Введение к работе
Актуальность исследования
Проблема устойчивости и приспособления организма к различным неблагоприятным воздействиям окружающей среды остается в настоящее время одной из наиболее значимых в биологии и медицине. В настоящее время представляет большой интерес решение таких важных проблем, как всестороннее изучение взаимодействия организма человека и химических факторов среды, адаптации к химическим воздействиям, влияния на иммунный гомеостаз, механизмов длительного воздействия веществ с целью профилактики неблагоприятного влияния на здоровье человека (Курляндский Б.А., 1998; Шандала М.Г., 1998).
Актуальность изучения комбинированного действия химических соединений, загрязняющих окружающую среду, общеизвестна. Однако, несмотря на большое число исследований, посвященных этому вопросу (Кацнельсон Б.А., 1993; Боев В.М., Сетко Н.П., 2001; Пинигин М.А., 1986), многие аспекты этой проблемы до сих пор остаются предметом научной дискуссии.
Среди важнейших регулирующих систем организма весьма существенна роль гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы (ГГАКС) в поддержании тканевого и клеточного гомеостаза, обеспечении процессов адаптации и компенсации нарушенных функций различных органов висцеральных систем (Поленов А.Л., 1993; Акмаев И.Г., 1997; Шевлюк Н.Н., Руди В.Н., 2000; Стадников А.А., Бухарин О.В., 2012). Одной из наиболее чувствительных систем организма, чутко реагирующей на контакт с химическими веществами, является система иммунитета. Поэтому иммунная система может выступать как показатель воздействия на организм различных антропогенных факторов, т.е. быть чувствительной индикаторной системой наличия в регионе экологически неблагоприятной ситуации (Хаитов Р.М. с соавт., 2006).
Особо значимыми в формировании опасности для здоровья человека являются бензол и соединения хрома (Aksoy M., 1989; Гильденскиольд Р.С. с соавт., 1992; Новиков С.М. с соавт., 1998; Barseloux D.G., 1999; Пинигин М.А. с соавт. 2001). Бензол применяется во многих отраслях производства, присутствует в качестве примеси в автомобильном бензине и в большом количестве - в выхлопных газах, а также в промышленных отходах предприятий, использующих бензол и загрязняющих окружающую среду обитания человека (Зорина Л.А., 1990; Филов В.А., 1990; Ouyang Y. et al., 2000; Куценко С.А., 2004; P.R. et al., 2008). Основными промышленными источниками хрома являются производство цветных металлов, стали, удобрений, автомобильное, нефтехимическое, красильное, ткацкое производство, гальванопластика, очистка нефти, производство и обработка оконного стекла, цемента, асбеста (Авцын А.П. с соавт., 1991; Ревич Б.А., 2010). В литературе имеются работы, посвященные исследованию влияния хромовых соединений и бензола на различные органы и ткани как в эксперименте, так и клинических условиях (Передельский Е.А., 2003; . еt al., 2005; Antonini J.M., 2007; Минигалиева И.А. с соавт., 2007; Романюк А.М. с соавт., 2011). Вместе с тем, недостаточно изучены вопросы, посвященные комбинированному влиянию данных экотоксикантов на состояние ГГАКС и иммунной систем организма. Учитывая тесные связи нейроэндокринной и иммунной систем, представляло существенный интерес исследование комбинированного влияния хрома и бензола на особенности состояния данных регуляторных систем. Все вышеизложенное послужило основанием для проведения данной работы.
Цель и задачи исследования
Цель работы - определение диапазона морфофункциональных изменений гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной и иммунной систем при хроническом воздействии бензола и хрома в эксперименте.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
-
Изучить влияние бензола, бихромата калия и их смеси на морфологические изменения органов ГГАКС (гипоталамус, гипофиз, надпочечники) у крыс линии Вистар.
-
Исследовать влияние бензола, бихромата калия и их смеси на морфологические изменения органов иммунной системы (тимус, селезенка, лимфатические узлы) у экспериментальных животных.
-
Оценить изменения иммунологических показателей при воздействии бензола, бихромата калия и их смеси у экспериментальных животных.
Научная новизна полученных результатов
Впервые в условиях модельного эксперимента выявлены морфофункциональные изменения ГГАКС и иммунной систем крыс Вистар при воздействии бензола и хрома.
Установлено, что бензол в концентрации 0,6 мл/кг, бихромат калия в концентрации 20 мг/кг и их сочетание способны вызывать выраженные морфофункциональные нарушения ГГАКС и лимфоидных органов. Показана функциональная активизация нонапептидэргических нейросекреторных центров гипоталамуса и кортикотропоцитов у крыс, получавших только хром или только бензол, и блокирование высвобождения гипоталамических нейропептидов на уровне нейрогипофиза, которое протекает на фоне ультраструктурных повреждений нейросекреторных клеток гипоталамуса, аденоцитов гипофиза и клеток коркового вещества надпочечников при комбинированном воздействии исследованных химических факторов.
