Введение к работе
Актуальность исследования. Важной и актуальной проблемой общей и факториальной экологии является изучение действия веществ антропогенного (техногенного) происхождения на биологические системы различных уровней организации – молекулярные, субклеточные, клеточные, системные, органные и организменные. К числу таких веществ относится нитрил акриловой кислоты (НАК, акрилонитрил), который используется как сырье для производства полиакриловых и модакриловых нитей, синтетических каучуков, нитриловых эластиков, акриламида, клея, оргстекла и других материалов, а также применяется в синтезе ароматических веществ. На Конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992) акрилаты, в частности, НАК включены в перечень приоритетных химических загрязнителей (Курляндский и др., 2005). Данные литературы свидетельствуют о том, что в последнее время загрязнение окружающей среды токсикантами общеядовитого действия, в частности, НАК, существенно увеличилось. Это обусловлено постоянно растущим широким использованием акрилонитрила в промышленности (Саватеев, Куценко, 1982, 1993; Забродский, 1993, 2002; Германчук, 2000; Tarskikh, 2006).
Наиболее чувствительной к действию экотоксикантов является иммунная система человека и животных, изменения в функционировании которой предваряют различные патологические состояния (Сиротинин, 1979; Петров и др., 1987; Хаитов и др., 1995; Ройт и др., 2000). При этом ответные реакции организма достаточно информативно могут характеризовать специфику воздействия экотоксикантов и могут быть использованы для оценки экологического риска ксенобиотиков, в том числе НАК. Высокая чувствительность факторов неспецифической резистентности организма и системы адаптивного иммунитета к действию токсикантов позволяет оценить нарушения иммунного гомеостаза после действия акрилонитрила в условиях экологического неблагополучия (Сидорин и др., 1996; Забродский, 1993, 2002; Descotes, 1986; Kimber, 1996; Friedman et al., 2003). Загрязнение окружающей среды НАК, как и другими веществами общеядовитого действия, может вызвать формирование вторичных иммунодефицитных состояний и развитие обусловленных ими различных заболеваний (Шубик 1976; Хаитов и др., 1995; Забродский, 1998; Descotes, 1986; Luster et al., 1987).
Однако на настоящий момент особенности действия НАК на неспецифическую резистентность организма и систему адаптивного иммунитета животных изучены недостаточно. В этой связи представляется актуальным исследование нарушений иммунного гомеостаза организма животных на фоне экологического действия акрилонитрила.
Цель исследования. Эколого-токсикологическое исследование острого, подострого и хронического воздействия нитрила акриловой кислоты на активность факторов естественной резистентности и механизмы адаптивного иммунитета в организме экспериментальных животных.
Задачи исследования.
1. Определить действие НАК на интегральное состояние неспецифической и иммунологической резистентности организма и показатели неспецифической защиты организма.
2. Изучить влияние интоксикации НАК на содержание лимфоцитов в органах иммунной системы экспериментальных животных.
3. Исследовать изменения гуморального звена иммунного ответа при остром, подостром и хроническом действии НАК.
4. Оценить клеточные иммунные реакции после острого, подострого и хронического действия НАК.
5. Определить влияние НАК на формирование вторичного иммунодефицитного состояния по активности миграции стволовых кроветворных клеток из костного мозга в селезенку, участию макрофагов в индукции гуморального иммунного ответа, кооперации Т- и В-лимфоцитов, содержанию Th1- и Th2-лимфоцитов и активности эстераз Т-клеток.
6. Изучить нарушения функции коры надпочечников и состояние перекисного окисления липидов в клетках органов иммунной системы на фоне действия НАК.
