ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ — СВИНЦЮ ТА КАДМІЮ НА НЕСПЕЦИФІЧНУ РЕЗИСТЕНТНІСТЬ ОРГАНІЗМУ БІЛИХ ЩУРІВ

Інститут медицини праці АМН України, м. Київ

Широке промислове виробництво та використання металів, хімізація побуту, розвиток автомобільної індустрії, різні техногенні катастрофи зумовлюють досить значне забруднення довкілля важкими металами, особливо свинцем та кадмієм [1—3]. Проблема впливу останніх на живі істоти, у тому числі на людину, набула високої актуальності. В роботах вітчизняних та зарубіжних авторів показана негативна дія цих металів на нервову, серцево-судинну, ендокринну та інші системи організму дослідних тварин та експонованих людей [4—7]. Встановлено, що важкі метали можуть знижувати резистентність організму до інфекцій, підвищувати ризик розвитку онкологічних та аутоімунних патологій [8, 9]. Однак, патогенез цих імунологічних порушень вивчений не до кінця. Поглиблене дослідження імунотоксичних властивостей важких металів, пошук критеріїв ранньої діагностики їх несприятливого впливу на організм є актуальною проблемою.

Особливу увагу, як об'єкт дослідження, привертає неспецифічна резистентність організму, яка першою реагує при надходженні в організм антигенів як інфекційного, так і неінфекційного походження. Основним процесом неспецифічної резистентності вважається фагоцитоз. Завдяки антигенпризентуючій та ефекторній функціям фагоцити (макрофаги, нейтрофіли) можуть бути учасниками та регуляторами імунної відповіді (рис.). Встановлено, що нейтрофіли відіграють одну з головних ролей у розвитку інфекційного процесу, алергічних захворювань, злоякісного росту [10, 11]. Таким чином, порушення функціональної активності нейтрофілів внаслідок несприятливого впливу забруднювачів навколишнього середовища може бути однією з причин формування в організмі імунопатологічних процесів.

Мета даної роботи полягала в дослідженні впливу сполук важких металів — ацетату свинцю та сульфату кадмію на стан неспецифічної резистентності організму білих щурів.

Матеріали та методи дослідження

Дослідження проведені на білих щурах самцях масою 150—200 г. Щурам внутрішньоочеревинно щоденно вводили ацетат свинцю та сульфат кадмію у дозах 1/4, 1/16 та 1/50 ЛД₅₀ (ЛД₅₀ для ацетату свинцю складала 250 мг/кг маси тіла, а сульфату кадмію — 40 мг/кг). Моделювали гострі, підгострі та субхронічні інтоксикації. Кожний термін досліджень забезпечувався контрольною групою. Всіх тварин утримували у загально прийнятих умовах віварію на стандартному харчовому раціоні. Периферичну кров у тварин забирали після декапітації під ефірним наркозом.

Стан неспецифічної резистентності організму щурів оцінювали за показниками фагоцитарної активності нейтрофілів периферичної крові (ФАН), включаючи фагоцитарний індекс (ФІ) — відсоток нейтрофілів, які приймають участь у процесі фагоцитозу; фагоцитарне число (ФЧ) — кількість часточок полістиролового латексу, поглинутих одним фагоцитом. Бактерицидну здатність фагоцитуючих клітин (їх окисно-відновний потенціал) оцінювали за допомогою тесту відновлення нітросинього тетразолію (НСТ-тест) у двох варіантах — спонтанний та стимульований латексом [12]. Загальні опсонізуючі властивості сироватки крові досліджували за показниками фагоцитарної активності нейтрофілів контрольних тварин у присутності сироватки крові дослідних щурів.

У крові також визначали титр комплементу за 50% гемолізом еритроцитів барана [13] та рівень циркулюючих імунних комплексів (ЦІК) в реакції преципітації з поліетиленгліколем (ПЕГ) М=6000 (високомолекулярних з 3,5% ПЕГ та низькомолекулярних з 7% ПЕГ) [14]. Результати проведених досліджень обраховані статистично з обчисленням t-критерія Стьюдента [15].

