Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

РЕАКЦИЯ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ КРЫС В ОТВЕТ НА ВОСПАЛЕНИЕ, ВЫЗВАННОЕ НА ФОНЕ ИНТОКСИКАЦИИ СОЕДИНЕНИЯМИ ВАНАДИЯ И ХРОМА (ЭКСПЕРИМЕНТ)

Токушева А.Н. 1 Балабекова М.К. 1 Мырзагулова С.Е. 1 Ахмедшина Д.А. 1 Жукешева М.К. 1 Трубачев В.В. 1 Рыспекова Н.Н. 1
1 Казахский Национальный Медицинский Университет им. С.Д. Асфендиярова, кафедра патофизиологии
В работе исследованы изменения периферической крови крыс с асептическим воспалением, вызванным на фоне интоксикации солями ванадия и хрома. Проведены 4 серии экспериментов, в каждой серии было по 30 животных. Животных делили по 3 подгруппы по 10 крыс в каждой. Асептическое воспаление моделировали путем подкожного введения в межлопаточную область 0,3 мл скипидара на вазелиновом масле. Перед этим у крыс в межлопаточной области выстригали шерсть и подкожно вводили 0,5 мл воздуха. Комбинированную затравку ванадатом аммония и бихроматом калия производили ежедневно (кроме воскресенья) в течение двух недель из расчета по 5 мг/кг м.т. перорально при помощи металлического зонда. Сразу после двухнедельной затравки ВА и БК у крыс моделировали асептическое воспаление. Исследования проводили через 1, 7 и 14 суток от начала моделирования асептического воспаления. Установлено, что изменения периферической крови крыс с асептическим воспалением, предварительно затравленных ВА и БК соответствовали картине иммунодепрессии, что существенно усугубило течение асептического воспаления.
воспаление
модель асептического воспаления
крысы
тяжелые металлы
ванадий
хром
периферическая кровь
1. Стежка В.А., Дмитрух Н.Н., Покровская Т.Н. и др. К вопросу об иммунотоксическом действии соединений тяжелых металлов //Совр.пробл.токсикол.– 2003.–№1. – С. 22-25.
2. Boscolo P., Gioacchino M., Giao N. Work, environment, immune system and humane health // Int .J. Immunopathol.Pharmacol. -2004. -V.17, N3. -P. 1-2.
3. Brubaker A.L., Rendon J.L., Ramirez L., Choudhry M.A., Kovacs E.J. Reduced neutrophil chemotaxis and infiltration contributes to delayed resolution of cutaneous wound infection with advanced age // J. Immunol. 2013. - №15.-Р.1746–1757.
4. Depault Fran~Ecois, Cojocaru Marilena, Fortin Flechere, Chakrabarti Saroj, Lemieux Nicole. Genotoxic effects of chromium(VI) and cadmium(II) in human blood lymphocytes using the electron microscopy in situ end-labeling (EM-ISEL) assay // Toxicol. in Vitro _[ЭИ_]. - 2006. - 20, № 4. - С. 513-518.
5. Freifeld A.G., Walsh T. J., Pizzo P.A. Clinical approaches to infections in the compromised host. Hematology // Basic Principles and Practice. 2000. Vol. 79. Р. 1443–1500.
6. Nishio N., Okawa Y., Sakurai H., Isobe K. Neutrophil depletion delays wound repair in aged mice //AGE. – 2008. - №30. – Р.11–19.
7. Reinke J.M., Sorg H. Wound repair and regeneration // Eur Surg Res. – 2012. - №49. – Р.35–43.

Одно из приоритетных мест в нарушении иммунологической реактивности занимают тяжелые металлы. Исследованиям иммунотоксического влияния химических факторов окружающей и/или производственной среды уделяется пристальное внимание во всем мире [1, 2]. Воздействие на человека соединений тяжелых металлов приводит к нарушению приспособительных реакций организма в целом, что проявляется снижением общебиологической его резистентности.  При этом происходит формирование иммунопатологического процесса [2]. В основе иммунологических сдвигов, вызываемых токсическими веществами, лежат различные механизмы от грубого повреждения стволовых клеток костного мозга (нарушения их пролиферации и дифференцировки) до изменения продукции цитокинов, модуляции рецепторов на мембранах иммунокомпетентных клеток, количественных и качественных нарушений клеток иммунной системы [4]. Токсическое действие многих ксенобиотиков проявляется в крови снижением количества красных и белых кровяных телец. Показатели состояния кроветворной системы организма можно рассматривать в качестве маркеров неблагоприятного экологического воздействия [3,5].

