Экологический кризис планетарной экосистемы, естественно, обусловлен антропогенным загрязнением. Уровень загрязнения в географическом плане носит неравномерный характер. Среди относительно экологически благоприятных районов встречаются настоящие полигоны на выживаемость всего живого. К таким зонам экологического бедствия следует отнести и Республику Башкортостан (РБ), где доминирующим является химическое загрязнение окружающей среды.
Материал и методы исследования
Среди млекопитающих для биоиндикации были выбраны кролики породы «Шиншилла» (самцы, серой масти в возрасте 10–12 месяцев, время исследования – декабрь, январь, февраль). Биологическая индикация загрязнения окружающей среды в РБ осуществлялась по гематологическим показателям кроликов, содержавшихся в экологически благоприятном поселке Горный Чишминского района, а также в зонах с разной степенью химического загрязнения среды – поселке «Цех керамики» Благовещенского района и городах Белебее, Уфе, Ишимбае. Исследование крови проводилось с помощью гематологического анализатора, а статистическая обработка полученных данных – по программе «Статистика» М.О. Exсel (определение достоверности различий по t-критерию Стьюдента) [5].
Результаты исследования и их обсуждение
Количество эритроцитов в периферической крови животных, содержавшихся в пос. Горный, в среднем составляло 4,7•1012/л, что находится в пределах нормы. В остальных регионах были выявлены несколько иные статистически достоверные средние показатели: пос. «Цех керамики» – 4,3•1012/л; а в городах Белебей – 4,2•1012/л; Уфа – 4,1•1012/л; Ишимбай – 4,1•1012/л (таблица). Эти данные, отражающие дефицит эритрона, очевидно, являются результатом негативного действия химических факторов окружающей среды. Наблюдаемое в условиях химического загрязнения состояние относительной эритроцитопении, по-видимому, обусловлено изменением резистентности и регенеративного процесса в эритроне. Исходя из этого были изучены и другие показатели красной крови. Так, осмотическая стойкость эритроцитов у животных с дефицитом эритрона была несколько ниже. Если этот показатель у животных пос. Горный составлял 22,7 %, то в пос. «Цех керамики» – 20,2 % (Р < 0,05), а в городах Белебей – 19,8 % (Р < 0,05), Ишимбай – 19,1 %, Уфа – 18,1 % (Р < 0,05).
Аналогичные достоверные изменения были отмечены и со стороны среднего диаметра эритроцитов. Так, у животных, содержавшихся в пос. Горный, он соответствовал 6,6 мкм, в пос. «Цех керамики» – 6,9 мкм, г. Белебее – 7,1 мкм, г. Уфе – 7,2 мкм, г. Ишимбае – 7,1 мкм. Некоторое увеличение среднего диаметра эритроцитов у животных с эритроцитопенией, вероятно, связано с выходом в кровяное русло более молодых форм эритроцитов, что отражает оживление эритроцитопоэза. Изучение состояния ретикулоцитов также выявило признаки, указывающие на усиление репаративного процесса при дефиците эритрона. Так, у животных, содержавшихся в пос. Горный, количество ретикулоцитов в циркулирующей крови соответствовало 3,05 %, в пос. «Цех керамики» – 3,53 % (Р < 0,05), г. Белебее – 3,66 % (Р < 0,05), г. Уфе – 3,85 % (Р < 0,05), г. Ишимбае – 3,79 % (Р < 0,05).
Адекватные сдвиги, отражающие оживление эритроцитопоэза, наблюдались в ретикулоцитограмме. Процентное содержание различных видов ретикулоцитов в пос. Горный находилось в следующих отношениях. Так, венчикообразные составляли 0,1 %, глыбкообразные – 2,5 %, полносетчатые – 8,1 %, неполносетчатые – 24,1 % и пылевидные – 65,2 %. А в других регионах ретикулоцитограмма кроликов характеризовалась достоверным увеличением более молодых форм зернистых эритроцитов, особенно полносетчатых и глыбкообразных.
