58,29*18,68А
45 (п=8) 63,88*14,84 102,78*20,22 89,25*13,70
ИЛ-6 90 (п=10) 129,24±15,47 89,85*13,71 97,42*16,26 73,06*19,65
135 (п=9) 61,74*1038» 83,48*12,25 93,24*11,47
45 (п=8) 57,94*10,05 62,48*4,78 68,07*4,74
ИЛ-10 90 (п=10) 85,23±15,84 89,66*6,29А 82,36*6,17 А 77,93*6,36
135 (п=9) 91,55*27,81 90,38*7,66 А 95,20*11,24 А
45 (п=8) 55,46*16,54 85,51*15,79 92,07*27,77
ИФН-у 90 (п=10) 46,83±2,04 69,36*4,17 52,37*7,01 А 76,19*11,08
135 (п=9) 69,70*11,94 73,79*21,61 91,79*1436
Примечание: здесь и далее в табл. 10 и 11: 1 группа - интактная (контроль), 2 группа - животные, получавшие бензол, 3 группа - животные, получавшие бихромат калия, 4 группа - животные, получавшие комбинацию бензола и бихромата калия; обозначены достоверные отличия (р < 0,05): жирным - по отношению к контролю; А - 45 и 90,45 и 135 дней; # - 90 и 135 дней.
Таким образом, было установлено у крыс увеличение индуцированной продукции спленоцитами ИЛ-4, снижение концентрации ИЛ-6, при этом содержание ИФНу и ИЛ-10 существенно не изменялось. У мышей всех опытных групп выявлено уменьшение уровня ИФНу, в то время как продукция ИЛ-4 существенно не изменялась. Обнаруженные сдвиги и у крыс и у мышей чаще всего выявлялись на 90-е сутки воздействия. В основе выявленного нами изменения индуцированной Кон А выработки цитокинов спленоцитами крыс и мышей, свидетельствуют о различной чувствительности клеток-продуцентов этих цитокинов к действию бензола и хрома. В свою очередь, различия в такой чувствительности могли быть обусловлены особенностями экспрессии фолатных рецепторов на поверхности данных клеток: Thl (для ИФНу) и Th2 (для ИЛ-4). Подобное предположение подтверждается сведениями (Walker, L. S. К. Folate receptor 4 : A new handle on regulation and memory? // Immunol, and Cell.
Biol. 2007. Vol. 85, № 7. P. 506-507) о неравномерном распределении одного из подтипов фолатных рецепторов (FR-4) на мембранах регуляторных Т-лимфоцитов, позволяющим идентифицировать по этому признаку их различные субпопуляции.
В условиях влияния вышеуказанных веществ и их комбинации у животных опытных групп обоих видов обнаружено угнетение клеточного и гуморального иммунного ответа, которое выражалось в ослаблении интенсивности реакции ГЗТ, особенно на 90-е сутки эксперимента (табл. 10) и снижении относительного и абсолютного числа АОК на 106 кариоцитов в селезенке и титра антител к Т-зависимому антигену (эритроциты барана).
Таблица 10 - Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на формирование ГЗТ у крыс Вистар и мышей (СВАхС57В16)Р I
Группы Сутки Интенсивность ГЗТ (мг)
Крысы Мыши
Контроль 136,26±11,34 63,38±4,15
(19) (13)
2 группа 45 113,59±7,59 39,17±3,09
(22) (6)
90 65,71±10,14А 48,88±4,68
(7) (8)
3 группа 45 124,75±8,39 51,67±9,77
(20) (6)
90 83,83±9,13А 47,13±6,56
(6) (8)
4 группа 45 118,60±3,25 51,08±7,00
(10) (12)
90 84,00±9,61 А 38,90±4,6
(6) (10)
Изучение иммунного ответа у крыс Вистар (табл. 11.) показало, что относительное число АОК на 106 кариоцитов в селезенке достоверно не изменялось в исследуемые сроки в селезенке животных опытных групп по отношению к контролю. Абсолютное количество АОК на селезенку было снижено у крыс 2-й и 4-й групп на 45 и 90-е сутки, а титр антител к ЭБ уменьшен во 2-й и 4-й группах животных на 90-е сутки.
Таблица 11 - Влияние бензола, хрома и их комбинации на первичный иммунный ответ крыс Вистар
Показатели Сутки Контроль 2 группа 3 группа 4 группа
Количество спленоцитов (млн) 45 1022±47 (20) 796±63 (15) 974±87 (15) 633±50 (15)
90 653±45 (Ю) 864±71 (Ю) 64б±66 (Ю)
АОК/млн 45 349±29 (20) 359±52 (15) 356±46 (15) 315±39 (15)
90 326±59 (10) 332±76 (Ю) 397±51 (10)
АОК/ селезенку 45 357830±35812 (20) 286720±24397 (15) 343062±48254 (15) 200024±28859 (15)
90 211438±37191 (10) 288885±72613 (10) 255420±53771 (10)
Антитела кЭБ dg) 45 0,91 ±0,16 (20) 0,93±0,19 (15) 1,27±0,18 (15) 1,03±0,18 (15)
90 0ДЗ±0,18 А (10) 0,90±0,31 (Ю) 0,30±0,20 А (10)
Исследование иммунного ответа у мышей (табл. 12.) показало, что на 45-е сутки относительное число АОК на 106 кариоцитов селезенки было достоверно снижено во 2-й и 3-й группах животных, а абсолютное число АОК в селезенке - во всех группах мышей. Вместе с тем, содержание гемагглютининов достоверно не изменялось в опытных группах мышей на всех сроках наблюдения.
Таблица 12 - Влияние бензола, хрома и их комбинации на первичный иммунный ответ мышей (СВАхС57В16)Р 1
Показатели Сутки Контроль 2 группа 3 группа 4 группа
Количество спленоцитов (млн) 45 164±7 (20) 157±6 (20) 157±5 (20) 160±10 (12)
90 150±11 (14) 141±7 (12) 142±8 (13)
АОК/млн 45 254±21 (20) 156±17 (20) 191±20 (20) 201±18 (12)
90 245±34А (14) 238±25 (12) 268±32 (13)
АОК/селезенку 45 41354±3789 (20) 24546±2991 (20) 30278±3678 (20) 31230±2763 (12)
90 37177±5880 (14) 33834±3790 (12) 37027±4367 (13)
Антитела кЭБ (1§) 45 1,31±0,31 (10) 1,25±0,23 (Ю) 1,13±0,30 (Ю) 1,21±0,29 (10)
90 1,05±0,28 (14) 1,65±0,18 (13) 1,63±0,21 (10)
Примечание: 1 группа - интактная (контроль), 2 группа - животные, получавшие бензол, 3 группа -животные, получавшие бихромат калия, 4 группа - животные, получавшие комбинацию бензола и бихромата калия; обозначены достоверные отличия (р < 0,05): жирным - по отношению к контролю' ▲ - 45 и 90,45 и 135 дней; # - 90 и 135 дней.
Таким образом, изучение параметров иммунного ответа у крыс и мышей, получавших вместе с водой бензол, бихромат калия и их смесь, выявило снижение относительного количества АОК в селезенке (у мышей), абсолютного числа АОК (у крыс и мышей), уровня гемагглютининов (у крыс). Угнетающее влияние указанных веществ на формирование эффекторов ГЗТ в основе, которой лежит клеточно-опосредованный способ повышенного реагирования на чужеродные антигены (Ковальчук, Л. В. Клиническая иммунология и аллергология с основами общей иммунологии / Л. В. Ковальчук, Л. В. Ганковская, Р. Я. Мешкова. М. : ГЭОТАР-Медиа, 2011. 640 е.), выявленное нами в эксперименте у крыс и мышей, может быть обусловлено тем, что формирование ГЗТ - это тимусзависимый процесс. Исходя из этого установленное нами уменьшение развития интенсивности реакции ГЗТ, можно полагать, связано с уменьшением регуляторного влияния тимуса, поскольку как было показано нами в эксперименте, в условиях влияния указанных веществ имеет место гипоплазия вилочковой железы. Вместе с тем не исключено, что нарушение формирования антигенспецифического клона сенсибилизированных Т-лимфоцитов у животных опытных групп имело в своей основе общий дефицит этих клеток в селезенке. Изменение гуморального иммунного ответа, выявленное у экспериментальных животных в ответ на Т-зависимый антиген может быть связано с недостаточностью со стороны Т-хелперов, что в условиях Т-клеточного дефицита представляется весьма вероятным. В пользу некоторого угнетения клеточного иммунного ответа указывает и выявленное увеличение продукции ИЛ-4 на фоне снижения уровня ИЛ-6, которое свидетельствует о различной чувствительности клеток-продуцентов этих цитокинов к действию бензола и хрома. Кроме того, ИЛ-4, подавляя функции макрофагов и секрецию ими провоспалительных цитокинов, оказывает противовоспалительное действие, что отчасти может объяснить снижение уровня ИЛ-6 (Ярилин, А. А. Иммунология : М. : ГЭОТАР-Медиа, 2010. 749 е.). Уменьшение числа АОК в селезенке и титра антител может
свидетельствовать о серьезных функциональных нарушениях в иммунной системе и снижении защитных возможностей не только клеточного, но и гуморального иммунитета. Другими словами, воздействие химических антигенов, к которым также относятся бензол и хром, нарушает основу основ иммунной системы - специфического иммунного реагирования (выработка защиты против конкретного антигена), которое является главной сутью защитной функции иммунной системы (Руководство по клинической иммунологии, аллергологии, иммуногенетике и иммунофармакологии (для врачей общеклинической практики). В 2 т. Т. 1 / А. А. Михайленко [и др.]; под ред. В. И. Покровского. Тверь: Триада, 2005. 512 е.).
Таким образом, экспериментальное исследование влияния бензола, бихромата калия и их комбинации на состояние иммунной системы крыс Вистар и мышей (СВАхС57В16) Fl выявило, что в условиях воздействия данных веществ в целом установлены однонаправленные изменения, выражавшиеся в угнетающем влиянии на количественные и функциональные параметры иммунной системы экспериментальных животных, которые носили закономерный характер вне зависимости от видовых особенностей животных - крысы и мыши.
При этом необходимо отметить, что комбинация бензола и хрома для отдельных показателей проявляла свое влияние с потенцирующим эффектом на различных сроках эксперимента. Так, в селезенке крыс, по сравнению с контрольной группой, на 45-е сутки максимально было снижено абсолютное число лимфоидных клеток у животных 4 группы - на 34%, при этом во 2 группе - на 15%, в 3-ей группе - на 9% на 45 сутки экспозиции.
