Ионизирующие излучение, в том числе от источников искусственного происхождения, относят в настоящее время к наиболее опасным неблагоприятным внешнесредовым влияниям на организм человека и высших животных. Это определяет неослабевающий интерес ученых к проблеме лучевого поражения. Особое значение данный вопрос приобритает вследствие беспрецедентных по количеству испытаний, произведенных на бывшем Семипалатинском ядерном полигоне. Как показали исследования, практически все территории бывшей Семипалатинской и Восточно-Казахстанской областей подверглись радиационному загрязнению, а Семипалатинский регион является одним из наиболее неблагоприятных регионов республики Казахстан.
Не последнее место занимает проблема ртутного загрязнения территории Казахстана: почво-грунтов, атмосферного воздуха, пойм и берегов рек. Согласно множественным исследованиям, среди химических факторов, загрязняющих окружающую среду, ртуть играет исключительную роль, благодаря способности образовывать в природе высокотоксичные органические соединения. Независимо от источника загрязнения ртутью большинство ее соединений в природе переходит в метилртуть [1]. Ртуть относится к числу ядов, обладающих способностью образовывать депо в различных органах, преимущественно паренхиматозных, а также в костях, откуда может поступать в кровь. Основной механизм повреждающего действия ртути на субклеточные структуры заключается в блокировании SH-групп [2].
Учитывая неблагоприятное состояние экологической обстановки в Казахстане, особый интерес представляет комплексное изучение действия ртути и радиации на органы и системы организма с целью выработки новых, эффективных способов детоксикации и повышения резистентности организма при хроническом и остром ртутном отравлениях и при сочетанном воздействии радиации и ртутной интоксикации. Кроме того, анализ последствий сочетанных воздействий на организм комплекса таких поражающих факторов, как ионизирующее излучение и ртутная интоксикация, является одной из наименее исследованных областей науки.
Известно, что на уровне клеток действует регуляторная система пуриновых нуклеотидов и их производных: аденозинтрифосфат (АТФ), АДФ (аденозиндифосфат), АМФ (аденозинмонофосфат), аденозин, инозин, компоненты которых выступают в роли универсальных внутриклеточных регуляторов как нервно-мышечной, секреторной и других физиологических функций, так энергетического обмена и иммунной системы. Установлено, что в основе клеточного и гуморального иммунитета лежат изменения активности ряда ферментов нуклеотидного обмена в различных субпопуляциях лимфоцитов [3]. Ферменты метаболизма пуриновых нуклеотидов аденозиндезаминаза (АДА), АМФ-дезаминаза (АМФ-ДА) и 5’-нуклеотидаза (5’-HT) являются универсальными внутриклеточными модуляторами, регулирующими функции различных клеток, в частности, лимфоцитов при стрессе [4].
Цель исследования
Целью исследования явилось изучение изменения иммунного статуса и активности ферментов метаболизма пуриновых нуклеотидов аденозиндезаминазы (АДА), АМФ-дезаминазы (АМФ-ДА) и 5’-нуклеотидазы (5’-НТ) в наиболее чувствительных тканях печени, почек и сыворотке крови.
Материалы и методы исследования
Исследования проведены на белых крысах, подвергшихся излучению (гамма-лучами Со-60 на радиотерапевтической установке ЛУЧ-1). Мощность дозы – 128 рентген в минуту с последующей ртутной интоксикацией в течение 3 суток после облучения. Количество животных в каждой серии («контроль», «облучение», «облучение + сулема») составляло 10 особей.
Через 3 недели после экспериментальных воздействий животных декапитировали и осуществляли забор биоматериала для исследования. Активность 5’-НТ в лимфоцитах определяли по скорости гидролиза АМФ до аденозина и фосфорной кислоты и выражали в количестве мкмоль H3PO4 на 1 мг белка. Активность АМФ-ДА и АДА определяли по скорости дезаминирования по методике, разработанной Тапбергеновым С.О. [5], и выражали в нмоль аммиака на мг белка.
