Введение к работе
Актуальность проблемы. В России в последние десятилетия ежегодно увеличивалось применение гербицидов - производных хлорфе-ноксиуксусной кислоты в народном хозяйстве - в сельском хозяйстве, для борьбы с зарастанием дренажных и оросительных систем, рыбохо-эяйственных водоёмов, причём в последних случаях в количествах, в десятки раз превышающих вносимые на поля, что приводит к циркуляции гербицидов во внешней среде, попаданию их в атмосферу, воду, почву, продукты питания.
Интенсивное производство и применение производных хлорфе-ноксисоединений (2.4 - Д), занимающих 1 - 2 место среди других гербицидов по использованию в народном хозяйстве, требуют разработки профилактических рекомендаций, направленных на предупреждение возникновения не только острых и хронических отравлений, но и отдалённых последствий влияния 2,4 - Д на организм человека и животных.
Поэтому изучение реакций различных физиологических систем человека,
« состояние его здоровья и популяции в целом при воздействии загрязнителей - 2,4 - Д, как и диоксинсодержащих экотоксикантов является одной из актуальных медико - биологических проблем современности ( В. С.' Румак, 1993 ). Как известно, нарушение здоровья человека является " барометром " экологического и социального неблагополучия (Л. Н. Бадаева и соавт., 1992).
Соединения 2,4 - Д ( 2,4 - дихлорфеноксиуксусная кислота, её соли и эфиры) использующиеся в качестве гербицидов являются среднетоксич-ными при попадании в пищеварительный тракт, оказывают выраженное кожно - реэорбтивное действие при местном воздействии, обладают местно - раздражающим действием на легочную ткань при их ингаляционном применении ( В. С. Гуменный, 1977; Е. И. Маковская и соавт., 1983 ; Н. X. Абдуллаев и С. И. Клейнер, 1986 ; Г. Т. Писько и соавт., 1986; 3. А. Алексашина и Н. А. Каган, 1989; В. С. Румак, 1993).
В настоящее время усилия ряда исследователей направлены на более глубокое изучение состояния крови и кроветворных органов, как клеточно - тканевой системы, являющейся одной из наиболее легкоранимых систем, а также её метаболического гомеостазиса при воздействии различных токсических веществ. Особый интерес представля-
.2
ют в этом плане производные 2,4 - Д. Это связано с тем, что у работающих в контакте с гербицидами группы 2,4 - Д обнаружена значительная распространённость анемических состояний, лейкопений и ( или ) лейкоцитозов, тромбоцитопений, снижение содержания иммунокомпе-тентных клеток в центральных и'периферических органах иммунопоэза ( Е. Н. Буркацкая и соавт., 1978 ; В. Н. Карпенко, 1981 ; В. С. Румак, 1993). Сходные нарушения в системе крови вызывает интоксикация 2, 4, 5 трихлорфенолом и 2, 3, 7, 8 - тетрахлордибензо - п - диоксином (В. Н. Карпенко, 1981 ; Zober et al., 1983). Эти нарушения сохраняются длительно, обнаруживаясь у пострадавших спустя 20 - 30 лет после острой интоксикации. Однако механизмы этих нарушений в системе крови остаются нерасшифрованными. Остаётся неизученным как природа анемии, так и характер изменений количественных и качественных характеристик лейкоцитов, вызванных интоксикацией животных различными дозами гербицида аминной соли 2,4 Д, сохранность компенсационных реакций кроветворной ткани при этих состояниях. Комплексно не исследовано также взаимоотношение этих изменений в системе крови и воздействия гербицидов 2,4 - Д на морфофункциональное состояние внутренних органов (почки, печень, лёгкие, желудок, тонкий и толстый кишечник).
В связи с вышесказанным наши исследования осуществлялись по системному принципу с использованием физиологических, биохимических, морфологических, гистохимических, электронномикроскопических методов. Изучалась реакция целостного организма, морфо - функциональное состояние отдельных систем и органов, тканей, включая клеточный и субклеточный уровень организации последних на поступление в организм крыс различных доз аминной соли 2,4 - дихлорфеноксиуксус-ной кислоты и взаимосвязь этих изменений с функциональным состоянием системы крови.
Цель исследования. Экспериментальный анализ развития анемии, состояния миелопоэза, функций лейкоцитов, их реакции на альтерацию тканей организма, а также компенсаторных возможностей кроветворения у животных, подвергнутых интоксикации гербицидом - аминной солью 2,4 - дихлорфеноксиуксусной кислоты.
Задачи исследования.
1. Разработать экспериментальную модель интоксикации животных
гербицидом 2,4 - ДА, с целью выявления доз интоксиканта, вызывающих репрезентативные изменения в системе крови.
-
Исследовать динамику показателей периферической крови, индексы красной крови (среднее содержание и концентрацию гемоглобина в одном эритроците, цветовой показатель); объём циркулирующей крови, , плазмы и эритроцитов ; митотическую активность эритробластов и со-. хранность организации эритропоэза в эритробластичеоких островках ; миелограммы, спленограммы и парциальные миелограммы у крыс при воздействии различных доз 2,4 - ДА.
