Автореферат и диссертация по ветеринарии (16.00.02) на тему:Влияние гелий-неонового лазера на проницаемость гемато-плацентарного барьера при свинцовой интоксикации

/ у " / -Л ' г • ••

' г , ; ■ ' / / Л у А ...

- - /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ. МОРДОВСКИЙ. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.П. ОГАРЕВА.

На правах рукописи УДК 591.339-34.4.:6!5,849.19

СТЕПАНЕНКО ИННА АЛЕКСАНДРОВНА

ВЛИЯНИЕ ГЕЛИЙ-НЕОНОВОГО ЛАЗЕРА НА ПРОНИЦАЕМОСТЬ ГЕМАТО-ПЛАЦЕНТАРНОГО

БАРЬЕРА ПРИ СВИНЦОВОЙ ИНТОКСИКАЦИИ.

16.00.02 ----- патология, онкология и морфология животных

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научные руководители: доктор биологических наук, профессор Р.Е.Киселева ;

кандидат биологических наук, доцент О.С. Шубина

САРАНСК -1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ.,,...................................................................................3

[.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................12

1.1. Морфофункциональная характеристика гемохориальной плаценты грызунов................................................................................12

1.1.1. Морфология плаценты........................................................................12

1.1.2. Функциональная характеристика плаценты......................................21

1.2. Морфофункциональное состояние гемато-плаиентарного барьера при свинцовой интоксикации....................................................27

1.2.1. Влияние свинцовой интоксикации на гомеостаз...............................27

1.2.2. Роль свинца в развитии плацентарной недостаточности..................31

1.3. Воздействие низко-интенсивного лазерного излучения.................34

И. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ......................................................38

2.1 .Материал исследования............................................................38

2.2.Постановка эксперимента...............................................................38

2.3.Методы исследования...................................................................39

2.4.Морфофункциональные исследования процесса физиологической беременности......................................................................... .43

2.5.Морфофункциональное состояние гемато-плацеитарного

барьера при свинцовой интоксикации материнского организма......................65

2.6.Влияние гелий-неонового лазера на состояние активности ионтранспортирующих систем лейкоцитов крови белых крыс в

норме и при развитии свинцовой интоксикации.................................................99

III. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ................................116

ВЫВОДЫ.......................................................................................129

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ......................................................131

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................132

ВВЕДЕНИЕ

Акгуадьность темы: Загрязнение окружающей среды ионами тяжелых металлов, в том числе свинцом, стало одной из причин развития патологий плаценты. При нарушении формирования плаценты может развиться сосудистая или ферментативная недостаточность (Калашникова Е.П., 1988; Ивагощкая Н.Ф., 1989; Мудрый И.В., 1993; Дульский В.А., 1993; Полякова А.Н. и др., 1995; Goering Peter L. et al., 1989; Saxena D.K., Piasek M., 1996; Gupta G.S., 1997; Schneider H., 1997; Tony D.S., 1997; Reichrtova E., 1998).

Свинец (Pb) и его соединения относятся к группе ядов, оказывающих политронное действие. В последние годы появились данные о возможности проникновения токсических концентраций РЬ в растущий организм через плаценту и грудное молоко (Мудрый И.В., Петрова Р.П., 1993; Шипотько А.О., Дульский В.А., 1993; Takacs S. et al., 1984; Bedwal R S., 1994; Hallen LP., 1995; Fuentes M., 1996).

Патология плаценты, или плацентарная недостаточность, развивается в ряде случаев под воздействием тяжелых металлов (свинца) и составляет в структуре причин перинатальной детской смертности более 20%, а многолетние наблюдения отечественных и зарубежных исследователей за развитием детей, рожденных матерями с диагностированной плацентарной недостаточностью, позволили придти к выводу, что указанная патология обусловливает не только резкое увеличение перинатальной смертности, но и многочисленные изменения в организме плода (Радзинский В.Е., 1987; Савельева Г.М., 1991 ; Зигель X., Зигель А., 1993). Экспериментальные и клинические исследования свидетельствуют, что высокое содержание свинца в крови, грудном молоке и плаценте, приводит к задержке психомоторного развития плода, морфофунк-циональным повреждениям и к другим патологическим нарушениям организма. Особое значение приобретает изучение влияния тяжелых металлов на кро-

веносную, ферментативную системы и систему мать - плацента - плод (Дрогичина ЭЛ., 1988; Чэн Ф.Ю., Цун Л.Ю., 1996; Чухловина М.А., 1997; В姻т К. е! а!., 1996 Ш8з1аз V., 1997).

