Изменение костномозгового кроветворения на ранних сроках при инкорпорации обеднённого урана Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

Приведен эксперимент по инкорпорации раствора смешанного оксида обеднённого урана крысам с цитологическим исследованием их костного мозга в ранние сроки после воздействия. Изменения показателей костномозгового кроветворения животных свидетельствовали о заметном напряжении компенсаторных процессов в ответ на однократное воздействие обеднённого урана, что говорило о его выраженном радиотоксическом эффекте и несостоятельности механизмов естественной детоксикации организма в отношении водорастворимых соединений урана. Результаты показали, что наблюдаемые изменения гемопоэза были неоднозначны. Угнетение лейкобластического кроветворения проявлялось в уменьшении миелоидной части костного мозга с декомпенсацией миелоидного кроветворения к 3-му месяцу эксперимента, в то же время отмечалось увеличение эритроидного ростка костного мозга, говорившее о более выраженных его компенсаторных возможностях. Изменения показателей гемопоэза к концу эксперимента не достигли контрольных значений, что указывало на целесообразность длительного наблюдения за животными после однократного введения обеднённого урана и возможное проявление его эффектов в виде отдалённых последствий.

Ключевые слова: инкорпорация, обеднённый уран, гемопоэз, миелограмма.

УДК 616.419-07 : 546.791

ИЗМЕНЕНИЕ КОСТНОМОЗГОВОГО КРОВЕТВОРЕНИЯ НА РАННИХ СРОКАХ ПРИ ИНКОРПОРАЦИИ ОБЕДНЁННОГО УРАНА

© 2011 г. Д. В. Герасимов, *Р. В. Афанасьев,

**О. Ю.Терезанов

Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова,

*ГосНИИ военной медицины Министерства обороны РФ, г. Москва, **Воронежская государственная медицинская академия им. Н. Н. Бурденко, г. Воронеж

Применение бронебойных средств поражения с ударниками из обеднённого урана в современных вооружённых локальных конфликтах (Ирак, 1991, 2003 гг.; Босния и Герцеговина, 1994 г.; Косово и Метохия, 1999 г.; Афганистан, 2001 г.; Ливия, 2011 г.) привело к возникновению нового опасного фактора техногенной природы. Данный вид вооружения используется в течение 20 лет, что, учитывая ядерно-физические характеристики и физико-химические свойства соединений урана, привело к формированию в густонаселённых районах различных государств значительных участков загрязнения окружающей среды [6, 10, 11].

Актуальность изучения проблемы воздействия обеднённого урана на организм человека была обусловлена возникновением «особого синдрома» у участников боевых действий, а также резким возрастанием заболеваемости злокачественными новообразованиями, в том числе и лейкемией, среди военнослужащих и местного населения [4, 7—9].

Можно предположить, что комплекс радиационных эффектов и химической токсичности смешанного оксида обеднённого урана [ 1 ], а также сравнительно быстрое его перемещение по пищевым цепям существенно повышают риск возникновения заболеваний, в том числе радиогенных, при инкорпорации и накоплении в организме.

Несмотря на то, что в обычных условиях в организм человека за год попадает в среднем около 0,0004 г урана, до сих пор в литературе нет данных о возможной полезной его нагрузке.

Однако патоморфологические изменения в организме на ранних этапах после инкорпорации обеднённого урана практически не изучены, что существенно затрудняет раннюю диагностику детерминированных поражений.

Наиболее информативным и ранним признаком радиационного поражения является изменение показателей периферической крови и костномозгового кроветворения — основы диагностики и прогнозирования исходов [4, 5].

Цель исследования — оценить показатели костномозгового кроветворения на ранних сроках после инкорпорации обеднённого урана.

Методы

В основу эксперимента положены литературные данные о возможной дозе поступления обеднённого урана в организм военнослужащих и местного населения на территориях применения бронебойных средств поражения с обеднённым ураном [1]. Исследования проводились на 150 беспородных белых крысах-самцах массой 220—270 г в возрасте 3 месяцев (к началу эксперимента). Возраст животных и способ введения вещества в их организм в эксперименте экстраполировались с

возрастом военнослужащих, принимавших участие в боевых действиях, и возможным характером поступления обеднённого урана при пребывании на загрязнённых территориях.

