Система количественных биохимических, цитоморфологических и цитохимических критериев для оценки цитотоксичности химической нагрузки в условиях промышленного города

Базелюк Л.Т., Дузбаева Н.М., Зейниденов А.К.

Национальный центр гигиены труда и профессиональных заболеваний

МЗ РК, Казахстан

Карагандинский государственный университет им. Е.А. Букетова, Казахстан

Система количественных биохимических, цитоморфологических и цитохимических критериев для оценки цитотоксичности химической нагрузки в условиях промышленного города

В повседневной практике постоянно приходится решать вопрос о степени загрязненности промышленных городов. Гигиенические исследования показали высокий индекс загрязнения атмосферного воздуха в г.Темиртау, как промышленно-транспортная зона и в г.Караганде, как транспортная зона. Проведенные исследования позволяет заключить, что атмосферный воздух г.г. Караганды и Темиртау в районах, содержащих промышленные предприятий и автомагистрали с интенсивным движением загрязнены в значительной степени вредными веществами, обладающими мутагенными и общетоксическими действиями, что приводит к неблагоприятному воздействию на здоровье детского населения.

Цель работы: Выявить функционально-метаболические изменения в бронхоальвеолярном лаваже, периферической крови при воздействии аэрогенной химической нагрузки на натурно-экспериментальных и натурных исследованиях и разработать критерий биохимических, цитологических и цитохимических тестов для выявления «групп риска» среди детского населения.

Материалы и методы: Объектом исследовании явились промышленные города Карагандинской области – г. Караганда, г. Темиртау и Юго-Восточная часть г. Караганды (в качестве контрольного района). Предметом исследовании были 34 экспериментальные животных и 90 детей старшего школьного возраста (12-15 лет), На территорию изучаемых районов были вывезены молодые беспородные белые крысы, самцы, массой 125-150 г, соответствующие к старшему школьному возрасту, содержащихся на стандартном пищевом рационе. Животных в клетках из металлической сетки помещали под навес непосредственно на территории школьных учреждений, расположенные вблизи магистральной дороги города Караганды. Вторая точка – школьные учреждения, находящиеся в промышленной зоне и вблизи магистральной дороги г. Темиртау. В качестве контроля были выбраны животные, которые в течение того же времени находились в относительно «чистом» районе Юго-Востока г. Караганды, вдали от крупных дорог. В наблюдаемых зонах животные находились в течение 8 недель (май, июнь).

Для оценки изменения состояния метаболического статуса верхних дыхательных путей у детей, возникающих под воздействием неблагоприятных факторов проводили неинвазивным методом исследования конденсата выдыхаемого воздуха, риноцитограмму, цитограмму буккального эпителия щек и периферической крови.

Определение уровня генерации оксида азота проводили по методу П.П. Голикова в модификации Г.А. Кулкыбаева и З.И. Намазбаевой, по системе ПОЛ-АОЗ флюрометрическим методом Волчегорского, о состоянии энергетического обмена судили по содержанию гексозамингликанов (кислых, нейтральных, суммарных) [1]. Все цитохимические и цитологические методы подробно описаны в методических рекомендациях Л.Т. Базелюк [2].

Обсуждения результатов исследования: Результаты экспериментальных и натурных исследований выявили некоторые специфические клеточные механизмы формирования при действии техногенного фактора городской среды. Это обосновывает возможность использования неинвазивных цитоморфологических, цитохимических и биохимических тестов, выявляющих метаболические нарушения для гигиенической экспресс-оценки цитотоксического действия химических загрязнителей на организм.

Полученные результаты натурно-экспериментальных (вывоз животных в изучаемые районы) исследований сопоставлены с результатами натурных (обследование детей) исследований, проведенных с использованием неинвазивных методов исследования.

Вывоз животных в изучаемые районы Караганды и Темиртау позволил выявить токсико-динамические изменения по сравнению с фоном (район Юго-Востока) при ранней химической нагрузке и установить спектры биологических эффектов. Оценивая защитную роль легких в ответ на поступление в организм атмосферных загрязнителей, мы выяснили, что в процессе метаболических реакций в очаге раздражения обнаруживается увеличение в бронхоальвеолярном лаваже (БАЛе) показатели эндогенной интоксикации и состояния присутствущих в респираторных путях клеточных элементов – альвеолярных макрофагов и нейтрофильных лейкоцитов.