Средние показатели крови кроликов в разных регионах Республики Башкортостан (М ± m; n = 10; * – Р < 0,05 в сравнении с данными п. Горный)
|
Показатели крови |
Пос. Горный |
Пос. «Цех керамики» |
Город Белебей |
Город Уфа |
Город Ишимбай |
|
Эритроциты (•1012л) |
4,7 ± 0,07 |
4,3 ± 0,06* |
4,2 ± 0,08* |
4,1 ± 0,06* |
4,1 ± 0,08* |
|
Осмотическaя стойкость эритроцитов - 0,5 Nacl (%) |
22,7 ± 0,5 |
20,2 ± 0,6* |
19,8 ± 0,4* |
18,1 ± 0,6* |
19,1 ± 0,6* |
|
Cредний диаметр эритроцитов (мкм) |
6,6 ± 0,12 |
6,9 ± 0,18* |
7,2 ± 0,17* |
7,2 ± 0,19* |
7,1 ± 0,16* |
|
Ретикулоциты (‰) |
30,5 ± 0,8 |
35,3 ± 0,9* |
36,6 ± 1,1* |
38,5 ± 1,2* |
37,9 ± 0,9* |
|
Индекс сдвига ретикулоцитограммы |
0,53 ± 0,01 |
0,72 ± 0,02* |
0,83 ± 0,02* |
0,98 ± 0,03* |
0,94 ± 0,03* |
|
Гемоглобин (г %) |
11,8 ± 0,2 |
11,3 ± 0,3 |
11,4 ± 0,4 |
11,2 ± 0,4 |
11,1 ± 0,3 |
|
СГК гемоглобина |
2,18 ± 0,04 |
1,9 ± 0,03* |
1,8 ± 0,02* |
1,7 ± 0,03* |
1,6 ± 0,02* |
|
Цветной показатель |
0,74 ± 0,02 |
0,76 ± 0,01 |
0,81 ± 0,03* |
0,82 ± 0,01* |
0.82 ± 0,03* |
|
Лейкоциты (•109 /л) |
6,4 ± 0,2 |
7,8 ± 0,4* |
8,1 ± 0,3* |
8,4 ± 0.4* |
8,3 ± 0,3* |
|
Индекс сдвига лейкоцитограммы |
0,02 ± 0,0004 |
0,065 ± 0,0006* |
0,072 ± 0,0005* |
0,15 ± 0,001* |
0,11 ± 0,001* |
|
Деструктивные лейкоциты (%) |
0,8 ± 0,02 |
1,6 ± 0,04* |
1,8 ± 0,02* |
2,3 ± 0,04* |
2,2 ± 0,04* |
|
Лимфо-нейтрофильн. коэффициент |
1,8 ± 0,04 |
1,65 ± 0,03* |
1,64 ± 0,05* |
1,61 ± 0,05* |
1,6 ± 0,03* |
|
СГК миелопероксидазы псевдоэозинофилов |
2,9 ± 0,06 |
2,5 ± 0,05* |
2,3 ± 0,04* |
2,6 ± 0,05* |
2,2 ± 0,04* |
|
СГК щелочной фосфат. псевдоэоз |
0,39 ± 0,008 |
0,33 ± 0,007* |
0,28 ± 0,006* |
0,31 ± 0,006* |
0,29 ± 0,007* |
|
СГК гликогена псевдоэозинофилов |
2,29 ± 0,05 |
2,48 ± 0,04* |
2,67 ± 0,04* |
2,55 ± 0,04* |
2,65 ± 0,06* |
|
Тромбоциты (•109/л) |
364,3 ± 8,3 |
285,3 ± 7,6* |
265,4 ± 7,9* |
248,7 ± 7,1* |
244,9 ± 7,2* |
|
Индекс сдвига тромбоцитограммы |
0,013 ± 0,0003 |
0,041 ± 0,0007* |
0,071 ± 0,001* |
0,13 ± 0,002* |
0,12 ± 0,002* |
|
Время свертывания крови (мин) |
3,08 ± 0,05 |
35 ± 0,04* |
3,6 ± 0,03* |
4,1 ± 0,06* |
4,2 ± 0,07* |
|
Эритроциты с микроядрами (‰) |
4,7 ± 0,09 |
5,8 ± 0,08* |
6,1 ± 0,72* |
6,4 ± 0,14* |
6,9 ± 0,16* |
|
Индекс сдвига микронуклеограммы |
0,34 ± 0,007 |
0,25 ± 0,005* |
0,22 ± 0,006* |
0,19 ± 0,006* |
0,18 ± 0,005* |
Эти сдвиги в большей степени были выражены в городах Уфа и Ишимбай и в несколько меньшей степени в Белебее и пос. «Цех керамики». У кроликов в г. Уфе венчикообразные ретикулоциты равнялись 0,9 %, глыбкообразные – 7,7 %, полносетчатые – 21,1 %, неполносетчатые – 20,7 %, пылевидные – 49,6 %. Индекс сдвига ретикулоцитограммы в зависимости от содержания 5 видов ретикулоцитов в разных пропорциях увеличивался в следующей последовательности: в пос. Горный – 0,53; пос. «Цех керамики» – 0,72 (Р < 0,05); г. Белебее – 0,83 (Р < 0,05); г. Ишимбае – 0,94 (Р < 0,05); г. Уфе – 0,98 (Р < 0,05).
