Состояние метаболизма лейкоцитов периферической крови крыс в восстановительный период после подострой интоксикации полихлорированными бифенилами Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 615.917'2/'9

© А.А. Гайнуллина, Ф.А. Каюмов, А.Ф. Каюмова, М.Я. Фазлыахметова, 2012

А.А. Гайнуллина, Ф.А. Каюмов, А.Ф. Каюмова, М.Я. Фазлыахметова СОСТОЯНИЕ МЕТАБОЛИЗМА ЛЕЙКОЦИТОВ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ КРЫС В ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЙ ПЕРИОД ПОСЛЕ ПОДОСТРОЙ ИНТОКСИКАЦИИ ПОЛИХЛОРИРОВАННЫМИ БИФЕНИЛАМИ

ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России, г. Уфа

В статье отражены результаты изучения состояния метаболизма лейкоцитов в восстановительный период после подо-строй интоксикации полихлорированными бифенилами. Установлено, что в исследованных группах выявляются изменения активности клеточных ферментов лейкоцитов: пероксидазы и щелочной фосфатазы нейтрофильных лейкоцитов, кислой фосфатазы лимфоцитов периферической крови подопытных животных.

Ключевые слова: полихлорированные бифенилы (ПХБ), лейкоциты, пероксидаза, щелочная фосфатаза, кислая фосфатаза.

A.A. Gainullna, F.A. Kayiumov, A.F. Kayumova, M.Ya. Fazlyakhmetova LEUCOCYTE METABOLISM STATUS IN THE RAT PERIPHERAL BLOOD DURING RESTORATION PERIOD AFTER SUBACUTE INTOXICATION BY POLYCHLORINATED BIPHENYLS

Study results of the metabolic state of leucocytes during the restoration period after subacute intoxication induced by polychlorinated biphenyls are presented in the paper. Changes in the activity of leucocytic cellular enzymes have been found to occur in the animals under study: we observed variations in peroxidase, alkaline phosphatase of neutrophilic leucocytes, peripheral blood acid phosphotase.

Key words: polychlorinated biphenyls, leukocytes, peroxidase, alkaline phosphatase, acid phosphatase.

С началом научно-технической революции результаты деятельности человека по своему влиянию на экосистему Земли стали сопоставимы по масштабам с природными катаклизмами. К опасностям, угрожающим развитию цивилизации, XX век добавил ещё одну - общепланетарное загрязнение среды обитания чужеродными для живых организмов веществами. На сегодняшний день насчитывается более 18 млн. химических соединений, из них почти 100000 используются в промышленности [9].

Полихлорированные бифенилы (ПХБ) -одни из основных источников антропогенного загрязнения окружающей среды [1,5].

В конце 70-х, начале 80-х гг. в связи с выявившейся токсичностью полихлорированных бифенилов их производство во многих странах было прекращено. Однако ввиду их повсеместного распространения и исключительной устойчивости к деградации во внешней среде они до настоящего времени остаются одним из главных глобальных загрязнителей биосферы Земли [10].

Известно, что реактивность организма во многом зависит от состояния лейкоцитов. Ранее проведённые исследования продемонстрировали, что воздействие ПХБ приводит к нарушению иммунного статуса [1,6,7,10,12]. Именно на уровне мембраны клеток происходит нарушение их проницаемости, тогда как одним из повреждающих факторов клеточных мембран является перекисное окисление липидов, нарушающее стабильность мембран-

ной системы, в том числе лизосомальных мембран [3, 4, 8].

