Изменения функционального состояния клеточных структур крыс при действии пыли города Темиртау

Размещено на http://www.allbest.ru/

Изменения функционального состояния клеточных структур крыс при действии пыли города Темиртау

Л.Т. Базелюк

В статье даны результаты исследования клеток бронхоальвеолярной жидкости, щитовидной железы, почки, надпочечников крыс самцов и самок. Проводилось внутрибрюшинная затравка пылью города Темиртау в дозе 50 мг/мл при сроках 5, 12, 20 и 30 суток. Полученные биоматериалы экспериментальных животных изучались цитоморфологическим методом. Установлено, что исследуемая пыль влияет цитотоксически на организм крыс обоего пола. Использованные цитоморфологические тесты являются высокочувствительными для выявления цитотоксичности разных химических загрязнителей при ранних предпатологических проявлениях их биологического действия. Полученные результаты приведены в таблицах и в виде вывода.

На сегодняшний день г. Темиртау остается промышленным городом, в котором основные загрязнители-предприятия расположены в черте города. Установлено, что предприятия черной металлургии выбрасывают в атмосферу металлосодержащие пыли, окиси углерода и неутилизируемые промышленностью окислы серы. Кроме того, технологический цикл подразумевает выбросы в атмосферу целого спектра токсичных для человеческого организма веществ, включая бенз(а)пирен, фториды, соединения марганца, ванадия и хрома. Подобное загрязнение воздуха крайне негативно сказывается на здоровье населения, проживающего в непосредственной близости от металлургических предприятий, многие из которых имеют статус градообразующих [1, 2].

По данным моделирования в город с населением 1 млн. человек ежесуточно поступает 732 тыс. т вещества (вода, пища, топливо). Из них 1 тыс. т. -- газообразные и пылевые загрязняющие вещества (твердых частиц в среднем около 150 т). Плотность выброса пыли с 1 км2 площади такого города составляет 500 т/год, причем максимум поступления в атмосферу загрязняющих веществ отмечается в зимние месяцы, когда на полную мощность работают ТЭЦ и котельные [3].

Целью нашей работы явилось изучение влияния пыли г. Темиртау на организм животных в условиях эксперимента.

Материалы и методы исследования

Экспериментальные исследования проведены на беспородных крысах (самцах и самках) массой 200-230 г. Всего использовалось 48 животных, содержащихся в виварии при естественном световом режиме на стандартной диете со свободным доступом к воде. Доза внутрибрюшинного введения пыли составила 50 мг/мл в сроки 5, 12, 20 и 30 суток.

Превышение ПДК содержания в пыли органических веществ г. Темиртау (теплый период) составило: по минеральным маслам -- в 1,10 раза, по саже -- в 8 раз, по ксилолу -- в 1,5 раза, формальдегиду -- в 7 раз, фенолу в 1,5 раза, бенз(а)пирену -- в 4 раза. Содержание в пыли металлов превышало ПДК по железу в 1,5 раза, ИЗА -- в 31, что соответствует высокому уровню загрязнения атмосферного воздуха.

В холодный период содержание органических веществ представило ПДК по саже в 7 раз, бенз(а)пирену -- в 3,4 раза. По содержанию пыли металлов ПДК превышало по свинцу в 3,2 раза, что свидетельствует о необходимости расчета риска здоровью населения. Также превышение отмечено по железу -- в 1,5 раза, по марганцу -- в 1,2 раза и по кадмию -- в 1,1 раза соответственно. ИЗА составило 22, что соответствует высокому уровню загрязнения атмосферного воздуха.

По истечении сроков эксперимента животным под слабым эфирным наркозом вскрывали мышцы передней поверхности шеи, выделяли трахею, вводили в ее просвет стальную иглу, которую фиксировали лигатурой. Через иглу в легкие вводили дробно 5 мл физиологического раствора и тут же отсасывали перфузат. Такая методика позволила получить бронхиальные смывы, не содержащие примеси крови. Центрифугирование проводили в течение 10 минут при 2000 оборотов в минуту, на-досадочную жидкость выливали, а из осадка делали мазки. С щитовидной железы, почек и надпочечников делали мазки-отпечатки, которые высушивали при комнатной температуре. Мазки окрашивали по Романовскому-Гимза. При микроскопировании подсчитывали 200 клеток с каждого мазка. Оценку значимости результатов проводили по критерию Стьюдента, при постоянном уровне значимости (р> 0,05). Количество анализов 576.