Исходя из данных литературы, под маркерами ответа организма понимают определенную неблагоприятную реакцию на определенную дозу вредного вещества (Общая токсикология / под ред. Б. А. Курляндского, В. А. Филова. М. : Медицина, 2002. 608 е.), полученные результаты позволяют считать таковыми при комбинированном воздействии бензола и хрома число клеток лимфоидного ряда и плазматических клеток (селезенка), так как уровень вышеуказанных показателей при комбинированном действии бензола и хрома изменялся в большей степени, чем при изолированном.
В то же время установлены иммунологические параметры, которые можно отнести к маркерам ответа при действии только бензола или хрома. Так, бензол в большей степени влиял на клеточные параметры костного мозга крыс, что выражалось в увеличении клеток лимфоидного ряда: на 45 сутки экспозиции относительного числа - на 145% (2 группа), на 123% (3 группа), на 108% (4 группа); абсолютного количества - на 145% (2 группа), на 127% (3 группа), на 109% (4 группа). Подобное увеличение числа клеток лимфоидного ряда установлено и на 135 сутки эксперимента: относительного количества на 138% (2 группа), на 85% (3 группа), на 77% (4 группа); абсолютного числа клеток лимфоидного ряда - на 145% (2 группа), на 82% (3, 4 группы). Наряду с описанными изменениями, воздействие бензола приводило к снижению количества клеток миелоидного ряда на 135-е сутки экспозиции.
Оценивая изолированное влияние хрома, выявлено, что в наибольшей степени были изменены клеточные параметры селезенки. Так, максимальное увеличение числа клеток эритроидного ряда установлено на 90-е сутки эксперимента у крыс 3 группы - на 146%, при этом у крыс 2-й и 4-й групп это повышение происходило на 85%. Количество клеток миелоидного ряда было максимально снижено - на 43% у животных 3 группы на 135-е сутки, при этом данный показатель у крыс 2-й и 4-й групп достоверно не изменялся. Аналогичное влияние хром оказывал на клетки миелоидного ряда селезенки у мышей. Вместе с тем, воздействие хрома выражалось в снижении количества CD8- лимфоцитов селезенки на 90-е сутки эксперимента: относительного числа на 33% (3 группа), при этом у крыс 2-й и 4-й групп этот параметр достоверно не изменялся; абсолютного количества - на 58% (3 группа), на 39% (2 группа), на 46% (4 группа). На основании полученных данных, можно сделать заключение о том, что изолированно бензол оказывает свое воздействие в большей степени на клетки костного мозга, изолированное же поступление хрома - на иммунологические показатели селезенки.
Помимо перечисленных механизмов, приводящих к установленным сдвигам иммунологических параметров, в их основе может также лежать активация процессов СРО, которая является результатом воздействия хрома, как металла переменной валентности, а также
- бензола, биотрансформация которого осуществляется с участием механизмов СРО (Общая токсикология / под ред. Б. А. Курляндского, В. А. Филова - М. : Медицина, 2002. 608 е.; Изтлеутов, М. К. Патогенез нарушений гомеостаза, вызванных избыточным поступлением хрома в организм, и пути их коррекции : автореф. дис. ... д-ра мед. наук. М., 2004. 48 е.; Valko, М. Metals, Toxicity and Oxidative Stress / M. Valko, H. Morris, M. T. D. Cronin // Current Medicinal Chemistry. 2005. Vol. 12. P. 1161-1208). Поэтому на следующем этапе нашего исследования, были изучены особенности воздействия бензола, бихромата калия и их комбинации на свободно-радикальное перекисное окисление липидов, антиоксидантный статус млекопитающих. В условиях воздействия указанных веществ на организм крыс Вистар и мышей (CBAxC57B16)Fl установлены однонаправленные изменения, выражавшиеся в увеличении интенсивности СРО (сыворотка крови, селезенка, печень) и ПОЛ (селезенка, печень).
Так, активация процессов СРО в сыворотке крови, селезенке и печени крыс и мышей опытных групп характеризовалась увеличением параметров хемшпоминесценции (повышение величины спонтанной светимости, быстрой вспышки и интенсивности светосуммы быстрой вспышки). Наиболее выраженные изменения изученных параметров обнаруживались в группе крыс и мышей, получавших комбинацию веществ, и выражались в повышении величины спонтанной светимости, быстрой вспышки и интенсивности светосуммы быстрой вспышки, установленные на 45, 90 и 135-е сутки эксперимента. Негативные результаты нарушения окислительно-восстановительного баланса клетки реализуются, прежде всего, через усиление процесса ПОЛ и накопление продуктов окисления (ДК, МДА) в печени и селезенке крыс опытных групп (табл. 13).
Таблица 13 - Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на интенсивность образования ДК (ед.опт.пл./мг белка) и МДА (нмоль/мг белка)в селезенке и печени крыс Вистар
Группы Сутки Селезенка Печень
Контроль ДК МДА ДК МДА
0,39±0,01 (28) 1,33±0,09 (28) 0,40±0,02 (6) 3,73±0,53 (32)
2 группа 45 033±0,01 (10) 2,82±0,51 (Ю) 0,36±0,01 (10) 18,76±2,05 (8)
90 0,48±0,01 А (8) 1,91 ±0,74 (13) 0,57±0,01 А (8) 3,97±1,05 А (18)
135 0,39±0,02А# (8) 6,24±1,63А# (8) 0,43±0,28А# (8) 7,77±2,54 А (9)
3 группа 45 0,34±0,01 (10) 2,26±0,40 (8) 0,3 feto,01 (10) 8,28±1,71 (8)
90 0,47±0,01 А (8) 2,03±0,32 (12) 0,57±0,01 А (8) 3,86±0,60А (23)
135 033±0,02# (8) 4,1041,18 (9) 0,36*0,01 # (8) 5,96±2,19 (9)
4 группа 45 0,71 ±0,03 (10) 3,18±0,52 (Ю) 0,73±0,01 (10) 19,79±2,83 (8)
90 0,78±0,01 (8) 8,29±4,62А (9) 0,86±0,01 А (8) 12,45±2,65А (19)
135 0,43±0,03А# (8) 17,52±4,38А# (8) 0,47±0,06А# (8) 5,58±1,59А# (8)
Примечание: здесь и далее в табл. 14 и 15: 1 группа - интактная (контроль), 2 группа - животные, получавшие бензол, 3 группа - животные, получавшие бихромат калия, 4 группа - животные] получавшие комбинацию бензола и бихромата калия; обозначены достоверные отличия (р < 0,05): жирным - по отношению к контролю; А - 45 и 90,45 и 135 дней- # - 90 и 135 дней
Исследование динамики образования ДК и МДА в селезенки и печени крыс выявило общую направленность нарастания их концентрации во всех опытных группах животных с максимумом для ДК на 90 сутки, а для МДА - на 45-е сутки эксперимента. Установленные сдвиги чаще обнаруживались в группе экспериментальных животных, получавших комбинацию веществ.
Одна из причин активации СРО может быть связана со снижением активности антиоксидантных ферментов, поэтому на данном этапе работы была также исследована активность СОД и каталазы в различные сроки воздействия изучаемых веществ. Изучение активности антиоксидантных ферментов в эритроцитах крыс всех опытных групп характеризовалась снижением. При этом активность СОД достигала минимума на поздних сроках эксперимента во всех опытных группах животных, в то время как активность каталазы -на 45 и 135-е сутки чаще всего у крыс 2-й и 3-й групп (табл. 14.).
Таблица 14 - Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на активность антиоксидантных ферментов в эритроцитах крыс Вистар
Группы Сутки СОД, Усл.ед./гНЬ Каталаза, Усл.ед./гНЬ
Контроль п=20 226,68±25,58 257,40±8,49
2 группа 45(п=6) 207,97± 14,40 230,36±6,72
90(п=6) 112,12±9,55А 269,23±9,59А
135 (п=7) 33,63±3,34А# 165,03±15,35А#
3 группа 45(п=6) 189,01 ±9,86 218,6&±3,75
90(п=6) 12339*14,24 А 274,79±8,04А
135(п=7) 124,78±53,01 171,93±20,85А#
4 группа 45(п=б) 154,70±7,39 198,85±3,55
90(п=6) 144,52±10,68 271,28±13,20А
135(п=7) 26,05±2,88А# 224,51±42,33
Активность антиоксидантных ферментов в эритроцитах мышей всех опытных групп также была снижена, при этом минимальные значения активности СОД и каталазы установлены на 135-е сутки воздействия веществ (табл. 15).
Таблица 15 - Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на активность антиоксидантных ферментов в эритроцитах мышей (СВАхС57В16)Н
Группы Сутки СОД, Усл.ед./гНЬ Каталаза, Усл.ед./гНЬ
Контроль п=20 156,44±9,18 222,12±15,14
2 группа 45(п=11) 114,82±15,38 210,90±24,03
90 (п=7) 156,18±4,92А 235,71 ±1,51
135 (п=5) 63,94±13,40А# 160,51±15,21#
3 группа 45(п=13) 153,85±9,47 193,86±15,27
90 (п=7) 205,52±8,84 ▲ 254,14±5,20А
135(п=5) 92,76±16,11А# 115,83±6,91А#
4 группа 45(п=7) 80,92± 10,70 155,15±13,55
90 (п=7) 143,68±9,12А 247,80±4,97 ▲
135(п=5) 61,64±19,92# 134,17±18,24#
Таким образом, воздействие бензола, бихромата калия и комбинации данных веществ на крыс и мышей, приводило к активации процессов СРО и ПОЛ на фоне подавления активности
антиокислительных ферментов, что выражалось в падении активности каталазы и супероксиддисмутазы эритроцитов крови и нарастании концентрации МДА, ДК в гомогенатах печени и селезенке крыс.