Результати та їх обговорення

При дослідженні впливу різних доз ацетату свинцю та сульфату кадмію на організм білих щурів на протязі експерименту виявлялися зміни як клітинних, так і гуморальних показників неспецифічної резистентності. Одноразове введення щурам 1/4 ЛД₅₀ ацетату свинцю призводило до пригнічення показників неспецифічної резистентності організму. Доза 1/16 ЛД₅₀ солі даного металу викликала зниження тільки гуморальних компонентів, які приймають участь у процесі фагоцитозу: титру комплементу, рівня циркулюючих імунних комплексів у сироватці крові. Поглинаюча здатність нейтрофілів крові при цьому не змінювались, проте дещо зменшувалось ФЧ та підвищувалась бактерицидність фагоцитів (табл. 1). Надходження в організм щурів ацетату свинцю у порівняно низькій дозі (1/50 ЛД₅₀) на протязі тижня суттєво не впливало на фагоцитарну активність нейтрофілів крові (ФІ), проте значно зменшувало кількість часточок, поглинутих фагоцитом (ФЧ), окисно-відновні процеси у нейтрофілах (спонтанний та стимульований НСТ-тест) також були пригніченими. У сироватці крові щурів зростав титр комплементу, підвищувались її опсонізуючі властивості, тоді як рівень ЦІК був нижчим за контрольні значення (р<0,05). Більш тривала експозиція тварин ацетатом свинцю (25 введень) значно стимулювала окисно-відновні процеси в фагоцитах, підвищувала загальні опсонізуючі властивості сироватки крові та рівень низькомолекулярних ЦІК, вміст високомолекулярних ЦІК залишався низьким (табл. 2).

Порушення показників неспецифічної резистентності організму дослідних тварин виявлялись також і при моделюванні ізольованої кадмієвої інтоксикації. Так після одноразового введення щурам 1/4 ЛД₅₀ сульфату кадмію у щурів спостерігалось зниження фагоцитарної функції нейтрофілів, бактерицидна активність фагоцитів не змінювалась, проте їхні функціонально-метаболічні резерви були підвищеними. Титр комплементу та вміст ЦІК у сироватці крові, а також її оспонізуючі властивості були нижчими за контрольні значення. Одноразове введення солі кадмію у дозі 1/16 ЛД₅₀ викликало незначне пригнічення поглинаючої активності (ФІ) нейтрофілів та їхньої бактерицидності. Вміст комплементу та циркулюючих імунних комплексів у тварин був низьким, що, можливо, зумовлювало зниження опсонізуючих властивостей сироватки крові (табл. 1). Після 5 введень сульфату кадмію у дозі 1/50 ЛД₅₀ визначалось зниження ФІ та ФЧ для нейтрофілів. Показники НСТ-тесту в обох варіантах, вміст ЦІК у сироватці крові цих тварин також були низькими, лише титр комплементу залишався в межах контрольних значень. Введення кадмію на протязі 25 діб призводило до зменшення ФЧ у нейтрофілах та стимуляції окисно-відновних процесів у них. Спостерігалось також підвищення титру комплементу, рівня низькомолекулярних ЦІК та опсонізуючих властивостей сироватки крові у порівнянні з контрольними тваринами (табл. 2).

Під час даного дослідження оцінювали також комбіновану дію сполук свинцю та кадмію на показники неспецифічної резистентності організму білих щурів при одночасному внутрішньоочеревинному введенні цих металів. Гостра комбінована інтоксикація свинцем та кадмієм у дозі 1/16 ЛД₅₀ викликала зміни неспецифічної резистентності, які були подібні до тих, що виявлялись при моделюванні ізольованої кадмієвої інтоксикації даною дозою. 5-разове введення щурам 1/50 ЛД₅₀ солей свинцю та кадмію у комбінації також спричиняло порушення показників неспецифічної резистентності, які були аналогічні тим, що спостерігались при надходженні в організм тварин ацетату свинцю. Більш тривале введення щурам розчину солей даних важких металів (25 днів) призводило до зниження поглинаючої здатності нейтрофілів крові (ФЧ) та бактерицидної активності фагоцитів у спонтанному НСТ-тесті, тоді як функціональний резерв цих клітин був високим (p<0,05 у порівнянні з контрольною групою). Титр комплементу у сироватці крові дослідних тварин не змінювався, проте зростав рівень ЦІК з низькою молекулярною вагою.

Результати досліджень, проведених під час експерименту у лабораторії аналітичної хімії та моніторингу токсичних речовин Інституту медицини праці, засвідчили зростання у периферичній крові дослідних тварин вмісту Pb²⁺ та Cd²⁺ у порівнянні з контрольною групою. Можна припустити, що порушення фагоцитарної та бактерицидної активності нейтрофілів пов'язані з мембранотоксичною дією катіонів свинцю та кадмію, а також з їх здатністю впливати на утворення у фагоцитах активних форм кисню [16—19]. Підвищення вмісту циркулюючих імунних комплексів у сироватці крові щурів під час субхронічного експерименту може бути наслідком пригнічення фагоцитарної функції нейтрофілів та свідчити про розвиток аутоімунного процесу, який відмічається при контакті з важкими металами [20].

