Несмотря на многолетнюю историю исследования токсических состояний, вызванных попаданием в организм хлорированных углеводородов, некоторые аспекты, важные для понимания механизмов развития этих форм химической патологии, остаются малоизученными. Так, недостаточно исследованы закономерности морфофункциональных перестроек эритроцитов (Эр) при отравлении данными ксенобиотиками в отдаленный период онтогенеза. Учитывая мировую тенденцию к старению населения [12], разработка данного аспекта представляется весьма актуальной. Кроме того, определенный интерес представляет изучение особенностей реактивности системы крови (в частности, эритроидного ростка миелопоэза) в условиях денервационного синдрома. Это важно не только для углубления наших представлений о нейродистрофическом процессе как системном явлении, но и в связи с достаточно широким использованием перерезки нервных проводников при хирургических операциях [11]. Учитывая вышеизложенное, в настоящей работе мы поставили перед собой задачу изучить состояние Эр молодых и старых крыс в условиях острой интоксикации четыреххлористым углеродом (ЧХУ) на фоне ваготомии. Выбор данной экспериментальной модели был продиктован следующими обстоятельствами. Общепризнано, что развитие и исход большинства форм химической патологии существенным образом зависит от кислородного статуса организма, который во многом определяется морфофункциональным состоянием Эр, их способностью эффективно связывать кислород и транспортировать его к органам и тканям [2]. Особое значение в этих условиях имеет кислородное снабжение органов детоксикации (печени, почек, кишечника, кожи), поскольку нейтрализация многих ксенобиотиков осуществляется посредством окислительных процессов [4]. Кроме того, следует учитывать вклад Эр в связывание ядов и продуктов их биотрансформации и доставку данных субстратов к органам детоксикации и выделения [8]. Выбор ЧХУ в качестве токсиканта связан с его достаточно широким распространением в окружающей среде (применяется в различных областях народного хозяйства и ветеринарии) [14]. Кроме того, ЧХУ используется в экспериментальной практике для моделирования острого и хронического гепатита, различных форм токсических состояний и др. [10]. На ваготомии мы остановили свой выбор в связи с тем, что органосохраняющие операции, используемые для лечения язвенной болезни двенадцатиперстной кишки и желудка, часто сопряжены с пересечением блуждающих нервов или их ветвей [19].
Материалы и методы исследования
Эксперименты проводили на 26 молодых (2 мес, масса 200–250 г) и 22 старых (20 мес, масса 450–500 г) белых крысах-самцах. Исследовали 8 серий животных: интактные (5 молодых и 6 старых); крысы, подвергнутые двусторонней поддиафрагмальной стволовой ваготомии (через 14 сут после операции – срок, когда морфофункциональные изменения в органах с нарушенной иннервацией выражены в наибольшей степени; 7 молодых и 5 старых); интактные крысы, получавшие ЧХУ (подкожно в дозе 3,2 г/кг в виде 50%-го масляного раствора; 6 молодых и 5 старых), ваготомированные животные, подвергнутые аналогичной затравке (8 молодых и 6 старых). Животных выводили из эксперимента через 24 час после затравки. Все животные перед выводом из опыта голодали на протяжении 16–18 час.
На неокрашенных мазках крови, фиксированных в парах формальдегида, с помощью компьютерной морфоденситометрии (на комплексе автоматизированной микроскопии МЕКОС-Ц2) определяли следующие морфологические характеристики Эр: диаметр, площадь, интегральную (показатель, отражающий количество гемоглобина в Эр) и удельную (показатель, отражающий концентрацию гемоглобина в Эр) оптическую плотность, поляризацию, фактор формы Эр, процентное содержание деформированных Эр и Эр с аномальным распределением оптической плотности.
Результаты представлены в виде средней арифметической величины и стандартной ошибки средней. Достоверность различий между экспериментальными и контрольными данными оценивали с помощью t-критерия Стьюдента. Статистическая обработка данных осуществлялась с использованием программы «Statistika 6.0».
Результаты исследования и их обсуждение
Сравнительный анализ морфологических характеристик Эр молодых и старых интактных крыс выявил тенденцию к уменьшению у последних интегральной и удельной оптической плотности, значения анизоцитоза и анизохромии и увеличение значения поляризации Эр.