Обсуждая полученные результаты, необходимо отметить, что активация процессов СРО является результатом воздействия хрома, как металла переменной валентности, а также -бензола, биотрансформация которого осуществляется с участием механизмов СРО, так как известно, что изучаемые вещества способны индуцировать оксидативный стресс и активацию СРО (Изтлеутов, М. К. Патогенез нарушений гомеостаза, вызванных избыточным поступлением хрома в организм, и пути их коррекции : автореф. дис. ... д-ра мед. наук. М., 2004. 48 е.; Valko, М. Metals, Toxicity and Oxidative Stress / M. Valko, H. Morris, M. T. D. Cronin // Current Medicinal Chemistry. 2005. Vol. 12. P. 1161-1208). В основе оксидативного стресса лежит генерация в клетке активных форм кислорода (АФК), представляющих собой продукты неполного восстановления его молекул: свободные радикалы, перекиси и другие метаболиты, обладающие высокой реакционной способностью (Турпаев, К. Т. Активные формы кислорода и регуляция экспрессии генов // Биохимия. 2002. Т. 67, № 3. С. 339-352; Друзья и враги. Активные формы кислорода и азота / Д. Б. Зоров [и др.] // Биохимия. 2005. Т. 70, № 2. С. 265272; Vitamin Е down-modulates mitogen-activated protein kinases, nuclear factor-rB and inflammatory responses in lung epithelial cells / B. Ekstrand-Hammarstrom [et al ] // Clin, and Exp. Immunol. 2007. Vol. 147, № 2. P. 359-369). Согласно современным представлениям, ионы Cr (VI), попадая в организм, подвергаются процессу восстановления до Cr (III), в процессе которого появляются АФК, образующиеся по реакциям Хабера-Вейса и Фентона (Jomova, К. Advances in metal-induced oxidative stress and human disease / K. Jomova, M. Valko // Toxicology. 2011. Vol. 283. Issues 2-3. P. 65-87). С другой стороны, окисление бензола до его гидрофильных метаболитов также сопровождается образованием АФК и может приводить к серьезным повреждениям клеточных мембран (Куценко, С. А. Основы токсикологии. СПб., 2004. 720 е.). В интактной клетке оксидативные процессы находятся под строгим антиоксидантных систем, которые регулируют уровень АФК, первичных продуктов перекисного окисления липидов (Кудряшов, Ю. Б. Исследование зависимости между поглощенной энергией ЭП УВЧ и ответными биологическими реакциями в условиях in vitro и in vivo / Ю. Б. Кудряшов, С. Ю. Перов // Прикладные информационные аспекты медицины. 2005. Т. 8, № 1-2. С. 59-64; Аклеев, А. В. Хронический лучевой синдром у жителей прибрежных сел реки Теча / Уральский НПЦ радиац. медицины. Челябинск : Книга, 2012. 464 е.). Избыточная генерация АФК нарушает баланс между продукцией АФК и механизмами антиоксидантного контроля за их содержанием, и в конечном итоге приводит к истощению эндогенного антиоксидантного потенциала и развития «окислительного стресса», который оказывает негативное влияние на иммунокомпетентные клетки, нарушая их способность к пролиферации и изменяя соотношение регуляторных субпопуляций лимфоцитов, нарушая синтез ДНК и белка в лимфоцитах и, как следствие этого, приводя к подавлению иммунных реакций (Rushmore, Т. Covalent binding of benzene and its metabolites to DNA in rabbit bone marrow mitochondria in vitro / T. Rushmore, R. Snyder, G. Kalf // Chem. Biol. Interact. 1984. Vol. 49. P. 133-154.; Sakurai, H. Vanadium distribution in rats and DNA cleavage by vanadyl complex : implication for vanadium toxicity and biological effects // Environ. Healh Perspect. 1994. Vol. 102. Suppl. 3. P. 35-36. ; Yamanaka, K. Induction of lung-specific DNA damage by metabolically methylated arsenics via the production of free radicals / K. Yamanaka, S. Okada // Environ. Healh Perspect 1994 Vol 102 Suppl. 3. P. 37-40).
Еще одним следствием избыточной активации ПОЛ является запуск апоптотического каскада с участием его «митоховдриального» механизма, который реализуется и в лимфоцитах, в частности, под действием глюкокортикоидов (Владимирская, Е. Б. Апоптоз в регуляции клеточного равновесия и формирования опухолевого роста II Вопросы гематологии, онкологии и иммунопатологии в педиатрии. 2003. Т. 2, № 7. С. 5-11). Было проведено исследование влияния указанных веществ на процессы апоптоза спленоцитов крыс Вистар, которое выявило усиление интенсивности апоптоза, проявившееся увеличением количества клеток, находящихся в апоптозе и уменьшением числа клеток, находящихся в покое и пресинтетическом клеточном
цикле и митотически активных клеток. В то же время, иммуноцитохимические исследования, проведенные на аналогичной модели, показали, что воздействие хрома и бензола индуцирует программированную гибель тимоцитов и лимфоцитов в Т-зонах селезенки (периартериальная муфта) и лимфатических узлов (паракортикальная зона). При этом апоптозные дискретные тельца не подвергаются фагоцитозу, а чаще всего находятся в окружении индексных стромальных элементов, которые иногда формируют кистозные полости. Появление подобных апоптозных клеток и их группировок свидетельствует, скорее всего, о межклеточной индукции программированной клеточной гибели (Ермолина, Е В. Морфофункциональная характеристика гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной и иммунной систем организма экспериментальных животных при воздействии хрома и бензола: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Оренбург, 2013. 26 е.).
Выявленное повышение числа апоптирующих клеток, возможно, может являться следствием повышенной концентрации хрома, так как Сг3+ и Сг6+ индуцируют формирование свободных радикалов, особенно в регуляторных областях генов транскрипционных факторов и анти-онкогенов, т.е. генов, требующих в процессе функционирования многочисленных взаимодействий «ген — белок» и «ген—ген» (Manning, В. W. Effects of benzene metabolites on receptor-mediated phagocytosis and cytoskeletal integrity in mouse peritoneal macrophages / B. W. Manning, D. O. Adams, J. G. Lewis // Toxicol, appl. Parmacol. 1994. Vol. 126. P. 214-223) и способствуют истощению внутриклеточного пула антиоксидантов (глутатиона, аскорбиновой кислоты, селена И Т.Д.) (O'Brien, P. Chemical models important in understanding the ways in which chromate can damage DNA / P. O'Brien, A. Kortenkamp // Environ Health Perspect. 1994. Vol. 102, Suppl. 3. P. 310). В этих условиях возникают многочисленные одиночные разрывы ДНК, перекрестные связи, что запускает программированную смерть клетки. Ведущую роль в Сг3+ и Сг +-индуцированном апоптозе играет генерация свободных радикалов, под действием которых возникает значительное количество потенциально нерепарируемых повреждений ДНК (Sakurai, Н. Vanadium distribution in rats and DNA cleavage by vanadyl complex : implication for vanadium toxicity and biological effects // Environ. Healh Perspect. 1994. Vol. 102. Suppl. 3. P. 35-36; Yamanaka, K. Induction of lung-specific DNA damage by metabolically methylated arsenics via the production of free radicals / K. Yamanaka, S. Okada // Environ. Healh Perspect. 1994. Vol. 102, Suppl. 3. P. 37-40).
Следует также отметить, что активность супероксиддисмутазы также оказывает влияние на развитие программированной смерти клеток, так как СОД является ранним ингибитором апоптоза. Было установлено, что у крыс, получавших хром, активность СОД была снижена, а у животных, получавших бензол - повышена. Следовательно, комплексная роль меди, цинка и марганца как эссенциальных кофакторов различных изоформ СОД заключается также в защите генома от продуктов ПОЛ и раннем предупреждении программированной смерти клетки.
Вместе с тем, цитокины (ИЛ-2, ИЛ-4, ИНФу) и ионы Zn2+, согласно гипотезе программы клеточной гибели, выполняют роль «факторов выживания», отсутствие которых в микроокружении приводит клетки к гибели (Steller, Н. Mechanisms and Genes of Cellular Suicide // Science. 1995. Vol. 267. P. 1445-1449). Наиболее чувствительны к отсутствию «факторов выживания» незрелые клетки, особенно предшественники Т-лимфоцитов, которые погибают из-за дефицита факторов роста, в частности, ИНФу. Этим можно объяснить выявленное нами снижение митотически активных клеток, что, возможно, является результатом пониженной концентрации ИНФу. Предшественники В-лимфоцитов менее уязвимы благодаря сохранению специфичного для них ростового фактора ИЛ-4 (Hawkins, С. J. The role of the Bcl-2 family of apoptosis regulatory proteins in the immune system / C. J. Hawkins, D. L. Vaux // Seminars in immunology. 1997. Vol. 9, № 1. P. 25-33). Вместе с тем, снижение концентрации Zn2+ вызывает индукцию апоптоза, что подтверждено исследованиями (Lohmann, R. D. Cadmium and zinc mediated changes of the Ca(2+)-dependent endonuclease in apoptosis / R. D. Lohmann, D. Beyersmann // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1993. Vol. 15, № 3. P. 1097-1103; Sutherland, L. C. Zinc has no effect on lL-3-mediated apoptosis of BAF-3 cells but enhances CD95-mediated apoptosis of jurkat cells / L. C. Sutherland, C. L. Anderson, G. T. Williams // J. Immunol. Methods. 2000. Vol. 3, № 234 (1-2). P. 43-50), в свою очередь, установленное нами возрастание
потенциала апоптирующих епленоцитов у крыс, возможно, объясняется уменьшением концентрации ионов Zn2+ в крови экспериментальных животных опытных групп, выявленное на 135 сутки.
Еще один механизм, который может лежать в основе установленных изменений изученных параметров - это уровень микроэлементов в биосредах. Показано, что изменение уровня отдельных микроэлементов влияет, как на иммунологические, так и на биохимические параметры (Быстрых, В. В. Гигиеническая оценка влияния питьевой воды на здоровье населения // Гигиена и санитария. 1998. № 6. С. 20-22; Экология человека на урбанизированных и сельских территориях / В. М. Боев [и др.]. - Оренбург, 2003. 392 е.; Боев, В. М. Микроэлементы и доказательная медицина. - М. : Медицина, 2005. 208 е.). Поэтому изменения концентрации МЭ в биосредах также рассматриваются в качестве одного из механизмов изменений иммунологических параметров при воздействии химических факторов (Кудрин, А. В. Микроэлементы в иммунологии и онкологии // А. В. Кудрин, О. А. Громова. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2007. 544 е.; Мамырбаев, А. А. Влияние производственного контакта с соединениями хрома на клеточный иммунитет работающих / А. А. Мамырбаев, Б. В. Засорин, С. В. Малышкина // Гигиена труда и медицинская экология. 2005. № 3(8). С. 42-48; Lee, D. W. Iron dysregulation and neurodegeneration : the molecular connection / D. W. Lee, J. K. Andersen, D. Kaur // Mol. Interv. 2006. Apr ; 6 (2). P. 89-97). Поэтому было оценено содержание микроэлементов в селезенке, печени, крови крыс Вистар при влиянии бензола, хрома и их комбинации.
