Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

ВЛИЯНИЕ МЕДНО-ЦИНКОВОЙ КОЛЧЕДАННОЙ РУДЫ НА НЕКОТОРЫЕ ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И КИСЛОТНУЮ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ ЭРИТРОЦИТОВ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Зиякаева К.Р. 1 Габдулхакова И.Р. 1 Зайнетдинова А.Т. 2 Муллаянова А.Н. 1 Шамратова В.Г. 2 Каюмова А.Ф. 1
1 ФГБОУ ВО "Башкирский государственный медицинский университет" Минздрава России
2 ФГБОУ ВО Башкирский государственный университет
Цель исследования заключалась в изучении кислотной резистентности эритроцитов (КРЭ) периферической крови и показателей красной крови при воздействии медно-цинковой колчеданной руды на организм экспериментальных животных. Эксперименты проведены на 40 беспородных крысах-самцах, животным опытной группы в течение 30 дней перед стандартным кормлением один раз в сутки ежедневно перорально вводили мелко измельченную руду. Было установлено, что на 10-е сутки эксперимента по сравнению с интактными животными в опытной группе увеличились КРЭ и доля популяции высокоустойчивых клеток со сдвигом главного пика эритрограммы вправо. На 30-е сутки эксперимента КРЭ уменьшилась и гемолизу подвергались все популяции эритроцитов. К этому сроку снизилось абсолютное количество эритроцитов, гематокрит и уровень гемоглобина, в то время как увеличился средний объем эритроцитов и наблюдался анизоцитоз. Полученные данные позволяют сделать вывод, что снижение стойкости эритроцитов является следствием повреждения мембраны под воздействием ионов тяжелых металлов, это приводит к появлению нормохромной макроцитарной анемии, что связано с нарушением эритропоэза в костном мозге экспериментальных крыс, получавших медно-цинковую колчеданную руду.
кислотная резистентность эритроцитов
макроцитарная анемия
руда
1. Состояние перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты эритроцитов, костного мозга, сыворотки крови и печени при интоксикации полихлорированными бифенилами / А.Ф. Каюмова [и др.] // Медицинский вестник Башкортостана. – 2015. – Т. 10. № 6 (60). – С. 44-48.
2. Goncharov A., Pavuk M., Foushee H.R., Carpenter D.O. Blood pressure in relation to concentrations of PCB congeners and chlorinated pesticides // Environmental Health Perspect. 2011. № 119. P. 319-325.
3. Роль тяжелых металлов в развитии анемий (обзор литературы) / Н.Н. Рыспекова [и др.] // Вестник Казахского Национального медицинского университета. – 2013. - № 3 (2). – С. 46-51.
4. Накопление тяжелых металлов в печени крыс в процессе хронической интоксикации медно-цинковой колчеданной рудой / Л.М. Саптарова [и др.]. // Вестник Башкирского университета. – 2017. – Т. 22. - № 1. – С. 90-92.
5. Профессиональные риски нарушения здоровья работников, занятых добычей и переработкой полиметаллических руд / Л.К. Каримов, П.В. Серебряков, Э.Р. Шайхисламова, И.В. Яцына. – Уфа: ООО «Принт-2», 2016. – 337 с.
6. Динамика количественных и морфофункциональных показателей красной крови при длительном воздействии медно-цинковой колчеданной руды в эксперименте / К.Р. Зиякаева [и др.] // Современные проблемы науки и образования. – 2017. - № 6. - URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=27141 (дата обращения: 25.04.2018).
7. Влияние ионов тяжелых металлов на мембранную устойчивость эритроцитов в норме и при различной патологии организма / Н.К. Кочарли [и др.] // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 11. – С. 299-303.
8. Гительзон И.И. Эритрограммы как метод клинического исследования крови / И.И. Гительзон, И.А. Терсков. - Красноярск: Изд-во Сибирского отделения Академии наук СССР, 1959. – 247 с.
9. Игнатьев В.К., Никитин В.К., Храмов А.В. Анализатор стойкости эритроцитов // Вестник ВолГУ. – 2010. - № 13. – С. 151–157.
10. Влияние нейрометаболических препаратов на кислотную резистентность эритроцитов дизадаптированных пловцов / В.А. Лиходеева [и др.] // Вестник ВолгГМУ. – 2013. - № 1 (45). – С. 88-91.
11. Daice and Lewis Practical Haematology / Barbara J. Bain, Imelda Bates, Michael A. Laffan; ed. by E.S.M. Levis.: Elsevier Limited, 2017. – P. 499-505.
12. Гематология. Национальное руководство / под ред. О.А. Рукавицына. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2017. - 784 с.
13. Эритропоэз в эритробластических островках костного мозга в токсигенном периоде после воздействия разных доз полихлорированных бифенилов / А.Ф. Каюмова [и др.] // Пермский медицинский журнал. – 2016. – Т. XXXIII. - № 2. – С. 90-97.
14. Каюмова А.Ф. Нарушения в системе крови, вызванные гербицидом – аминной солью 2,4 – дихлорфеноксиуксусной кислоты (экспериментальное исследование): дис. … д-ра мед. наук. - Уфа, 1996. – 292 с.
15. Шиффман Фред Дж. Патофизиология крови / ред. Е.Б. Жибурт, Ю.Н. Токарев, Ю.В. Наточин, пер. с англ. Н.Б. Серебряной, В.И. Соловьева. – М.: БИНОМ, 2016. – С. 71-101.

