Введение к работе
Актуальность проблемы. Расширяющееся с каждым годом внедрение химиче-:ких соединений в различные виды промышленности, быта, науки создает условия пя повышенного образования метгемоглобина (metHb) в крови при действии окис-штелей, амидо- и нитропроизводных бензола, анилина, гидразина и его производных, жислов азота (Кушаковский М.С.,1968; Дервиз Г.В.,1977; Токарев Ю.Н.,1979; Pach J. :t al.,1996; Струков M.A.,1999; Жаткин O.A., 1998,1999; Башарин В.А.,2001), употреб-існии в пищу воды, продуктов растительного и животного происхождения с повы-менным содержанием нитритов и нитратов (Fan A.M. et al.,1996; Lutynski R. et il.,1996; Benini D. et al.,1998).
Отравления медицинского лабораторного персонала метгемоглобинобразую-цими ксенобиотиками по частоте случаев стоят на пятом месте после интоксикаций Зарбитуратами, угарным газом, цианистым калием, азидами (Binder L. et al.,1991).
Метгемоглобинобразующими свойствами обладает ряд лекарственных препаратов: фенацетин, нитроглицерин, викасол, некоторые сульфаниламиды и противома-тярийные средства, анестетики (Могош Г.,1984; Curry S.C. et al.,1991; Rudlof В. et її.,1995; Khan N.A. et al.,1999; Тино Г. и соавт.,2001), бензилпенициллин (Сальникова И.А. и соавт.,1989), альмагель (Самсыгина Г.А. и соавт.,1989), тетрациклины (Петренко Ю.М. и соавт.,1993).
В результате воздействия на организм перечисленных факторов снижается ки-;лородная емкость крови и создаются предпосылки для развития гипоксического со-:тояния (Середенко М.М. и соавт.,1987).
При многих заболеваниях внутренних органов (панкреатит, осложненный хо-іецистнт, злокачественные новообразования желудочно-кишечного тракта, варикоз-юе расширение вен нижних конечностей, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки) под влиянием патологических процессов концентрация metHb увеличивается в 4-6 раз по сравнению с нормой, что может явиться причиной развития емической гипоксии и требует соответствующей корригирующей терапии (Зеньков Л.Н.,1984; Юпатов СИ. и соавт.,1984).
Гемоглобин (НЬ) составляет основную часть (до 95,5%) содержимого эритроцитов (Рябов СИ., 1971; Шиффман Ф.Дж,2000), и его качественное изменение не может не повлиять на структурную и функциональную стабильность других эритроци-гарных компонентов, например, мембраны, цитоскелета, ферментных систем. От их :остояния во многом зависят деформируемость, агрегация и форма эритроцитов, определяющие способность зрелых красных клеток крови продвигаться по микроцирку-пяторному руслу, что обусловливает нормальный газообмен на этом уровне (Борисюк MB. и соавт.,1989; Сторожок СА. соавт.,1997). В то же время известно, что изменение состояния органов и систем организма даже при отсутствии выраженных прояв-гсеннй гипоксии сопровождается изменением метаболизма, структуры и функциональных свойств эритроцитов (Нагаева Т.А., 1997; Доровских Я.А., 1998; Грациано-ва Н.Д.,1999; Колосова М.В.,1999; Новицкий В.В. и соавт.,1997,1998,1999; Степовая Е.А.,1999; Рязанцева Н.В.,1997,2001). В условиях гемическои гипоксии отмечается выраженная перестройка в деятельности всех систем организма (Лановенко И.И. и соавт., 1986; Середенко М.М. и соавт., 1987; Сиваченко В.Н.,1995,1999), что не может не отразиться на морфофункциональном статусе эритроцитов.
С позиции одних авторов повышенное метгемоглобинобразование определяется как исчерпание антиоксидантной защиты эритроцитов и универсальный этап не-
иммунного гемолиза (Рубина Х.М.,1979). Другие исследователи обозначают процесс метгемоглобинобразования как фактор, характеризующий уровень метаболическоіі активности эритроцитов (Рябов СИ., 1971; Рябов СИ. и соавт.,1973; Бойтлер Э.,1981; Кайракбаева Г.М. и соавт.,1990). Большой объем исследований проведен в направлении изучения особенностей процессов в тканях и средах организма в ответ на геми-ческую гипоксию, вызванную повышенным содержанием metHb в крови (Дударси В.П., 1986; Середенко М.М. и соавт.,1987; Волжская A.M. и соавт.,1993; Кисляков Ю.Я. и соавт.,1993; Сиваченко В.Н.,1995; Гоженко А.И. и соавт.,1997). Однако вс всех этих исследованиях модели развития гемической гипоксии рассматриваются на уровне отдельных свойств или характеристик эритроцитов.