Впервые дана структурно-функциональная характеристика тимуса крыс при длительном влиянии бензола, хрома и их смеси. Установлен комплекс структурно-функциональных изменений, свидетельствующих о статусе акцидентальной инволюции органа.
При гистологическом анализе действия бензола, хрома и их смеси на селезенку и лимфатические узлы крыс установлено снижение активности популяции Т-лимфоцитов, отражающее состояние Т-клеточного иммунодефицита у экспериментальных животных.
Впервые проведено иммуноцитохимическое исследование сочетанного влияния бензола и хрома на тимус, селезенку и лимфатические узлы крыс, что показало индуцирование программированной гибели тимоцитов, а также лимфоцитов в Т-зонах селезенки и лимфатических узлах крыс.
Впервые исследовано влияния бихромата калия, бензола и их смеси на уровень цитокинов, продуцируемых спленоцитами крыс. Установлено увеличение уровня противовоспалительного ИЛ-4 и снижение концентрации провоспалительного цитокина ИЛ-6.
Теоретическое и практическое значение
Диссертационная работа относится к фундаментальным исследованиям в области клеточной биологии, цитологии и иммунологии, расширяющим представления о морфологических и иммунологических нарушениях при экспериментальном воздействии бензола, хрома и их смеси.
Выявленные изменения являются обоснованием гистологических и цитологических закономерностей иммуноморфологии в аспектах нейроэндокринной регуляции адаптивных свойств органов иммуногенеза, что существенно для разработки подходов к предупреждению отрицательных последствий воздействия данных ксенобиотиков.
Полученные результаты могут быть использованы для анализа нарушений ГГАКС и иммунной системы при профессиональной хронической интоксикации у лиц, работающих с бензолом и соединениями хрома.
Проведенная комплексная оценка как изолированного, так и сочетанного действия данных химических факторов может быть использована в качестве критериев оценки их влияния, что важно при обосновании и корректировке существующих гигиенических нормативов для данных соединений.
По данным работы издано информационное письмо «Морфофункциональная характеристика гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной и иммунной систем организма экспериментальных животных при воздействии хрома и бензола».
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
Длительное пероральное воздействие бензола и хрома на крыс Вистар при изолированном введении приводит к активизации секреторной деятельности ГГАКС, а при комбинированном - и к блокированию высвобождения гипоталамических нейропептидов на уровне нейрогипофиза, что в свою очередь ведет к лимитированию деятельности адренокортикотропоцитов, кортикоцитов надпочечников, которое протекает на фоне ультраструктурных повреждений нейросекреторных клеток гипоталамуса, аденоцитов гипофиза и клеток коркового вещества надпочечников.
-
Воздействие бензола, хрома и их комбинации в течение 45, 90 и 135 суток на крыс Вистар приводит к снижению массы тимуса и числа тимоцитов, вызывает комплекс структурно-функциональных изменений, свидетельствующих о статусе акцидентальной инволюции органа, индуцирует программированную гибель тимоцитов и лимфоцитов в Т-зонах селезенки и лимфатических узлах.
-
Бензол, хром и их комбинация угнетают клеточный (количество лейкоцитов, лимфоцитов, фагоцитарные показатели в периферической крови, число спленоцитов, CD3-, CD4-, CD8-лимфоцитов селезенки, миелокариоцитов) и гуморальный иммунный ответ (число АОК в селезенке, титр антител к Т-зависимому антигену, уровень лизоцима и содержание ИЛ-6).
Апробация работы
Основные положения диссертации доложены и обсуждены: на IV конференции Иммунологов Урала (Уфа, 2005); V конференции Иммунологов Урала «Актуальные проблемы фундаментальной и клинической иммунологии и аллергологии», (Оренбург, 2006); Объединенном Иммунологическом Форуме (Санкт-Петербург, 2008); Российской научно-практической конференции «Медико-социальные аспекты формирования вторичных иммунодефицитных состояний у жителей Южно-Уральского региона» (Оренбург, 2011); X Российской конференции Иммунологов Урала (Тюмень, 2012).
Публикация результатов исследования
Материалы диссертации изложены в 14 научных публикациях, в том числе в 11 статьях, опубликованных в научных журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки РФ для защиты докторских и кандидатских диссертаций.
Внедрение результатов исследования
Новые сведения о гистофизиологических особенностях ГГАКС и органов иммуногенеза, диапазоне их структурно-функциональной реорганизации при длительном воздействии хрома и бензола, комплекс методов гистологического, иммунологического и морфометрического анализа внедрены в учебный процесс и научную работу кафедр: гистологии, цитологии и эмбриологии; микробиологии, иммунологии и вирусологии ГБОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская академия» Минздрава РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 151 странице машинописного текста, содержит введение, обзор литературы, главу «Материалы и методы исследования», 3 главы собственных исследований, обсуждение, выводы и указатель литературы, включающий 132 отечественных и 121 зарубежных источников. Иллюстрации представлены 11 таблицами и 25 рисунками.
