Влияние a-токоферола и наночастиц серебра на морфологический состав крови мышей при экспериментальной кадмиевой интоксикации

Влияние а-токоферола и наночастиц серебра на морфологический состав крови мышей при экспериментальной кадмиевой интоксикации

Е.А. Ткаченко, аспирантка,

М.А. Дерхо, д.б.н., профессор, Уральская ГАВМ

Современная патология человека и животных тесно связана с проблемой загрязнения окружающей среды. Широко распространёнными загряз-

нителями биосферы считаются тяжёлые металлы, среди которых серьёзную опасность представляет кадмий и его соединения [1], так как при их поступлении в организм животных, даже в минимальных количествах, развивается токсический процесс [2—6]. В связи с этим проблема разработки

эффективных способов детоксикационной терапии и поиска для этих целей новых препаратов не потеряла своей актуальности.

В настоящее время имеется большое количество детоксикантов в виде антагонистов тяжёлых металлов, адсорбентов, премиксов и кормовых добавок, способных выводить из организма животных тяжёлые металлы. Однако их применение чаще всего сопровождается побочными эффектами, так как они выводят из организма и жизненно важные тяжёлые металлы (микроэлементы), и ионы. Поэтому в последнее время в качестве детоксикантов пробуют использовать биологически активные вещества, обладающие не только антитоксическим, но и биологическим действием. В частности, витамин Е уменьшает степень токсического действия кадмия на живые организмы, положительно влияет на обменные процессы и скорость реакций перекисного окисления липидов [7, 8]; наночастицы серебра повышают уровень антиоксидантной защиты тканей и за счёт этого резистентность организма животных [9, 10]. Логично предположить, что анти-оксидантные свойства витамина Е и наночастиц серебра способствуют повышению устойчивости мембран клеток органов и тканей к кадмию, что снижает степень его токсичности для организма.

В связи с этим целью нашей работы явилась оценка антитоксических свойств альфа-токоферола и наночастиц серебра при кадмиевом токсикозе по лейкоцитарному составу крови мышей.

Материалы и методы исследований. Материалы, представленные в работе, являются результатом собственных исследований, получены в период 2013—2014 гг. на базе вивария и кафедры органической, биологической и физколлоидной химии Уральской ГАВМ.

Объектом исследования служили половозрелые самцы белых лабораторных мышей с массой тела 22—24 г. Все животные находились в виварии на стандартном пищевом и водном рационе, при естественном освещении и свободном доступе к пище и воде.

Для проведения экспериментальной работы были сформированы три опытные группы мышей по 60 особей в каждой. I гр. служила фоном токсического действия кадмия на организм животных. С этой целью мыши ежедневно per os (в составе корма) получали CdSO4 в дозе 40 мг/на гол. (21,5 мг Cd2+ на гол.). Во II гр. введение кадмия сочетали с добавлением в пищу а-токоферола ацетата в дозе

4,5 мг на гол., или 0,225 ИЕ на 1 г массы тела, а в III гр. — с добавлением в суточную дозу питьевой воды наночастиц серебра из расчёта 0,27 мг на гол. (0,014 мг на 1 г массы тела). Наночастицы серебра животные получали химическим методом.

Материал для исследований (кровь) получали после декапитации мышей, которую проводили под наркозом эфира с хлороформом с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества (86/609/ЕЕС) и Хельсинкской декларации, до интоксикации, через 1, 3, 7 и 15 сут. интоксикации.

Мазки крови изготавливали сразу после взятия материала, затем окрашивали по методу Романовского — Гимзы. Лейкоциты подсчитывали в камере Горяева, их морфологию оценивали с помощью иммерсионного объектива.

Статистическую обработку данных проводили методом вариационной статистики на ПК с помощью табличного процессора «Microsoft Ехсе1-2003» и пакета прикладной программы «Биометрия». Достоверность различий между группами оценивали с учётом непараметрического критерия Манна — Уитни.