Токсичные вещества, нарушая функции мембран, во многих случаях являются причиной патологических изменений, происходящих в клетке и в организме в целом [1; 2]. В настоящее время изучению влияния ионов тяжелых металлов на систему крови уделяется большое внимание [3]. Токсическое действие этих соединений преимущественно обусловлено взаимодействием с белками мембраны клеток, особенно крови, иммунной, эндокринной и центральной нервной систем [4].

На территории Республики Башкортостан расположены крупнейшие медно-колчеданные месторождения. Несмотря на использование современных технологий добычи цветных руд и применение высокотехнологичной техники, условия труда работников горнодобывающей промышленности остаются потенциально опасными. Добыча руды всегда связана с повышенным риском возникновения профессиональных заболеваний у рабочих. При изучении профессиональных заболеваний у горняков были выявлены болезни органов дыхания, нейросенсорная тугоухость, а также заболевания костно-мышечной системы. Эти заболевания развиваются как вследствие тяжелого физического труда, так и в результате воздействия вредных факторов рабочей среды и трудового процесса [5]. В плазме крови у рабочих горно-обогатительных комбинатов определялся завышенный уровень биохимических маркеров функции печени и многократное увеличение содержания кадмия, свинца, цинка и меди в печени, почках и легких. Развивающийся дисэлементоз свидетельствует о поступлении и накоплении в организме тяжелых металлов [4].

Ранее нами было подтверждено мембранотоксическое действие медно-цинковой колчеданной руды при анализе осмотической устойчивости эритроцитов крыс [6]. В данном исследовании нами была изучена кислотная резистентность эритроцитов, которая, как известно, отражает интенсивность и характер кроветворения, в том числе эритропоэз в норме и при различных патологиях организма [7].

Цель исследования

Цель исследования заключалась в изучении гематологических показателей периферической крови и кислотной резистентности эритроцитов (КРЭ) под воздействием медно-цинковой колчеданной руды на организм лабораторных крыс.

Материалы и методы исследования

Исследования были проведены на 40 беспородных крысах самцах (200-250 г) с соблюдением соответствующих требований этических норм и международных рекомендаций о гуманном отношению к животным, которые используются в научных целях. Животным опытной группы (n=20) перед стандартным кормлением в течение 30 дней вводили перорально руду, измельченную в порошок, из расчета 60 мг руды на 100 г веса крысы. Кровь собирали из хвостовой вены крысы на 10-е и 30-е сутки эксперимента. Кислотную резистентность определяли с помощью метода эритрограмм, который графически характеризует процесс вовлечения популяций эритроцитов различной стойкости во время гемолиза. Последовательное вступление эритроцитов в процесс гемолитической трансформации представляет функциональную зависимость в следующем виде: G = f(t), где G – количество гемолизированных эритроцитов в %, и t – время в минутах. Степень гемолиза эритроцитов в слабом растворе соляной кислоты определяли на спектрофотометре ПЭ-5400ВИ (ООО «Экохим») при длине волны 640 нм с помощью программы кинетического анализа Kin5400. По полученным значениям строились кислотные эритрограммы. Анализ кислотных эритрограмм проводили по следующим параметрам: время начала, окончания и пика гемолиза, общее время гемолиза. Для сравнения соотношения популяций эритроцитов с разной устойчивостью по эритрограммам рассчитывались доли клеток, разрушающихся в следующих временных интервалах: 0–1,5 мин. - популяция низкоустойчивых клеток; 1,5–3 мин. - популяция среднеустойчивых клеток; 3-4,5 мин. - популяция высокоустойчивых клеток; 4,5–9 мин - популяция клеток повышенной стойкости [8-10].

Оценку клеточного состава красной крови и эритроцитарных индексов проводили с помощью гематологического анализатора «Эксиго» (Vet Exigo 19, Sweden) [6; 11; 12]. Статистическую обработку результатов проводили, используя программы StatSoft Statistica10 и MS Excel 2010, t-критерий Стьюдента, определяли медиану, верхний (Q1) и нижний (Q3) квартили. Различия между опытной и контрольной группами считались достоверными при р< 0,05.

