Введение к работе
Актуальность те;ді. Способность потомства эффективно адаптироваться
к условиям окружающей среды во многом зависит от становления орга
нов и систем в эмбриогенезе. К сокалению, часто физиологическое
течение данного процесса оказывается нарушенным в результате воз
действия химических веществ (загрязнители среда, бытовые токсикан
ты, лекарственные препараты) в период беременности (Саноцкий,
Сальникова, 1979; Смольникова, 1982; Колесников и др., 1986; Czel-
zel е.а., 1988). С дефектами у ребенка при его рождении или прояв
ляющимися в более поздние периода жизни связаны многие человечес
кие трагедии (вспомним талидомид), и совершенно очевидной является
необходимость усовершенствования методов комплексного анализа хи
мических соединений, оказывающих токсическое действие на эмбрион
или плод, а также методов оценки риска для здоровья человека и
прогнозирования неблагоприятных исходов беременности (Принципы
оценки риска , 1988).
Выраженные структурные дефекты развития, макроскопически различимые морфологические повреждения, так называемые тератогенные эффекты, достаточно хорошо известны и описаны в современной литературе (Репин, 1980; Динерман, 1980; Wilson, 1977; Кгаиег е.а., 1984). Однако в последние года стало ясно, что изучение эмбрио-токсичности и тератогенности пренатального воздействия химических веществ необходим расширить и включить в него выявление химически индуцированных нарушений роста зародыша, а такке функциональных отклонений, которые могут проявляться лишь спустя длительное время после рождения (Hays, 1981; Kllnger, Jahn, 1985).
Так доказано, что специфические компоненты нервной системы могут подвергаться влиянию токсичных агентов с нейро-поведенческими отклонениями без каких-либо заметных изменений в головном мозге (Reinisch, Karow, 1977; Lundborg, Engel, 1978; Rosengarten, Frled-horf, 1979). В то же время отклонения в темпах размножения клеток в развивающемся головном мозге и другие морфологические изменения могут быть минимальными (Bendek, Halm, 1981).
Если учесть сложность процессов гаметогенеза, оплодотворения и особенно эмбриогенеза, становится понятным, что воздействие химических веществ в пренатальном и раннем постнатальном периодах представляет особую токсикологическую проблему. Наиболее очевидным последствием такого воздействия может быть пониженная плодовитость
потомства, поскольку у млекопитающих эмбрионы венского пола особо чувствительны к факторам, поврездавдим зародышевые клетки (у большинства видов ооциты размножаются лишь пренатально) (McLachlan, Dixon, 1973; Dixon, 1982).
Отдаленным последствием токсических воздействий является и трансплацентарный канцерогенез - появление новообразований в потомства самок, подвергшихся действию химических агентов в период беременности (Шабад и др., 1975; Alexandrov, Hapalkov, 1981; Rice, 1981). Механизмы, лежащие в его основе, зависимость между тератогенезом и канцерогенезом до настоящего времени до конца не изучены (JJiller, 1977; Heubert, 1SS0; Pelkonen е.а., 1981).
Влияние химических соединений может также осуществляться посредством пре- и перинатальна индуцированных нарушений регуляторних, гомеостатичаских систем, например, такой функции печени, как метаболизм гормонов, вырабатываемых гонадами (Lucler, McDanlel, 1979).
Получены указания на то, что соединения, влияющие на иммунную систему взрослого организма, могут оказывать воздействие и на иммунную систему развивапцегося плода, эффекты от которого сохраняются в скрытом состоянии до наступления половой зрелости (Spyker, Регпапйэз, 1973; Chapman, 1981).
Несмотря на разнообразив работ, обозначающих проблему отдаленных функциональных последствий внутриутробного контакта развивающегося организма с токсикантами, лишь в единичных исследованиях дэлазотся попытки сопоставления их с особенностями биотрансформации действующего вещества.
В структуре отдаленных стабильных посттоксических нарушений эмбрионального развития но нашли своего отракения и вопросы, связанные с изучением формирования реактивности (индукция структур-ио-бпохишчзских механизмов реализации токсических эффектов) и антитоксической резистентности (приобретение или утрата как организмом в целом, так и отдельными органаки-мизенями устойчивости к действующему антенатально химическому агенту) в постнатальном онтогенезе.
Подробный анализ литературы и вытекахцие из него вышеизложенные обстоятельства определили выполнение настоящего исследования.