Установлено, что в периферической крови всех опытных крыс из пяти изученных микроэлементов на сроке 45, 90 и 135 дней обращает на себя внимание общая тенденция к снижению концентрации меди, железа, никеля и, напротив, к увеличению содержания хрома и цинка. При этом необходимо отметить, что данная тенденция наиболее выражена через 135 дней после начала эксперимента (табл.16.).
Микроэлементный состав селезенки крыс опытных групп характеризовался увеличением уровней меди, железа и хрома на поздних сроках эксперимента (табл. 17.).
В печени опытных крыс установлено увеличение концентрации хрома и разнонаправленные изменения уровней меди, цинка и железа в различные сроки наблюдения (табл.18.).
Таким образом, воздействие бензола, бихромата калия и их комбинации вызывало изменение уровней МЭ в биосубстратах экспериментальных крыс, выражавшееся в снижении концентрации Cu, Ni (кровь, печень), Fe (кровь, селезенка, печень) и повышении содержания Zn (кровь, селезенка), Сг (кровь, селезенка, печень).
Установленный дисбаланс МЭ также может быть одной из причин обнаруженных сдвигов иммунологических показателей. Изменение в содержании микроэлементов можно объяснить тем, что с одной стороны крысы получали хром вместе с водой, а с другой стороны тем, что на всасывание хрома оказывают влияние уровень цинка и железа (Микроэлементозы человека / А. П. Авцын [и др.]. М„ 1991. 496 е.). Вместе с тем, выявляется закономерность в сдвигах содержания таких МЭ как, Сг и Fe (кровь, печень), Zn и Сг (кровь, печень), Zn и Си (кровь, печень), Ni и Fe (кровь, печень). Установленный дисбаланс микроэлементов можно объяснить их взаимодействием друг с другом, которое проявляется в виде синергических и антагонистических эффектов (Боев, В. М. Микроэлементы и доказательная медицина. М. : Медицина, 2005. 208 е.). Так, в настоящее время установлен антагонизм (Zn и Cu; Zn и Fe, Fe и Сг, Zn и Сг) и синергизм (Fe и Ni) изученных нами металлов.
Так, обнаруженное нами в крови и селезенке (45 и 90-е сутки) увеличение содержания Zn, вероятно, связано со сниженной концентрацией Си, в то время как повышение концентрации Си в печени (90-е сутки), возможно, связано со снижением уровня Zn. Предположительно, антагонизм Zn и Си связан с тем, что Си образует более прочное соединение с металлотеином, чем Zn, хотя оба металла активируют его синтез, поэтому в результате увеличение в организме содержания Zn ведет к снижению содержания меди за счет связывания с металлотеином, осуществляющим, возможно, внутриклеточный транспорт этих металлов и регулирование процесса их всасывания.
Таблица 16 - Влияние хрома, бензола и их комбинации на содержание микроэлементов (мкг/г) в крови крыс Вистар (Ме, 25-й и 75-й процентиль)
Группы Сутки Си гп Ре № Сг
1п п эуппа =24 0,87 [0,79; 1,021 4,92 [4,0; 5,471 368 [292;477| 0,07 [0,03; 0,201 0 [0; 0,021
2 группа 45 п=20 1,04 [0,93; 1,07] 4,54 [4,26; 5,31] 352 [293; 403] 0,09 [0,04; 0,16] 0,06 [0; 0,08]
90 п=11 0,71 ж [0,66; 0,81] 6,34 а [5,41; 6,77[ 288а |269; 348| 0,03 а 10,01; 0,04] 0,03 [0,02; 0,05]
135 п=5 0,47 а* 10,42; 0,521 3,57а« [3,44; 3,711 247а (262; 293] 0,02 а [0,02; 0,03) 0,01« [0,01; 0,02]
3 группа 45 п=20 0,83 [0,74; 1,12] 5,32 [4,48; 7,141 319 |276; 384] 0,03 [0,02; 0,071 033 |0,22; 0,43]
90 п=11 0,65 а [0,59; 0,71| 5,62 15,02; 6,7| 399 [ЗЗО; 473] 0,07 [0,03; 0,08] 0,23 а |0,09; 0,29]
135 п=5 0,52 а« [0,36; 0,69| 3,88а» [2,68; 5,09] 202 а« [125; 279[ 0,02« 10,02; 0,031 0,52 а« |036; 0,68|
4 группа 45 п=22 0,94 [0,87; 1,15] 4,36 [3,76; 4,94] 364 [320; 396] 0,06 [0,05; 0,09] 0,48 [0,40; 0,581
90 п=15 0,74 а [0,72; 0,821 5,57 а [4,8; 6,98] 365 [312; 450] 0,85 [0,56; 1,09] 0,28 а [0,25; 0,32)
135 п=5 0,49 а # [0,44; 0,541 3,81 а« [3,3; 4,32| 122а« |70; 173| 0,01а« |0,01; 0,021 0,19а« |0,1; 0,28|
Примечан получавш комбинащ отношени ле: здесь и далее в табл. 17 и 18: 1 группа - интактная (контроль), 2 группа - животные, ле бензол, 3 группа - животные, получавшие бихромат калия, 4 группа - животные, получавшие по бензола и бихромата калия; обозначены достоверные отличия (р < 0,05): жирным - по о к контоолю: А - 45 и 90.45 и 135 дней: # - 90 и 135 дней.
Таблица 17 - Влияние хрома, бензола и их комбинации на содержание микроэлементов (мкг/г) в селезенке крыс Вистар (Ме, 25-й и 75-й процентиль)
Группы | Сутки Си гп Ре № Сг
1 группа п=17 1,82 [1,58; 3,78] 18,53 [15,7; 22,67] 280 [127; 424] 0,48 [0,12; 1,21] 0,3 [0,02; 1,11]
2 группа 45 п=10 3,58 [1,65; 4,11] 20,02 [16,94; 22,44] 234 [132:375] 0,51 [0,19; 0,81] 0,16 [0,06; 0,28]
90 п=7 5,09 а [2,47; 6,75| 17,28 [14,05; 25,77] 228 [171; 252] 1,39 а [0,1; 2,53] 0,38 а [0,32; 1,65]
135 п=5 1,75» [1,74; 1,76] 16,56 [15,94; 17,18] 495 а« [460;531| 0,28 [0,18; 0,38] 0,32 а [0,21; 0,43]
3 группа 45 п=10 2,06 [1,36; 3,72] 21,57 [15,86; 25,52] 138 [85;231] 0,33 [0,05; 0,99] 3,39 [1,6; 7,65)
90 п=6 3,83 а [2,35; 4,71] 12,6а [8,20; 23,64] 141 |87; 173| 1,24 а [0,72; 1,64] 2,60 [1,37; 5,71]
135 п=5 2,46 [2,39; 2,53] 18,32 [18,15; 18,48] 490 а« [430; 549] 1,27 а [1,17; 1,37] 18а« [13,85; 23,50]
4 группа 45 п=9 2,39 [1,60; 5,27] 22,26 117,76; 24,98| 178 [117; 456] 0,14 [0,04; 0,90] 1,77 11,24; 6,80|
90 п=7 3,1а [2,18; 7,661 18,02 [8,18; 22,471 124 [101; 2721 0,91 [0,29; 2,501 1,56 [0,90; 8,951
135 п=5 6,56 а |4,19; 8,931 23,32» [20,20; 26,45] 500 а« |400; 599] 0,99 [0,50; 1,48] 15а« 112,5; 20,0|
Таблица 18 - Влияние хрома, бензола и их комбинации на содержание микроэлементов (мкг/г) в печени крыс Вистар (Ме, 25-й и 75-й процентиль)
Группы Сутки Си Zn Fe Ni Сг
1 группа п=19 2,82 [2,85; 3,11] 20,32 [16,46; 25,24] 64,38 [55; 88] 0,07 [0,03; 0,08] 0,02 [0; 0,051
2 группа 45 п=17 2,76 [2,06; 3,01] 18,07 [13,13; 19,78] 48,24 [34; 67] 0,08 [0,044 0,11] 0,02 [0; 0,121
90 п=8 3,16л [3,02; 3,23[ 22,72 а [18,89; 24,61] 81а [62; 85] 0,04 [0,03; 0,19] 0,02 [0,02; 0,13]
135 п=8 3,17а [3,08; 3,48] 17,34* [15,6; 20,01] 123а [73; 136] 0,07 [0,07; 0,19] 0,01 [0,001; 0,01]
3 группа 45 п=15 2,28 [2,07; 2,75[ 17,04 (13,78; 18,92] 42,44 [27; 48] 0,08 [0,03; 0,17] 3,32 [2,61; 3,85]
90 п=8 2,23 а [2,01; 2,65] 17,6 [13,26; 20,36) 44,81 [36; 49] 0,14 [0,06; 0,19] 3,03 [1,94; 3,61]
135 п=5 3,23а« [2,81; 3,42] 32а« [23,66; 73,53] 103а« |98; ИЗ] 0,05 [0,03; 0,13] 10,72 а« [8,65; 13,65|
4 группа 45 п=18 2,53 [2,15; 2,94] 17,98 [13,75; 20,40] 38 [34; 51] 0,05 [0,02; 0,13] 2,4 [1,46; 3,421
90 п=18 3,54а [3,27; 3,77] 21,77 а [20,14; 23,64] 55,67 [48; 63] 0,16а [0,08; 0,23] 1,91 [1,60; 2,85]
135 п=5 3,1« [2,44; 3,41] 23 [14,99; 25,44] 49 [46; 65] 0,02« [0,01; 0,1] 4,59а« [3,59; 5,33]
Так, обнаруженное нами в крови и селезенке (45 и 90-е сутки) увеличение содержания Zn, вероятно, связано со сниженной концентрацией Си, в то время как повышение концентрации Си в печени (90-е сутки), возможно, связано со снижением уровня Zn. Предположительно, антагонизм Zn и Си связан с тем, что Си образует более прочное соединение с металлотеином, чем Zn, хотя оба металла активируют его синтез, поэтому в результате увеличение в организме содержания Zn ведет к снижению содержания меди за счет связывания с металлотеином, осуществляющим, возможно, внутриклеточный транспорт этих металлов и регулирование процесса их всасывания. Вместе с тем, антагонистические отношения Zn и Fe могут быть причиной пониженного содержания Fe в крови на фоне повышенного уровня Zn. В тоже время, увеличение содержания Сг, установленное во всех биосубстратах, в свою очередь, приводит к снижению концентрации Fe (кровь 45, 90 и 135-е сутки) и Zn (кровь 135-е сутки, печень 45, 90-е сутки), так как на всасывание Сг оказывают влияние Zn и Fe, содержание которых было снижено в указанных субстратах. Кроме того, предполагается существование конкуренции Сг с Fe за связывание с общим носителем' (трансферрином) в кровяном русле (Jomova, К. Advances in metal-induced oxidative stress and human disease / K. Jomova, M. Valko // Toxicology. 2011. Vol. 283. Issues 2-3. P. 65-87). Вместе с тем, выявленное уменьшение содержания № и Fe в крови (45 и 135 сутки) экспериментальных животных может быть объяснено существующим физиологическим синергизмом между этими МЭ, когда дефицит одного их них влечет за собой дефицит другого и наоборот (Сусликов, В. Л. Геохимическая экология болезней. В 4 т. Т. 2. Атомовиты. М. : Гелиос АРВ, 2000. 672 е.). '
Для установления связи установленных сдвигов иммунологических, биохимических параметров и содержания МЭ в биосредах (кровь, селезенка, печень) был проведен корреляционный анализ между содержанием МЭ в биосредах (кровь, селезенка, печень) и иммунологическими, биохимическими параметрами.
