Биологические науки/9. Биохимия и биофизика

Д.б.н. Мукашева М.А.

Карагандинский Государственный Университет им. Е.А.Букетова, Казахстан

Токсико-гигиеническая характеристика воздействия пыли при ингаляционном поступлении в дозе 0,05 мг/м³

Пыль атмосферного воздуха г. Темиртау отбирали на территории детского сада, расположенного в центре жилого массива на расстоянии 2 км от промышленного комплекса «Миттал Стил Темиртау» и 2,5 км от автомагистралей. В состав пыли входили следующие металлы: свинец, цинк, никель, хром и др. Содержание металлов в пыли колебалось на уровне «малых» величин от 3 х 10^-3 до 10^-7 %. Дисперсность пыли до 5 мкн составляла 80%, до 8 мкн - 20%. Органическая часть пыли представляла собой сложную композицию из гуминовых кислот, образующих хелатные соединения с металлами и структурированных элементов сажи.

Оценка физиологических показателей экспериментальных животных после воздействия пыли в дозе 0,05 мг/м³ показала, что масса тела при данной дозе запыления, в опытной группе через 12 недель эксперимента снизилась 175±2,88гр., через 12 дней восстановления увеличилась до 195±1,59 гр. (таблица 1). Двигательная активность, состоящая из локомоций и вставания на задние лапки, после воздействия пыли в течение 12 недель снизилась по сравнению с контролем. После восстановительного периода, локомоции подопытных животных практически сравнялись со значениями контрольных показателей. Стойка животных после восстановления стала выше контрольных величин. Эмоциональная реакция экспериментальных животных восстановилась через 12 дней.

Таблица 1 - Физиологические показатели крыс/самцов при воздействии пыли

Показатель	Контроль (n=8)	12 недель (n=8)	12 дней (n=8)
Масса тела (гр.)	210 ± 0,37	175 ± 2,88	195 ± 1,59
Мышечная сила	3,9±0,10	2,8±0,16	3,7±0,07
Локомоции	24,3±0,19	19,7±0,21	21,2±0,22
Стойки	4,1±0,12	3,9±0,08	21,2±0,20
Груминг	5,4±0,15	4,7±0,11	5,2±0,05
Центр	0,94±0,06	0,79±0,03	0,89±0,04
Болюсы	0,7±0,03	0,6±0,02	0,3 ± 0,01
Примечания: - Достоверность < 0,05; <0,001

При проведении эксперимента ингаляционного поступления пыли в дозе 0,05мг/м³, мы выявили изменения биохимических показателей респираторной системы у животных (таблица 2). Результаты исследования показали активацию метаболитов оксида азота (NО₂^-/NO₃^-) через 8 и 12 недель в бронхоальвеолярном лаваже (БАЛ), что превышало достоверно контрольные величины на 72% и 2 раза соответственно. В тканях легких достоверные изменения наступили через 12 недель, что составило 5,2 + 0,09 нмоль/л, это в 1,8 раза выше контрольных величин. Было выявлено достоверное накопление малонового диальдегида (МДА) через 8 и 12 недель, что превышало значение в контроле - 1,1 и 2 раза соответственно. Наблюдалось достоверное снижение каталазы в легких через 12 недель, что составило 0,3+0,04 мккат/мл по сравнению с контрольной группой 0,62+0,02 мккат/мл. Анализ изменения массы средних молекул (МСМ) показал однонаправленное достоверное возрастание в бронхоальвеолярном лаваже и в легких через 12 недель (р<0,001).

Таблица 2 – Биохимические показатели респираторной системы

Биохим. показат.	БАЛ (n=8)			Легкие(n=8)
	контроль	8 нед.	12 нед.	контроль	8 нед.	12 нед.
NО2^-/NO3^- нмоль/л	2,22+0,0	3,84+0,11 **	4,49+0,09 **	2,8+0,13	4,1+0,11	5,2+0,09 ***
МДА мккат/мл	1,3+0,07	2,8+0,08 ***	3,9+0,10 ***	2,2+0,06	2,9+0,12	3,7+0,08 ***
Каталаза мккат/мл	0,4+0,03	0,6+0,05	0,51+0,03	0,62+0,02	0,54+0,07	0,3+0,04 ***
МСМ ус. ед.	0,10+0,0	0,16+0,02	0,31+0,01 ***	0,4+0,04	0,58+0,10	0,62+0,02 ***
Примечание - Достоверность -**< 0,01; -***< 0,001;

Организм лабораторных животных имеет восстановительный период длительностью в 12 суток после окончания затравки. В связи, с чем были изучены изменения биохимических показателей после восстановительного периода.

Анализ полученных результатов, по биохимическим показателям респираторной системы (БАЛ и легкие) в восстановительный период (12 дней) выявил: повышение уровня метаболитов оксида азота до 2,8+0,10 нмоль/л в бронхоальвеолярном лаваже (таблица 3), активность каталазы в бронхоальвеолярном лаваже достоверно увеличивалась (р<0,001), а в легких достоверно снижалась (р<0,001) и составляла 0,27+0,02 мккат/л. Отмечалось значительное накопление массы средних молекул до 0,19+0,02 усл. ед.