Метгемоглобинемии нередко сопровождаются анемией (Колла В.Э. и со-авт., 1976; Токарев Ю.Н.,1979; Бойтлер Э.,1981; Лановенко И.И. и соавт., 1986; Каю-мова А.Ф.,1990; McMillan D.C et al., 1991; Волжская A.M. и соавт., 1993; Кисляков Ю.Я. и соавт.,1993; Магакян Ю.А. и. соавт.,1993,1997). Однако на данное время неї единого представления о механизмах развития анемии при метгемоглобинемиях. Известно, что под влиянием одних метгемоглобинобразователей в клинической картине ярко выражен гипоксический компонент и менее - гемолитический (нитрит натрия), г под влиянием других - проявляется гипоксия смешанного генеза: в результате блокады дыхательного пигмента и повышенного гемолиза эритроцитов (фенилгидразин) Есть предположение, что существует обратная связь между гемолитическими свойствами препаратов и их способностью к образованию мет-формы гемоглобина (Бойтлер Э.,1981).
Для изучения патогенеза метгемоглобинемии широко используются экспериментальные модели на лабораторных животных (собаки, крысы, мыши) с применением нитрита натрия (Костенко Л.Х. и соавт.,1985; Лановенко И.И. и соавт., 1986; Середенко М.М. и соавт., 1987; Волжская A.M. и соавт., 1993; Кисляков Ю.Я. и соавт.,1993; Сиваченко В.Н.,1995,1999) и фенилгидразина (Костенко Л.Х. соавт.,1985: Магакян Ю.А. и соавт, 1993,1997; Башарин В.А.,2001). Кроме того, фенилгидразин широко используется для моделирования гемолитической анемии (Гольдберг Д.И. и соавт.,1980; Гольдберг Е.Д.,1989; Каюмова А.Ф.,1990; Магакян Ю.А. и соавт., 1993,1997). В то же время отравления людей в быту и на производстве нитритамі и нитратами, гидразином и его производными занимают одно из ведущих месі (Benini D. et al.,1998; Дерябина В.Г. и соавт., 1999; Башарин В.А.,2001).
В литературе отсутствуют данные по комплексному изучению морфофунк ционального состояния эритроцитов и механизмах нарушения периферического звен; эритрона в динамике метгемглобинемии и, в частности, после воздействия нитрит; натрия и фенилгидразина.
Вышеизложенное определило цель и задачи настоящего исследования.
Цель исследования:
Установить особенности морфофункционального статуса эритроцитов и меха низмы нарушения периферического звена эритрона в динамике экспериментальны} метгемоглобинемии.
Задачи исследования:
1.Изучить в опыте на животных структурно-метаболические и функциональ ные изменения циркулирующих эритроцитов в динамике метгемоглобинемии послі острого воздействия нитрита натрия и фенилгидразина (LD5o).
2.Выявить особенности и механизмы нарушения периферического звена эри-трона, развития анемии у крыс в динамике острых экспериментальных метгемогло-бинемий после однократного введения нитрита натрия и фенилгидразина (LD5o).
3.Провести сравнительную оценку изменений морфофункционального статуса циркулирующих эритроцитов в динамике метгемоглобинемий после однократного воздействия нитрита натрия и фенилгидразина.
Научная новизна
Впервые с использованием комплекса современных методов исследования морфофункционального статуса эритроцитов периферической крови дана развернутая характеристика качественного состояния периферического звена эритрона при экспериментальных метгемоглобинемиях. Установлено, что однократное введение крысам метгемоглобинобразователей - нитрита натрия в дозе 90 мг/кг (LD5o) и солянокислого фенилгидразина в дозе 150 мг/кг (LD50) при относительно коротких периодах метгемоглобинемий приводит к выраженным нарушениям структурно-метаболического и функционального состояния эритроцитов периферической крови в период повышенного содержания metHb и в отдаленные сроки с развитием анемии различной степени тяжести.
Впервые показано, что в патогенезе гемической гипоксии, наряду с повышенным содержанием в эритроцитах metHb, нарушение морфофункционального статуса эритроцитов следует рассматривать как одно из ведущих звеньев, участвующих в формировании механизмов нарушения газотранспортной функции крови.