Научная новизна. Впервые дана комплексная эколого-токсикологическая оценка действия НАК на активность факторов естественной резистентности и механизмов формирования адаптивного иммунитета у животных. Экспериментально установлено, что острое действие в дозе 0.75 LD50, подострое действие акрилонитрила в течение 6 сут в дозе 1/7 LD50, а также хроническая интоксикация НАК в течение 30 и 60 сут (в дозах соответственно 0.01 и 0.005 LD50) приводит к супрессии факторов неспецифической защиты и интегрального состояния резистентности организма. Установлено, что острое отравление акрилонитрилом вызывает дозозависимое снижение лизоцима сыворотки крови, фагоцитарно-метаболической активности нейтрофилов, уменьшение лимфоидного индекса тимуса и селезенки и содержания лимфоцитов в органах системы иммунитета.
Впервые на клеточном и системном уровне показано снижение функций гуморального иммунитета под влиянием острой, подострой и хронической интоксикации НАК: уменьшение числа антителообразующих клеток в селезенке, содержания IgМ и IgG в сыворотке крови экспериментальных животных и супрессию функции Th2-лимфоцитов в большей степени по сравнению с иммунным ответом, связанным с функцией Th1-лимфоцитов. Воздействие акрилонитрила вызывает также торможение миграции стволовых кроветворных клеток костного мозга и способности макрофагов индуцировать гуморальный иммунный ответ. Впервые установлено, что НАК вызывает снижение активности ацетилхолинэстеразы Т-лимфоцитов, дозозависимое уменьшение числа эстеразопозитивных клеток в селезенке и концентрации кортикостерона в плазме крови животных, инициацию перекисного окисления липидов.
Полученные экспериментальные данные позволяют считать, что при остром, подостром и хроническом действии акрилонитрила в организме животных формируется комбинированное вторичное иммунодефицитное состояние, характеризующееся одновременным снижением функционирования клеточного и гуморального звеньев адаптивного иммунитета.
Научно-практическая значимость. Установлены наиболее информативные показатели иммуносупрессивного действия НАК: снижение содержания лимфоцитов в тимусе и селезенке, активности естественных клеток-киллеров, Т-зависимого гуморального иммунного ответа в продуктивной фазе антителогенеза, функции Тh2-клеток в индукции синтеза IgG. Эти тесты могут быть использованы для оценки иммунотоксичности нитрилов и других соединений общетоксического действия. Для исследования хронического эффекта действия НАК могут быть использованы показатели иммунных реакций, полученных при остром отравлении ядом в дозах 0.5 и 0.75 LD50.
Материалы диссертации внедрены в учебный процесс кафедры технологий уничтожения химического оружия и токсичных веществ Саратовского военного института биологической и химической безопасности, кафедры токсикологии и медицинской защиты ГОУ ВПО «Саратовский военно-медицинский институт», кафедры морфологии и экологии животных ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского». Материалы диссертационной работы использованы в плановых НИР Саратовского военного института биологической и химической безопасности, а также в монографии «Иммунотоксикология ксенобиотиков» (Саратов. СВИБХБ, 2007).
Апробация работы. Результаты исследований были доложены на: XII Международном конгрессе по реабилитации в медицине и иммунореабилитации (Патайя, Таиланд, 2007); Российской научной конференции «Медико-биологические проблемы токсикологии и радиологии» (Санкт-Петербург, 2008); заседаниях секции прикладных проблем безопасности хранения и уничтожения химического оружия Поволжского отделения АВН (2005-2008 гг.); научных конференциях кафедры токсикологии и медицинской защиты ГОУ ВПО «Саратовский военно-медицинский институт» (2007, 2008 гг.), кафедр охраны окружающей среды и экологической безопасности процессов хранения и уничтожения химического оружия и токсичных веществ и технологий уничтожения химического оружия и токсичных веществ Саратовского военного института биологической и химической безопасности (2002 - 2008 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, 2 из которых в изданиях перечня ВАК РФ.
Декларация личного участия автора. Автор лично участвовал в проведении лабораторных экспериментов. Обработка полученных данных, их интерпретация и оформление осуществлены автором самостоятельно. В совместных публикациях вклад автора составил 50-80 %.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 140 страницах, состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов и практических рекомендаций. Работа иллюстрирована 38 таблицами и 14 рисунками. Библиографический указатель включает 234 источника отечественной и зарубежной литературы.