Таким чином, отримані результати показали, що ацетат свинцю та сульфат кадмію як при короткочасному, так і при довготривалому надходженні порушують клітинні та гуморальні компоненти неспецифічної резистентності організму білих щурів. Виявлені зміни показників залежали від дози та терміну експозиції цими металами і мали фазний характер (від пригнічення-супресії до стимуляцї). Більш виражені вони були у групі тварин, що отримували сульфат кадмію. Після надходження металів в організм дослідних тварин у комбінації (в залежності від дози) показники неспецифічної резистентні були схожі з тими, що спостерігались при моделюванні інтоксикації кожним металом окремо.

Література
1. Кундиев Ю.И., Трахтенберг И.М. Эколого-гигиенические аспекты проблемы тяжелых металлов как техногенных загрязнителей // Гигиена труда. —К., 1991. —Вып. 27. —С. 3—8.
2. Трахтенберг И.М. Тяжелые металлы как химические загрязнители производственной и окружающей среды // Довкілля та здоров'я. —1997. —№2. —С. 48—51.
3. Білецька Е.М. Гігієнічні аспекти важких металів у навколишньому середовищі // Буковинський медичний вісник. —1999. —Т. 3, №2. —С. 207—211.
4. Сердюк А.М. Навколишнє середовище і здоров'я населення України // Довкілля та здоров'я. —1998. —№4 (7). —С. 2—6.
5. Гильденскиольд Р.С., Новиков Ю.В., Хамидули Р.С. Тяжелые металлы в окружающей среде и их влияние на организм (обзор) // Гигиена и санитария. —1992. —№5—6. —С. 6—9.
6. Toxikological Profile for Lead. Draff for Public Comment / Comment Period Ends: February 17, 1998. —483 p.
7. Toxikological Profile for Cadmium. Draff for Public Comment / Comment Period Ends: February 17, 1998. —347 p.
8. Паранько Н.М., Белицкая Э.Н., Карнаух Н.Г, Рублевская Н.И. Тяжелые металлы внешней среды и их влияние на иммунный статус населения / Днепропетровск: "Полиграфист", 2002. —141 с.
9. Lаwrence D.A., Mudzinsky S., Rudovsky U., Warner Mechanisms of metalinduced immunotoxicity // In immunotoxicology / Edited by A. Berlin, J. Dean, M.N. Draper, E.M. Smith and F. Spreafico, 1987. —P. 293—303.
10. Хаитов Р.М., Пинегин Б.В., Истамов Х.И. Экологическая иммунология, —М.: Изд-во ВНИРО, 1995. —219 с.
11. Бережная Н.М. Нейтрофилы и иммунологический гомеостаз / Киев: Наук. Думка, 1988. —192 с.
12. Сепиашвили Р.И. Введение в иммунологию / Цхалтубо-Кутаиси, 1987. —230 с.
13. Пастер Е.У., Овод В.В., Позур В.К. Иммунология. —К.: Вища школа, 1989. —284 с.
14. Haskova V, Kaslik J., Riha I. et al. / Z. Immun. —Forsch. —1978. —Bd. 154. —S. 399—406.
15. Минцер О.П.,Угаров Б.Н., Власов В.В. Методы обработки медицинской информации. —К.: Выща шк., 1991. —271 с.
16. Забродский П.Ф. Механизмы токсического действия металлов и их влияние на иммунную систему // Токсикологический вестник, 1998. —№6. —С. 9—15.
17. Стежка В.А., Дмитруха Н.Н., Покровская Т.Н., Билько Т.А., Лампека Е.Г. Сравнительная оценка иммунотоксического действия свинца на нейтрофильные лейкоциты и лимфоциты периферической крови крыс в опытах in vivo и in vitro // Проблеми медицини праці. —К., 1998. —С. 149—159.
18. Стежка В.А., Дмитруха Н.Н., Лампека Е.Г. Сравнительное исследование токсического влияния кадмия на нейтрофилы и лимфоциты периферической крови крыс в опытах in vivo и in vitro // Гигиена труда. —2001. —Вып. 32. —С. 245—255.
19. Токмурзаев М., Рекун И. Влияние свинца на образование активных форм кислорода при фагоцитозе // Вопросы гигиены, физиологии труда и профпатологии в связи с научно-техническим прогрессом. —Москва, 1986. —С. 54—55.
20. Immunotoxicity of metals and immunotoxicology. Proceedings of an International Workshop / Edited by A.D. Deyan, R.F. Yertel, E. Heseltine et al. Plenum press, New York and London, 1990. —316 p.

| Зміст |