Материал и методы

Работа выполнена на 80 белых беспородных крысах-самцах массой 180-200г. Модель подострой интоксикации ПХБ создавали путем введения коммерческой смеси «Совол», разведённой в подсолнечном масле, с помощью зонда внутрижелудочно в объеме 1 мл ежедневно в течение 28 дней. Контрольная группа животных получала подсолнечное масло также в объёме 1 мл. В зависимости от вводимой дозы препарата животные подразделялись на три группы: I группа - суммарная доза ПХБ за все сроки его введения составила 3000 мг/кг, что соответствует токсическому действию препарата при 0,5 ЛД50, II группа -300 мг/кг (0,05 ЛД50) и III группа - 150 мг/кг (0,025 ЛД50). Забор крови у крыс проводили на 1-, 14-, 28-, 42-, 56-е сутки после последнего введения препарата в восстановительный период (ВП). Изучение активности пероксидазы и щелочной фосфатазы в нейтрофилах, а также кислой фосфатазы в лимфоцитах периферической крови подопытных животных изучались цитохимическим методом - у окислительно-восстановительных ферментов исследовали активность пероксидазы нейтрофи-лов методом Gracham - Knoll; у класса гидро-лаз: активность щелочной фосфатазы нейтро-филов (ЩФ) методом Каплова и активность кислой фосфатазы лимфоцитов (КФ) методом Гольдберга и Барка.

Активность внутриклеточных ферментов лейкоцитов оценивали по интенсивности окраски, пользуясь 5-балльной шкалой по методу Каплова и выведением среднего цитохимического коэффициента.

Результаты и обсуждение

Во всех опытных группах активность пероксидазы в нейтрофилах возрастала начиная с первых суток восстановительного периода (29-й день от начала эксперимента). При применении ПХБ в дозе 0,5 ЛД50 в 1-е сутки восстановительного периода активность пероксидазы составила 2,27±0,04 (р=0,0001). К концу эксперимента на 56-е сутки восстановительного периода - 2,40±0,02 (р=0,0001). У II группы подопытных животных, получавших ПХБ в дозе 0,05 ЛД50, активность пероксидазы составила 2,31±0,03 (р = 0,0001) в 1-е сутки восстановительного периода и 2,42±0,02 (р = 0,0001) на 56-е сутки восстановительного периода. И, наконец, у животных III группы, получавших дозу 0,025 ЛД50, результаты были следующими: в 1-е сутки восстановительного периода после подострой интоксикации активность пероксидазы -2,3±0,04 (р = 0,0001), а на 56-е сутки восстановительного периода - 2,42±0,02 (р=0,0001).

Полученные данные свидетельствуют о достоверном увеличении уровня активности фермента пероксидазы в восстановительный период (2 месяца после подострой интоксикации соволом), наибольшее увеличение данного фермента наблюдалось при дозах 0,05 ЛД50 и 0,025 ЛД50 на 49-е и 56-е сутки соответственно.

Таким образом, длительное сохранение повышенной активности пероксидазы в ней-трофилах свидетельствует о значительной напряженности метаболических реакций в клетках крови, в частности окислительновосстановительных процессов, в зависимости от дозы введённого ПХБ (0,05 ЛД50 и 0,025 ЛД50).

При исследовании щелочной фосфатазы (ЩФ) в нейтрофильных лейкоцитах также определялось достоверное повышение активности данного фермента на протяжении всего восстановительного периода. Так, активность ЩФ нейтрофилов при дозе 0,5 ЛД50 была выше контрольных значений с 29 - го дня эксперимента, максимальное же увеличение сохранялось и на 35 - е сутки, составив 2,4±0,01 (р = 0,0001). Однако некоторое снижение активности ЩФ наблюдалось на 7-е, 42-е и 49-е сутки восстановительного периода, составив 2,32±0,04, 2,32±0,02 и 2,31±0,01 соответственно по отношению к контрольным значени-