Так, дисбаланс меди и цинка, развивающийся из-за поступления и кумуляции Cr (VI), приводит также к снижению активности антиоксидантных ферментов, а именно, Си-СОД и Zn-СОД, так как МЭ являются кофакторами металлоферментов (Halliwell, В. Free Radicals in Biology and Medicine / B. Halliwell, J. M. C. Gutteridge // Biol. Med. 1995. Vol. 18 (1). P. 125-126). Поэтому активность СОД находится в прямой зависимости от содержания цинка и меди, что подтверждается корреляционными связями, установленными между уровнем меди и активностью СОД и содержанием цинка и активностью СОД. Снижение активности антиоксидантных ферментов приводит к активации процессов СРО, в частности ПОЛ, что сопровождается увеличением концентрации ДК и МДА. Так, нарастание концентрации МДА, ДК в гомогенатах печени и селезенки находится в обратной зависимости с содержанием меди и цинка, что подтверждается корреляционными связями, установленными между уровнем меди и концентрацией ДК в печени и селезенке и содержанием цинка и уровнем МДА.
При этом активация процессов СРО в селезенке, например, может приводить через усиление ПОЛ к повреждению клеточных мембран и в конечном итоге - к некрозу или апоптозу, что объясняет уменьшение количества спленокариоцитов и снижение веса органа. Сказанное иллюстрирует прямую зависимость числа спленокариоцитов от содержания цинка и меди, что подтверждается корреляционными связями, установленными между числом спленокариоцитов и уровнем меди и содержанием цинка. ^
В то же время, генерация свободных радикалов играет ведущую роль в Сг индуцированном апоптозе, под действием которых возникает значительное количество потенциально нерепарируемых повреждений ДНК (Sakurai, Н. Vanadium distribution in rats and DNA cleavage by vanadyl complex : implication for vanadium toxicity and biological effects // Environ. Healh Perspect. 1994. Vol. 102. Suppl. 3. P. 35-36; Yamanaka, K. Induction of lung-specific DNA damage by metabolically methylated arsenics via the production of free radicals / K. Yamanaka, S. Okada // Environ. Healh Perspect. 1994. Vol. 102, Suppl. 3. P. 37-40). В результате чего активация апоптоза может быть причиной снижения субпопуляционного состава Т-лимфоцитов селезенки CD3-, CD4-, CD-8-лимфоцитов. Поэтому число CD3-, CD4-, CD-8-лимфоцитов находится в обратной зависимости от содержания хрома, что подтверждается корреляционными связями, установленными между уровнем хрома и числом СОЗ-лимфоцитов, С04-лимфоцитов, количеством CD-8-лимфоцитов.
Повышение концентрации хрома (кровь, селезенка, печень) способствует активации СРО, так как Сг3" и Сг6+ индуцируют формирование свободных радикалов, особенно в регуляторных областях генов транскрипционных факторов и анти-онкогенов, т.е. генов, требующих в процессе функционирования многочисленных взаимодействий «ген — белок» и «ген—ген» (Manning, В. W. Effects of benzene metabolites on receptor-mediated phagocytosis and cytoskeletal integrity in mouse peritoneal macrophages / B. W. Manning, D. O. Adams, J. G. Lewis // Toxicol, appl. Parmacol. 1994. Vol. 126. P. 214-223) и способствуют истощению внутриклеточного пула антиоксидантов (O'Brien, P. Chemical models important in understanding the ways in which chromate can damage DNA / P. O'Brien, A. Kortenkamp // Environ Health Perspect. 1994. Vol. 102, Suppl. 3. P. 3-10). Поэтому увеличение концентрации хрома находится в обратной зависимости с активностью СОД и каталазы, что подтверждается корреляционными связями, установленными между уровнем хрома и активностью СОД и каталазы. В то же время повышение содержания хрома находится в прямой зависимости между нарастанием уровня ДК и МДА, что подтверждается корреляционными связями, установленными между содержанием хрома и концентрацией ДК и содержанием МДА.
Под действием Сг происходит выраженный дисбаланс продукции цитокинов популяциями Т-хелперов I и II типов (ИЛ-2, ИНФ-у, ИЛ-4 и ИЛ-6) (Immunotoxic effects of mercuric compounds on human lymphocytes and monocytes. Suppression of T-cell activation / B. J. Shenker [et al ] // Immunopharmacoljgy and Immunotoxicology. 1992. Vol. 14, № 3. P. 539-553; Koppel, C. Mercury concentrations, clinical and neuropsychological findings in patients suspecting mercury poisoning from amalgam fillings / C. Koppel, H. Baudisch, D. Gotz // Trace Elements in Man and Animals - TEMA-8 / eds. M. Anke, D. Meissner, C. F. Mills. - Dresden, 1993. P. 835-839). Поэтому продукция ИЛ-6 и ИНФ-у находится в обратной зависимости от содержания хрома, что
подтверждается корреляционными связями, установленными между уровнем хрома и концентрацией ИЛ-6, уровнем ИНФ-у.
Экспериментальный недостаток меди у животных характеризовался снижением субпопуляции CD4+, подавлением функциональной активности Т- и В-лимфоцитов (Ребров, В. Г. Витамины и микроэлементы / В. Г. Ребров, О. А. Громова. М., 2003. 648 е.; Скальный, А. В. Биоэлементы в медицине / А. В. Скальный, И. А. Рудаков. - М. : ОНИКС 21 век : Мир, 2004. 272 е.). Дефицит меди (кровь) ингибирует иммунный ответ, при этом страдают функции главным образом Т-хелперов (Долгих, В. Т. Основы иммунопатологии. - М. : Медицинская книга ; Н. Новгород : Изд-во НГМА, 2000. 204 е.). Соответственно число СВ4-лимфоцитов находится в прямой зависимости от уровня меди, что подтверждается корреляционными связями, установленными между содержанием меди и количеством С04-лимфоцитов. Таким образом, результаты корреляционного анализа между содержанием МЭ в биосредах (кровь, селезенка, печень) и иммунологическими, биохимическими параметрами позволили прийти к заключению о том, что выявленные сдвиги изученных показателей явились результатом взаимного влияния, в основе которого лежит изменение уровня микроэлементов, активация СРО и депрессия иммунной системы.
Таким образом, на основании результатов корреляционного анализа между содержанием МЭ в биосредах и иммунологическими, биохимическими параметрами можно прийти к заключению о том, что выявленная депрессия иммунной системы явилась результатом влияния процессов СРО и изменения уровня микроэлементов.
В целом, учитывая данные, полученные в работе, можно предположить, что в основе обнаруженных изменений изученных иммунологических параметров лежит ряд факторов: во-первых, непосредственное действие хрома, бензола и их комбинации, как на клетки иммунной системы, так и на биохимические показатели; во-вторых, дисбаланс МЭ, который является следствием воздействия хрома; в-третьих, изменения в иммунной системе также могут быть результатом сочетанного влияния биохимических сдвигов и дисбаланса МЭ.
Так, с одной стороны, хром, приводя к дисбалансу МЭ, может способствовать развитию выявленных сдвигов иммунологических и биохимических показателей. С другой стороны, хром и бензол способствуют активации процессов СРО (Liu, К. J. In vivo reduction of chromium (VI) and its related free radical generation / K. J. Liu, X. L. Shi // Mol. Cell. Biochem. 2001. Vol. 222. P. 41-47; Snyder, R. Benzene's toxicity : a consolidated short review of human and animal studies by HA Khan // Human & Experimental Toxicology. 2007. Vol. 26. P. 687-696), тем самым вызывая изменения изученных параметров по сравнению с контрольной группой животных. Поскольку наибольшее количество сдвигов обнаружено в группе животных, получавших комбинацию бензола и бихромата калия, то это свидетельствует о присутствии явления потенцирования действия бензола и хрома.
Таким образом, на основании анализа полученных результатов проведенного экспериментального исследования были определены маркеры биологического ответа организма на действие бензола, хрома и их комбинации. При изолированном влиянии бензола это число клеток миелоидного и лимфоидного ряда в костном мозге; хрома - количество клеток миелоидного и эритроидного ряда в селезенке. При комбинированном воздействии бензола и хрома это число клеток лимфоидного ряда и плазматических клеток (селезенка). Уровень вышеуказанных показателей при действии бензола, хрома и их комбинации изменялся в большей степени.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Полученные данные о влиянии бензола, бихромата калия и их комбинации на организм крыс Вистар и мышей (СВАХС57ВЬ6)Р1 продемонстрировали сложный характер изменений иммунологических, биохимических параметров и содержания микроэлементов в биосредах экспериментальных животных. Во-первых, длительное поступление комбинации бензола и хрома в организм крыс и мышей оказывало угнетающее влияние на количественные и функциональные параметры иммунной системы экспериментальных животных, приводило к дисбалансу микроэлементного состава биосред и активации процессов СРО; во-вторых, в основе выявленных сдвигов параметров иммунной системы лежит повышение интенсивности процессов СРО у крыс (сыворотка крови, селезенка, печень) и мышей (селезенка, печень) и ПОЛ, выражавшееся в нарастании концентрации ДК и МДА (селезенка, печень крыс), на фоне снижения активности каталазы и СОД (эритроциты крыс); в-третьих, изменения изученных параметров чаще выявлялись в группах животных, получавших бензол и комбинацию бензола и бихромата калия на 90 и 135-е сутки эксперимента; в-четвертых, определены приоритетные маркеры биологического ответа организма на изолированное и комбинированное влияние бензола и хрома; при изолированном действии бензола это число клеток миелоидного и лимфоидного ряда в костном мозге; хрома - количество клеток миелоидного и эритроидного ряда в селезенке; при комбинированном воздействии бензола и хрома это число клеток лимфоидного ряда и плазматических клеток в селезенке.