Исследования костномозгового кроветворения проводились через 1, 3 и 6 месяцев после однократного перорального введения смешанного оксида обеднённого урана U3O8 + UO2 из расчета 1 мг/кг, причём для каждого исследования брали по 25 животных из опытной и контрольной групп. Эвтаназия животных для последующего морфологического изучения осуществлялась декапитацией под эфирным наркозом в соответствии с принципами биоэтики и правилами лабораторной практики, которые представлены в «Международных рекомендациях по проведению медико-биологических исследований и использованию животных» (1985) и приказе Министерства здравоохранения РФ от 19.06.2003 года № 267 «Об утверждении правил лабораторной практики».

В указанные сроки проводился забор образцов костного мозга из бедренной кости декапитированных животных. Изучали общее число миелокариоцитов и миелограмму. Для определения общего числа миелокариоцитов костный мозг вымывали из бедренной кости шприцем с 5 мл среды 199, а затем гомогенизировали с помощью многократного промывания через иглу. Забор клеточной суспензии осуществляли с помощью эритроцитарного смесителя. Подсчёт количества клеток миелопоэза проводился в камере Горяева. Миелограмму изучали на мазках костного мозга по общепринятой методике [2].

Статистическая обработка результатов исследований проводилась на ПЭВМ Athlon 2000+ с помощью пакетов программ Microsoft Ехсе1 2003, Statistica 6.0 с использованием параметрических критериев в операционной среде Windows XP SP2. Анализ количественных переменных основывался на вычислении среднеарифметической величины (M), среднеквадратичного отклонения (SD), ошибки среднеарифметического (m). Проверка на нормальность распределения признака осуществлялась критерием асимметрии и эксцесса. Статистическая значимость различия математических ожиданий при их попарном сравнении определялась по критерию Стьюдента при критическом уровне значимости (р), равном 0,05 [3]. Материал представлен категориальными данными в виде таблицы с описанием изучаемых параметров в группах по срокам исследования и в парном групповом сравнении.

Результаты

Анализ состояния костномозгового кроветворения представлен в таблице. Через месяц после начала эксперимента общее число миелокариоцитов статистически значимо не отличалось у животных в обеих группах (р = 0,960). Анализ клеточного состава костного мозга животных опытной группы показал значимое снижение общего числа клеток гранулопоэза по сравнению с показателями контрольной группы

(р = 0,005). Уменьшение числа миелоидных клеток происходило в основном за счёт значимого снижения количества как молодых, так и зрелых нейтрофилов (р = 0,002; р = 0,043). Одновременно выявляли уменьшение общего числа эозинофилов, обусловленное значимым снижением зрелых форм (палочкоядерные р = 0,043, сегментоядерные р = 0,031). Следует отметить, что число клеток ранних генераций миело-поэза у животных опытной группы было несколько выше (миелобласты) либо находилось на одном уровне с таковым в контрольной (промиелоциты). Несмотря на сниженную продукцию миелоидного ряда, число митозов клеток гранулопоэза у экспериментальных животных было несколько выше, хотя эта разница была статистически не значима (р = 0,228).

Характер изменения в эритропоэзе был иной. Морфологические изменения эритропоэза в опытной группе характеризовались статистически значимым увеличением продукции красного ростка костного мозга, что коррелировало со значимым увеличением полихроматофильных эритробластов (р < 0,001). Средний удельный вес эритроидных клеток в костном мозге животных опытной группы был на уровне верхней границы нормы и составлял (31,40 ± 1,84) % против (20,70 ± 0,39) % в костном мозге животных контрольной. Следует отметить, что число клеток ранних генераций костного мозга (проэритробласты и базофильные эритробласты) животных опытной группы было на уровне числа клеток грызунов контрольной. При этом в опытной группе число митозов эритропоэза было значимо выше, чем в контрольной (р = 0,022). Количество лимфоцитарных клеток костного мозга животных в опытной группе было значимо ниже, чем в контрольной (р = 0,011).

При анализе клеточности костного мозга через 3 месяца после введения обеднённого урана обнаружено статистически значимое снижение общего количества миелокариоцитов у животных в опытной группе по сравнению с контрольной (р < 0,001). Изучение цитологического состава костного мозга экспериментальных животных показало, как и в предыдущем исследовании, снижение общего числа миелоидных клеток, что коррелировало со значимым снижением числа нейтрофилов (р < 0,001). Одновременно в костном мозге грызунов опытной группы уменьшалось общее число эозинофилов, в основном за счёт сегментоядерных (р = 0,042), и значимо увеличивалось число базофилов (р = 0,013). Следует отметить, что к этому сроку в костном мозге экспериментальных животных значимо (р < 0,001) возросло число клеток ранних генераций пролиферирующего пула (миелобласты, промиелоциты).