Впервые установлено, что однократное введение крысам нитрита натрия в половинной летальной дозе не приводит к анемии глубокой степени, но существенно ускоряет процесс старения циркулирующих эритроцитов, нарушает их структурно-метаболический статус, функцию и приживаемость в сосудистом русле в течение 13-ти суток, а солянокислый фенилгидразин в эквивалентной дозе вызывает выраженные структурно-метаболические нарушения эритроцитов до 13-х суток эксперимента и глубокую анемию до 7-х суток. Для нитритной метгемоглобинемий в острый период характерно появление в крови экспериментальных животных эритроцитов с глубокой узкой центральной впадиной, а для фенилгидразиновой метгемоглобинемий - трансформация дискоцитов в дискоциты с множественными выростами.
Ретикулоцитоз при фенилгидразиновой анемии формируется за счет поступления в кровоток молодых форм эритроцитов с выраженным нарушением метаболизма и функции, что приводит к их повышенному разрушению и снижению эффективности компенсаторных механизмов костного мозга.
Практическая значимость работы
Выявленные изменения в эритроцитах при экспериментальных метгемоглобинемиях, вызванных однократным внутрибрюшинным введением нитрита натрия и солянокислого фенилгидразина, позволяют уточнить патогенез интоксикаций данными веществами и возможные отдаленные последствия. Результаты исследования структурно-метаболического статуса периферического звена эритрона создают основу для целенаправленного поиска новых высокоэффективных средств лечения отравлений ксенобиотиками данных групп и профилактики развивающихся осложнений при отравлениях метгемоглобинобразователями. Предложен способ оценки интенсивности внутрисосудистого гемолиза при экспериментальных метгемоглобинемиях.
Положення, выносимые на защиту
1.Введение животным нитрита натрия в дозе 90 мг/кг (LDso) и солянокислого фенилгидразина в дозе 150 мг/кг (LD5o) приводит к выраженным структурно-
метаболическим и функциональным нарушениям эритроцитов периферической крови и анемии различной тяжести продолжительностью до 2-х недель. Эти изменения обусловлены главным образом снижением содержания SH-групп и липопротеидов в эритроцитах, изменением их формы, нарушением агрегации и деформируемости.
2.Нарушения морфофункционального статуса эритроцитов при экспериментальных метгемоглобинемиях зависят от химического строения метгемоглобинобра-зователей, особенностей механизмов окисления гемоглобина, концентрации метге-моглобина в крови и продолжительности острого периода метгемоглобинемии.
3.Анемия у экспериментальных животных после введения нитрита натрия максимально выражена при наибольшем содержании метгемоглобина в крови. После введения солянокислого фенилгидразина анемия четко выражена к исходу периода повышенного уровня метгемоглобина.
4.0дним из ведущих звеньев патогенеза экспериментальных метгемоглобинемии является нарушение морфофункционального статуса эритроцитов.
5.К неспецифическим (общим) изменениям острого периода нитритной и фе-нилгидразиновой метгемоглобинемии относятся уменьшение содержания SH-групп и липопротеидов в эритроцитах, изменение формы, снижение агрегации и деформируемости зрелых эритроцитов, повышенный эритродиэрез и развитие анемии. Степень структурно-метаболических нарушений циркулирующих зрелых и юных форм эритроцитов, сроки формирования и тяжесть развивающейся анемии зависят от вида метгемоглобинобразователя.
Общими проявлениями восстановительного периода обоих типов метгемоглобинемии является продолжительность нарушений морфофункционального статуса эритроцитов (до 2-х недель). К специфическим особенностям нитритной метгемоглобинемии в этот период относится повышенная агрегация эритроцитов. Фенилгидра-зиновая метгемоглобинемия в соответствующий период сопровождается длительным снижением агрегационной способности эритроцитов. Ретикулоцитоз при фенилгидра-зиновой анемии формируется за счет клеток с нарушенным метаболизмом и функцией.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационного исследования используются в процессе обучения курсантов и слушателей факультетов подготовки врачей на кафедре военно-полевой терапии Военно-медицинской академии Министерства обороны РФ (г. Санкт-Петербург), кафедры токсикологии и медицинской защиты Томского военно-медицинского института Министерства обороны РФ.
Апробация работы. Материалы работы докладывались на итоговых научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и слушателей Томского военно-медицинского института, г. Томск, 2000, 2001, 2002; на Всероссийской конференции «Актуальные вопросы современной медицины», г. Новосибирск, 2001; на Всероссийской конференции «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической морфологии», г. Томск, 2002; на заседаниях кафедр токсикологии и медицинской защиты и военно-полевой терапии Томского военно-медицинского института.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 182 страницах машинописного текста и состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и библиографического списка, включающего 283 источника (210 отечественных и 73 зарубежных). Диссертация иллюстрирована 12 таблицами и 41 рисунком.