ям. При дозе 0,05 ЛД50 также наблюдалось увеличение активности ЩФ с 29-го дня исследования (1-е сутки восстановительного периода). Наибольшее увеличение активности фермента отмечалось на 42- и 49-е сутки до 2,42±0,02 (р = 0,0001) и 2,41±0,02 (р = 0,0001) соответственно, при контроле 2,29±0,005. В III группе (0,025 ЛД50) также выявлялось увеличение активности данного фермента. Наибольшие изменения наблюдали на 35-е сутки ВП при дозе 0,025 ЛД50, где активность ЩФ достигала 2,41±0,01 (р = 0,0001) по отношению к контрольным значениям. Наравне с оценкой активности пероксидазы в нейтрофи-лах определялось стойкое и длительное повышение активности щелочной фосфатазы в этих клетках. Существенное повышение активности ЩФ является результатом функционально-метаболических перестроек при воздействии неблагоприятных факторов в силу большой пластичности клеток крови, в том числе внутриклеточного обмена[12]. Стойкое повышение активности ЩФ, вероятно, является компенсаторно-приспособительной реакцией организма или, возможно, результатом истощения резервных возможностей энзимологического статуса иммунокомпетентных клеток в отдаленные сроки после завершения введения препарата в организм крыс.

Известно, что лизосомальные ферменты (кислая фосфатаза) принимают участие в реакциях гиперчувствительности организма, например при аллергических реакциях [11]. Наиболее выраженное повышение активности кислой фосфатазы отмечалось в восстановительном периоде после подострой интоксикации при дозах 0,05 ЛД50 и 0,025 ЛД50. Так, во II группе (0,05 ЛД50) в первые сутки активность равнялась 0,47±0,06 (р = 0,054), в дальнейшем отмечалось нарастание активности кислой фосфатазы и к 49-м суткам достигала максимальных значений - 0,54±0,02 (р = 0001). К 56-м суткам активность фермента составила 0,48±0,03 (р=0,001) по отношению к контролю (0,33±0,01). В III группе (0,025 ЛД50) происходили аналогичные изменения. В первые сутки показатель активности фермента составил 0,45±0,05 (р = 0,04), наибольшая активность отмечалась на 35- и 49-е сутки, составив 0,5±0,03 (р = 0,001) и 0,5±0,03 (р = 0,001) соответственно. На 56-е сутки содержание кислой фосфатазы составило 0,49±0,04 (р = 0,007) по отношению к контрольным данным (0,33±0,01). В I группе (0,5 ЛД50) в первые сутки после прекращения введения препарата активность кислой фосфатазы в лимфоцитах равнялась 0,38±0,023. Наиболь-

шее повышение активности отмечалось на 42е сутки - 0,5±0,04 (р=0,004) и на 56-е сутки -0,48±0,04 (р=0,006) по отношению к данным контрольной группы.

Показатели активности ферментов лейкоцитов могут иметь существенное значение в поражении структурной организации биомембран и как показатель неблагоприятного воздействия с переходом адаптации к состоянию предпатологии.

В ранних работах Сабировой И. Р. (2006г.) отмечалось, что в подострый период интоксикация крыс ПХБ вызывает дозозависимое по выраженности и времени развития снижение функциональной активности лейкоцитов периферической крови в после введения совола, что доказывает ослабление активных форм кислорода. Таким образом, в восстановительный период опыта (с 29-го дня по 85-е сутки - с 1-го дня начала эксперимента) мы выявили следующую картину: повышенная активность пероксидазы и щелочной фосфатазы в нейтрофилах и кислой фосфата-зы в лимфоцитах во всех экспериментальных группах сохранялась до конца исследований, что указывает о возможном сохранении токсического воздействия метаболитов ПХБ на лейкоциты периферической крови за счет, возможно, куммулятивных эффектов токсиканта [12].

Следовательно, к концу эксперимента (на 56-е сутки восстановительного периода) наименьшая активность всех исследованных ферментов, отмечалась в I группе (где доза ПХБ соответствовала 0,5 ЛД50), по сравнению