Результаты и обсуждение

В опытной группе наблюдались значительные изменения индексов красной крови. В приведенной ниже таблице представлены количественные показатели красной крови на 10-е и 30-е сутки введения медно-цинковой колчеданной руды в организм животных.

Снижение количества эритроцитов у крыс отмечалось на 30-е сутки экспозиции препарата. Такая же динамика была характерна для гематокрита. Полученные данные позволили полагать, что соотношение объема плазмы и эритроцитов в периферической крови крыс, подвергнутых интоксикации рудой, не приводило к увеличению вязкости крови. Показатель ширины распределения эритроцитов достоверно увеличился на 10-е сутки, а на 30-е сутки снизился до величины показателя контрольной группы крыс. Обратная динамика наблюдалась в отношении показателя средней концентрации гемоглобина в эритроцитах, который достоверно снизился на 10-е сутки по сравнению с контрольным значением и увеличился на 30-е сутки эксперимента.

Показатели периферической крови крыс в контроле и в эксперименте (10-е и 30-е сутки)

Параметры

Контрольная группа

Опытная группа

10 суток

30 суток

Абсолютное количество эритроцитов (х1012/л)

7,48

[7,26-7,98]

7,26

[6,93-7,52]

6,25*Δ

[5,85-7,17]

Гематокрит (%)

38,95

[37,55-40,6]

37,85*

[36,0-39,3]

31,8*Δ

[31,8-37,1]

Содержание гемоглобина (г/л)

142,0

[137,0-148,0]

132,0*

[126,0-136,0]

113,0*Δ

[112,0-127,0]

Средний объем эритроцитов (фл)

51,1

[50,45-53,15]

52,1

[51,5-52,75]

52,8*

[51,1-55,1]

Ширина распределения эритроцитов (%)

21,9

[21,35-22,4]

24,55*

[23,15-25,95]

21,6Δ

[21,1-22,1]

Средняя концентрация гемоглобина в эритроцитах (г/л)

365,5

[362,0-370,0]

347,5*

[346,0-350,5]

356,0*Δ

[353,0-357,0]

Среднее содержание гемоглобина в эритроцитах (пг)

18,75

[18,45-19,35]

18,2

[18,05-18,3]

18,6

[18,2-19,4]

Примечания: *р<0,05 - показатель опытной группы достоверно отличается от показателя контрольной группы; Δр<0,05 - показатели в опытной группе достоверно отличаются по срокам эксперимента.

Для определения механизмов, лежащих в основе обнаруженного эффекта действия медно-цинковой колчеданной руды, был проведен анализ кислотных эритрограмм, который дает информацию о распределении эритроцитов кровяного русла по устойчивости к кислотному гемолизу.

На рис. 1 представлены эритрограммы кислотной устойчивости периферической крови крыс опытной и контрольной групп на 10-е и 30-е сутки эксперимента.

Рис. 1. Эритрограммы кислотной устойчивости эритроцитов в эксперименте с медно-цинковой колчеданной рудой

В контрольной группе главный пик кислотной эритрограммы приходился на 2,69±0,09 мин и соответствовал популяции среднеустойчивых клеток. Две незначительные вершины соответствовали популяции клеток повышенной стойкости, продолжительность гемолиза составила 7,0±0,51 мин. На 10-е сутки в опытной группе наблюдался сдвиг главного пика кислотной эритрограммы вправо относительно контроля и соответствовал 3,42±0,13 мин. Это могло свидетельствовать об увеличении кислотной резистентности популяции высокоустойчивых эритроцитов. В то же время отмечалось значительное снижение общей продолжительности гемолиза до 5,57±0,27 мин, что указывало на уменьшение доли клеток повышенной устойчивости. На 30-е сутки эксперимента главный пик кислотной эритрограммы опытной группы соответствовал 2,42±0,07 мин, данное значение было таким же, как у основного пика эритрограммы контрольной группы крыс.

Наиболее полное представление о реакции клеток на кислотный гемолитик дает дифференциальная кривая распределения эритроцитов по устойчивости. На рис. 2 представлена диаграмма соотношения популяций эритроцитов с разной кислотной устойчивостью на 10-е и 30-е сутки эксперимента в контрольной и в опытных группах.

