Сиренко Е.В., Кучеренко Э.А., Кабардинская Н.Д.

Морфофункциональные изменения ткани головного мозга белых крыс при действии субтоксических доз многокомпонентных органических смесей на основе гликолей.

Кафедра клинической лабораторной диагностики Харьковской медицинской академии последипломного образования

Оценка адаптационных механизмов гомеостаза организма в условиях непрерывно возрастающей антропогенной нагрузки не может быть полной без исследования механизмов влияния ксенобиотиков на метаболизм и морфо-функциональное состояние органов, в том числе, и головного мозга, ткани которого являются одними из самых чувствительных к действию токсикантов [1].

На основе гликолей синтезируется широкий перечень наименований тормозных, охлаждающих, гидравлических жидкостей, искусственных кож, клеев, лаков, полиуретанов, эпоксидных смол и т.д. В то же время, гигиенические регламенты для этих органических смесей не установлены, что не позволяет прогнозировать их потенциальную опасность для человека. Для предварительного выяснения механизма биологического действия вновь синтезированных наименований целесообразным является изучение их цитотоксичности и влияния на морфорункциональное состояние тканей [2]. Результатом воздействия ксенобиотка может быть альтерация цитоплазматических мембран, повреждение клеточных ультраструктур, изменение динамики мембранозависимых ферментов, в том числе, дегидрогеназ, задействованных в синтезе макроэргических соединений и обеспечивающих биоэнергетику клетки [3]. Актуальность обоснования механизма биологического действия новых наименований многокомпонентных органических смесей на основе гликолей (МКОС) обусловила целесообразность изучения морфофункционального состояния тканей органов белых крыс в условиях воздействия данных веществ.

Целью работы было определение характера морфологических нарушений и динамики окислительно-восстановительных процессов в ткани головного мозга белых крыс при пероральном воздействии на организм субтоксических доз МКОС.

Методы и материалы. Объекты исследования – тормозная жидкость «Роса» (ТЖ «Роса»), гидравлическая жидкость (ГдЖ) и охлаждающие жидкости (ОЖ-40 и ОЖ-65). Хронический эксперимент выполняли в течение 90 суток на крысах-самцах линии Вистар массой 180-200г, которые перорально получали вещества в дозах: 0,161 г/кг массы тела ТЖ «Роса»; 0,184 г/кг ОР-40; 0,191 г/кг ОР-65; 0,117 г/кг ГдЖ, что составило 1/100 LD₅₀ Контрольную группу составили интактные крысы, содержавшиеся в стандартных условиях вивария и получавшие по 2мл водопроводной воды. Исследования выполнены с соблюдением этических требований к экспериментам на позвоночных животных [4]. По окончании опыта крыс декапитировали под эфирным наркозом, извлекали головной мозг, фиксировали 10% нейтральным формалином, обезвоживали в спиртах и парафинизировали. Срезы ткани окрашивали пикрофуксином и гематоксилин-эозином [5,6]. Клеточные структуры исследовали с использованием электронного микроскопа ПЭМ-100. Для гистохимического исследования, после замораживания в жидком азоте, ткань помещали в криостат (-18 С°), после чего готовили срезы толщиной 10 мкм. В полученных препаратах определяли активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ), малатдегидрогеназы (МДГ), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6-ФДГ), сукцинатдегидрогеназы (СДГ), α-глицерофосфатдегидрогеназы (α-ГФДГ) и НАД·Н-дегидрогеназы, используя свойство солей тетразолия при восстановлении приобретать другую окраску. Оценку активности дегидрогеназ производили, учитывая количество гранул продукта реакции [7]. Содержание липидов определяли, окрашивая срезы суданом черным Б, углеводов – шифф-йодной кислотой, нуклеиновых кислот – галлоцианином по Эйнарсону [8]. Полученные данные обработаны статистически с использованием критерия Стьюдента-Фишера.

Результаты и обсуждение. Электронномикроскопическим исследованием установлено, что длительное воздействие субтоксических доз МКОС приводило к появлению многочисленных кист, развитию периваскулярного и перицеллюлярного отека ткани головного мозга крыс, расширению просвета сосудов с явлениями эритростаза и атрофическим изменениям, проявлявшимися уплощением и фрагментацией эндотелия. Выявленные структурные изменения ткани головного мозга крыс свидетельствовали о нарушении кровообращения, и развитии тканевой гипоксии при воздействии исследуемых органических смесей. В нейроцитах выявлены признаки дистрофических изменений – клетки уменьшены в размерах, ядра пикнотичны и фрагментированы, цитоплазма с признаками коагуляции, образование перицеллюлярных пустот, уменьшение количества рибосом и разбухание митохондрий. Содержание РНК в цитоплазме нейроцитов резко снижено на фоне отсутствия гликогена. К подобным дистрофическим изменениям могут приводить нарушения клеточного метаболизма, дисбаланс обменных внутриклеточных процессов, что сопровождается возникновением структурно-морфологических и функциональных нарушений в ткани [9]. Во всех случаях влияние субтоксических доз МКОС обусловливало нарушение структуры ткани головного мозга крыс, что выражалось в появлении поликистоза, отечности, дезинтеграции ядра и внутриклеточных ультраструктур, что может стать причиной развития тканевой гипоксии и угнетением процессов биоэнергетики.