Таблица 3 - Биохимические показатели респираторной системы через 12 дней восстановительного периода

Показа-тель	БАЛ				Легкие
	a	b	c	d	a	b	c	d
Контроль (n=8)	2,4+ 0,16	1,5+ 0,11	0,34+ 0,02	0,09+ 0,01	2,6+ 0,07	2,3+ 0,13	0,58+ 0,03	0,71+ 0,04
Опыт (n=8)	2,8+ 0,10*	1,3+ 0,05	0,7+ 0,08***	0,19+ 0,02***	3,2+ 0,14	2,9+ 0,15	0,27+ 0,02***	0,72+ 0,07
Примечания: а - NO2^-/NO3^-(нмоль/л); b – МДА(мкмоль/л); c - Каталаза(мккат/л); d - МСМ(ус.ед.); e - достоверность -* < 0,05; -** < 0,01; -***< 0,001

При исследовании клеточного состава бронхоальвеолярного лаважа были выявлены изменения через 12 недель после начала эксперимента (таблица 4) в виде накопления нейтрофильных клеток (НЛ) в 5,6 раза. Количество дегенерированных нейтрофильных клеток (ДНЛ) возрастало в 1,1 раза. Количество полноценных альвеолярных макрофагов (АМ) достоверно снизилось на 22% (р<0,001), количество дегенерированных альвеолярных макрофагов (ДАМ) возросло в 2,5 раза. В восстановительный период, данная тенденция сохранялась, но была недостоверной. Количество нормального реснитчатого эпителия в период эксперимента оставалась на уровне ноля. Дегенерированного реснитчатого эпителия через 12 недель эксперимента достоверно увеличилось до (8,6±0,09) достоверность < 0,001.

Таблица 4 - Цитоморфологические показатели клеток бронхоальвеолярного лаважа при воздействии пыли

Показатель	БАЛ				Реснитчатый эпителий
	НЛ	ДНЛ	АМ	ДАМ	Нормальн.	Дегенер.
Контроль (n=8)	2,0±0,14	0,9±0,02	86,2±1,21	7,2±0,08	0,0±0,00	0,0±0,00
12 недель (n=8)	11,2±0,05 ***	1,9±0,07	68,4±0,18 ***	18,5±0,13	0,0±0,0	8,6±0,09 ***
12 дней (n=8)	7,8±0,16	1,2±0,06	79,3±0,33	12,3±0,12	0,0±0,00	1,4±0,07
Примечание - Достоверность -*** < 0,001

Анализ результатов цитоморфологических показателей для исследования состояния клеток печени выявил, что дегенерированные светлые клетки (ДСК) и Купферовские клетки (КК) проявляли тенденцию к накоплению (таблица 5), так дегенерированные светлые клетки составляли 13,3±0,08 (р<0,001) через 12 недель эксперимента. Клетки Купфера (КК) составляли 23,3±0,25 (р<0,001). Количество темных клеток (ТК) было снижено в эксперименте сроком 12 недель 28,0±0,16, но в период восстановления увеличилось до 40,3±0,29, что было в пределах контрольных величин. Количество нейтрофил в восстановительный период возросло в 1,9 раз, а клетки Купфера были выше по сравнению с контролем в 12 раз. Эозинофилы (ЭФ) в контрольной группе животных были на уровне 1,2±0,07, однако, после проведения эксперимента сроком в 12 недель и восстановительного периода, эозинофилы не были обнаружены.

Таблица 5 - Цитоморфологические показатели клеток печени

Группа животных	Гепатоциты
	ТК	СК	ДСК	ЭФ	НЛ	КК
Контроль (n=8)	38,2±0,17	46,7±0,22	6,4±0,12	1,2±0,07	4,3±0,09	1,2±0,02
12 недель (n=8)	28,0±0,16	31,7±0,18 ***	13,3±0,08 ***	-	3,7±0,10	23,3±0,25 ***
12 дней (n=8)	40,3±0,29	29,8±0,11	11,0±0,12	-	8,4±0,06*	14,7±0,05 ***
Примечание - Достоверность -*< 0,05; -**< 0,01; -***< 0,001

Таким образом, в процессе эксперимента было установлено, что практически все физиологические функции организма животных опытной группы после восстановительного периода сравнивают свои показатели со значениями контрольных величин. Мы отметили, что при длительном воздействии пыли происходит накопление массы средних молекул в органах- мишенях. В период восстановления - это 12 дней, изменения сохраняются со стороны метаболитов оксида азота, что свидетельствует о напряжении метаболических процессов связанных с распадом пылевых частиц. Активация процессов свободно-радикального окисления и накопления продуктов метаболизма приводит к появлению в крови средних молекул, способных оказывать самостоятельное патологическое воздействие.