Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

THE EFFECTS OF SULFUR-CONTAINING GASES ON ERYTHROPOIESIS AT DIFFERENT STAGES OF ONTOGENESIS

Ovsyannikova O.A. 1 Osipenko M.D. 1 Karpeeva D.V. 1
1 Astrakhan state medical academy, Astrakhan
Впервые изучены функциональные показатели эритропоэза в костном мозге крыс на различных этапах онтогенеза в норме и при воздействии субтоксических концентраций природного серосодержащего газа. Функциональные показатели эритропоэза были рассчитаны на основе абсолютного количества эритробластических островков разных классов зрелости. В норме имеется два типа возрастной динамики функциональных показателей эритропоэза: первый тип, характерный для общего количества колонеобразующих единиц эритроцитов (КОЕэ), вступивших в дифференциацию, и показателя интенсивности вовлечения КОЕэ в дифференциацию – это монотонное снижение с возрастом. Второй тип, присущий показателю созревания эритробластических островков и показателю повторного вовлечения макрофагов в эритропоэз, – повышение значений от неполовозрелого к зрелому возрасту и неизменность к старческому. Токсическое влияние серосодержащего газа оказывает воздействие на все функциональные показатели эритропоэза. Наиболее выраженное экосенситивное действие на эритрон отмечается в неполовозрелом возрасте экспериментальных животных. В то же время он относительно устойчив в зрелом возрасте и проявляет разбалансированность процессов саморегуляции в старческом возрастах.
The first time the functional indices of erythropoiesis in the bone marrow of rats at different stages of ontogeny in normal and effects of subtoxic concentrations of sulfur-containing natural gas. Functional indices of erythropoiesis were calculated based on the absolute number of erythroblastic islands of different classes of maturity. Normally, there are two types of age dynamics of the functional parameters of erythropoiesis: the first type, which is characteristic for the total colony-forming units of red blood cells (KOEe), entered into the differentiation of intensity and involvement in dif-KOEe rentsiatsiyu – is monotonic decrease with age. The second type of inherent indicator of maturation of erythroblastic islands and re-index the involvement of macrophages in erythropoiesis – increasing values from immature to mature age and permanence to the senile. The toxic effect of sulfur dioxide affects all functional parameters of erythropoiesis. The most pronounced effect on ekosensitivnoe erythron noted in immature age of the experimental animals. At the same time, it is relatively stable in the mature and shows the imbalance of self-control processes in old age.
functional indicators of erythropoiesis
the stages of ontogeny
sulfur dioxide
bone marrow
experimental animals
1. Asfandiyarov R.I. Vliyanie gazoobraznyh serosoderzhaschih pollyutantov na gazotransportiruyuschij kompartment i ruslo sistemy mikrocirkulyacii v legkih v zavisimosti ot vozrasta / R.I. Asfandiyarov, A.E. Laz’ko // Vliyanie antropogennyh faktorov na strukturnye preobrazovaniya kletok, tkanej i organov cheloveka i zhivotnyh: tezisy dokl. Vseross. Konf. Volgograd. 1995. рр. 9.
2. Buchin V.N. Еkologiya i zdorov’e cheloveka / Astrahanskij medicinskij zhurnal. 2007. no. 2. pp. 8–9.
3. Gelashvili O.A. Variant periodizacii biologicheski sxodnyh stadij ontogeneza cheloveka i krysy / Saratovskij nauchno-medicinskij zhurnal. 2008. t.22. no. 4. pp. 125–126.
4. Zapadnyuk I.P., Zapadnyuk V.I., Zahariya E.A., Zapadnyuk B.V. Laboratornye zhivotnye Kiev: Vischa shkola. 1983. 381 p.
5. Zaharov Yu.M. Klassifikaciya ]ritroblasticheskih ostrovkov kostnogo mozga s uchetom izmeneniya ih kletochnogo sostava / Yu.M. Zaharov, M.Yu. Mel’nikov, A.G. Rassohin // Arh. anat., gistol. i ]mbriol. 1990. no. 5. pp. 38–42.
6. Kushnir L.A., Grebenyuk A.N. Ocenka riska zdorov’yu sotrudnikov gazosnabzheniya ot vozdejstviya himicheskih faktorov proizvodstvennoj sredy [Elektronnyj resurs] // sajt. WWW.MEDLINE.RU. VOZ. 2010. t. 11.
pp. 658–665.
7. Novikov A.V., Novikova V.A. Vliyanie zagryazneniya atmosfery na zdorov’e cheloveka / Astrahanskij medicinskij zhurnal. 2007. no. 2. pp. 133–134.
8. Principy i metody ocenki toksichnosti himicheskih veschestv [Tekst] / Ch.1. Zheneva, VOZ, 1981. 312 p.
9. Trizno N.N. Serosoderzhaschie gazy, ih dejstvie na organizm i puti dezintoksikacii v ]ksperimente / N.N. Trizno, F.R. Asfandiyarov, I.A. Bednov., A.K. Ayupova. Astrahan’: Izd-vo Astrahan. gos. med. akad., 2005. 116 p