Исследование содержания гемоглобина в крови животных различных регионов республики выявило различия в незначительном диапазоне. В пос. Горный среднее значение количества гемоглобина составило 11,8 г %, пос. «Цех керамики» – 11,3 г %, г. Белебее – 11,4 г %, Уфе – 11,2 г %, Ишимбае – 11,1 г %. Эти небольшие отличия при статистической обработке оказались недостоверными. Однако при гистохимическом изучении гемоглобина в эритроцитах было обнаружено достоверное снижение среднего гистохимического коэффициента (СГК) у животных, содержавшихся в пос. «Цех керамики» (1,9), г. Белебее (1,8), г. Уфе (1,7), г. Ишимбае (1,6) по сравнению с таковым в пос. Горный (2,18) (рисунок). Соответствующие сдвиги наблюдались и при определении цветного показателя.
Для выяснения наличия мутагенного эффекта химического окружения был использован эритроцитарный микроядерный тест. В различных регионах Республики Башкортостан у животных определялись концентрация эритроцитов в периферической крови с микронуклеолами и состояние микронуклеограммы. У кроликов, содержавшихся в пос. Горный, относительное число эритроцитов периферической крови с микронуклеолами в среднем равнялось 4,7 ‰. А в других регионах эти показатели имели достоверно большее выражение: в пос. «Цех керамики» – 5,8 ‰, г. Белебее – 6,1 %о, г. Уфе – 6,4 ‰ г. Ишимбае – 6,9 ‰. Разный уровень количественных значений был обнаружен и со стороны микронуклеограммы. В пос. Горный последняя имела следующие средние показатели: пылинки Вайденрайха – 5,1 %, штриховатость Негелли – 8,3 %, кольца Кабота – 12,4 %, тельца Говелл-Жоли – 74,2 %. В остальных регионах наблюдалось достоверное увеличение процентного содержания эритроцитов с тельцами Говелл – Жоли и снижение числа эритроцитов с микроядрами вида пылинок Вайденрайха, штриховатости Негелли и колец Кабота (таблица). Соответственно в этих регионах достоверно снижалось значение индекса сдвига микронуклеограммы. Так, в пос. Горный оно равнялось 0,34; пос. «Цех керамики» – 0,25; г. Белебее – 0,22; г. Уфе – 0,19; г. Ишимбае – 0,18.Следовательно, если считать, что средние значения цифровых данных микроядерного теста у животных, содержавшихся в пос. Горный, соответствуют спонтанной мутации, то в других регионах Республики Башкортостан cледует признать достоверное усиление процесса мутации в хромосомном аппарате, которое, очевидно, связано с неблагоприятным действием факторов окружающей среды [6, 7].
В периферической крови кроликов, содержавшихся в пос. Горный, количество лейкоцитов в среднем равнялась 6,4•109/л, что соответствовало общепринятой норме [4].