Плацентарная недостаточность обусловлена морфофушщиональными изменениями в плаценте, представляющими собой результат сложной реакции фетоплацентарной системы на патологическое состояние материнского организма при развитии свинцовой интоксикации. Различные нарушения плаценты, в первую очередь изменение проницаемости составляющих ее компонентов^ влияют на течение эмбрионального развития. В зависимости от характера поражения плаценты различают три формы плацентарной недостаточности: 1) плацентаро-мембранную недостаточность при уменьшении способности плацентарной мембраны к транспорту метаболитов; 2) клеточно-паренхиматозную плацентарную недостаточность в связи с нарушением клеточной активности; 3) гемодинамическую недостаточность - нарушение кровообращения (Перетятко Л Л., 1985; Калашникова Е.П., 1988).

При нарушении гомеостаза в системе мать-плацента-плод в материнском организме возрастает интенсивность адаптивных биохимических реакций, результатом побочного действия которых является увеличение количества первичных свободных радикалов. Последние инициируют образование перекис-ных соединений. Проявлению патогенного действия перекисных соединений препятствует многокомпонентная антиоксидантная система организма (АОС). АОС обеспечивает связывание свободных радикалов, предупреждает образование перекисей или вызывает их разрушение. (Абрамченко В.В. и др., 1988; Ежкова. Т.С., 1990; Чудинова В.В., 1994; ОагЬег§ Р. е! а!., 1992).

Универсальный источник энергии - АТФ - синтезируется митохондриями, показателем функционального состояния которых служит сукцинатдегидроге-наза (СДГ). Сукцинагдегидрогеназа играет важную роль в процессе переноса водорода при отщеплении его от углеводов при их аэробном окислении. Определение активности СДГ дает возможность судить об уровне окислительных

процессов в изучаемых тканях. Плаценте принадлежит ведущая роль в снабжении плода продуктами углеводного обмена, одним из которых является гликоген (Чухловина М.А., 1997).

Проблемы клеточной проницаемости и распределения веществ между клеткой и средой имеют непосредственное отношение к обмену веществ и представляют собой часть важнейшей общебиологической проблемы - взаимосвязи организма со средой. Данные, характеризующие проницаемость клеток, широко используются в различных областях биологии, медицины, ветеринарии (Модянов H.H., 1987; Овчинников Ю.А., 1987; Бессонов Б.И., Буцук C.B., 1991; Веренинов A.A., 1991; Ревин В В., 1995; Гамбаров С.С. и др., 1995; Киселева P.E., 1997; Alonso de la Torre S.R., 1991).

За последние десятилетия собран значительный материал по клеточной проницаемости, пассивному и активному транспорту ионов через плазматические мембраны, роли транспортных АТФ-аз в данных процессах (Шубина О.С., 1986; Вишняков С.И., 1988; Болдырев A.A., 1990; Левицкий Д.О., 1990; Орлов С.Н., 1991; Ляпина С.А., 1998; Haffiwell J. et. al., 1986; Vasilets L. et. al., 1990; Eder K., 1990; Cornelius F., 1991).

В последние годы в биологии, медицине и ветеринарии, для коррекции морфофункционального состояния систем организма при различных патологических отклонениях, применяют лазерную технику с целью патогенетического воздействия (Михайлов Н.В., 1985; Пешев Л.П., 1993; Добровольский Т.А. и соавт., 1996; Козлов В.И., 1991-1997; Киселева P.E., 1995, 1997; Козырева Е.В. и соавт., 1997; Ляпина С.A., 1998; Baignera R. et. al., 1986 и многие др.).

Изучение последствий воздействия на организм солей свинца, является очень важным и актуальным аспектом в прогнозировании и пре дупреж ден и и возможного влияния распространенных химических загрязнителей окружающей среды на процессы жизнедеятельности и репродукции (Волощенко О.И., Мудрый И.В., 1991; Hallen I.P., 1995; Nowak-Wegrzyn А., 1996; Lu X, 1997 Richter j , 1997).