Интоксикация ЧХУ у исходно интактных молодых крыс сопровождается увеличением значения фактора формы Эр, содержания деформированных Эр и Эр с аномальным распределением оптической плотности и тенденцией к нарастанию значения их поляризации.
В условиях интоксикации ЧХУ у исходно интактных старых крыс отмечается увеличение значения анизохромии, а также более резко выраженное (по сравнению с молодыми животными) нарастание содержания деформированных Эр и Эр с аномальным распределением оптической плотности. Кроме того, выявлена тенденция к увеличению интегральной оптической плотности Эр.
Показано, что ваготомия у молодых крыс сопровождается увеличением площади Эр и тенденцией к нарастанию значений поляризации, анизохромии и содержания деформированных Эр и Эр с аномальным распределением оптической плотности.
Перерезка блуждающих нервов у старых крыс приводит к повышению фактора формы Эр и содержания деформированных Эр, а также сопровождается тенденцией к увеличению площади Эр, значений поляризации и интегральной оптической плотности.
Острая интоксикация ЧХУ у молодых ваготомированных крыс сопровождается увеличением содержания Эр с аномальным распределением оптической плотности, а также уменьшением значения анизохромии. Кроме того, выявлена тенденция к повышению содержания деформированных Эр и уменьшению значения анизоцитоза. Необходимо отметить, что у животных данной группы наряду с деструктивно-дистрофическими Эр обнаружены признаки компенсаторно-приспособительных перестроек, в частности увеличение интегральной оптической плотности Эр, отражающей, как указывалось выше, количество гемоглобина в них.
В условиях отравления ЧХУ у старых ваготомированных крыс выявлено уменьшение значения фактора формы Эр и более резко выраженное (по сравнению с молодыми животными) повышение содержания Эр с аномальным распределением оптической плотности. Наряду с этими изменениями наблюдалась отчетливая тенденция к снижению значения поляризации Эр и увеличению содержания деформированных Эр.
Подводя итог полученным результатам, можно констатировать, что процесс старения у крыс сопровождается уменьшением интегральной и удельной оптической плотности Эр и значения анизохромии, а также тенденцией к увеличению их среднего диаметра и площади. Эти данные согласуются с клинико-гериатрическими наблюдениями [9], что, по-видимому, отражает общую закономерность возрастных изменений красной крови у млекопитающих. Предполагают, что возрастные отклонения в системе крови связаны с инволюционными изменениями красного костного мозга, в развитии которых существенную роль играют такие факторы, как нарушение метаболизма железа, витаминов С и В12, фолиевой кислоты, снижение уровня синтеза трансферрина в печени, активация ингибиторов эритропоэза и др. [7]. Наряду с этим высказывается мнение о возрастзависимом сдвиге баланса активности антиоксидантой и прооксидантной систем организма в пользу последней [24]. Вместе с тем известно, что биомембраны, точнее, их основные структурообразующие компоненты – фосфолипиды, отличаются выраженной предрасположенностью к реакциям окисления, инициируемым свободными радикалами, так как содержат остатки ненасыщенных жирных кислот. Нефизиологическое усиление данного процесса имеет следствием дестабилизацию мембранных структур и нарушение их функций [17]. Считается, что это явление в отдаленный период онтогенеза приобретает генерализованный характер и в той или иной мере охватывает все органы и системы организма, в том числе систему крови. В пользу данного положения свидетельствуют результаты исследования [13], в котором показано, что введение старым крысам природного антиоксиданта альфа-токоферола приближает морфофизиологические показатели Эр (количество, объем, содержание и концентрация гемоглобина, геометрические параметры, процент патологических форм и др.) к уровню, характерному для молодых животных.