со II (доза 0,05 ЛД50) и III (доза 0,025 ЛД50) группами, при этом оставаясь выше контрольных значений за весь период исследования. Максимальную активность ЩФ в ней-трофилах в восстановительный период после подострого введения ПХБ мы наблюдали на 35-е сутки в I (доза 0,5 ЛД50) и в III (доза 0,025 ЛД50) группах, во II группе (доза 0,05 ЛД50) критический уровень активности отмечался на 42- и 49-е сутки эксперимента, далее к завершению эксперимента в этой группе наблюдалась тенденция к снижению уровня активности фермента. В отношении кислой фосфатазы лимфоцитов наибольшая активность фермента отмечалась в III экспериментальной группе на 49-е сутки восстановительного периода, где доза ПХБ составила 0,025 ЛД50, во II группе (доза 0,05 ЛД50) - на 49-е сутки и в I группе (доза 0,5 ЛД50) наибольшая активность фермента достигла на 42-е сутки. Уровень активности пероксидазы в нейтро-филах оставался высоким и продолжал повышаться от начала и до конца эксперимента во всех исследуемых группах по сравнению с интактной группой.

Вывод

Выраженные и длительные сдвиги в ферментативном статусе лейкоцитов были зафиксированы по таким показателям, как пероксидаза и щелочная фосфатаза в нейтро-филах и кислая фосфатаза в лимфоцитах. Высокий уровень их активности свидетельствует о сохраняющейся защитной реакции системы крови у крыс даже после введения ПХБ.

Сведения об авторах статьи:

Каюмов Фарит Амирьянович - д.м.н., профессор кафедры гистологии БГМУ. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3.

Каюмова Алия Фаритовна - д.м.н., профессор, зав. кафедрой нормальной физиологии БГМУ.

Фазлыахметова Минзаля Явдатовна - доцент кафедры гистологии БГМУ. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3.

Гайнуллина Айгуль Айратовна - аспирант кафедры нормальной физиологии БГМУ. e-mail: [email protected],

ЛИТЕРАТУРА

1. Амирова, З.К. Особенности накопления ПХДД/Ф и ПХБ в различных зонах риска в России / З.К. Амирова // Национальный план действий по экологически обоснованному управлению диоксинами/фуранами и диоксиноподобными веществами: материалы Российской конференции с региональным и международным участием. - СПб., 2002. - С.66-70.

2. Басырова, Н. К. Корригирующее влияние токоферола и ретинола на фагоцитарное звено системы иммунитета в условиях интоксикации полихлорираванными бифенилами, гербицидом 2,4-ДА: дис. ... канд. мед. наук. - Уфа, 2002. - 147с.

3. Богданова, А.В. Изменения в эритроне в восстановительном периоде после подострого воздействия различных доз полихлорированных бифенилов: дис. ... канд. мед.наук. - Екатеринбург, 2006. - 153 с.

4. Гайсина, А.Ф. Изменения в эритроне при сочетанном воздействии различных доз полихлорированных бифенилов и оксимети-лурацила: дис. . канд. мед. наук. - Казань, 2002. - 184 с.

5. Жолдакова,З.И. Сравнительная опасность стойких органических загрязнителей и их заменителей / З.И. Жолдакова,Н.В. Хар-чевникова, Н.А. Зайцев [и др.] // Гигиена и санитария. - 2003. - № 6. - С. 27-31.

6. Забродский, П.Ф. Влияние острого отравления хлорированными углеводородами на фагоцитарно-метаболическую активность нейтрофилов, показатели системы иммунитета и перекисное окисление липидов / П.Ф. Забродский, В.Г. Лим, В.Ф. Киричук, А.А. Свистунов // Токсикологический вестник. - 2005. - №6. - С.2-5.

7. Камилов, Ф.Х. Патохимия токсического действия хлорорганических и ароматических соединений /Ф.Х. Камилов //Медицинский вестник Башкортостана. - 2007. - № 6. - С. 76 - 80.

8. Каримов, Р.Р. Обмен железа при подострой интоксикации крыс полихлорированными бифенилами / Р.Р. Каримов, А.Ф. Гайсина, А.Ф. Каюмова //Актуальные вопросы современной медицины и здравоохранения. - Уфа, 2006. - С.7.

9. Майстренко, В.Н. Эколого-аналитический мониторинг стойких органических загрязнителей / В.Н. Майстренко, Н.А. Клюев. -М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. - 72-78 с.