Известно, что наиболее наглядным и информативным  индикатором, позволяющим оценить состояние иммунологической реактивности, является воспаление. Течение асептического воспаления может усугубляться иммунодефицитным состоянием, вызванным действием ксенобиотиков [6,7]. В связи с вышеизложенным, наши исследования были посвящены изучению гематологических показателей крови при  асептическом воспалении, вызванном на фоне интоксикации соединениями ванадия и хрома

Материал и методы исследования

Работа выполнена в рамках проекта «Молекулярно-биологические особенности течения асептического воспаления, ассоциированного с экологенной иммунодепрессией» (сроки реализации: 2015-2017 гг.) при финансовой поддержке Министерства образования и науки Республики Казахстан.

Эксперименты выполнены на 100 белых крысах-самцах массой 180-240 г., содержавшихся в стандартных условиях вивария на обычном пищевом рационе. Проведены 4 серии экспериментов: 1 серия –контроль; 2 серия –половозрелые крысы с асептическим воспалением; 3 серия – крысы, затравленные ванадатом аммония (ВА) и бихроматом калия (БК); 4 серия – половозрелые крысы + асептическое воспаление + ВА и БК. Животных 2-4 серий делили по 3 подгруппы по 10 крыс в каждой. Асептическое воспаление моделировали путем подкожного введения в межлопаточную область 0,3 мл скипидара на вазелиновом масле. Перед этим у крыс в межлопаточной области выстригали шерсть и подкожно вводили 0,5 мл воздуха. Комбинированную затравку ванадатом аммония и бихроматом калия производили ежедневно (кроме воскресенья) в течение двух недель из расчета по 5 мг/кг м.т. перорально при помощи металлического зонда. Сразу после двухнедельной затравки ВА и БК у крыс моделировали асептическое воспаление. Исследования крови проводили через 1, 7 и 14 суток от начала моделирования асептического воспаления.

Исследования проводились с соблюдением норм и правил проведения экспериментов с участием животных (заявка №166, решение ЛЭК КазНМУ им. С.Д.Асфендиярова, протокол № 3 от 01.04.2015).

Результаты и обсуждение

Исследованиями, проведенными через 1 сутки после моделирования асептического воспаления, в крови у крыс установлено резкое уменьшение форменных элементов крови, о чем свидетельствовало статистически значимое снижение гематокрита крови (НСТ)  на 13,3% (р=0,022, z=-2,286) (таблица 1).

Таблица 1  

Распределение среднего содержания лейкоцитов, эритроцитов и НСТ в крови у крыс с асептическим воспалением в сравнении с контролем (через 1 сутки)

Элементы крови *

Контроль

Воспаление

Mann-Whitney

U - Test

N

Mean (SD)

95% ДИ

N

Mean (SD)

95% ДИ

WBC, (х103/μL)

10

8,9(1,3)

7,7

10,0

6

3,0(1,3)1,6

1,6

4,4

0,003**

z=3,0

RBC, (х106/μL)

10

8,3(0,9)

7,5

9,1

6

7,1(0,5)

6,36

7,7

0,038**

z=2,071

HCT, %

10

42,1(4,1)

38,3

45,8

6

36,5(2,0)

34,3

38,6

0,022**

z=-2,286

НФ (abs) (х103/μL)  

10

1,5(0,3)

1,2

1,7

6

0,4(0,3)

0,1

0,7

0,003* *

z=3,0

ЛФ (abs)

(х103/μL)  

10

6,6(1,0)

5,7

7,5

6

2,3(1,0)

1,3

3,4

0,003**

z=3,0

Мн (abs) (х103/μL)  

10

0,6(0,1)

0,5

0,7

6

0,2(0,1)

0,1

0,3

0,003**

z=3,0

Примечание: *- WBC (общее число лейкоцитов), RBC (общее число эритроцитов), HGB (концентрация гемоглобина), НСТ (показатель гематокрита), MCV (сред. объем эритр. в общем   объеме пробы), MCH (средний объем гемоглобина в эритроците), МСНС (средняя конц. Нв в эритроците), НФ (нейтрофилы), Мн (моноциты); **- по Mann-Whitney U Test статистическая значимость по отношению к контролю

 

Так, среднее содержание лейкоцитов и его подмножеств, таких как нейтрофилы, лимфоциты и моноциты статистически значимо отставало от показателей контроля на 33,7% (р=0,003, z=3,0), 26,7% (р=0,003, z=3,0), 34,8% (р=0,003, z=3,0) и 33,3%  (р=0,003, z=3,0) соответственно. Уменьшение содержания эритроцитов (М(СО)) с 8,3 (0,9) до 7,1 (0,5) носило статистически значимый характер (р=0,038, z=2,071). По-видимому, такое снижение форменных элементов крови носило перераспределительный или транзиторный характер и расценивалась нами как стресс-реакция в ответ на введение скипидара.

Гематологическими исследованиями, проведенными через 7 суток, было установлено восстановление общего количества лейкоцитов в периферической крови у крыс с асептическим воспалением,   статистически значимо превышавшее как показатели контроля на 27,6%  (р=0,003, z=3,0), так и показатели предыдущего срока в 4,1 раза (р=0,011, z=-2,558) (таблица 2).