-
Сопоставить изменения периферического. отдела эритрона с динамикой количественных и качественных изменений ЭО костного мозга при воздействии 2,4 - ДА ( изучить характер волн амплификации эритробластов и их созревание в ЭО; темп вовлечения КОЕэ в зритро-идную дифференциацию в ЭО ; характер реконструкции эритропоэза в инволюцирующих ЭО ). Исследовать зависимость между активностью эритропоэза в островках и функциональным состоянием ЦМФ ЭО по изменению состояния лизосом макрофагов ЭО и характеру повторного вовлечения макрофагов ЭО в эритропоэз.
-
Исследовать характер кровораэрушения по устойчивости эритроцитов к гемолитикам, отложению железа в тканях органов экспериментальных животных, получавших разные дозы 2,4-ДА.
-
Исследовать эритропоэтическую активность сыворотки крови,компенсационные возможности эритрона у животных, подвергнутых воздействию '2,4 - ДА при воспроизведении острой постгеморрагической анемии.
-
Определить параметры нуклеологенеза, характер интерфазной гибели (апоптоза), метаболическую активность лимфоцитов перифери-. ческой крови у экспериментальных животных, в зависимости от дозы и времени экспозиции 2,4-ДА.
-
Изучить в динамике показатели функциональной и метаболической активности неитрофилов периферической крови экспериментальных животных, гранулоцитарный резерв их костного мозга в зависимости от дозы и времени экспозиции 2,4 - ДА.
8. Исследовать морфологические, гистохимические, электронно-
микроскопические характеристики внутренних органов ( почек, печени,
лёгких, желудка, тонкого и толстого кишечника) при воздействии 2,4 -
ДА.
9. Исследовать характер распределения и накопления в тканях различных органов продуктов метаболизма 2.4 - ДА.
Новизна исследования. На основании полученных данных вскрыты механизмы развития гематологических нарушений (гемопатии ), сопровождающей интоксикацию организма крыс гербицидом 2,4 - ДА. Показано, что у животных подвергнутых интоксикации аминной солью 2,4 - Д развиваются дозозависимые по выраженности и времени развития гематологические нарушения, характеризующиеся ускоренным разрушением эритроцитов, торможением их новообразования в костном мозге, и, как следствие, развитием истинной анемии, умеренным абсолютным нейтрофильным лейкоцитозом, абсолютным моноцитозом и лимфоцито-зом с признаками активации иммуноцитов в тканях.
Впервые представлены материалы, характеризующие изменения в центральном звене эритропозза - эритробластических островках костного мозга, оценена кинетика дифференциации КОЕэ в проэритробласты. характер амплификации созревания эритробластов. реконструкция эритропозза в. ЭО на базе вовлечения в формирования ЭО ЦМФ созревших ЭО, а также парциальных эритрограмм костного мозга при интоксикации крыс гербицидом 2,4 - ДА. Эти материалы доказывают, что основой нарушенного новообразования эритроцитов в костном мозге является заторможенная комплексация КОЕэ с резидуальными макрофагами костного мозга и центральным макрофагом инволюциирующих ЭО, замедляющая формирование ЭО в костном мозге, а также торможение созревания эритроидных элементов в " короне" ЭО.
Впервые вскрыта взаимосвязь между этими изменениями в центральном звене эритрона и его периферическим отделом. Оценена интенсивность кроворазрушения после введения крысам 2,4 - ДА, показавшая увеличение кроворазрушения у этих животных, что доказывается сниженной кислотной и осмотической резистентности их эритроцитов, усиленным отложением гемосидерина в их селезёнке.
Оценены компенсаторные возможности кроветворения у крыс, подвергнутых подострой интоксикации гербицидом 2,4 - ДА в различных дозах, выявившие замедленное восстановление " красной" крови после кровопотери вследствие нарушенных клеточно - клеточных эритропоэти-ческих взаимодействий в костном мозге и, наоборот, усиление нейтро-фильной и лимфоцитарной реакций кроветворной ткани на пирогенал у этих животных.
Впервые оценена функциональная и метаболическая активность лейкоцитов животных, подвергшихся интоксикации 2.4 - ДА в дозовре-менной зависимости. Впервые доказано, что . интерфазная активность ядрышкообразующих районов хромосом лимфоцитов и характер их интерфазной гибели (апоптоза ), сроки появления, выраженность и длительность циркуляции лимфоцитов с признаками ядрышковой сегрегации в периферической крови, находятся в прямой зависимости от введённой животным дозы и времени экспозиции 2,4 - ДА. Доказано, что интоксикация 2,4 - ДА понижает функциональную активность нейтрофильных лейкоцитов.