Аналогично красной крови в других регионах отмечались достоверные сдвиги и со стороны лейкоцитов (таблица) [1, 3]. Так, в пос. «Цех керамики» средняя концентрация лейкоцитов составляла 7,8•109/л, г. Белебее – 8,1•109/л, г. Ишимбае – 8,3•109/л и в г. Уфе – 8,4•109/л.
Параллельно изучалась и лейкоцитограмма. В пос. Горный она в среднем имела следующий вид: базофилы – 2,6 %, эозинофилы – 0,5 %, псевдоэозинофилы (юные – 0,6 %, сегментоядерные псевдоэозинофилы – 31,1 %, лимфоциты – 50,7 %, моноциты – 4,1 %, деструктивные лейкоциты – 0,8 %). В остальных регионах наблюдалось несколько большее количество псевдоэозинофилов, моноцитов, дегенеративных лейкоцитов и меньшее число базофилов, эозинофилов, лимфоцитов. Одновременно отмечалось некоторое омоложение среди псевдоэозинофильных лейкоцитов и лимфоидных клеток. Наиболее заметное различие средних данных лейкоцитограммы было обнаружено у животных, содержавшихся в г. Ишимбае: базофилы – 2,1 % (Р < 0,05), эозинофилы – 0,14 % (Р < 0,05), псевдоэозинофилы-юные – 0,7 % (Р < 0,05), палочкоядерные псевдоэозинофилы – 2,9 % (Р < 0,05), сегментоядерные псевдоэозинофилы – 30,7 % (Р < 0,05), лимфоциты – 42,3 % (Р < 0,05), моноциты – 7,2 % (Р < 0,05), деструктивные лейкоциты – 2,2 % (Р < 0,05). Определенные достоверные отличия были установлены со стороны лимфо-нейтрофильного коэффициента и индекса сдвига в лейкоцитограмме. Если эти показатели в пос. Горный в среднем равнялись 1,8 и 0,02, то в г. Ишимбае соответственно они составляли 1,6 и 0,11.
Таким образом, количественные показатели содержания лейкоцитов в крови и лейкоцитограммы у животных, содержавшихся в пос. Горный, находились в пределах нормы. В остальных регионах Республики Башкортостан были обнаружены умеренный псевдоэозинофильный лейкоцитоз со сдвигом лейкоцитограммы «влево» в следующей повышающей последовательности: пос. «Цех керамики», г. Белебей, г. Уфа, г. Ишимбай. Приводимые сдвиги со стороны белой крови, по-видимому, отражают стресс-реакцию организма на неблагоприятное воздействие.
Наряду с морфологическими особенностями изучалась гистохимическая активность лейкоцитов. Средний гистохимический коэффициент (СГК) миелопроксидазы в псевдоэозинофилах у животных, содержавшихся в пос. Горный, равнялся в среднем 2,9. В других регионах были обнаружены несколько меньшие величины этого показателя в следующей последовательности: г. Белебей – 2,6; пос. «Цех керамики» – 2,5; г. Уфа – 2,3; г. Ишимбай – 2,2.