Выявленную способность бензола и хрома активировать процессы СРО можно расценивать как значимый механизм цитотоксичности данных веществ, определяющий установленные в работе структурные и функциональные изменения иммунной системы. Этот механизм запускается с определенного порогового уровня АФК, при этом мобилизация защитных систем клетки ослабевает, тогда, как стимуляция апоптоза продолжает нарастать, что играет значимую роль в клеточном опустошении органов системы иммуногенеза и в развитии иммуносупрессии в условиях воздействия указанных веществ.
Вместе с тем, следует отметить, что установленные сдвиги иммунологических и биохимических показателей имели однотипную направленность, как у крыс, так и у мышей, что позволяет предполагать подобное воздействие изученных веществ и на человека, так как в случае одинаковой чувствительности к веществу разных видов животных, чувствительность к ним человека не должна существенно отличаться (Общая токсикология / под ред. Б. А. Курляндского, В. А. Филова М. : Медицина, 2002. 608 е.). Установленные закономерности могут быть использованы как для дальнейшего изучения механизмов комбинированного воздействия неорганических и органических соединений на иммунную систему организма и могут являться экспериментальным обоснованием для разработки подходов к предупреждению отрицательных последствий воздействия данных ксенобиотиков.
ВЫВОДЫ
1. Хроническое воздействие бензола или бихромата калия и их комбинации оказывало угнетающее влияние на количественные и функциональные параметры иммунной системы крыс Вистар и мышей (СВАхС57В16) особенно на 90 и 135 сутки воздействия.
2. В периферической крови раздельное влияние бензола или бихромата калия и их комбинации на 45, 90 и 135-е сутки экспозиции выражалось в снижении: количества лейкоцитов и лимфоцитов (крысы), фагоцитарного показателя (мыши), концентрации лизоцима (крысы, мыши).
3. При изолированном воздействии бензола или бихромата калия и их комбинации в костном мозге экспериментальных животных выявлено снижение: количества миелокариоцитов (мыши), относительного и абсолютного содержания клеток миелоидного ряда (крысы), числа нейтрофилов (крысы, мыши) и, напротив, увеличение относительного и абсолютного содержания зрелых лимфоцитов (крысы).
4. Установлено, что влияние бензола или бихромата калия и их комбинации в организм крыс Вистар и мышей (СВАхС57В16)Р1 проявлялось в снижении массы селезенки, количества спленокариоцитов, уменьшении относительного и абсолютного числа зрелых лимфоцитов, плазматических клеток, увеличении содержания клеток эритроидного ряда, наиболее выраженному на 90 и 135-е сутки.
5. Хроническое изолированное воздействие бензола или бихромата калия и их комбинации вызывало снижение относительного и абсолютного числа СБЗ*-, С04+-, С08+-лимфоцитов в селезенке крыс, мышей опытных групп и изменение индуцированной конканавалином А выработки цитокинов спленоцитами крыс и мышей (увеличение продукции интерлейкина-4, снижение концентрации интерлейкина-6).
6. Установлено подавление гуморального иммунного ответа у крыс, которое характеризовалось снижением абсолютного числа антителообразующих клеток на селезенку, уровня антител к эритроцитам барана наиболее выраженное на 90-е сутки эксперимента, как при изолированном влиянии бензола, так и при комбинированном его действии с хромом.
7. Выявлено ослабление интенсивности реакции гиперчувствительности замедленного типа, наиболее выраженное на 90-е сутки у крыс, подвергнутых изолированному воздействию бензола, а у мышей - при комбинированном действии бензола и хрома.
8. Показано, что изолированное воздействие бензола или бихромата калия и их комбинации приводило к активации процесса апоптоза спленоцитов крыс Вистар, что проявлялось в увеличении количества клеток, находящихся в апоптозе и уменьшении числа клеток, находящихся в покое и пресинтетическом клеточном цикле.
9. Установлено, что в основе выявленных сдвигов параметров иммунной системы лежит повышение интенсивности процессов свободного радикального окисления у крыс (сыворотка крови, селезенка, печень) и мышей (селезенка, печень) и перекисного окисления липидов (селезенка, печень крыс), на фоне снижения активности супероксиддисмутазы, каталазы (крысы, мыши) и изменение уровня микроэлементов у крыс (снижение концентрации меди, никеля, железа (кровь, печень), повышение содержания хрома (кровь, селезенка, печень)).
10. Установлено, что маркерами биологического ответа организма при изолированном влиянии бензола являются число клеток миелоидного и лимфоидного ряда в костном мозге; хрома - количество клеток миелоидного и эритроидного ряда в селезенке. К маркерам ответа при комбинированном действии бензола и хрома относится число клеток лимфоидного ряда и плазматических клеток в селезенке.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
1. Шарапова, II. В. Влияние хронической интоксикации хромом и бензолом на антиоксидаптный статус / II. В. Шарапова, И. В. Михайлова, С. И. Красиков, В. М. Боев, А. И. Смолягин // Вестник ОГУ. - 2004. - № 10 (35). - С. 132-133.
2. Михайлова, И. В. Изучение комплексного влияния бихромата калия на состояние иммунной системы / И. В. Михайлова // Тезисы региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов. - Оренбург, 2005. - С. 52-53.
3. Боев, В. М. Экспериментально-гигиеническое обоснование модифицирующего действия факторов малой интенсивности на баланс микроэлементов и иммунитет / В. М. Боев, И. В. Михайлова, А. И. Смолягин, М. В. Боев // Материалы Пленума Научного совета по экологии и гигиене окружающей среды РАМН и Минздрава и соцразвития РФ «Экологически обусловленные ущербы здоровью: методология, значения и перспективы оценки». - Москва, 2005. - С. 326-328.
4. Михайлова, II. В. Особенности биологического действия бихромата калия и бензола на крыс Вистар / И. В. Михайлова, А. II. Смолягин, Е. В. Ермолина, М. В. Боев, В. М. Боев // Вестник ОГУ. - 2005. - № 12. - С. 85-89.
5. Михайлова, И. В. Влияние бихромата калия и бензола на иммунный и микроэлементный статус крыс / И. В. Михайлова, А. И. Смолягин, В. М. Боев, Е. В. Ермолина, А. Р. Сярянбаев // Материалы IV конференции иммунологов Урала «Иммунология Урала». -Уфа, 2005. - № 1(4). - С. 19-20.
6. Михайлова, И. В. Влияние бихромата калия и бензола на фагоцитарную активность и микроэлементный статус крыс / И. В. Михайлова, А. И. Смолягин, Е. В. Ермолина, В. М. Боев, А. В. Чеснокова // Материалы V конференции иммунологов Урала «Иммунология Урала». - Оренбург, 2006. - № 1 (5). - С. 20.
7. Михайлова, II. В. Показатели иммунного и микроэлементного статуса у крыс Вистар под влиянием бихромата калия, бензола и их солей / II. В. Михайлова, А. И. Смолягин, Е. В. Ермолина // Вестник Уральской медицинской академической иаукн. -2006.-Т. 3(1).-С. 158-160.
8. Михайлова, И. В. Анализ иммунного и микроэлементного статуса: клинико-экспериментальные аспекты / И. В. Михайлова, А. И. Смолягин, В. М. Боев, Е. В. Попова, Е. С. Перехода, Е. В. Ермолина // Материалы X Всероссийского съезда гигиенистов и санитарных врачей - Москва, 2007. - С. 330-333.
9. Михайлова, II. В. Влияние бихромата калия и бензола на иммунный статус экспериментальных животных / И. В. Михайлова, А. И. Смолягин, Е. С. Перехода // Вестник ОГУ. - 2007. - № 75. - С. 216-218.
10. Михайлова, И. В. Воздействие соединений хрома и бензола на иммунологические и морфологические параметры организма экспериментальных животных / И. В. Михайлова, Е. С. Кислинская, А. И. Смолягин, Ю. П. Семченко, Д. В. Семченко, О. С. Жукова // Морфология. - 2008. - Т. 134, № 5. - С. 83.
11. Михайлова, II. В. Особенности клеточного иммунитета у крыс под влиянием неорганических и органических веществ, содержащихся в воде / И. В. Михайлова, Е. С. Кнслннская, JI. А. Каштанова, А. В. Чеснокова, Е. В. Ермолина // Российский иммунологический журнал. - 2008. - Т. 2 (11), № 2-3. - С. 180.
12. Михайлова, И. В. Влияние бихромата калия, бензола н смеси этих веществ на иммунный ответ мышей / II. В. Михайлова, А. II. Смолягин, Е. В. Ермолина, JI. А. Пушкарева // Вестник ОГУ. - 2009. - № 6. - С. 249-251.
13. Михайлова, И. В. Влияние бихромата калия н бензола на биохимические показатели крыс Вистар / II. В. Михайлова, М. А. Богатое, О. В. Захарова, А. И. Смолягин // Вестннк ОГУ. - 2009. - октябрь. - С. 130-132.
14. Смолягин, А. II. Влияние соединений хрома и бензола на клеточные показатели иммунной системы и содержание микроэлементов у крыс / А. II. Смолягин, II. В.
Михайлова, Е. В. Ермолина, Л. А. Пушкарева // Гигиена и санитария. - 2009. --V» 4. -С. 75-77.
15. Михайлова, И. В. Особенности гуморального иммунного ответа у экспериментальных животных при действии органических и неорганическнх соединений / И. В. Михайлова, Е. С. Кислинская, Л. А. Пушкарева, А. В. Румянцева // Гигиена и санитария . - 2009. - № 4. - С. 73-75.
16. Смолягнн, А. II. Влнянне соединений хрома и бензола на факторы естественной резистентности у экспериментальных животных / А. II. Смолягнн, Е. В. Ермолина, JI. А. Пушкарева, II. В. Михайлова // Вестник Уральской медицинской академической науки. Тематический выпуск по аллергологии и иммунологии. -2010. - № 2-1 (29). - С. 72-73.
17. Михайлова, И. В. Влияние хрома и бензола на иммунную систему и уровень микроэлементов в биосредах крыс Вистар / И. В. Михайлова // Информационный архив (медицина, биология, образование). —2010. — Т. 4, № 3-4. - С. 85-88.
18. Михайлова, И. В. Влияние ксенобиотиков на иммунную систему экспериментальных животных / II. В. Михайлова II Вестник Уральской медицинской академической науки. Тематический выпуск но аллергологии и иммунологии. - 2011. - № 2-1 (35). -С. 47-48.