Ухудшение экологической обстановки в мире и в Астраханском регионе, связанное, не в последнюю очередь, с загрязнением атмосферного воздуха, настоятельно требует изучения механизмов влияния на жизнеобеспечивающие биологические системы, к которым, несомненно, относится система эритропоэза, антропогенных факторов, в том числе и серосодержащих газов [1, 2, 6, 7, 9].

Представляется актуальным, с теоретической и практической точек зрения, комплексное экспериментальное изучение влияния серосодержащих газов в концентрациях, реально встречающихся в производственных условиях, а также в зонах влияния нефтехимических производств, на условия и механизмы эритропоэза на качественно различающихся этапах постнатального развития и поиск эффективных путей уменьшения этого влияния.

Целью настоящего исследования является экспериментальная оценка воздействия серосодержащего газа на эритропоэз на различных этапах онтогенеза.

Материал и методы исследования

Расчет количественных показателей, характери­зующих состояние эритропоэза в эритробластических островках (ЭО), производился по методу Л.В. Ворговой и Ю.М.Захарова на основе полученных данных о количестве ЭО в кост­ном мозге животных и их распределении по классам зрелости [5]. Определялось:

1) общее количество колонеобразующих единиц эритроцитов (КОЕэ), вступивших в дифференциацию, как сумма всех ЭО и реконструирующихся эритробастичесих островков (ЭОрек) в костном мозге одной бедренной кости:

А1 = Σ ЭО + ЭОрек;

2) показатель интенсивности вовлечения КОЕэ в диффе­ренциацию, как сумма ЭО 1-го класса зрелости и реконструи­рующихся ЭО в костном мозге одной бедренной кости:

А2 = ЭО1 + ЭОрек;

3) показатель созревания ЭО, как отношение ЭО с созре­вающими эритроидными клетками к ЭО с пролиферирующими клетками:

751907.jpg

4) показатель повторного вовлечения макрофагов в эритропоэз, как отношение числа реконструирующихся ЭО к числу инволюцирующих:

751920.jpg

Эксперимент проведен на 72 белых нелинейных крысах-самцах. Были сформированы два типа групп экспериментальных животных:

I – контрольные;

II – подвергающиеся воздействию серосодержащего газа.

Каждый тип состоял из трех групп по 12 особей в каждой. Животные в них находились на тех же этапах индивидуального развития, что и люди на выбранных для изучения этапах постнатального онтогенеза (табл. 1).

Таблица 1

Распределение экспериментальных животных в соответствии с периодами
онтогенеза человека

Человек

Лабораторные крысы

Период

Период

Возраст
(до суток)

Детский

Неполовозрелый

36

Взрослый

Зрелый

435

Пожилой возраст

Старческий

810

Табл. 1 построена по данным, приведенным в работах [3, 4].

В качестве токсического агента был применен природный осушенный газ Астраханского газоконденсатного месторождения. В экспериментах использовалась концентрация газа в газовоздушной смеси, составляющая 90 ± 4 мг/м3 по сероводороду, что в 30 раз больше предельно допустимой концентрации сероводорода для рабочих зон при одновременном присутствии углеводородов. Затравка серосодержащим газом проводилась 4 часа в осенне-зимние сезоны статическим методом с одновременным нахождением в камере 6 особей ежедневно в течение 30 дней, за исключением воскресных дней, строго с 10 до 14 часов, температура в камере составляла + 22 ± 2 °С. Относительная влажность в ходе эксперимента повышалась с 53 ± 4 до 66 ± 6 %.

Концентрация газа и условия эксперимента полностью соответствуют требованиям, изложенным в издании ВОЗ [8], и «Правилам проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приказ министерства высшего и среднего специального образования СССР № 742 от 13.11.84).