Цель работы состояла в выявлении значимых структурно-метаболических сдвигов у взрослого потомства, перенесшего действие раз-
личных химических соединении в период эмбриогенеза и разработке на этой основе научно-обоснованных принципов прогнозирования и коррекции отдаленных последствий такого токсического воздействия на развивающийся организм.
Задачи исследования:
-
Оценить влияние пренатального воздействия различных классов ксенобиотиков на шстнатальный онтогенез как в исходном состоянии, так и при повторной нагрузке исследуемым веществом.
-
Установить зависимость структурно-метаболических изменений в клетках печени взрослых нивотных от особенностей биотрансформации действующего в период внутриутробного развития ксенобиотика (бензСа]пярен, паракзат, фенобарбитал).
-
Изучить роль пола экспериментальных еивотных в формировании отдаленных метаболических особенностей реализации токсических эффектов и антитоксической резистентности организма.
-
Выяснить роль изменений гормонального статуса, мекклеточных связей, субстрат-ферментных взаимоотношений в механизме развития отдаленных токсических последствий.
-
Разработать экспериментальную модель создания долгосрочных изменений антитоксической рэзистентности организма в постнаталь-ном онтогенезе.
-
Определить подхода к патогенетической коррекции структурно-метаболических, нарушений, привнесенных вмешательством токсикантов в эмбриогенез.
Hayaя новизна исследования
-
Впервые установлено, что в основе повышения устойчивости организма экспериментальных животных к химическим соединениям, при биотрансформации которых происходит процесс "токсификации" (бензСоЛпирен и паракват), лекит стабильное подавление в клетках печени активности патогенетически значимых метаболических реакций (система цитохром Р-450- зависимых микросомных монооксигеназ, наработка восстановительных эквивалентов НАДФН в пентозо-фосфатном цикле и т.д.).
-
Установлены четко выраженные половые различия при формировании как отдаленных метаболических последствий в клетках печени, так и антитоксической резистентности экспериментальных животных.
-
Впервые показано, что структурные перестройки в ткани пече-
ни взрослых иивотных, внутриутробно перенесших контакт с токсикантами, могут включать в себя как изменения физико-химической организации биомембран (жидкостные свойства мембраны микросом, фасфэлипидный и кирпокислотный их состав), количественные и качественные изменения (повреждения) внутриклеточных органелл, так и нарушения межклеточных контактов.
-
На основании исследования кинетических параметров субстрат-ферментных взаимоотношений, а также даняых ВЭЖХ впервые указывается на возможность существования в мнкросомах печени потомства, пренатально контактировавшего с фенобарбиталом, особой формы ци-тохрома Р-450, обладаний меньшим сродством к аминопирину и характеризующейся особой метаболической активностью по отношении к диазепаму.
-
Впервые создана модель долгосрочного изменения антитоксической резистентности организма путем введения химических соединений (бензЕсйпирена и параквата) в период внутриутробного развития (органогенеза).
Б. Впервые представлена детальная характеристика морфо-функци ональных комплексов и моксистемных взаимоотношений (по данным корреляционного анализа) в механизме реализащш пренатально индуцированных особенностей антитоксической резистентности организма в постнатальном онтогенезе.
7. Впервые обоснована целесообразность патогенетической коррекции биоантиоксидантом а-токоферолом последствий свободноради-кальных повреждений в клетках печени животных, пренатально перенесших затравку гербицидом паракватом.
Практическая ценность
Результаты исследования существенно углубляют представления о влиянии химических препаратов на процессы эмбрионального развития. Внесен вааннй вклад в понимание возможных механизмов терато неза на уроше, предшествующем появлению грубых морфологических повреждений. Полученные данные могут быть использованы в эмбриологии в качестве экспериментальной модели врожденных изменений антитоксической резистентности организма. Используемый в работе комплекс биохимических методов рекомендуется для эффективного слекения за токсико(фармако)динамическими процессами как в экспериментальных патофизиологических исследованиях, так и клиничес кой практике. Эффективное применение фармакопейно разрешенного
биоантиоксиданта о-токоферола раскрывает широкие возможности для клинической апробации данного препарата в целях профилактики и коррекции функциональных тератогенных эффектов химических загрязнителей среды. Результаты используются в учебных курсах по биологии индивидуального развития Иркутского государственного университета и Новосибирского ордена Трудового Красного Знамени медицинского института.