Для оценки иммунологического статуса в периферической крови подсчитывали общее количество лейкоцитов и лимфоцитов. Количество Т-лимфоцитов преимущественно с хелперной (ТФУ-РОК) и супрессорной (ТФЧ-РОК) активностью определяли методом Limatyiul S., Shore A. et al. (1978) [6]. Количество Т- и В-лимфоцитов определяли розеткообразующими тестами (Jondal V. et al (1972) [7]). Количество популяции лимфоцитных клеток определяли с использованием стандартной методики подсчета Т- и В-лимфоцитов.
Результаты исследования и их обсуждение
Установлено, что при воздействии радиации в тканях печени и почек активность ферментов метаболизма пуриновых нуклеотидов повышается (табл. 1, 2).
Введение облученным животным раствора хлористой ртути (сулемы) из расчета 1 мг/кг приводит к снижению активности всех изучаемых ферментов обмена пуриновых нуклеотидов в тканях печени и почек относительно облученных животных (табл. 1, 2). Вероятно, сулема снижает активирующее действие радиации на изучаемые ферменты в ткани печени и почек.
Таблица 1
Изменение активности ферментов пуринового обмена в ткани печени при сочетанном воздействии радиации и ртутной интоксикации (мкмоль/мл)
|
Фермент |
Группа животных |
|||
|
Контроль |
Облучение 6 Гр |
Облучение 6 Гр + сулема |
||
|
5’-НТ |
0,03 ± 0,001 |
0,11 ± 0,01* |
0,079 ± 0,006** |
p < 0,01 |
|
АДА |
0,79 ± 0,013 |
5,19 ± 0,11* |
0,53 ± 0,06** |
p < 0,01 |
|
АМФ-ДА |
0,52 ± 0,12 |
2,77 ± 0,09* |
0,51 ± 0,09** |
p < 0,01 |
Примечание. Здесь и далее * – различия статистически значимы в сравнении с контролем; ** – различия статистически значимы в сравнении с радиацией; р – для сравнения с радиацией.
Таблица 2
Изменение активности ферментов пуринового обмена в ткани почек при сочетанном воздействии радиации и ртутной интоксикации (мкмоль/мл)
|
Фермент |
Группа животных |
|||
|
Контроль |
Облучение 6 Гр |
Облучение 6 Гр + сулема |
||
|
5’-НТ |
0,03 ± 0,001 |
0,12 ± 0,001* |
0,03 ± 0,001** |
p < 0,01 |
|
АДА |
1,13 ± 0,02 |
7,87 ± 0,08* |
0,80 ± 0,11** |
p < 0,01 |
|
АМФ-ДА |
0,73 ± 0,11 |
4,06 ± 0,09* |
0,69 ± 0,12** |
p < 0,01 |
Таблица 3
Изменение активности ферментов пуринового обмена в сыворотке крови при воздействии радиации и ртутной интоксикации (мкмоль/мл)
|
Фермент |
Группа животных |
|||
|
Контроль |
Облучение 6 Гр |
Облучение 6 Гр + сулема |
||
|
5’-НТ |
6,73 ± 2,14 |
4,28 ± 1,73 |
4,82 ± 1,54 |
p < 0,01 |
|
АДА |
22,36 ± 2,23 |
12,41 ± 2,81* |
76,03 ± 1,14** |
p < 0,01 |
|
АМФ-ДА |
10,48 ± 2,31 |
4,51 ± 0,97* |
49,34 ± 3,77** |
p < 0,01 |
Таблица 4
Изменение иммунного статуса при сочетанном воздействии радиации и ртутной интоксикации
|
Показатель |
Контроль |
Облучение 6 Гр |
Облучение 6 Гр + ртутная интоксикация |
|
Лейкоциты, общее число (109/л) |
6,46 ± 0,55 |
8,14 ± 0,34* |
8,24 ± 0,62 |
|
Лимфоциты, % |
40,30 ± 3,60 |
55,53 ± 3,84* |
70,20 ± 4,76** |
|
Лимфоциты, абс. сод-е в 1 мкл |
2800,04 ± 113,12 |
4056,44 ± 211,39* |
5748,40 ± 500,02** |
|
Т-лимфоциты, % |
32,2 ± 2,02 |
19,22 ± 3,76* |
26,80 ± 4,99** |
|
Т-лимфоциты, абс. сод-е в 1 мкл |
1457,21 ± 84,30 |
784,11 ± 209,23* |
1618,92 ± 253,83** |
|