19. Михайлова, И. В. Длительное токсическое действие малых доз хрома, бензола и их смеси на микроэлементный состав и апоптоз в спленоцитах крыс / И. В. Михайлова,
A. И. Смолягнн, В. М. Боев, В. П. Твердохлиб // Интеллект. Инновации. Инвестиции. -2011.-№4(1). - С. 122-126.
20. Ермолина, Е. В. Влияние бензола и хрома па иммунологические показатели крыс Вистар / Е. В. Ермолина, И. В. Михайлова // Вестник ОГУ. - 2011. - № 16 (135). - С. 274-276.
21. Смолягнн, А. П. Влияние бензола и хрома на пролиферативную активность клеток селезенки экспериментальных животных / А. И. Смолягнн, II. В. Михайлова, Е. В. Ермолина // Цнтокины и воспаление. - 2011. - Т. 10, № 3. - С. 122-124.
22. Чесиокова, Л. А. Влияние хрома на микроэлементный гомеостаз биосубстратов лабораторных животных / Л. А. Чеснокова, И. В. Михайлова, С. И. Красиков, В. М. Боев, А. И. Смолягнн // Гигиена и санитария. - 2012. - № 4. - С. 65-68.
23. Ермолина, Е. В. Влияние ксенобиотиков на апоптоз спленоцитов крыс Вистар / Е. В. Ермолина, А. А. Стадников, П. В. Михайлова // Вестник Уральской медицинской академической науки. - 2012. - № 4 (41). - С. 34.
24. Ермолина, Е. В. Исследование длительного комбинированного влияния бензола и хрома на морфофункцнональное состояние нейроэндокринной и иммунной систем крыс Вистар / Е. В. Ермолина, А. А. Стадников, И. В. Михайлова, А. II. Смолягнн // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2012. - Т. 14, № 5 (2). - С. 444-447.
25. Михайлова, И. В. Влияние бензола и хрома на лимфондные органы крыс Вистар / П.
B. Михайлова // Вестник Уральской медицинской академической науки. - 2012. - № 4 (41).-С. 136-137.
26. Михайлова, II. В. Влияние бензола и хрома на мнкроэлементный состав биосубстратов крыс Вистар / II. В. Михайлова, А. II. Смолягнн, В. М. Боев // Гигиена н санитария. - 2012. - № 3. - С. 63-64.
27. Михайлова, П. В. Влияние хрома и бензола на субпопуляционный состав спленоцитов и биохимические показатели крыс Вистар / И. В. Михайлова, А. П. Смолягнн, С. И. Красиков // Российский иммунологический журнал. - 2012. - Т. 6 (14), №3(1). - С. 107-108.
28. Михайлова, И. В. Изменения в периферической крови и лимфоидных органа мышей при воздействии ксенобиотиков / И.В. Михайлова // Материалы XVI юбилейной межрегиональной научно-практической конференции ГБОУ ДПО ПИУВ
Минздравсоцразвития России «Актуальные вопросы диагностики, лечения и реабилитации больных». - Пенза, 2012. - С. 263-264.
29. Михайлова, П. В. Некоторые показатели состояния антноксндантиых систем эритроцитов при действии бензола и хрома / И.И. Михайлова, 11.11. Шарапова, Л.А. Чеснокова, А.И. Смолягнн, С.И. Красиков // Здоровье населения и среда обитания. -2013. - №6. - С. 42-43.
30. Смолягнн, А. II. Экспериментальное исследование влияния бензола и хрома на иммунную систему организма / А. II. Смолягнн, И. В. Михайлова, Е. В. Ермолина, С. II. Красиков, В. М. Боев // Иммунология. - 2013. - Т. 34, № 1. - С. 57-60.
31. Морфофункциональная характеристика гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной и иммунной систем организма экспериментальных животных при воздействии хрома и бензола: Информационное письмо /Стадников А.А., Ермолина Е.В., Михайлова И.В., Смолягнн А.И. - Оренбург, 2013. - 18 с.
32. Михайлова, И. В. Особенности корреляционных связей лабораторных показателей крыс Вистар при воздействии бензола и хрома / П. В. Михайлова // Российский иммунологический журнал. - 2013. - Т. 7 (16), Л"» 2-3. - С. 177-178.
Список, принятых сокращений в автореферате
АОК - антителообразующие клетки
ГЗТ - гиперчувствительность замедленного типа
ДК - диеновые конъюгаты
ИЛ - интерлейкин
ИФН - интерферон
МДА - малоновый диальдегид
МЭ - микроэлементы
НСТ - тест восстановления нитросинего тетразолия
НСТ сп. - спонтанный НСТ-тест
НСТ инд. - стимулированный НСТ-тест
ПОЛ - перекисное окисление липидов
СОД - супероксиддисмутаза
СРО - свободно-радикальное окисление
ФП - фагоцитарный показатель
ФИ - фагоцитарный индекс
CD (Cluster Differentiation)-распознаваемый моноклональными антителами поверхностный лейкоцитарный антиген соответствующего дифференцировочного кластера
На правах рукописи
МИХАЙЛОВА Ирина Валерьевна
ИММУНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КОМБИНИРОВАННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ БИХРОМАТА КАЛИЯ И БЕНЗОЛА НА ОРГАНИЗМ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
14.03.09 - Клиническая иммунология, аллергология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Челябинск - 2014
Отпечатано: ИП Востриков П.В. За ошибки и неточности автора ИП Востриков П.В. ответственности не несет. Пришло в печать 21.02.2014. Формат-А5. Бумага офисная. Тираж - 100шт. г. Оренбург, ул. Рыбаковская. 100, тел.: (3532) 25-33-60,93-81-12 www.kpoliart.ru, e-mail: rapoliart@gmail.com
Текст научной работы по медицине, диссертация 2014 года, Михайлова, Ирина Валерьевна
/
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения
Российской Федерации
На правах рукописи
МИХАЙЛОВА Ирина Валерьевна
ИММУНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КОМБИНИРОВАННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ БИХРОМАТА КАЛИЯ И БЕНЗОЛА НА ОРГАНИЗМ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
14.03.09 - Клиническая иммунология, аллергология
N.
г-
1П
^ °
о
ю
Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук
С\|
Г^- Научные консультанты:
_ . Смолягин Александр Иванович
Г\1 Сч1 л.
% ^ О доктор медицинских наук, профессор
Боев Виктор Михайлович
Заслуженный деятель науки РФ,
доктор медицинских наук, профессор
Оренбург-2014
ОГЛАВЛЕНИЕ
Оглавление..............................................................................................................................................................................2
Список основных сокращений..............................................................................................................................6
Введение....................................................................................................................................................................................8
Глава 1. Современные представления о воздействии органических и
неорганических веществ на организм..................................................................17
1.1. Распространенность бензола и хрома в окружающей среде и механизмы их действия......................................................................................................17
1.2. Пути преобразования бензола и хрома в организме..............................19
1.3. Влияние бензола и хрома на иммунологические параметры организма в эксперименте и клинике..................................................................26
1.3.1. В оздействие бензола и хрома на показатели периферической крови и костный мозг............................................26
1.3.2. Воздействие бензола и хрома на факторы неспецифической резистентности........................................................29
1.3.3. Воздействие бензола и хрома на Т- и В-систему иммунитета....................................................................................................................30
1.4. Влияние бензола и хрома на апоптоз..................................................................34
1.5. Влияние бензола и хрома на процессы СРО и ПОЛ................................36
1.6. Влияние микроэлементного статуса организма на параметры иммунной системы ............................................................................................................41
Глава 2. Материалы и методы исследований....................................................................................47
2.1 Иммунологические методы исследования......................................................47
2.2 Биохимические методы исследования..................................................................52
2.3 Исследование микроэлементов в биосредах..................................................56
2.4 Статистические методы..................................................................................................................................57
Глава 3. Влияние бензола и бихромата калия и их комбинации на показатели
периферической крови крыс Вистар и мышей
(СВАХС57ВЬ6)П................................................................. 58
3.1. Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на клеточный состав периферической крови крыс Вистар и
мышей (СВАхС57В16)П................................................... 58
3.2. Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на фагоцитарную и метаболическую активность сегментоядерных нейтрофилов периферической крови и перитонеальных макрофагов крыс Вистар и мышей (СВАхС57В16)П............................................................ 65
3.3. Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на уровень лизоцима в сыворотке крови крыс Вистар и мышей (СВАхС57В16)П........................................................... 72
3.4. Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на параметры хемилюминесценции в сыворотке крови крыс Вистар........................................................................... 74
3.5. Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на активность антиоксидантных ферментов в эритроцитах крыс Вистар и мышей (СВАхС57В16)И.................................... 75
3.6. Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на содержание микроэлементов в крови крыс Вистар................ 80
Глава 4. Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на лимфоидные
органы крыс Вистар и мышей
(СВАхС57В16)И................................................................... 84
4.1. Влияние бихромата калия на количество клеток и морфологические показатели лимфоидных органов крыс
Вистар и мышей (СВАхС57В16)П.................................... 84
4.2. Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на
параметры хемилюминесценции в селезенке, печени крыс Вистар и мышей (CBAxC57B16)Fl.................................... 107
4.3. Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на интенсивность образования диеновых конъюгатов и малонового диальдегида в селезенке и печени крыс Вистар ....
4.4. Влияние бихромата калия, бензола и их комбинации на содержание микроэлементов в селезенке крыс Вистар........... 118
4.5. Влияние бихромата калия, бензола и их комбинации на содержание микроэлементов в печени крыс Вистар................ 119
4.6. Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на митотическую активность и апоптоз лимфоцитов селезенки
крыс Вистар................................................................. 121
4.7. Связи между уровнем микроэлементов и значениями иммунологических и биохимических показателей крыс
Вистар........................................................................ 123
Глава 5. Влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на клеточный и гуморальный иммунный ответ крыс Вистар и мышей (CBAxC57B16)Fl................................................................... 127
5.1. Влияние бихромата калия, бензола и их комбинации на клеточный иммунный ответ крыс Вистар и мышей (CBAxC57B16)Fl............................................................ 127
5.2. Влияние бихромата калия, бензола и их комбинации на гуморальный иммунный ответ крыс Вистар и мышей (CBAxC57B16)Fl............................................................ 128
5.3. Влияние бихромата калия, бензола и их комбинации на продукцию цитокинов спленоцитами крыс Вистар и мышей
131
(CBAxC57B16)Fl.........................................................