Со стороны красной крови в костном мозге животных опытной группы удельный вес клеток эритро-поэза оставался статистически значимо увеличенным по сравнению с грызунами контрольной и достигал верхних границ нормы — (33,30 ± 0,07) % против (23,90 ± 1,48) % (р < 0,001). Одновременно реги-

Анализ клеточного состава костного мозга экспериментальных животных

Показатель Группа Через 1 месяц Через 3 месяца Через 6 месяцев

M±SD р M±SD р M±SD р

Количество животных К 1-С II с 5 2 II С п=25

в исследовании О 1-С II с 5 2 II С п=25

К 208,00±23,81 0,960 226,70±24,84 0,0002 215,70±22,64 0,121

О 207,30±28,21 134,50±18,73 173,10±30,02

Гемогисто- и гемоцитобласты, % К 0,17±0,08 0,313 0,17±0,09 0,290 0,10±0,04 0,770

О 0,10±0,14 0,30±0,11 0,10±0,06

Миелобласты, % К 0,90±0,48 0,213 0,30±0,08 0,0001 0,60±0,21 0,057

О 1,20±0,37 1,00±0,31 1,00±0,29

Нейтрофильные промиелоциты, % К 2,20±0,89 0,866 0,80±0,22 0,0001 1,10±0,26 0,034

О 2,10±0,66 1,60±0,24 1,70±0,44

Миелоциты К 6,00±0,42 0,003 4,20±0,67 0,066 4,40±0,41 0,329

% О 4,70±0,83 4,80±0,48 4,70±0,56

ы л и ф о р Юные К 10,6±1,4 0,002 10,20±0,49 0,0006 10,50±0,92 0,032

О 8,70±0,66 7,80±0,91 8,80±1,00

Палочкоядерные К 13,80±1,51 0,043 13,70±1,98 0,898 13,60±1,78 0,641

т й е Н О 11,90±1,71 13,60±1,34 14,10±1,56

Сегментоядерные К 18,40±1,62 0,149 22,40±1,23 0,0001 20,90±1,78 0,049

О 16,90±2,12 16,40±0,96 19,00±1,76

Миелоциты К 1,30±0,55 0,898 0,13±0,16 0,334 0,17±0,11 0,104

\0 О 1,30±0,62 0,40±0,18 0,06±0,03

Эозинофилы, % Юные К 3,30±1,46 0,501 2,40±1,06 0,449 3,30±0,71 0,0015

О 3,90±1,58 1,90±0,76 1,70±0,42

Палочкоядерные К 5,00±1,88 0,043 2,50±0,85 0,778 2,40±0,48 0,006

О 3,10±1,48 2,30±0,90 3,40±0,41

Сегментоядерные К 1,10±0,46 0,031 1,00±0,46 0,043 1,30±0,62 0,0014

О 0,30±0,11 0,20±0,08 0,2±0,1

К 10,90±3,09 0,122 6,00±0,68 0,161 7,20±0,51 0,0012

О 8,70±2,06 4,80±1,34 5,40±0,72

К 0,10±0,04 0,352 0,67±0,25 0,013 0,30±0,12 0,700

Базофилы, /о О 0,28±0,11 1,50±0,47 0,26±0,11

Общее число клеток гранулопоэза, % К 62,80±3,03 0,0048 58,40±5,87 0,0006 58,40±2,93 0,122

О 54,30±5,72 51,50±0,78 55,10±3,21

Лимфоциты, % К 11,80±2,05 0,010 14,10±2,67 0,0004 14,20±2,08 0,018

О 8,70±2,02 9,10±1,89 11,00±1,98

Моноциты, % К 1,80±0,66 0,899 1,900±0,087 0,855 1,50±0,51 0,0015

О 1,80±0,86 1,900±0,092 3,00±0,64

Проэритробласты, % К 1,10±0,33 0,795 0,60±0,14 0,061 0,80±0,24 0,085

О 1,00±0,49 1,50±0,62 1,50±0,72

% ы т с а л б о Базофильные К 4,60±1,62 0,406 2,90±1,12 0,004 2,50±0,36 0,008

О 5,20 + 1,39 6,30±1,56 5,70±1,81

Полихроматофильные К 10,00±0,64 0,0002 16,50±1,94 0,068 16,10±1,66 0,903

О 18,10±2,52 19,60±2,34 16,00±1,48

тр и Оксифильные К 5,10±1,23 0,112 4,10±1,44 0,019 4,00±1,11 0,844

Эр О 7,10±2,65 5,90±0,94 4,10±1,49

Общее число клеток эритропоэза, % К 20,80±0,95 0,0006 24,00±3,41 0,0001 23,40±1,73 0,060