Таблица 2

Распределение среднего содержания лейкоцитов в крови у крыс с асептическим воспалением в сравнении с контролем (через 7 суток)

Элементы крови

Контроль

Воспаление

Mann-Whitney

U - Test

N

Mean (SD)

95% ДИ

N

Mean (SD)

95% ДИ

WBC, (х103/μL)

10

8,9(1,3)

7,7

10,0

6

12,3(1,0)

10,7

14,0

0,003*

z=3,0

0,011**

z=-2,558

НФ (abs) (х103/μL)  

10

1,5(0,3)

1,2

1,7

6

3,6(1,2)

1,8

5,0

0,008*

z=-2,646

0,011**

z=-2,558

ЛФ (abs)

(х103/μL)  

10

6,6(1,0)

5,7

7,5

6

7,4(1,5)

5,0

10,0

0,257*

0,011**

z=-2,558

Мн (abs) (х103/μL)  

10

0,6(0,1)

0,5

0,7

6

1,1(0,4)

0,5

2,0

0,030*

z=-2,173

0,011**

z=-2,558

Примечание: *- по Mann-Whitney U Test статистическая значимость по отношению к контролю; ** - по отношению к 1 суткам

 

К данному сроку исследования среднее (СО) абсолютного содержания нейтрофилов и моноцитов крови составило 3,6 (1,2) и 1,1 (0,4), что оказалось статистически значимо выше показателей контроля в 2,4 (р=0,008, z=-2,646) и 1,8 раза (р=0,030, z=-2,173), а также показателей предыдущего срока исследования в 9 (р=0,011, z=-2,558)  и 5,5 раз (р=0,011, z=-2,558) соответственно. По сравнению с предыдущим сроком исследования возрастало и абсолютное содержание лимфоцитов с 2,3 предыдущего срока до 7,4, статистически значимая разница которой составила 68,9% (р=0,011, z=-2,558). По сравнению с контролем отмечался незначительный прирост лимфоцитов на 10,8% (р=0,257) (таблица 2).

К 14 суткам эксперимента картина крови приближалась к показателям контроля. Так, средние значения лейкоцитов, лимфоцитов и моноцитов значительно приближались к контрольному уровню. Между тем, отмечалось незначительное напряжение гранулоцитарного ростка гемопоэза, о чем судили по среднему содержанию нейтрофилов крови, которое продолжало превышать показатели контроля на 73,3% (р=0,053) и первых суток исследований в 6,5 раз (р=0,020, z=-2,324) соответственно. Между тем, по сравнению с 7 сутками исследования количество нейтрофилов снижалось на 27,8% (р=0,157).

Таким образом, развитие асептического воспаления в крови у опытных крыс вызывало транзиторное уменьшение лейкоцитарного пула и эритроцитов в первый срок исследования. В последующий срок исследования наблюдалось восстановление красной крови, повышение лейкоцитарного пула за счет лимфоцитов, моноцитов и нейтрофилов, что соответствовало разворачивающейся картине асептического воспаления. К 14 сроку отмечалось угасание нейтрофильной реакции крови, что полностью отражало динамику заживающего воспаления.

Исследованиями, проведенными через 1 сутки после моделирования асептического воспаления, установлено, что в картине крови у крыс, затравленных ВА и БК, наблюдалось резкое снижение лейкоцитов (таблица 3). Так, общее содержание лейкоцитов в крови у опытных крыс по сравнению с контролем оказалось статистически значимо сниженным на 57,3% (р=0,001, z=3,240). Причиной тому послужило почти двукратное статистически значимое снижение абсолютного содержания лимфоцитов (р=0,008, z=2,662), моноцитов (р=0,015, z=2,430) и эозинофилов (р=0,043, z=2,025).

Таблица 3

Распределение среднего содержания лейкоцитов в крови у опытных крыс с асептическим воспалением, в сравнении с контролем (через 1 сутки)

Элементы крови *

Контроль

Металлы+воспаление (опыт)

Mann-Whitney

U - Test

N

Mean (SD)

95% ДИ

N

Mean (SD)

95% ДИ

WBC, (х103/μL)

10

8,9(1,3)

7,7

10,0

8

3,8(2,0)

2,1

5,4

0,001* z=3,240

ЛФ (abs)

(х103/μL)  

10

6,6(1,0)

5,7

7,5

8

3,6(1,9)

2,1

5,2

0,008*

z=2,662

Мн(abs) (х103/μL)  

10

0,6(0,1)

0,5

0,7

8

0,3(0,2)

0,1

0,5

0,015* z=2,430

Э (abs) (х103/μL)  

10

0,2(0,1)

0,1

0,2

8

0,1(0,1)

