Сравнительное исследование некоторых гематологических показателей здоровых крыс в динамике ингаляций синглетного кислорода и озона

СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕКОТОРЫХ

ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЗДОРОВЫХ КРЫС В ДИНАМИКЕ ИНГАЛЯЦИЙ СИНГЛЕТНОГО КИСЛОРОДА И ОЗОНА

А.А. Мартусевич

ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского», Нижний Новгород

Abstract

The aim of this work was to study the dynamics of hematological parameters of healthy rats during inhalation with various active forms of oxygen in the experiment. The experiment was performed on 60 male Wistar rats (body weight 200-250 g). Four groups of animals of equal size were formed: intact group (n=15), including animals, which did not perform any manipulations; 3 experimental groups (n=15 in each), animals of which received singlet oxygen inhalations (at generator power of 50 and 100%) or oxygen-ozone mixture (ozone concentration - 60 ^g/l). The course of inhalations included 10 sessions of 10 minutes each, held daily. Singlet-oxygen gas mixture was obtained by singlet oxygen generator "Airnergy Professional plus" (Germany). Oxygen-ozone mixture was generated on the ozonator "Medozons BM" (Russia). For the experiments used a concentration of 60 ^g/L. To obtain the oxygen-ozone mixture and of the study of the effects of oxygen used purified medical oxygen. Changes in hematological parameters were registered on the hematological analyzer "ABBOTT Cell-Dyn 3700" (Great Britain).

Analysis of the effect of inhalation of reactive oxygen species on hematological parameters allowed to establish the absence of a significant effect of singlet-oxygen mixture (for both studied modes of operation of the generator) on them, and the use of ozone-oxygen mixture recorded adaptive changes of the leukocyte level and eritrea due to hyperoxia and development of physiological stress response to a given forcing.

Key words: singlet oxygen, ozone

Целью данного исследования явилось исследование динамики гематологических показателей здоровых крыс при ингаляциях различными активными формами кислорода в эксперименте. Эксперимент выполнен на 60 крысах-самцах линии Вистар (масса тела 200-250 г). Было сформировано 4 группы животных равной численности: интактная группа (n=15), включающая животных, которым не выполняли никаких манипуляций; 3 экспериментальные группы (n=15 в каждой), животные из которых получали ингаляции синглетного кислорода (при мощности генератора 50 и 100%) или кислородно-озоновой смеси (концентрация озона - 60 мкг/л). Курс

ингаляций включал 10 сеансов продолжительностью 10 минут каждый, проводимых ежедневно. Синглетно-кислородную газовую смесь получали с помощью генератора синглетного кислорода «Airnergy Professional plus» (Германия). Кислородно-озоновую смесь генерировали на озонаторе «Медозонс ВМ» (Россия). Для экспериментов использовали концентрацию 60 мкг/л. Для получения кислородно-озоновой смеси и исследования эффектов озона применяли очищенный медицинский кислород. Изменение гематологических параметров регистрировали на гематологическом анализаторе «ABBOTT Cell-Dyn 3700» (Великобритания).

Анализ влияния ингаляций активных форм кислорода на гематологические показатели позволил установить отсутствие значимого влияния синглетно-кислородной смеси (при обоих изучаемых режимах работы генератора) на них, а, напротив, при использовании озоно-кислородной смеси фиксировали адаптивные перестройки лейкоцитарного звена и эритрона, обусловленные гипероксией и развитием физиологического стресс-ответа на данное воздействие.

Ключевые слова: синглетный кислород, озон

Известно, что накопление в клетках продуктов перекисного окисления липидов является компонентом патогенеза многих заболеваний [1, 2, 4]. С другой стороны, протекание процессов липопероксидации служит важным звеном обновления клеточных мембран и средством обеспечения их пластичности [2-4, 6]. В связи с этим, нормализация баланса в системе «прооксиданты - антиоксиданты» рассматривается как необходимый фактор поддержания гомеостаза на организменном уровне. Этому способствуют различные лечебные технологии, предусматривающие системное или локальное применение активных форм кислорода (АФК) [6, 7]. В настоящее время наибольшее распространение получила озонотерапия, причем превалирует ее системное применение (введение озонированного физиологического раствора) [7]. В то же время эффективность использования других вариантов введения в организм активных форм кислорода, в том числе ингаляционного, изучена недостаточно полно. Следует отметить, что ингаляционное воздействие оказывает как местный, так системный эффект.