Результаты исследований и их обсуждение. Накопление кадмия в живом организме сопровождается мобилизацией и поражением практически всех звеньев иммунитета, что обусловливает включение защитного иммунного механизма, направленного на борьбу с чужеродным воздействием [2]. Первичное представление о состоянии защитных сил в организме можно получить по лейкоцитарному профилю периферической крови [6].

В ходе экспериментального кадмиевого токсикоза общее количество лейкоцитов в крови животных опытных групп соответствовало границам нормы (табл. 1). Однако через сутки после начала поступления металла в организм у мышей I и II опытных гр. увеличивалось общее количество лейкоцитов на 27,8 и 58,6% (р>0,05) соответственно по сравнению с показателями до интоксикации. Через 3 сут. токсикоза было отмечено снижение их уровня, как по сравнению с первыми сутками, так и их количеством до интоксикации. При этом в последующие дни эксперимента уровень клеток у мышей I гр. планомерно повышался, превышая исходную величину через 15 сут. металлотоксикоза на 8,43%, у животных II, наоборот, снижался и был меньше доинтоксикационного показателя на 21,67%. Следовательно, а-токоферол не оказывал

1. Динамика лейкоцитов в крови мышей

Показатель Группа До интоксикации Продолжительность кадмиевой интоксикации, сут.

1 3 7 15

Лейкоциты, 109/л I II III 7,12±0,29 6,92±0,21 6,81±0,15 9,10±0,20* 10,98±0,13* 6,28±0,13 5,88±0,20* 6,52±0,25 8,55±0,56* 6,52±0,17 5,94±0,18* 9,35±0,47* 7,72±0,21 5,42±0,19* 9,38±0,37*

Примечание: * — р>0,05 по сравнению с величинами до интоксикации

2. Лейкограмма крови мышей

Показатель Группа До интоксикации Продолжительность кадмиевой интоксикации, сут.

1 3 7 15

Нейтрофилы, % п/я I II III 3,80±0,20 3,58±0,15 4,00±0,20 4,00±0,29 6,10±0,35 4,60±0,26 3,00±0,25 8,50±0,17 4,80±0,21 3,80±0,24 10,00±0,21 4,40±0,26 8,60±0,16 9,70±0,76 4,40±0,26

с/я I II III 12,20±0,12 13,64±0,21 13,10±0,10 5,60±0,16* 15,70±0,37 15,10±0,90 7,40±0,33* 13,10±0,40 15,40±1,33 11,90±0,37 15,80±0,57 15,30±0,97 13,80±0,38 19,40±0,95 15,20±0,82

Эозинофилы, % I 5,00±0,14 5,00±0,14 4,00±0,14 18,80±0,49* 6,90±0,1 1,50±0,16 18,10±0,37* 7,80±0,29 1,30±0,21 10,60±0,49* 8,20±0,29 1,14±0,23 10,40±0,16* 5,80±0,39 1,50±0,4

Базофилы, % 1,40±0,16 1,46±0,121 1,30±0,16 0,20±0,13 1,33±0,3 1,00±0,21 0,20±0,13 2,75±0,56 1,30±0,3 0,40±0,16 1,66±0,37 1,25±0,22 1,00±0,29 1,40±0,16 1,33±0,3

Моноциты, % 2,00±0,15 3,10±0,16 2,00±0,15 1,20±0,13* 2,8±0,25 2,00±0,21 1,20±0,13* 2,6±0,54 1,50±0,45 2,10±0,23 1,60±0,16 1,60±0,16 1,80±0,24 2,20±0,32 1,80±0,24

Лимфоциты, % 75,60±0,22 73,22±0,22 75,6±0,22 69,80±0,85* 67,70±0,47 76,20±0,98 70,10±0,52* 65,50±1,08 75,70±1,58 71,20±0,41 63,40±0,58 76,80±1,13 64,40±0,40* 62,00±0,34 76,20±0,92

Клетки Тюрка 0,40±0,26 0,20±0,13

Примечание: * — р > 0,05—0,001 по сравнению с величинами до интоксикации

влияния на иммунную реактивность организма мышей.