Рис. 2. Соотношение популяций эритроцитов в контрольной и опытных группах:

1 - популяция низкоустойчивых клеток; 2 - популяция среднеустойчивых клеток;

3 - популяция высокоустойчивых клеток; 4 - популяция клеток повышенной стойкости; *р<0,05 - показатель опытной группы достоверно отличается от показателя контрольной группы

Полученные данные свидетельствовали о том, что под влиянием медно-цинковой колчеданной руды в опытной группе на 10-е сутки эксперимента доля популяции среднеустойчивых клеток (36,26±5,9%) в сравнении с контрольной группой (61,73±6,12%) достоверно снизилась на 25,37%. Доля популяции высокоустойчивых клеток (50,59±5,7%) при этом достоверно увеличилась на 39,46% по сравнению с контрольным значением (11,13±2,7%). На 30-е сутки количество клеток в популяции среднеустойчивых клеток увеличилось до 70,87±4,81%, в основном за счет снижения популяции высокоустойчивых клеток (5,93±1,06%). Популяция клеток повышенной устойчивости в опытных группах уменьшилась относительно значения контрольной группы (12,78±3,8%) на 10-е сутки эксперимента и составила 3,01±1,5%, а на 30-е сутки соответственно 5,05±1,24%.

Заключение и выводы

Анализ взаимосвязей между количественными гематологическими показателями красной крови и распределением популяций эритроцитов по кислотной резистентности свидетельствует о том, что в контрольной группе при уменьшении КРЭ их численность, объем и содержание гемоглобина возрастало, и, напротив, возрастание доли низкоустойчивых клеток сопровождалось уменьшением количества эритроцитов и их качественных и количественных характеристик. Такое взаимодействие показателей свидетельствует о вкладе резистентности клеток в регуляцию численности и качественного состава эритроцитов. На 10-е сутки эксперимента увеличение среднего объема эритроцитов и увеличение доли популяции среднеустойчивых клеток происходило на фоне снижения гематокрита, гемоглобина и средней концентрации гемоглобина в эритроцитах [6]. На эритрограмме данное состояние характеризуется возрастанием доли популяции высокоустойчивых клеток, смещением основного пика вправо, а также снижением продолжительности гемолиза. Таким образом, можно предположить, что данные взаимоотношения отражают компенсаторные процессы, так как в эти сроки костный мозг экспериментальных животных пытается восполнить сниженное количество эритроцитов появлением в крови популяции клеток, более устойчивых к гемолизу, и направленные на поддержание общей дыхательной поверхности крови.

Профессор А.Ф. Каюмова в своих работах указывает на то, что влияние, например, гербицида 2,4-дифенилфеноксиуксусной кислоты на систему крови экспериментальных животных приводило к увеличению времени продолжительности кислотного гемолиза; сдвигу «пиков» эритрограмм вправо и развитию ретикулоцитоза. Появление этих признаков указывает на активирование эритропоэза и, как следствие этого - омоложение эритроцитов в периферической крови [13; 14].

Действие медно-цинковой колчеданной руды на кровь расценивается как действие сильного гипоксического раздражителя с развитием стресса эритропоэза (10-е сутки), с последующим его угнетением к концу эксперимента (30-е сутки), что подтверждается данными эритрограмм КРЭ. На 30-е сутки наблюдается сдвиг пика эритрограммы в область значений контрольной группы, но с такой же короткой продолжительностью гемолиза, как и на 10-е сутки. Средний объем эритроцитов возрастает по мере уменьшения доли популяции клеток высокой устойчивости, увеличение размера клеток не сопровождается увеличением количества клеток, а также наблюдается анизоцитоз [15]. Кроме того, полученные данные подтверждают прямое влияние токсического действия руды на эритроциты и подавление пролиферации в костном мозге. Срыв адаптационных возможностей костного мозга под влиянием медно-цинковой колчеданной руды позволяет нам нацелиться на более детальное изучение эритропоэза, а именно исследование эритробластических островков, как структурно-функциональную единицу эритропоэза.

Таким образом, действие медно-цинковой колчеданной руды в эксперименте в течение 30-ти суток приводит к изменению морфофункциональных свойств эритроцитов, изменению их кислотной устойчивости. Гемолитическое действие ионов тяжелых металлов на мембрану эритроцитов в конечном счете приводит к снижению индексов красной крови и появлению нормохромной макроцитарной анемии, что связано с нарушением эритропоэза в костном мозге экспериментальных крыс, получавших медно-цинковую колчеданную руду.


Библиографическая ссылка

Зиякаева К.Р., Габдулхакова И.Р., Зайнетдинова А.Т., Муллаянова А.Н., Шамратова В.Г., Каюмова А.Ф. ВЛИЯНИЕ МЕДНО-ЦИНКОВОЙ КОЛЧЕДАННОЙ РУДЫ НА НЕКОТОРЫЕ ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И КИСЛОТНУЮ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ ЭРИТРОЦИТОВ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2018. – № 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=27603 (дата обращения: 23.04.2019).


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252