Т-супрессоры, % |
10,82 ± 0,67 |
5,22 ± 0,77* |
11,80 ± 3,44** |
|
Т-супрессоры, абс. сод-е в 1 мкл |
488,43 ± 22,76 |
297,77 ± 63,06* |
708,40 ± 234,30** |
|
Т-хелперы, % |
21,00 ± 1,90 |
11,00 ± 1,21* |
15,00 ± 3,21 |
|
Т-хелперы, абс. сод-е в 1 мкл |
698,00 ± 45,91 |
442,00 ± 123,96* |
910,52 ± 283,68** |
|
В-лимфоциты, % |
7,0 ± 1,10 |
14,67 ± 1,71* |
11,40 ± 2,87 |
|
В-лимфоциты, абс. сод-е в 1 мкл |
318,42 ± 16,50 |
606,44 ± 83,47* |
655,72 ± 182,65 |
В сыворотке крови воздействие радиации вызывает понижение активности ферментов пуринового ряда. После введения хлористой ртути имеет место повышение активности изучаемых ферментов, в особенности АДА и АМФ-ДА (табл. 3).
В следующей серии исследований изу чено состояние иммунного ответа при сочетанном воздействии радиации и ртутной интоксикации. Установлено, что после воздействия радиации отмечается изменение основных показателей системы клеточного и гуморального иммунитета. При облучении возрастает общее число лейкоцитов, лимфоцитов, В-лимфоцитов в том числе; снижается содержание Т-лимфоцитов и, в частности, Т-супрессоров и Т-хелперов (табл. 4).
Введение облученным животным хлористой ртути приводит к снижению относительного содержания В-лимфоцитов. В остальном, имеет место повышение показателей иммунного статуса.
Проводя сравнительный анализ эффектов разных изучаемых стрессорных факторов (радиация, ртутная интоксикация), нами установлены значительные сходства в механизме их действия на метаболизм и клеточные функции. Однако при ртутной интоксикации по сравнению с воздействием радиации имеет место снижение уровня В-лимфоцитов, что в какой-то мере объясняется особенностями эффектов ртутной интоксикации на систему иммунитета и ферменты метаболизма пуриновых нуклеотидов.
Тапбергеновым С.О. было показано участие адрено-тиреоидной системы в становлении адаптационного синдрома и возможности формирования синдрома адрено-тиреоидной недостаточности при разном типе стрессорных на организм воздействиях, в том числе и радиационном [8]. В определенной степени, обнаруженные нами различия эффектов действующих на организм стрессорных факторов можно объяснить разной степенью становления защитных механизмов и уровнем активности регуляторной функции адрено-тиреоидной системы.
Заключение
1. При радиационном стрессе имеет место повышение процента и абсолютного числа лимфоцитов, за счет увеличения числа В-лимфоцитов, снижается число Т-лимфоцитов и их субпопуляций – Т-хелперов и Т-супрессоров. В сыворотке крови снижается активность 5′-нуклеотидазы, аденозиндезаминазы, АМФ-дезаминазы.
2. При сочетанном воздействии радиации и ртутной интоксикации обнаружено изменение иммунного статуса. В сыворотке крови имеет место увеличение общего числа лейкоцитов и лимфоцитов относительно как контрольной, так и облученной групп животных; снижение количества относительного количества В-лимфоцитов относительно облученных животных. В сыворотке крови повышается активность изучаемых ферментов как относительно контроля, так и относительно облученных животных. В печени и почках резко снижается активность изучаемых ферментов.