С учетом того, что ингаляционная терапия вызывает реакцию со стороны системы крови, логично предположить, что применение АФК в газовой фазе будет способствовать изменению гематологических показателей. Подтверждением этого тезиса может служить то, что контроль лечебного и/или токсического эффекта различных соединений в качестве обязательного компонента включает изучение изменений в системе крови.

В связи с вышеперечисленным, целью данного исследования явилось исследование динамики гематологических показателей здоровых крыс при ингаляциях различными активными формами кислорода в эксперименте.

Материал и методы исследования

Эксперимент выполнен на 60 крысах-самцах линии Вистар (масса тела 200-250 г). Было сформировано 4 группы животных равной численности: интактная группа (n=15), включающая животных, которым не выполняли никаких манипуляций; 3 экспериментальные группы (n=15 в каждой), животные из которых получали ингаляции синглетного кислорода (при мощности генератора 50 и 100%) или кислородно-озоновой смеси (концентрация озона - 60 мкг/л). Для проведения ингаляций животных (по одному) помещали в эксикатор, в котором осуществляли подачу и отведение газовых смесей. Курс ингаляций включал 10 сеансов продолжительностью 10 минут каждый, проводимых ежедневно. Выведение животных из эксперимента производили путем декапитации под наркозом на следующий день после завершения полного курса ингаляций.

Синглетно-кислородную газовую смесь получали с помощью генератора синглетного кислорода «Airnergy Professional plus» (Германия). Данный прибор имеет два основных режима работы, соответствующие мощности 50 и 100%.

Кислородно-озоновую смесь с концентрацией 60 мкг/л генерировали на озонаторе «Медозонс ВМ» (Россия) из очищенного медицинского кислорода.

Для оценки общих сдвигов состояния форменных элементов системы крови при рассматриваемых воздействиях изучали динамику содержания эритроцитов и лейкоцитов в биологической жидкости, а также уровень гематокрита и концентрацию гемоглобина. Все указанные показатели регистрировали на гематологическом анализаторе «ABBOTT Cell-Dyn 3700» (Великобритания).

Фактический материал, полученный при проведении исследований у всех изученных групп животных, был обработан методом вариационной статистики (Тюрин Ю. Н., Макаров А. А., 1998; Наследов А. Д., 2004). Вычисляли средние величины (М), их стандартную ошибку (m) и среднеквадратическое отклонение (а). Показатели считались достоверными при значениях р<0,05 (по t-критерию Стьюдента и U-критерия Манна-Уитни).

Расчеты выполнялись в электронных таблицах Microsoft Excel 2007, а также с помощью программ Primer of biostatistics 4.03 и SPSS 11.0.

Результаты и их обсуждение

Проведенные гематологические исследования позволили установить, что все тестируемые факторы не оказывают значимого влияния на количество эритроцитов в периферической крови (рис. 1). Это дает возможность исключить гематоксическое либо гемолитическое действие рассматриваемых активных форм кислорода (озона, синглетного кислорода и их интермедиатов) в отношении эритроцитов.

Рис. 1. Содержание эритроцитов в крови крыс при различных ингаляционных воздействиях

Рис. 2. Уровень гемоглобина в крови крыс при различных ингаляционных

воздействиях

При этом более детальный анализ состояния эритрона, касающийся выполнения им основной функции - транспорта газов, был проведен путем оценки уровня гемоглобина в крови крыс (рис. 2). Обнаружено, что все изучаемые ингаляционные воздействия способствуют увеличению значения по данному критерию, однако степень выраженности подобного эффекта неодинакова. Так, применение озоно-кислородной смеси, значительно повышающее кислородообеспечение крови [7], компенсаторно приводит к максимальному повышению концентрации гемоглобина (на 55,5% по сравнению с интактными животными; р<0,05) и, следовательно, к формированию умеренной гиперхромии эритроцитов.