Контрольными являлись крысы аналогичных экспериментальным возрастных групп, которые по 6 особей находились также 4 часа в герметически закрытой затравочной камере в тех же условиях, что и опытные, но без присутствия серосодержащего газа.

Результаты исследования и их обсуждение

Как показали проведенные исследования, воздействие газообразных серосодержащих поллютантов вызывает выраженный эритроцитоз у подопытных животных, что представлено в табл. 2.

Негативное воздействие газообразных поллютантов на красную кровь интенсивнее всего проявляется у молодых крыс, что выражается повышением содержания эритроцитов в периферической крови по отношению к соответствующему возрастному контролю на 53 %. Следом за этой возрастной группой по выраженности токсического эффекта следуют животные старческого возраста (повышение на 48 %).

Таблица 2

Содержание эритроцитов у крыс различного возраста в контроле и после воздействия серосодержащего газа (•1012 /л)

Возраст

Неполовозрелый

Зрелый

Старческий

Контроль (M ± m)

4,60 ± 0,29

6,59 ± 0,27

4,14 ± 0,25

Р*

 

< 0,05

< 0,05

Воздействие (M ± m)

9,13 ± 0,27

8,56 ± 0,28

7,97 ± 0,26

Р*

 

< 0,05

< 0,05

P**

< 0,01

< 0,01

< 0,01

Примечания:

* по отношению к предыдущему возрасту в той же группе;

** по отношению к возрастному контролю.

Относительно устойчивыми являются крысы зрелого возраста, демонстрирующие повышение содержания эритроцитов на 23 %. Все выявленные токсические изменения статистически высокодостоверны (Р < 0,01).

Исследование функциональных показателей эритропоэза, которые были рассчитаны на основе абсолютного количества ЭО разных классов зрелости, помогает выяснить причины вышеизложенных эффектов.

Прежде всего, необходимо отметить, что в норме имеется два типа возрастной динамики функциональных показателей эритропоэза. Первый тип, которому следуют показатели А1 и А2, ? это монотонное снижение с возрастом. Второй тип, характерный для показателей А3 и А4, ? повышение значений от неполовозрелого к зрелому возрасту и неизменность к старческому (табл. 3).

Токсическое влияние серосодержащего газа оказывает воздействие на все функциональные показатели эритропоэза. Наиболее выраженное разбалансирующее влияние на эритропоэз наблюдается в неполовозрелом возрасте экспериментальных животных.

Таблица 3

Функциональные показатели эритропоэза в эритробластических островках крыс
на этапах онтогенеза в норме и после воздействия серосодержащего газа

Возраст

 

Показатель

Неполовозрелый

Зрелый

Старческий

Норма

А1

Эксп-т

412,4

 

612,3

313,5

 

415,5

243,1

 

185,8

Норма

А2

Эксп-т

104,6

 

229,6

68,8

 

138,9

54,6

 

36,2

Норма

А3

Эксп-т

1,1

 

0,4

1,4

 

0,8

1,4

 

1,3

Норма

А4

Эксп-т

0,8

 

1,8

0,5

 

1,1

0,5

 

0,2

 

pic_26.tif

Эритробластический островок крысы старческого возраста с вакуолизированным центральным макрофагом (стрелка). Окраска нейтральным красным. Ув. ?90

В зрелом возрасте экспериментальных животных наблюдается тенденция к стабилизации процессов эритропоэза, несмотря на альтерирующее воздействие, что следует из приближения значений его функциональных показателей к возрастной норме.

Старческий возраст характеризуется практическим возвращением к норме показателя А3, который свидетельствует о достаточном уровне процесса созревания ЭО, и значениями ниже возрастной нормы остальных показателей. Особую тревогу в этом возрасте вызывает состояние показателя А4, имеющего значения значительно ниже возрастной нормы, что свидетельствует о торможении повторного вовлечения макрофагов в эритропоэз (рисунок).

Таким образом, исходя из вышеизложенного, можно сделать следующие выводы:

1. Токсическое воздействие серосодержащего газа значительно ослабляет и дез­организует регуляцию в системе эритрона.

2. Наиболее выраженное экосенситивное действие на эритрон отмечается в неполовозрелом возрасте экспериментальных животных, состояние эритропоэза относительно устойчиво в зрелом возрасте и проявляет разбалансированность процессов саморегуляции в старческом периоде.