Результаты исследований

При 5-суточном внутрибрюшинном введении пыли г. Темиртау у самок крыс обнаружено повышение количества альвеолярных макрофагов (АМ) на 78 % и количества дегенерированных альвеолярных макрофагов (ДАМ) в 2,2 раза, количество цилиндрических эпителиальных клеток повышено в 7,7 раза по сравнению с контрольной группой с самками. При 12-суточной затравке у самок обнаружено снижение количества АМ на 94 % и повышение количества ДАМ в 3,2 раза (табл. 1).

При 20-суточной затравке наблюдалось повышение количества НЛ в 2 раза, снижение количества нормальных цилиндрических эпителиальных клеток -- в 11,4 раза. Количество ДАМ и дегенери-рованных цилиндрических эпителиальных клеток было повышено в 4 раза и на 50 % соответственно, по сравнению с контрольной группой с самцами. При 30-суточной затравке у самцов обнаружено снижение количества АМ в 2,1 раза, повышение количества ДАМ и цилиндрических эпителиальных клеток в 2,8 раза и 46,6 раза (табл. 1).

При исследовании клеток щитовидной железы в сроки 5 суток отмечено снижение количества гранулированных А-клеток в 2,2 раза, В-клеток -- в 2,3 раза и повышение количества дегранули-рованных В-клеток в 3,8 раза. Количество С-клеток, как гранулированных, так и дегранулированных, было повышено в 2,9 и 9,1 раза соответственно, по сравнению с контрольной группой самок. В сроки 12 суток наблюдается повышение количества дегранулированных А-клеток и В-клеток в 3,4 и 4,4 раза соответственно, количество гранулированных В-клеток и С-клеток было снижено в 2,6 раза и в 2,2 раза. При 20-суточной затравке наблюдается повышение количества дегранулированных А-клеток и В-клеток в 2,1 раза и 2,6 раза по сравнению с контрольной группой самцов. В сроки 1 месяц у самцов наблюдается повышение количества гранулированных А-клеток на 68 % и В-клеток в 2,4 раза и снижение количества гранулированных С-клеток в 8,8 раза по сравнению с контрольной группой с самцами (табл. 2).

клетка пыль крыса цитотоксический

Со стороны почек в сроки 5 суток у самок наблюдается снижение количества больших светлых канальцевых клеток (БСКК) на 90 %, повышение дегенерированных больших канальцевых клеток (ДБКК) в 2,3 раза, дегенерированных малых канальцевых клеток (ДМКК) в 3,5 раза и повышение количества фибробластов в 2 раза. В сроки 12 суток отмечено снижение количества БСКК в 2 раза, МКК на 56 %, повышение количества ДБКК и ДМКК в 3,3 раза и 11,6 раза и ДНЛ в 40 раз, снижение МКК в 3,7 раза (почти у всех животных наблюдались вакуольная и белковая дистрофия). Количество фибробластов повысилось в 24,2 раза по сравнению с контрольной группой с самцов. В сроки 1 месяц у самцов отмечено снижение количества МКК на 92 % и повышение количества ДМКК в 8,8 раза, количество фибробластов повышено в 25,6 раза (табл. 3).

Со стороны клеток надпочечников первые изменения нами обнаружены в сроки 12 суток в хромаффиновых клетках, где отмечено снижение количества гранулированных светлых клеток первого типа на 60 % и повышение количества клеток дегранулированных этого же типа в 2,1 раза, также отмечено повышение количества темных клеток второго типа в 6 раз по сравнению с контрольной группой с самками. В сроки 20 суток отмечено у самцов повышение количества дегранулированных светлых клеток первого типа в 2,2 раза и снижение количества гранулированных темных клеток второго типа в 2,3 раза (табл. 4).