Рис. 3. Содержание лейкоцитов в крови крыс при различных ингаляционных

воздействиях

Другие ингаляционные воздействия, связанные с генерацией в газовом потоке синглетного кислорода при двух мощностях аппарата (50 и 100%), также обнаруживают небольшое повышение уровня гемоглобина (на 20,0 и 23,1% относительно крыс, с которыми не проводили никаких манипуляций; р<0,05 для обоих случаев), но эти сдвиги не вызывают развития явлений гиперхромии вследствие сохранения данных колебаний соотношения «количество эритроцитов - концентрация гемоглобина в них» в физиологических пределах. Это может быть связано с тем, что при генерации синглетного кислорода, получаемого из воздуха, не происходит обогащение газового потока дополнительным количеством кислорода, а в указанном процессе принимают участие лишь исходно содержащиеся в нем молекулы соединения, которых в 5 раз меньше, чем в чистом кислороде.

Наряду с эритроцитами, оценка характера гематологических сдвигов при системном (ингаляционном) действии активных форм кислорода включала анализ содержания в крови лейкоцитов (рис. 3). Установлено, что лишь применение озоно-кислородной смеси вызывало развитие умеренных сдвигов их концентрации, заключавшихся в повышении уровня показателя на 27,5% относительно животных интактной группы (р<0,05). В то же время даже у представителей группы, получавшей стандартную для ингаляций концентрацию озона в воздушном потоке, количество лейкоцитов оставалось в пределах физиологических значений, что свидетельствует об адаптивности зафиксированных сдвигов. Это, в частности, потенциально связано с формированием стресс-перестройки лейкоцитарной формулы, что не оценивалось детально в рамках настоящей работы.

0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0

Интактные Озон СК 50% СК 100%

Рис. 4. Показатель гематокрита крови крыс при различных ингаляционных

воздействиях

Приведенные выше данные об адаптивной трансформации состояния эритрона и лейкоцитарного звена системы крови предопределили соответствующие им изменения уровня гематокрита (рис. 4).

Они реализовались в отсутствии существенных сдвигов уровня показателя по завершении полного курса ингаляций синглетно-кислородной газовой смеси при обоих тестируемых режимах работы генератора, однако характеризовались умеренным повышением гематокрита у крыс, получавших в качестве активной формы кислорода озон в концентрации 60 мкг/л (на 27,9% по сравнению с животными интактной группы; р<0,05). Также следует отметить, что даже обнаруженное увеличение значения параметра не выводило его за пределы физиологического диапазона.

Заключение

В целом, анализ влияния ингаляций активных форм кислорода на гематологические показатели позволил установить отсутствие значимого действия синглетно-кислородной смеси (при обоих изучаемых режимах работы генератора) на них, а при использовании озоно-кислородной смеси фиксировали адаптивные перестройки лейкоцитарного звена и эритрона, обусловленные гипероксией и развитием физиологического стресс-ответа на данное воздействие.

Список литературы

1. Болдырев A.A., Юнева M.O., Сорокина E.B. с соавт. Антиоксидантные системы в тканях мышей с ускоренным темпом старения (SAM, Senescence Accelerated Mice) // Биохимия. 2001. Vol. 66. C. 1157-1163.

2. Костюк В. А., Потапович А. И. Биорадикалы и биоантиоксиданты. Минск: БГУ, 2004.

3. Мартусевич А.А., Перетягин С.П., Мартусевич А.К. Молекулярные и клеточные механизмы действия синглетного кислорода на биосистемы // Современные технологии в медицине. 2012. №2. С. 128-134.

4. Мартусевич А.К., Карузин К.А. Оксидативный стресс и его роль в формировании дизадаптации и патологии // Биорадикалы и антиоксиданты. 2015. Т. 2, №2. С. 5-18.

5. Наследов А.Д. Математические методы психологического исследования. Анализ и интерпретация данных. Учебное пособие. СПб.: Речь, 2004. 392 с.

6. Перетягин С.П., Мартусевич А.К., Ванин А.Ф. Молекулярно-клеточные механизмы трансформации гомеостаза биосистем активными формами кислорода и азота // Медицинский альманах. 2013. №3. С. 80-81.

7. Перетягин С.П., Стручков А.А., Мартусевич А.К., Костина О.В., Лузан А.С. Применение озона как средства детоксикации в раннем периоде ожоговой болезни // Скорая медицинская помощь. 2011. Т. 12, №3. С. 39-43.

8. Тюрин Ю.Н., Макаров А.А. Статистический анализ данных на компьютере / Под ред. В. Э. Фигурнова. М.: ИНФРА-М, 1998. 528 с.