Предложенный комплекс биохимических методов по оценке перекис-ного окисления липидов используется в работе диагностического отделения женской консультации Новосибирской детской специализированной больницы JS 5. Полученные при экспериментальном исследовании данные по моделированию антитоксической резистентности в постнатальном онтогенезе внедрены в работу Института лимфологии СО РАМН, Новосибирского филиала НПО "Гигиена и профпатология" ГК СЭН. Подготовлены методические рекомендации по структурно-функциональной оценке процессов адаптации при воздействии химических факторов окружающей среда. Изданы две монографии, получены авторские свидетельства на изобретения.
-
Монография. - Беременность и токсиканты. СМ. Ко лесников, В.В.Иванов, А.В.Семенюк и др. - Новосибирск, 1986. - 158 с.
-
Монография. - Печень и ее регионарные лимфатические узлы при воздействии 3,4-бензпиреном. С.И.Колесников, С.В.Мичурина, А.В.Семенюк, Г.М.Вакулин - Новосибирск, 1995. - 218 с.
-
Изобретение.- Способ моделирования устойчивости организма к токсическому действию бенз[а]пирена. А.с. 1587564 СССР, МКИ4 G 09 В 23/28.
4. Изобретение. - Среда для окрашивания глутатион-редуктазы
' на срезах тканей. А.С. І72І4Є8 СССР, МКИ4 G 01 И 1/28.
На защиту выносятся следукцяэ основные положения:
-
Воздействие в период эмбрионального развития (период органогенеза, Ю-ІІ-І2 сутки беременности) различных химических веществ приводит к долгосрочным, выявляемым во взрослом состоянии изменениям как антитоксической резистентности организма в целом, так и структурно-метаболическим перестройкам в клетках печени.
-
Реализация токсического эффекта, э такта структурно-метаболические перестройки в клетках печени взрослых животных, перенесших внутриутробно контакт с токсикантами, зависят от особенностей биотрансформации действующего вещества.
-
Существуют выраженные половые различия в формировании отдаленных токсических последствий.
-
Изменения гормонального статуса играют важную роль в механизме реализации стабильных функциональных последствий внутриутробного контакта организма с токсикантом.
-
Системный корреляционный анализ посттоксических изменений на органном (тканевом), клеточном и субклеточном уровнях организации и установление на его основе новых морфо-функциональных комплексов может быть использовано для диагностики и прогноза влияния химических загрязнителей среды на развивающийся организм.
-
Применение биоантиоксидантов целесообразно в Целях патогенетической коррекции внутриутробно индуцированных свободнорадикаль-ных повреждений и предупреждения стабильных изменений антитоксической резистентности в постнатальном онтогенезе.
Апробация материалов диссертация Основные положения диссертации доложены и обсуждены на IV Всесоюзной конференции "Адаптация человека к климато-географическим условиям и первичная профилактика" (Новосибирск, 1986); X Всесоюзном съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Винница, 1986); III Всесоюзной конференции "Эндокринная система организма и вредные факторы внешней среды" (Новосибирск, 1987); Всесоюзной конференции "Цитохром Р-450 и охрана окружающей среды" (Новосибирск, 1987); IV конференции морфологов Средней Азии и Казахстана "Проблемы реактивности и адаптации клеток, тканей и органов" (Караганда, 1988); Всесоюзной конференции "Актуальные проблемы медицинской эмбриологии" (Иркутск, 1988); IV Всесоюзном съезде патофизиологов "Нарушение механизмов регуляции и их коррекция" (Кишинев, 1989); Всесоюзной конференции "Проблемы гистофизиологии соединительной ткани" (Новосибирск, 1989); IV Всесоюзной конференции "Эндокринная система организма и вредные факторы окружающей среды" (Ленинград, 1991); Пленуме Сибирского общества патофизиологов и проблемной комиссии по охране материнства и детства "Механизмы патологических реакций" (Иркутск, 1991); Всесоюзной научной конференции "Проблемы клинической и экспериментальной лимфологии" (Новосибирск, 1992); Международном симпозиуме "Проблемы саноген-ного и патогенного эффектов экологических воздействий на внутреннюю среду организма" (Чолпон-Ата, 1993).
Публикации
Опубликовано 98 печатных работ, из них по теме диссертации -42.
Объем и структура диссертации