СГК щелочной фосфатазы в псевдоэозинофильных лейкоцитах в пос. Горный составлял в среднем 0,39. В остальных регионах этот показатель находился достоверно на более низком уровне: пос. «Цех керамики» – 0,33; г. Белебей – 0,31; г. Ишимбай – 0,29; г. Уфа – 0,28. Средний гистохимический коэффициент (СГК) содержания гликогена в псевдоэозинофилах у животных, содержавшихся в пос. Горный, в среднем соответствовал 2,29. В других регионах средняя величина СГК содержания гликогена имела тенденцию к повышению в следующей последовательности: пос. «Цех керамики» – 2,48 (Р < 0,05); г. Белебей – 2,55 (Р < 0,05); г. Ишимбай – 2,65 (Р < 0,05); г. Уфа – 2,67 (Р < 0,05) (рисунок). Следовательно, средние величины СГК этих веществ в лейкоцитах животных, содержавшихся в пос. Горный, отражают более удовлетворительное состояние окислительно-восстановительных процессов в белой крови, чем в остальных регионах. Снижение активности метаболитических реакций в лейкоцитах у животных, находившихся в пос. «Цех керамики», г. Белебее и особенно в г. Уфе и г. Ишимбае, по-видимому, связано с ухудшением природной среды вследствие химического загрязнения. Количество кровяных пластинок в периферической крови кроликов пос. Горный в среднем составляло 364•109/л. В других регионах эта величина была достоверно ниже: в пос. «Цех керамики» – 285•109/л; Белебее – 265•109/л; Уфе – 248•109/л; Ишимбае – 244•109/л (таблица). Относительное содержание различных видов тромбоцитов в тромбоцитограмме у животных пос. Горный имело следующее значение: юные – 1,19 %, зрелые – 87,1 %, старые – 4,1 %, формы раздражения – 7,6 %. В остальных регионах имело место снижение количества зрелых, старых и соответственно увеличение относительного числа юных форм раздражения тромбоцитов. Эти сдвиги в большей степени были выражены в городах Ишимбае, Уфе и несколько в меньшей степени в пос. «Цех керамики» и г. Белебее. Например, в г. Уфе юные составляли – 9,3 % (Р < 0,05), зрелые – 71,2 % (Р < 0,05), старые – 3,8 % (Р < 0,05), формы раздражения – 15,7 % (Р < 0,05). Индекс сдвига тромбоцитограммы, который определялся отношением юных форм к остальным видам тромбоцитов, у животных, содержавшихся в пос. Горный, равнялся в среднем 0,012, в пос. «Цех керамики» – 0,035 (Р < 0,05), г. Белебее – 0,059 (Р < 0,05), г. Уфе – 0,1 (Р < 0,05), г. Ишимбае – 0,1 (Р < 0,05).
Гистохимическая активность (СГК) в форменных элементах крови (усл. ед.). Ряд 1 – СГК гемоглобина. Ряд 2 – СГК миелопероксидазы в псевдоэозинофилах. Ряд 3 – СГК щелочной фосфатазы в псевдоэозинофилах. Ряд 4 – СГК гликогена в псевдоэозинофилах; 1 – пос. Горный; 2 – пос. «Цех керамики»; 3 – г. Белебей; 4 – г. Уфа; 5 – г. Ишимбай
Таким образом, количество тромбоцитов и тромбоцитограмма у животных, находившихся в пос. Горный, соответствовали общепринятым нормам [4]. А в других регионах Республики Башкортостан отмечалась относительная тромбоцитопения со сдвигом тромбоцитограммы «влево».
Изучение показателя времени свертывания крови также выявило разницу между животными, содержащимися в пос. Горный и в остальных регионах. Так, у кроликов в пос. Горный время свертывания крови в среднем равнялось 3,08 мин. В остальных регионах отмечалось достоверное увеличение этого показателя в следующей последовательности: пос. «Цех керамики» – 3,5 мин, г. Белебей – 3,6 мин, г. Уфа – 4,1 мин, г. Ишимбай – 4,2 мин (таблица).
Выводы
- Изучение влияния на организм химических факторов малой интенсивности окружающей среды в промышленных городах Республики Башкортостан выявило вполне определенные негативные сдвиги в параметрах гематологических показателей. Достоверные изменения со стороны красной крови отражали преобладание процесса эритродиэреза по сравнению с эритроцитопоэзом, что приводило к отрицательному балансу в виде анемического синдрома.
- Развитие гипоксического уровня в метаболитических процессах организма в условиях загрязнения окружающей среды также обусловливало повышение лейкемоидной реакции как отражение стресс-раздражения. В то же время снижение показателей окислительных процессов в лейкоцитах указывает на риск развития иммунодефицита.
- Сочетание снижения количества кровяных пластинок с одновременным повышением индекса левого сдвига тромбоцитограммы у животных, содержавшихся в городских условиях, указывало на негативное действие химических факторов среды на мегакариоцитарно-тробоцитарное звено системы крови, что проявилось в виде увеличения времени свертывания крови.
Рецензенты:
Миннибаев М.М., д.м.н., профессор кафедры патофизиологии, ГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет», г. Казань;
Фролов Б.А., д.м.н., зав. кафедрой патофизиологии, Оренбургская государственная медицинская академия, г. Оренбург.
Работа поступила в редакцию 25.09.2014.