0

0,2

0,043*

z=2,025

Примечание: *- по Mann-Whitney U Test статистическая значимость по отношению к контролю

 

Также, у опытных крыс с асептическим воспалением развивалась анемия. Среднее содержание гемоглобина (М, 95% ДИ) снижалось с 143,9 (95% ДИ от 135,8 до 151,9) контроля до 121,9 (95% ДИ от 117,2 до 126,5), что составило статистически значимую разницу в 15,3% (р=0,001, z=3,240). К 7 суткам исследования тенденция к снижению гематологических параметров крови у опытных крыс с асептическим воспалением сохранялась. Так, по сравнению с предыдущим сроком исследования, также как и по сравнению с группой животных, получавших ВА и БК,  содержание эритроцитов снижалось на 6,5% (р=0,074) и 7,7% (р=0,074) соответственно (таблица 4). Между тем,  от контроля параметры среднего содержания эритроцитов и их среднего объема (MCV) статистически значимо отставали на 13,2% (р=0,021, z=2,315) и 7,8% (р=0,008, z=2,662) соответственно.

Таблица 4

Распределение среднего содержания эритроцитов и гемоглобина в крови у опытных крыс с асептическим воспалением, в сравнении с контролем и группой животных, затравленных тяжелыми металлами (через 7 суток)

Элементы крови *

Контроль

Металлы

Металлы+

воспаление (опыт)

Mann-Whitney

U - Test

N

Mean (SD)

N

Mean (SD)

N

Mean (SD)

RBC, (х106/μL)

10

8,3 (0,9)

11

7,8 (0,5)

8

7,2 (0,5)

0,021* z=2,315

HGB, (g/L)

10

143,9 (8,7)

11

125,7 (7,3)

8

111,4 (9,9)

0,001*

z=3,240

0,031**

z=2,153

HCT, %

10

42,1 (4,1)

11

36,9 (1,9)

8

32,0 (2,7)

0,002* z=3,125

0,027** z=2,205

MCV, fL

10

48,5 (1,8)

11

46,8 (3,3)

8

44,7 (2,4)

0,008*

z=2,662

MCH, pg

10

16,9 (0,6)

11

15,1 (1,2)

8

15,6 (0,9)

0,011*

z=2,546

Примечание: *- по Mann-Whitney U Test статистическая значимость по отношению к контролю; ** - по отношению к металлам

 

К этому сроку исследования установлено прогрессирующее снижение уровня гемоглобина на 22,6% (р=0,001, z=3,240) по сравнению с контролем и на 11,4% (р=0,031, z=2,153) по сравнению с металлами. Средний объем гемоглобина в эритроците (МСН) также оказался сниженным на 7,7% (р=0,011, z=2,546) по сравнению с контрольными показателями. В крови опытных животных по сравнению с контролем отмечалась потеря общего содержания лейкоцитов на 29,2% (р=0,009, z=2,604) преимущественно за счет снижения абсолютного содержания лимфоцитов на 41% (р=0,002, z=3,125) (рисунок 1).

 

 

Рис. 1. Распределение среднего содержания лейкоцитов и лимфоцитов в крови у опытных крыс с асептическим воспалением в сравнении с контролем (через 7 суток)

Исследованиями, проведенными через 14 суток, установлено статистически значимое увеличение абсолютного содержания нейтрофилов на 73,3% (р=0,001, z=-3,334) по сравнению с уровнем контроля, на 30% (р=0,006, z=-2,752) по сравнению с животными, затравленными ВА и БК, и на 53% (р=0,021, z=-2,309) по сравнению с предыдущим сроком. Остальные параметры крови от показателей предыдущего срока исследования практически не отличались.

Заключение

На основании приведенных экспериментальных данных можно заключить, что реакция периферической крови крыс, затравленных ВА и БК, на воспаление характеризовалась в первые сутки исследования резким снижением лейкоцитарного пула, развитием анемии, которые к последующему сроку исследования лишь прогрессировали. На 14 сутки исследования показатели крови не восстанавливались, за исключением развившегося нейтрофильного лейкоцитоза. В результате проведенных исследований крови установлено развитие иммунодепрессии у крыс, затравленных соединениями тяжелых металлов, что существенно усугубило течение асептического воспаления.


Библиографическая ссылка

Токушева А.Н., Балабекова М.К., Мырзагулова С.Е., Ахмедшина Д.А., Жукешева М.К., Трубачев В.В., Рыспекова Н.Н. РЕАКЦИЯ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ КРЫС В ОТВЕТ НА ВОСПАЛЕНИЕ, ВЫЗВАННОЕ НА ФОНЕ ИНТОКСИКАЦИИ СОЕДИНЕНИЯМИ ВАНАДИЯ И ХРОМА (ЭКСПЕРИМЕНТ) // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 6. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=23769 (дата обращения: 17.09.2021).

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 = 1.074