О 31,40±5,84 33,30±3,68 27,40±4,42

Митоз клеток гранулопоэза, % К 0,70±0,21 0,228 0,60±0,16 0,748 0,70±0,22 0,049

О 1,00±0,45 0,60±0,31 1,00±0,24

Митоз клеток эритропоэза, % К 0,30±0,10 0,023 0,40±0,12 0,0001 0,40±0,16 0,006

О 0,70±0,31 1,40±0,28 1,00±0,27

К 0,30±0,12 0,065 0,20±0,08 0,044 0,70±0,29 0,683

о ты цит о и р а к а ег О 0,50±0,23 0,70±0,31 0,6±0,2

Плазматические клетки, % К 0,90±0,21 0,266 0,20±0,09 0,002 0,43±0,21 0,220

О 0,56±0,16 1,00±0,28 0,84±0,36

Примечание. К — контрольная группа, О — опытная группа.

стрировалось незначимое увеличение доли полихро-матофильных эритробластов (р = 0,068), а также значимое повышение доли клеток ранних генераций (базофильных (р = 0,004) и оксифильных (р = 0,019) эритробластов) в костном мозге животных опытной группы. Количество митозов клеток эритропоэза у животных опытной группы также сохранялось на высоком уровне и составляло (1,36 ± 0,10) % против (0,36 ± 0,08) % в контрольной (р < 0,001). Удельный вес лимфоидных клеток костного мозга животных в опытной группе оставалось значимо сниженным (р < 0,001).

Изучение костного мозга животных через 6 месяцев после введения обеднённого урана выявило тенденцию к стабилизации показателей — значение общего количества миелокариоцитов в опытной группе достигло уровня контроля (см. таблицу). Цитологический анализ костного мозга обнаружил тенденцию к нормализации соотношения эритроидного и миелоидного ростка. Исчезали признаки угнетения гранулопоэза: общее число миелоидных клеток у животных опытной группы статистически значимо не отличалось от такового у грызунов контрольной (р =

0,122), однако сохранялась тенденция к снижению числа нейтрофилов (сегментоядерных р = 0,049) и общего числа эозинофилов (р = 0,0012).

Со стороны эритропоэза также отмечали признаки восстановления нормального соотношения клеток внутри ростка: общее число эритроидных клеток костного мозга грызунов в опытной группе не отличалось от числа клеток животных в контрольной (р = 0,060), число полихроматофильных эритробластов было на уровне такового у животных контрольной группы, однако содержание базофильных эритробластов в опытной группе имело статистически значимые различия с контрольной (р = 0,008) и оставалось повышенным по сравнению с ней. Число митозов эритропоэза у грызунов опытной группы также было выше, чем у животных контрольной (р = 0,006).

Обсуждение результатов

Таким образом, выявленные изменения показателей костномозгового кроветворения экспериментальных животных свидетельствуют о заметном напряжении компенсаторных возможностей гемопоэза в ответ на однократное воздействие обеднённого урана. На наш взгляд, с учетом литературных данных это говорит о выраженном радиотоксическом эффекте обеднённого урана при переносе его по пищевым цепям и характеризует несостоятельность механизмов естественной детоксикации организма в отношении водорастворимых соединений урана.

Наблюдаемые нами изменения в лейкоэритро-поэзе были неоднозначны. В лейкобластической системе они носили очевидные признаки угнетения, а в эритробластической — активации. Угнетение лейкобластического кроветворения проявлялось в уменьшении миелоидной части костного мозга с декомпенсацией миелоидного кроветворения к 3-му

месяцу эксперимента и, как следствие, в снижении содержания лейкоцитов в периферической крови в основном за счёт гранулоцитов. Активация эритробластической функции выявлялась в увеличении эри-троидного ростка костного мозга, в основном за счёт полихроматофильных эритробластов, что обусловило незначительные колебания в содержании гемоглобина и эритроцитов периферической крови на протяжении всех сроков наблюдения и свидетельствовало о более выраженных компенсаторных возможностях красной крови.

Учитывая полученные данные, можно идентифицировать воздействующий фактор как вызывающий начальные признаки комплексного лучевого и токсического поражения, что указывает на целесообразность длительного наблюдения за животными после однократного введения обеднённого урана.

