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