10. Муфазалова, Н. А. Фармакологическая коррекция иммунологических и гепатотоксических эффектов ксенобиотиков: дис. . д-ра мед. наук. - Уфа, 2002. - 394 с.

11. Никитин, А.И. Вредные факторы среды и репродуктивная система человека. - СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2005. - С.86-92.

12. Сабирова, И.Р. Оценка температурной реакции у крыс на введение пирогенала на фоне воздействия различных доз полихлорированных бифенилов (ПХБ) /И.Р. Сабирова, А.Ф. Каюмова// Вестник Уральской медицинской академической науки. -2006. - № 3-2(15). - С. 91- 92.

616.314-089.843

© Ф.И. Каюмов, 2012

Ф.И. Каюмов

КЛИНИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДЕНТАЛЬНЫХ ИМПЛАНТАТОВ ИЗ НАНОСТРУКТУРНОГО ТИТАНА

ООО НИИ «Витадент», г. Уфа

Представлены характеристики применяемых в настоящее время сплавов титана. Изучены свойства наноструктурного титана, возможность оказания острой и хронической токсичности на организм экспериментальных животных, гистологические исследования процессов остеоинтеграции. Полученные результаты свидетельствуют о возможности применения нанотитана в клинике. Представлены результаты клинических испытаний.

Ключевые слова: наноструктурный титан, дентальная имплантация.

F.I. Kayumov

CLINICO-EXPERIMENTAL RATIONALE OF NANOSTRUCTURED TITANIUM DENTAL IMPLANTS APPLICATION EFFICACY

The article discusses the properties of currently used titanium alloys. We studied the properties of nanostructured titanium and potential acute and chronic toxicity in experimental animals. A histological study of osteointegration processes was undertaken. The obtained data indicate the possibility of nanotitanium employment in clinical practice. The paper presents the results of clinical trials.

Key words: nanostructured titanium, dental implantation.

Применение дентальной имплантации является современным методом замещения дефектов зубных рядов. Успех дентальной имплантации во многом зависит от прочностных свойствах сплавов титана для изготовления имплантатов и площади контакта их с окружающей костной тканью [4,6,8,9,10]. Одним из таких материалов является наноструктурный титан марки «Nano-Grade 4», получаемый в ООО «НаноМет» при Уфимском государственном авиационном техническом университете (УГАТУ). По исследованиям материаловедов УГАТУ наноструктурный титан марки «Nano-Grade 4» имеет больший запас прочности по сравнению с применяемыми сплавами титана [3].

Цель исследований: изучить поверхность наноструктурного титана в сравнении с применяемыми в настоящее время сплавами крупнозернистого титана и реакцию организма экспериментальных животных на введение в их организм наноструктурного титана, а также возможность применения в клинике имплантатов, изготовленных из нанотитана.

Материал и методы

В ООО НИИ «Витадент» (г. Уфа) проведены экспериментально-клинические исследования полученного в УГАТУ материала в сравнении с применяемыми в настоящее время имплантатами из крупнозернистого титана.

В эксперименте на животных (крысы) изучена острая токсичность на имплантацию нанотитана марки «Nano-Grade 4». На другом

виде экспериментальных животных (кроликах) изучена хроническая токсичность нанотитана марки «Nano-Grade 4» и возможность его аккумуляции в органах и тканях. Экспериментальным животным (кроликам) проведена имплантация наноструктурного титана в область подвздошных костей с последующим выведением их из эксперимента через 1, 3 и 6 месяцев. Проводилось изучение костных блоков подвздошных костей рентгенологическими и гистологическими методами исследований.

Рис.1. 3-D- изображение имплантата из наноструктурного титана марки «Nano-Grade 4». Размер скана 1,8x1.8 мкм

Результаты и обсуждение

Выявлено, что поверхность нанотитана марки «Nano-Grade 4» имеет большую шероховатость по сравнению с имплантатами, изготовленными из крупнозернистого титана (рис.1).

Установлено, что имплантация нанотитана не вызывает острой и хронической токсической реакций в организме животных, ти-