Цель и задачи исследования: Основной целью нашего исследования явилось модельно-экспериментальное изучение морфофункциональных показателей системы мать-плацента-плод при развитии свинцовой интоксикации, на примере перорального поступления в организм крыс уксуснокислого свинца в дозе 75 мг/кг/сут., с использованием светооптических, электронно-микроскопических, электронно-гистохимических, гистохимических, хемолю-минесцентных и биохимических методов исследования.

В качестве объекта исследования были выбраны самки белых крыс, с ге-мохориалвным типом плацентации, что позволяет соотносить полученные данные к человеку.

Исследование коррегирующих возможностей воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения типа Ж - 78 на активность ион- транспортирующих систем лейкоцитов крови матери, для повышения адаптационных .возможностей организма при развитии свинцовой интоксикации.

Для выяснения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Изучить на электронно-микроскопическом уровне изменение ультраструктуры плаценты крысы в процессе эмбрионального развития плода при физиологической беременности и беременности осложненной свинцовой интоксикацией.

2. Выявить возможную зависимость изменений функциональных показателей а) эндотоксикоза - ПОЛ, АОА, индекс токсичности по альбумину; б) энергетического состояния клеток - активность маркерного фермента митохондрий сукцинатдегидроген&зы и накопление гранул гликогена в процессе физиологической беременности и при воздействии на организм уксуснокислого свинца.

3. Исследовать воздействие различных временных экспозиций низкоинтенсивного гелий-неонового лазера на активность ионтранспортирующих систем (Ыа-К- и Са-АТФ-аз) лейкоцитов крови при нормальной и патологической беременности.

4. Провести сопоставление полученных результатов с показателями здоровых небеременных животных - интактные крысы и с небеременными - получавшими свинец.

Работа является самостоятельным разделом комплексной темы кафедры биохимии Мордовского госуниверситета им. Н.П. Огарева (номер регистрации 01870009146). Электронно-микроскопические исследования выполнены на базе лаборатории электронной микроскопии при кафедре цитологии, гистологии и эмбриологии университета.

Научная новизна работы:

1. Впервые проведено комплексное исследование плаценты крысы на тканевом, клеточном и субклеточном уровнях при физиологической беременности и свинцовой интоксикации в различные периоды развития плода.

2. С помощью сопоставления морфофункциональных показателей плаценты при беременности осложненной свинцовой интоксикацией и данными физиологической беременности уточнены и расширены морфологические основы компенсаторно-приспособительных процессов.

3. Выявлено, что в основе ультраструктурных изменений в плаценте, при свинцовой интоксикации, лежат процессы дистрофических изменений и нарушение кровообращения.

4. Обнаружена динамика изменений функционального состояния организма матери в соответствии с ультраструктурой гемохориальной плаценты белой крысы.

5. С помощью гистохимических, хемолюминесцентных и биохимических методов исследования выявлена зависимость функционального состояния материнского организма (изменение активности СДГ, АОА, показателей ПОЛ, индекса токсичности, общей и эффективной концентрации альбумина и его связывающей способности, накопление гликогена) от периода эмбрионального развития плода в процессе физиологической беременности и беременности осложненной свинцовой: интоксикацией.

6. Впервые выявлена динамика активности ионтранснортирующих ферментов лейкоцитов крови белых крыс, Ыа-К- и Са-АТФ-аз, зависящая от физического и функционального состояния организма как в процессе нормальной и патологической беременности, так и у небеременных животных получавших свинец.

7. Исследовано коррекционное воздействие лазерного излучения на активность АТФ-азных ферментов лейкоцитов крови при развитии свинцовой интоксикации путем парентерального введения в организм уксуснокислого свинца, носящего адаптивные или деструктивные изменения в зависимости от дозы и времени облучения.