Выявленные нами ранние мембраноструктурные изменения в альвеолярных макрофагах, по-видимому, можно рассматривать как пусковое звено в цепи патогенетических процессов, приводящих к развитию цитотоксического эффекта. На основании полученных результатов можно выделить реакции со стороны метаболической активности легких, проявляющиеся генерацией NO, активацией ПОЛ, накоплением нейтрофилов и снижением количества полноценных альвеолярных макрофагов. Возрастание в БАЛе кислых и нейтральных гликозаминогликанов (ГАГ), их сумма, а также их соотношение объясняется гиперсекрецией железистого аппарата бронхов, как приспособительная реакция на воздействие атмосферных загрязнителей. Увеличение кислых ГАГ является следствием повышенной функциональной активности не только бокаловидных клеток бронхиального дерева, но и фибробластов и макрофагов легких, а также клеток, синтезирующих межуточные компоненты соединительной ткани.

Параллельное исследование риноцитограммы и буккального эпителия щек позволило выявить изменения структурных элементов слизистых оболочек верхних дыхательных путей, выполняющих защитные барьерные функций как компоненты мукоцилиарной системы.

Таким образом анализ полученных данных позволили располагать системой комплексных информативных количественных биохимических, цитоморфологических и цитохимических критериев, позволяющих осуществить гигиеническую экспресс-оценку цитотоксичности разных видов химических загрязнителей при ранних предпатологических проявлениях их биологического действия (табл. 1,2).

Таблица 1 - Система количественных биохимических, цитоморфологических и цитохимических критериев для оценки цитотоксичности химической нагрузки у экспериментальных животных

Методы		Критерий	г.Караганда		г.Темиртау
Методы		Критерий	Изменения показателей	Коэфф. корреляции	Изменения показателей	Коэфф. корреляции
Биохи- мические	БАЛ	NO	+38%	r = 0,49	+80%	r = 0,67
Биохи- мические		ГАГ	+2 раза	r = 0,71	+2,7 раз	r = 0,91
Цито- морфоло- гические		Нормальные альвеолярные макрофаги	-96%	r = -0,81	-2 раза	r = -0,92
Цито- морфоло- гические		Разрушенные альвеолярные макрофаги	+45%	r = 0,49	+47%	r = 0,51
Цито- химичес- кие		СДГ	-40%	r = -0,43	-2 раза	r = -0,81
		Эстераза	-	-	-17%	r = -0,49
	ПК	СДГ	-50%	r = -0,47	-85%	r = -0,72
	ПК	Эстераза	-73%	r =-0,67	-2,1 раза	r = -0,83

Таблица 2 - Система количественных биохимических, цитоморфологических и цитохимических критериев для оценки цитотоксичности химической нагрузки у детей, проживающих в разных районах промышленного города

Методы		Критерий	г.Караганда		г.Темиртау
Методы		Критерий	Изменения показателей	Коэфф. корреляции	Изменения показателей	Коэфф. корреляции
Биохими- ческие	КВВ	NO	+82%	r = 0,59	+92%	r = 0,81
Цито- морфоло- гические	Риноци-тограмма СОПН	Плоские эпителиоциты с признаками повреждения	+22,4 раза	r = 0,91	+28,7 раза	r = 0,98
		Куб. и цил. эпителиоциты с признаками повреждения	+8,2 раза	r = 0,72	+14 раза	r = 0,75
		С/я и п/я нейтрофилы с признаками повреждения	+2,9 раз	r = 0,67	+3 раза	r = 0,82
		Обсемененность микрофлорой (стрептококки, стафилококки)	+67%	r = 0,52	+4,6 раза	r = 0,91
Цито- химичес- кие	СОПН	СДГ	-36%	r = -0,50	-72%	r = -0,89
	БЭЩ		-59%	r = -0,64	-2 раза	r = -0,90
	ПК		-24%	r = -0,61	-64%	r = -0,77
	СОПН	Эстераза	-	-	-17%	r = -0,39
	БЭЩ		-58%	r = -0,62	-85%	r = -0,92
	ПК		-36%	r = -0,48	-3 раза	r = -0,94

Изложенное выше и показало целесообразность выполнения комплексных биохимических, цитоморфологических и цитохимических исследований функционального состояния структурных и клеточных компонентов соединительной ткани при действии различных химических загрязнителей внешней среды.

Все выше перечисленное позволяет использовать результаты проведенной работы при разработке и планировании профилактических мероприятий, а также использовать в диагностике и для прогноза экологически обусловленных заболеваний.

Литература:

1. Кулкыбаев Г.А., Намазбаева З.И., Мукашева М.А. Биохимические методы в в гигиенических исследованиях / Методические рекомендации. - Астана. – 2004. – с.28.

2. Базелюк Л.Т. Морфометрические и цитохимические тесты у рабочих, контактирующих с пылегазовыми смесями // Методические рекомендации.- Караганда,1994.- 21 с.