В этом аспекте для уточнения механизмов биологического действия МКОС исследовали действие их субтоксических доз на мембраносвязанные ферменты – флавин – и пиридинзависимые дегидрогеназы, которые обеспечивают перемещение электронов и протонов от субстрата окисления до кислорода в электронно-транспортной цепи. Для выяснения характера влияния субтоксических доз МКОС на функциональное состояние ткани головного мозга крыс, исследовали динамику активности дегидрогеназ, которые являются ключевым звеном в окислительно-восстановительных процессах, обеспечивают тканевое дыхание и синтез макроэргических соединений (таблица).

Таблица.

Динамика активности дегидрогеназ в ткани головного мозга белых крыс, (M ± m).

Фермент		Активность фермента (баллы)			Контроль
	ОЖ-40	ОЖ-65	ТЖ «Роса»	ГдЖ
ЛДГ	3,86±0,45	4,20±0,65	2,4±0,08*	3,15±0,05*	4,80±0,05
СДГ	1,88±0,32*	2,81±0,16*	1,30±0,48*	2,31±0,14*	3,40±0,20
МДГ	2,56±0,14	2,88±0,15	1,83±0,18*	1,62±0,14*	2,60±0,15
Г-6-ФДГ	2,53±0,28	1,34±0,35*	1,42±0,30*	1,87±0,35	2,40±0,45
α-ГФДГ	2,17±0,19	1,72±0,32*	1,48±0,35*	1,62±0,15*	2,43±0,16
НАД·Н-дегидрогеназа	1,56±0,25*	1,39±0,22*	0,83±0,19*	0,90±0,29*	2,60±0,20

Примечание: * - различия показателей достоверны, (р<0,05).

Установлено, что во всех случаях показатели активности ферментов в опытной группе имели тенденцию к снижению, сравнительно с группой контроля. Степень снижения значений показателей наименее выраженной была при воздействии 1/100 LD₅₀ ОЖ-40, и максимальной – в группе, получавшей раствор ТЖ «Роса», что косвенно позволяет оценить агрессивность исследуемых органических смесей. Так, активность СДГ снижалась в 2,6, а НАД·Н-дегидрогеназы – в 3,13 раза при действии ТЖ «Роса», сравнительно с контролем, р<0,05. Результаты исследования активности дегидрогеназ при воздействии субтоксических доз МКОС хорошо согласуются с выявленными морфологическими изменениями в ткани головного мозга крыс. Можно предположить, что вызванные действием исследуемых органических смесей дистрофические изменения ткани головного мозга крыс обусловливали нарушение функциональной полноценности клетки, в том числе, ингибировали активности ферментов, обеспечивающих полноценность тканевого дыхания. Следовательно, длительное поступление в организм субтоксических доз исследуемых МКОС может сопровождаться значительным напряжением адаптационных гомеостатических механизмов, которое сменяется истощением компенсаторных возможностей организма, что приводит к угнетению биоэнергетики клетки, снижению интенсивности окислительно-восстановительных процессов и тканевого дыхания. Снижение активности дегидрогеназ, обеспечивающих получение клеткой свободной энергии и синтез АТФ способно приводить к нарушению морфофункционального состояния головного мозга, основного органа, обеспечивающего координационные и регуляторные функции ЦНС [10].

Литература.

1. Щербань М.Г. Методичні аспекти використання методології оцінки ризику здоров»ю населення при впливі факторів навколишнього середовища в Україні та Росії /М.Г.Щербань, В.В.М»ясоєдов, О.О.Шевченко, В.М.Савченко // Вісник ХНУ ім.. В.Н.Каразіна, 2010. - №898, Вип.19. – С. 97-104.

2. Рахманин Ю. А. Научные основы диагностики донозологических нарушений гомеостаза при хронических химических нагрузках / Ю. А. Рахманин, Н. Н. Литвинов // Гигиена и санитария. – М. : Медицина. - №6. – 2004. – С. 48 – 50.

3. Проданчук Н.Г., Мудрый И.В., Кравчук А.П., Великий В.И. и др. Комбинированное действие детергентов и приоритетных загрязнителей на организм и качество окружающей среды (обзор) // Гигиена и санитария. – М.:Медицина. – 2004. - №3. – С. 24-28.

4. Руднева Е. Хельсинская декларация этических принципов: версия 2008 г. / Е. Руднева //Український медичний часопис. – 2009. - №1 (69) – І/ІІ. – С. 107 - 112.

5. Микроскопическая техника /Под ред. Д.С.Перова – М.:Медицина, 1996, – 544 с.

6. Волков О. В. Основы гистологии с гистологической техникой / О. В. Волков, Ю. К. Елецкий // М. : Медицина, 1982. – 303 с.

7. Palladi G.E. A study of fixation for electron microscopy // J. Exp. Med.- 1957. – Vol.92. – P.285-298.

8. Подильчак М.Д. Клиническая энзимология / Киев.: Здоров’я, 1967. – 286 с.

9. Болтіна І. В. Використання методу культивування лімфоцитів периферичної крові людини in vitro для вивчення токсичних ефектів об’єктів навколишнього середовища // науково-практ.конференція «Проблеми діагностики, профілактики та лікування екзогенних та ендогенних інтоксикацій». – м. Чернівці, 13-14 жовтня 2009. – С. 110.

10. Дейнека С. Є., Проданчук М. Г. Концепція використання методу культур клітин при оцінці засобів цитопротекції // Мат. Науково-практ.конференції «Проблеми діагностики, профілактики та лікування екзогенних та ендогенних інтоксикацій». – м. Чернівці, 13 - 14 жовтня, 2009. – С. 115.