На основании анализа литературных данных и собственных результатов высказывается мнение, что глубина изменений, возникающих при развитии свинцовой интоксикации, в гемато-плацентарном барьере гемохориальной плаценты грызунов и состояние активности функциональных систем крови, зависит от дозы, времени воздействия элемента (свинца), первоначального морфо-функционального состояния организма, а также повышения его адаптационных возможностей путем использования коррекционного воздействия 5- и 10- минутных экспозиций НИГНЛ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1 .Система мать-плацента-плод у самок белых крыс при физиологической беременности характеризуется высокой функциональной активностью всех ее компонентов, что непосредственно отражается как на ультрасгруктуре клеток плаценты, так и на состоянии крови.

2. При воздействии на процесс физиологической беременности уксуснокислого свинца в дозе 75 мг/кг/сут к I- и II- периодам эмбриогенеза отмечается развитие компенсаторно-приспособительных реакций на субклеточном, клеточном и тканевом уровнях, направленные на сохранение нормального гомео-стаза плода в системе мать-плацента-плод.

3. В процессе беременности во II- и III- периодах развития плода свинцовая интоксикация вызывает, проявляющиеся в различной степени, морфофунк-циональные нарушения ультраструктурной организации клеток плаценты, выражающиеся развитием деструктивных изменений цитоплазмагических орга-нелл, таких как митохондрии, ЭГТР, ядро, плазматические мембраны; уменьшением количества гликогена, снижением гистохимической активности сукци-натдегидрогеназы, приводящие к развитию дистрофических изменений и нарушений кровообращения.

4. Параллельно морфофункциональным нарушениям плаценты при развитии свинцовой интоксикации, наблюдаются изменения функционального состояния системы крови: антиоксидангной активности, перекисного окисления липидов, обнаруживается уменьшение эффективной концентрации общего альбумина, а так же активности мембраносвязанных ферментов лейкоцитов.

5. При воздействии свинца на фоне растущего индекса токсичности у беременных самок белых крыс обнаруживается уменьшение массы плаценты, веса плодов и объема амниотической жидкости в процессе эмбрионального развития.

6. Коррегирующее воздействие низко-интенсивного гелий-неонового лазера проявляется, при экспозиции 5, 10 минут. Изменение активности ион транспортирующих систем, №-К- и Са-АТФ-аз, наблюдается в процессе физиологической беременности и свинцовой интоксикации. Облучение НИГНЛ способствует поддержанию гомеостаза клеток и их адаптационных возможностей. Стимулирующий эффект проявляется как в лейкоцитах полученных и облученных из крови здоровых животных, так и животных получавших уксуснокислый свинец, однако их показатели значительно ниже. 20-минутная экспозиция вызывает снижение активности Ыа-К- и Са-АТФ-аз лейкоцитов крови у всех обследованных животных.

Научно-практическая значимость работы: Впервые полученные данные светового и электронно-микроскопического исследования позволяют расти-

рить представления о структурных изменениях в гемохориальной плаценте при влиянии свинцовой интоксикации.

Результаты исследования функционального состояния плаценты и крови лабораторных животных характеризуют происходящие, под воздействием уксуснокислого свинца, ультраструктурные изменения в гемато-плацентарном барьере.

Предпринята попытка использования коррекционных возможностей НИГНЛ для решения ряда вопросов экологической патологии, таких как повышение адаптационных возможностей организма в условиях свинцовой интоксикации.

Полученные данные могут быть использованы в учебном процессе чтения курсов гистологии, цитологии, эмбриологии, патофизиологии, молекулярной биологии, экологии, ветеринарии.

Реализация результатов исследования. Основные положения диссертации опубликованы в 11 научных работах.

Результаты исследований используются в учебном процессе ветеринарных и биологических факультетов Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева, Мордовском государственном педагогическом институте им. М.Е. Евсевьева.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на: конференции молодых ученых и студентов МГУ (г.Саранск, 1997); ежегодных научно-практических конференциях Мордовского госуниверситета "Огаревские чтения" (г.Саранск, 1995, 1996, 1997, 1998), конференции преподавателей и студентов МГПИ им. М.Е. Евсевьева (г.Саранск, 1996; 1998), II Всерос. научно-технич. конф. «Светоиз-лучающие системы. Эффективность и применение» (г.Саранск, 1994, 1997), III Конгрессе Международной ассоциации морфологов (г. Санг-Петербург, 1996), Международном конгрессе «Пр