Таким образом, результаты экспериментальных исследований выявили, что при действии пыли города Темиртау в сроки 5, 12, 20, 30 дней в дозе 50 мг/мл наблюдается цитотоксический эффект на организм крыс обоего пола, о чем свидетельствует резкое возрастание ДАМ и снижение количества нормальных АМ, повышение количества дегенерированных цилиндрических эпителиальных клеток, повышение количества микрофлоры у самок в сроки 5 суток. Деструктивные процессы в клетках проявились в гомогенизации цитоплазмы, пикнозом ядра.

Железы внутренней секреции принимают активное участие в промежуточных звеньях обмена веществ и им принадлежит огромная роль в приспособительных и защитных реакциях организма к меняющимся условиям внешней среды. Возникновение патологических процессов (в частности, в клетках щитовидной железы) экзогенного химического фактора связано с изменением проницаемости клеточных и субклеточных мембран. Цитоморфологический анализ полученных данных обнаружил у животных обоего пола в клетках щитовидной железы: наблюдается интенсивное фибро-зирование и склерозирование -- вВ и С-клетках у самок, а у самцов -- в А и В-клетках.

Со стороны почек обнаружены нарушения секреторной функции почечных канальцев, о чём свидетельствуют деструктивные изменения в БСКК и МКК, в частности, снижены их жизнеспособности, чаще цитоплазма отсутствовала, ядро теряло обычную структуру, контуры расплывчаты, что приводило к цитолизу. Резкое снижение резистентности БСКК и МКК свидетельствует о патогенном действии пыли, под влиянием которой происходит усиленный распад БСКК и МКК у самцов и самок. На 20-е сутки у всех крыс отмечалась вакуольная дистрофия и у небольшого количества -- белковая дистрофия.

В клетках надпочечников наблюдалось повышение количества дегранулированныххро-мафинных клеток первого типа и темных клеток второго типа, особенно на 12-е сутки у самок.

У самцов на 20-е сутки количество дегранулированных светлых клеток первого типа тоже было повышено, гранулированных темных клеток второго типа было снижено в 2,3 раза.

Выводы

1. При внутрибрюшинном введении пыли г. Темиртау животным в дозе 50 мг/мл в сроки 5, 12, 20 и 30 суток обнаружены у особей функциональные изменения в бронхоальвеолярных смывах, где, по-видимому, наблюдается нарушение аэробного процесса, который был выявлен в альвеолярных макрофагах и в нейтрофилах, что привело к снижению жизнеспособности клеток.

2. Со стороны щитовидной железы во всех сроках эксперимента наблюдалось повышение количества дегранулированных А, В, С-клеток у особей обоего пола. В основном встречались клетки вакуолизированные, с пикнозом и рексисом ядер, что свидетельствует о цитотоксичности пыли.

3. Со стороны почек во все сроки наблюдалось резкое повышение дегенеративных больших и малых канальцевыхклеток как у самцов, так и у самок, что приводило к нарушению клубочковой фильтрации. В надпочечниках у самок и самцов на 12-е и 20-е сутки отмечено повышение в среднем в 2,1 раза количества дегранулированных хромаффинных светлых клеток первого типа и дегранулированных темных клеток второго типа по сравнению с контрольной группой животных.

4. Использованные цитоморфологические тесты являются высокочувствительными по оценке мазков БАЛ, щитовидной железы, почек и надпочечников и могут быть рекомендованы в практику гигиенических исследований для выявления ранних цитотоксических изменений в организме экспериментальных животных при воздействии различных видов пыли.

Литература

· ОітккоуаV., Radilov A.S., Dulov S.A. Features of manifestation of toxicity of nanoparticles // Hygiene and sanitary. -- 2011. -- № 2. -- P. 81-86.

· GrigorievYu.I., Ershov A.V., Silin I.I. Quality of the air environment and incidence of children // Hygiene and s -- 2000. -- № 4. -- P. 28-31.

· Klimenko A.P. Methods and devices for measurement of concentration of a dust. -- Moscow: Chemistry, -- 208 p.

Размещено на Allbest.ur