Выявленные в условиях ваготомии изменения морфологии Эр предположительно обусловлены следующими факторами. Так, патологическая импульсация с центральных концов перерезанных блуждающих нервов, вызывая раздражение соответствующих ядер гипоталамуса, может нарушать функционирование находящихся в той же области промежуточного мозга нервных центров, регулирующих гемопоэз. Правомочность данного предположения косвенно подтверждается результатами исследований, в которых производилось локальное раздражение различных ядерных структур гипоталамуса, что вызывало закономерные перестройки состояния красной крови [6]. Кроме того, следует учитывать, что в органах, находящихся в очаге денервации, существенно увеличивается количество тучных клеток [4], которые, как известно, активно продуцируют цитокины (интерлейкин-1, гамма-интерферон, фактор некроза опухолей), принимающие непосредственное участие в регуляции эритропоэза [21]. Попадая в общий кровоток и достигая красного костного мозга, данные гуморальные агенты могут оказывать определенное влияние на процесс кроветворения. Наряду с этим определенный вклад в развитие исследуемого патологического состояния может вносить «желудочный» фактор. Показано, что ваготомия сопровождается существенными структурно-функциональными изменениями париетальных клеток желудочных желез [23], которые продуцируют компоненты соляной кислоты и вырабатывают внутренний фактор Касла (соляная кислота необходима для эффективного усвоения железа, фактор Касла – витамина В12) [1]. Кроме того, ваготомия, как правило, сопровождается развитием гастростаза (длительный застой плотных пищевых масс в желудке) [15] в том числе и у крыс [16]. Вместе с тем, установлено, что раздражение механорецепторов желудка приводит к существенным количественным и качественным изменениям показателей красной крови [18].
В основе морфологических перестроек Эр, выявленных у животных, подвергнутых интоксикации ЧХУ, предположительно могут лежать следующие причины. Прежде всего, это непосредственное повреждение форменных элементов крови ЧХУ, характеризующихся высокой липофильностью. Наряду с этим (и возможно, в большей степени) деструктивный эффект оказывают образующиеся в печени продукты биотрансформации ЧХУ – трихлорметильный свободный радикал, хлороформ, гексахлорэтан, карбонилхлорид и другие вещества, некоторые из которых обладают высокой реакционной способностью и могут вызывать целый ряд вторичных негативных эффектов. Так, установлено, что трихлорметильный радикал инициирует перекисное окисление липидов [25]. При этом следует учитывать, что Эр обладают повышенной чувствительностью к окислительному стрессу, так как их плазмалемма богата ненасыщенными жирными кислотами [17]. Активации свободнорадикального окисления липидов в Эр также способствует высокая локальная концентрация кислорода, наличие ионов Fe2+ (играющих, как известно, ключевую роль в инициировании данного процесса), а также тот факт, что при окислении гемоглобина образуется супероксиданион-радикал [22]. Кроме того, необходимо иметь в виду, что ЧХУ и его метаболиты в той или иной степени оказывают повреждающее действие на все органы и системы, в результате чего в кровоток поступает большое количество различных продуктов деструкции тканей [20]. Существенно, что в данных условиях отмечаются выраженные изменения липидного состава плазматической мембраны Эр, в частности увеличение содержания холестерина и снижение количества общих фосфолипидов. При этом спектр последних претерпевает значительную перестройку: удельная доля одних фосфолипидов нарастает (лизофосфатидилхолина и др.), других – снижается (фосфатидилэталонамина и др.). Кроме того, нарушается закономерная топография их определенных фракций в бислое мембраны – количество фосфолипидов с большей насыщенностью жирных кислот (фосфатидилхолина и сфингомиелина) во внешнем монослое повышается [5]. Эти факты, по мнению авторов, свидетельствуют об уменьшении жидкостных свойств и увеличении микровязкости липидного бислоя мембраны, ухудшении ее деформируемости и, как следствие, изменении геометрических и функциональных характеристик Эр.
Заключение
Острая интоксикация ЧХУ у крыс приводит к закономерным изменениям морфологических характеристик Эр – фактора формы, поляризации, интегральной оптической плотности, содержания Эр с аномальным распределением оптической плотности, анизохромии, содержания деформированных Эр. Степень выраженности и направленность отклонений данных параметров в группах исходно интактных и ваготомированных животных различного возраста отличаются определенной спецификой, по всей видимости, связанной с различиями фона, на котором развивается ответная реакция эритрона на токсикант (возрастные изменения организма, наличие очага денервации).