Оценён характер накопления и патоморфологические изменения внутренних органов при введении разных доз 2.4 - ДА. Выявлено, что 2,4 - ДА обладает способностью легко проникать практически во все ткани организма и метаболизироваться в них. Интоксикация вызывает у крыс обширные морфофункциональные нарушения тканей, различных органов, характеризующиеся альтерацией и нарушением тканевого метаболизма, развитием иммунного воспаления в местах отложения 2,4 - ДА, которые имели прямопропорционапьную зависимость от вводимой дозы препарата.
Установлено, что состояние системы крови тесно взаимосвязано с патоморфологическими изменениями внутренних органов, вызванных интоксикацией 2,4 - ДА.
Теоретическое и практическое значение работы. Вскрыты закономерности ответа центрального и периферического звена системы крови на интоксикацию организма возрастающими дозами 2.4 - ДА (от малых доз 1/200 ЛД ьо до ЛД ьи), вскрыты закономерности патологических и компенсаюрных реакций в системе крови при этих состояниях. Дано обоснование прогнозу сохранности резервных возможностей в системе крови и в целом организма, подвергнутого интоксикации 2,4-ДА.
Выяснение черт и механизмов развития гематологических нарушений, сопровождающих у человека и животных интоксикацию гербицидом 2.4 - ДА может послужить основанием для разработки охранных и профилактических мер в здравоохранении, сельском хозяйстве, химической промышленности, направленных на предупреждение поражений людей этим гербицидом, а также своевременного распознавания интоксикации при применении гербицида в сельском хозяйстве и в процессе его производства.
Положения, выносимые на защиту.
-
Интоксикация животных амин'ной солью 2,4 - дихлорфеноксиук-сусной кислоты вызывает ответы в системе крови, выразившиеся в развитии анемии, нейтрофилии, лимфоцитозе и моноцитозе. и нарушении клеточно - клеточных взаимодействий, регулирующих эритропоэз в костном мозге.
-
Развитие анемии связано с гемолизом эритроцитов, торможением формирования эритробластических островков костного мозга, торможением созревания в последних оритроидных элементов. Компенсационные внутрисистемные возможности центрального звена эритрона у интоксицированных животных резко снижены.
-
Интоксикация 2,4 - ДА формирует реактивный лейкоцитоз и лим-фоцитоз, возникающие в ответ на альтерацию тканей внутренних органов, вызванную введением 2,4 - ДА. Одновременно интоксикация понижает функциональную активность нейтрофильных лейкоцитов, увеличивает объём апоптоза лимфоцитов, вызывает сдвиги метаболизма в лейкоцитах.
4. Выявлен дозозависимый характер ответов системы крови на
введение 2.4 - ДА в возрастающих дозах : 1/200 ЛД5о . 1/20 ЛД5о .
1/4 ЛД50. 1/2 ЛД50 и ЛД50.
Внедрение результатов работы в практику. По материалам диссертации оформлены методические рекомендации. Результаты работы внедрены в учебную и научно - исследовательскую работу кафедры физиологии человека и животных Башкирского государственного университета: кафедры патологической физиологии Челябинской медицинской академии ; кафедры терапии ФУВ, патологической физиологии Башкирского государственного медицинского университета ; кафедры физиологии животных и биохимии Башкирского государственного аграрного университета.
Апробация работы. Материалы диссертации представлены:
-
на международном симпозиуме " Проблемы саногенного и патогенного эффектов экологических воздействий на внутреннюю среду организма". Чолпон^Ата. 1993.
-
на III съезде физиологов России. Пущино. 1993.
-
на III съезде анатомов, гистологов, эмбриологов Российской Федерации, Тюмень, 1994.
-
на I международном конгрессе по иммунореабилитации, Дагомыс, 1994.
-
на 14 международном симпозиуме "Диоксин", Япония, Киото, 1994.
-
на конференции " Диоксины : экологические проблемы и методы анализа", Уфа, 1995.
-
на III всероссийской конференции по экологии .человека, Волго-, град, 1995.
-
на региональной научной конференции молодых учёных - морфологов Урала, Уфа, 1995.
-
на II съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока, Новосибирск, 1995.
-
на III международном конгрессе по иммунореабилитации, Турция, 1996.
-
на международной медицинской конференции "Новые технологии в медицине" г. Трёхгорный. 1996.
-
на III конгрессе Ассоциации морфологов (АГЭ ). Тверь. 1996.
13) на совместном заседании кафедр нормальной и патологи
ческой физиологии ЧМА. 1996
14) на 16'международном симпозиуме " Диоксин' 96 ". Нидерланды.
Амстердам, 1996.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 24 работы.
Структура и объём диссертации. Работа представлена на -З/Остр. машинописного текста, иллюстрирована 46 таблицами, 10 рисунками, 22 микрофотографиями и 4 электронными микрофотографиями. Состоит из введения, обзора литературы, главы " Материал и методы". 5 глав изложения результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов, выводов, практических рекомендаций и списка использованной литературы, включающего 184 отечественных и 127 иностранных источников.