5.4. Маркеры ответа иммунной системы на воздействие бензола, бихромата калия и их комбинации.................................... 133
■ /
Заключение..............................................................................................................................................................................136
Выводы......................................................................................................................................................................................153
Литературный указатель............................................................................................................................................155
Список использованных сокращений
АсАТ - аспартатаминотрансфераза АлАТ- аланинаминотрансфераза АОК - антителообразующие клетки АТ - антитела
АФК - активные формы кислорода
ГГАКС - гипотоламо-гипофизарно-адренокортикальная система
ГГТ - глутамилтранспептидаза
ГЗТ - гиперчувствительность замедленного типа
ДК - диеновые конъюгаты
ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота
ИФА - иммуноферментный анализ
КОЕ - колониеобразующая единица
Кон А - конканавалин А
МДА - малоновый диальдегид
МЭ - микроэлементы
НСТ сп - спонтанный НСТ - тест
НСТ ст - стимулированный НСТ - тест
НСТ - тест восстановления нитросинего тетразолия
ОХ - общий холестерин
ПДК - предельно допустимая концентрация
ПОЛ - перекисное окисление липидов
П/Я нейтрофилы - палочкоядерные нейтрофилы
РНК - рибонуклеиновая кислота
СРО - свободно-радикальное окисление
С/Я нейтрофилы - сегментоядерные нейтрофилы
ТГ - триглицериды
ФИ - фагоцитарный индекс
ФП - фагоцитарный показатель
ЭБ - эритроциты барана
CD - кластер дифференцировки (cluster of differentiation) CYP 450 - цитохром Р450-зависимые монооксигеназы IL-4 - интерлейкин - 4
Ig А, М, G - иммуноглобулины сыворотки крови А, М, G
IFNy - интерферон-гамма
FR-4 - подтип фолатных рецепторов
Thl - Т хелперы 1 типа
Th2 - Т хелперы 2 типа
Си - медь
Сг - хром
Fe - железо
Ni - никель
Mg - магний
Мп - марганец
Zn - цинк
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования и степень ее разработанности
Иммунная система представляет собой исключительно сложную многокомпонентную систему из быстро делящихся и покоящихся клеток, поэтому она является высокочувствительной к воздействию различных антропогенных факторов, что является одной из причин существенного роста заболеваемости, связанной с нарушением иммунитета, и в первую очередь с нарушением иммунорегуляторных процессов. Снижение функций иммунной системы под влиянием токсичных веществ вызывает индуцированный вариант вторичных иммунодефицитных состояний [116,75,94]. В качестве химических загрязнителей могут выступать различные органические соединения (толуол, бенз[а]пирен, бензол, формальдегид, хлорорганические, фосфорорганические соединения) и неорганические соединения (ртуть, мышьяк, бериллий, цинк, медь, никель, хром, свинец, кадмий и др.) [60,9,188,228]. При любом пути воздействия данных веществ возникает их непосредственный контакт с клетками иммунной системы и формируется системная реакция с соответствующими клинико-иммунологическими и гематологическими проявлениями.
К одним из наиболее распространенных химических поллютантов относятся соединения хрома и бензола, основными источниками загрязнения которыми являются автотранспорт, предприятия газодобывающей, газо- и нефтеперерабатывающей промышленности, машиностроения
[7,40,187,152,209,283]. В литературе имеются немногочисленные работы о влиянии бензола и хрома на отдельные иммунологические параметры [31,40,66,284,232].
Поскольку для современной промышленной экологии характерно комбинированное действие факторов производственной среды [14,85,103], то несомненный интерес может представлять проведение модельного эксперимента по изучению влияния изолированного и комбинированного действия хрома и бензола на иммунную систему экспериментальных животных.
Независимо от природы химических факторов, первым патогенетическим звеном их воздействия является мембраноповреждающий эффект, сопровождающийся нарушением функции ферментов, участвующих в детоксикации и элиминации патогенного начала [78,47,267,256,288]. Одним из последствий воздействия антропогенных факторов на организм является активация процессов свободного радикального окисления, приводящая к развитию в организме окислительного стресса с одновременным угнетением естественных механизмов антирадикальной защиты [35,98,304,232,201].
Вместе с тем в литературе отсутствовали данные, посвященные комплексному воздействию хрома и бензола на состояние свободнорадикального окисления (СРО) и антиоксидантных систем эритроцитов, поэтому представлялось актуальным в условиях модельного эксперимента изучение влияния указанных веществ на процессы СРО и активность антиокислительных ферментов эритроцитов крови при их раздельном и комплексном воздействии.
В последние годы в литературе появилось большое количество сообщений о влиянии микроэлементов на клеточные и гуморальные параметры иммунной системы [87,166,176]. Показано, что уровень различных иммунологических параметров зависит от содержания эссенциальных и токсичных МЭ в объектах окружающей среды и, соответственно, в питьевой воде и продуктах питания [13,14,121,10]. В связи с данными литературы [57,65,140,216], изменения концентрации МЭ рассматривается в качестве одного из механизмов изменений иммунологических параметров при воздействии химических факторов. Вместе с тем, до начала данной работы отсутствовали работы по комбинированному воздействию бензола и хрома на уровень МЭ лимфоидных органов.
В настоящее время ведется поиск связей между факторами химической природы и последующими морфо-функциональными изменениями в организме. В связи с чем, представляло интерес исследование механизмов действия и выявление приоритетных маркеров ответа на комбинированное воздействие бензола и хрома в условиях модельного эксперимента.
Актуальность настоящей работы определяется тем, что до начала наших исследований в условиях модельного эксперимента не была проведена комплексная оценка сдвигов иммунологических параметров млекопитающих при влиянии бензола, бихромата калия и их комбинации; не были четко сформулированы представления о механизмах, определяющих формирование особенностей этих сдвигов; не были установлены приоритетные маркеры воздействия бихромата калия, бензола, их комбинации на организм. Все вышеизложенное послужило основанием для проведения данного исследования.
Цель исследования
Целью настоящего исследования явилась комплексная оценка воздействия бензола, бихромата калия и комбинации этих веществ на иммунную систему экспериментальных животных с определением механизмов и маркеров данного воздействия.
Задачи исследования
1. Определить воздействие бензола, бихромата калия и их комбинации на показатели периферической крови крыс Вистар и мышей (СВАхС57В16)Р1 на 45, 90 и 135-е сутки экспозиции.
2. Оценить влияние бензола, бихромата калия и их комбинации на лимфоидные органы крыс Вистар и мышей (СВАхС57В16)Р1 на 45, 90 и 135-е сутки эксперимента.
3. В эти же сроки исследовать воздействие бензола, бихромата калия и их комбинации на клеточный и гуморальный иммунный ответ крыс Вистар и мышей (СВАхС57В16)Р1.
4. Определить маркеры ответа раздельного и комбинированного влияния бензола и бихромата калия на иммунологические параметры крыс и мышей и механизмы, определяющие морфо-функциональную перестройку иммунной системы при данном воздействии.
Методология и методы исследования
Экспериментальные исследования по изучению влияния бензола, бихромата калия и их комбинации проведены на 772-х здоровых половозрелых крысах-самцах линии Вистар массой 250-300 г и 604-х мышах (СВАхС57В16) Р1 массой 20-25 г. Перед началом эксперимента животные содержались в карантине (1 мес.) с выбраковкой подозрительных на заболевание особей. Дозы токсикантов соответствовали одной ПДК [1,2].
Все животные, включенные в исследование, содержались на стандартном пищевом рационе и были разделены на 4 группы. Животные первой группы (контроль) содержались в том же виварии и получали воду. Животные 2, 3, 4 групп вместе с питьевой водой, перорально получали следующие химические вещества: животные второй группы - бензол («Полихим», Россия) из расчёта 0,6 мл/кг, третьей группы - бихромат калия («Полихим», Россия) из расчёта 20 мг/кг, четвертой группы - смесь бихромата калия (из расчёта 20 мг/кг) и бензола (из расчёта 0,6 мл/кг). Через 45,90 и 135 суток животные выводились из эксперимента летальной дозой эфирного наркоза.
Результаты, полученные у животных первой группы в каждой серии экспериментов, достоверно не отличались между собой, что позволило объединить их и использовать в качестве контроля.
Эксперименты проведены в соответствии с этическими нормами и рекомендациями по гуманизации работы с лабораторными животными, отраженными в «Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других целей» (Страсбург, 1985).
Исследование параметров иммунитета проводилось в соответствии с методами экспериментальной иммунологии [26,61,6,22,81].
Изучение биохимических показателей проводили в соответствии с биохимическими методами исследования [319,243,99,110].
Содержание МЭ (Бе2*, Си2+, Хп2+, Сг3+, №2+) в крови и органах (печень, селезенка) крыс Вистар определялось атомно-адсорбционным методом [68] на
спектрометре «КВАНТ-2А» (ООО «Корчек», Москва) в лаборатории ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Оренбургской области».
Результаты проведенных исследований обработаны методами вариационной статистики с использованием пакета программ для ПК "Microsoft Excel 7.0," "STATISTICA 10.0", включая методы параметрического (критерий Стыодента), непараметрического (критерий Манна-Уитни) анализов. Корреляционный анализ выполнен в рамках программы «Statistica for Windows 10.0». Для выделения значимых коэффициентов корреляции был выбран уровень значимости, принятый для медико-биологических исследований (р < 0,05). Результаты исследования представлены в виде медианы (Me) и интерквартильного размаха (25-й и 75-й процентиль), а также в виде среднеарифметического значения (М±ш).
Степень достоверности, апробация результатов, личное участие автора
Научные положения и выводы диссертации основаны на анализе достаточного объема экспериментального материала, адекватном подборе экспериментальных групп животных и применении современных методов исследования иммунологических и биохимических показателей в экспериментальных условиях. Для статистической оценки результатов в работе использовались современные методики сбора и обработки исходных количественных данных.
Материалы диссертации доложены и обсуждены на региональной научно-практической конференции «Молодые ученые - здравоохранению» (Оренбург, 2005); IV научной конференции иммунологов Урала (Уфа, 2005); V конференции иммунологов Урала (Оренбург, 2006); Объединенном Иммунологическом Форуме (С.-Петербург, 2008); IX Российской конференции иммунологов Урала (Челябинск, 2011); Российской научно-практической конференции с международным участием «Медико-социальные аспекты формирования вторичных иммунодефицитных состояний у жителей Южно-Уральского региона» (Оренбург, 2011); X конференции иммунологов Урала с международным
участием (Тюмень, 2012); Объединенном Иммунологическом Форуме (Нижний Новгород, 2013).
Автором проведен ан