В заключение хотелось бы отметить, что контакт с обеднённым ураном как техногенным фактором радиационной природы может проявляться не только в виде ранних изменений функций различных органов и систем, но и в виде отдалённых последствий, которые могут обнаруживаться у последующих поколений.

Список литературы [References]

1. Zaklyuchenie spetsialistov mezhvedomstvennoi gruppy ekspertov po rassmotreniyu posledstvii primeneniya silami NATO v Yugoslavii boepripasov s obednennym uranom [Expertize of interdepartment group for consideration of after-effects of appliance of weapon with depleted uranium by NATO forces in Yugoslavia] // Sovmestnyi Prikaz Ministra RF po atomnoi energii, Ministra oborony RF i Ministra zdravookhraneniya RF (№ 96/81/53 ot 22.02.2001.) 2001. [in Russian]

2. Lugovskaya S. A., Morozova V. T., Pochtar' M. E., Dolglov V. V. Laboratornaya gematologiya [Laboratory hematology]. M: Yunimed-press, 2002. 1 15 s. [in Russian]

3. Platonov A. E. Statisticheskii analiz v meditsine i biologii [Statistical analysis in medicine and biology]. M.: RAMN. 52 s. [in Russian]

4. Ushakov I. B., Afanas'ev R. V., Berezin G. I., Zuev V. G. Obednennyi uran: radiatsionnye i ekologicheskie aspekty bezopasnosti [Depleted uranium: radioactive and environmental aspects of safety] // Voenno-meditsinskii zhurnal. 2003. T. 324, N 4. S. 56—58. [in Russian]

5. Berradi H., Bertho J. M., Dudoignon N., Mazur A., Grandcolas L., Baudelin C., Grison S., Voisin P., Gour-melon P., Dublineau I. Renal anemia induced by chronic ingestion of depleted uranium in rats // Toxicol. Sci. 2008. Vol. 103. Р 397-408.

6. Depleted Uranium in the Gulf (П). Environmental Exposure Report. US Department of Defense. December 13, 2000.

7. DurakovicA. On depleted uranium: gulf war and Balkan syndrome // Croat. Med. J. 2001. N 42(2). Р 130-134.

8. Fisk Robert. Who to investigate radiation fall-out from Gulf War in Iraq, 2002. URL:http//www.iacenter.org/ depleted/who.htm.

9. Gulf War and Health. Vol. 1. Depleted Uranium, Sarin, Pyridostigmine Bromide, Vaccines. Committee on Health Effects Associated with Exposure During the Gulf War. National Academy Press, Washington, D.C., 2000.

10. NATO. Depleted Uranium Engagement Points 6 Apr 99 - 10 Jun 99. Map produced 18 Jan 01, 2001c.

11. Webster Griffin Tarpley. Interview with Dr. Webster Griffin Tarpley for Press TV, Fri Jul 8, 2011. URL:http:// www.presstv.ir/detail/188123.html.

BONE-MARROW HAEMOPOIESIS CHANGE AT EARLY STAGES OF DEPLETED URANIUM INCORPORATION D. V. Gerasimov, *R. V. Afanasyev, **O. Yu. Terezanov

First Moscow State Medical University named after

I. M. Sechenov,

*State Research Institute of Military Medicine MD of RF, Moscow,

**Voronezh N. N. Burdenko State Medical Academy, Voronezh

The article has considered an experiment with incorporation of depleted uranium (DU) mixed oxide solution to laboratory animals (rats) with cytological study of their marrow at early period after exposure. Changes of bone-marrow haemopoiesis of the experimental animals were indicative of significant tension of compensation processes in response to single

DU exposure that showed DU radioactive and toxicological effects and insolvency of natural protective mechanisms of the organism. The results of the research have shown that changes of haemopoiesis were questionable. Leukoblast hemopoiesis suppression occurred in reduction of marrow myeloid part by the third month of the experiment, at the same time, there was registered growth of marrow erythroid lineage indicative of its more significant compensation abilities. By the experiment completion, the changes of the haemopoiesis parameters did not reach control points what indicated practicability of longterm observation of the animals after a single DU exposure and possible manifestation of its remote effects.

Keywords: incorporation, depleted uranium, haemopoiesis, myelogram

Контактная информация:

Герасимов Денис Владимирович - преподаватель отдела военной токсикологии и медицинской защиты учебного военного центра при Первом Московском государственном медицинском университете имени И. М. Сеченова

Адрес: 119435, г. Москва, Абрикосовский пер., д. 1, корп. 1

Тел. 8 (499) 248-52-11 E-mail: [email protected]