Изменчивость общего количества лейкоцитов в крови мышей III опытной гр. имела противоположную направленность. Начиная с 3 сут. токсикоза уровень клеток увеличивался, достигая максимума в конце периода исследований (табл. 1). Следовательно, наночастицы серебра стимулировали сопротивляемость организма мышей в условиях кадмиевого токсикоза. Наши результаты согласуются с данными Е.Н. Зининой, которая также установила, что коллоидное серебро способствует повышению резистентности организма кур [9].

При анализе лейкоцитарной формулы было установлено, что в крови мышей I опытной гр. в течение трёх суток интоксикации значимо снижалось относительное количество сегментоядерных нейтрофилов (в 2,18 раза; р>0,001) и повышалось эозинофилов (в 3,14 раза; р>0,001) (табл. 2). Уровень лимфоцитов хотя и оставался в границах нормы, но достоверно уменьшался на 8,3% (р>0,001). Данные изменения свидетельствовали об иммуносупрессивном действии кадмия на органы лейкопоэза. При этом ионы кадмия раздражали костный мозг, что обусловливало появление в кровяном русле клеток Тюрка. Через 7 сут. от начала эксперимента и до конца периода исследований в лейкоцитарной формуле мышей данной группы увеличилась процентная доля сегментоядерных и палочкоядерных нейтрофилов, лимфоцитов и снижалось эозинофилов. Однако в кровяном русле снова появились клетки Тюрка. Следовательно, начиная с 7-х сут. токсикоза в организме мышей

появлялись признаки иммуностимуляции органов лейкопоэза, но они имели патологический характер, так как в лейкоцитарной формуле появлялись признаки регенеративного сдвига влево.

Анализ лейкограммы мышей II опытной гр. показал, что кадмиевый токсикоз, протекающий на фоне поступления а-токоферола, не сопровождался снижением сегментоядерных нейтрофилов (табл. 2). Уровень данных клеток планомерно нарастал, за исключением 3-х сут. токсикоза, но это происходило на фоне увеличения палочкоядерных нейтрофилов и отражало формирование регенеративного сдвига влево. Однако в организме мышей данной группы по сравнению с I была менее выражена аллергическая реакция, но сохранялся характер изменений лимфоцитов. Несмотря на некоторые отличия в динамике изменений лейкоцитарных клеток в мазках крови мышей II опытной гр. по сравнению с I, общая тенденция сдвигов свидетельствовала, что кадмий в их организме прямо (лимфоциты) и опосредованно (эозинофилы) воздействовал на клетки крови и соответственно органы лейкопоэза. Следовательно, а-токоферол хотя и способствовал снижению уровня токсичности сульфата кадмия в организме мышей, вероятно, за счёт снижения скорости образования активных радикалов кислорода, но существенно на уровень иммунной защиты организма мышей не влиял.

У мышей III опытной гр. сдвиги в лейкограм-ме характеризовались отсутствием аллергической реакции, незначительной стимуляцией синтеза сегментоядерных нейтрофилов и сохранением лимфоцитов. Хотелось бы отметить, что в кро-

вяном русле мышей циркулировали в основном лимфоциты малого размера, преимущественно обладающие антитоксическими свойствами и обеспечивающие полноценный иммунный ответ организма. Иммуностимулирующее действие серебра было установлено при использовании в рационе цыплят кросса Ross-308 коллоидного серебра [9]. О способности серебра повышать эффективность фагоцитоза сообщалось ранее [11].

Вывод. Таким образом, а-токоферол, обладая антиоксидантными свойствами, повышал устойчивость клеточных мембран лейкоцитарных клеток, что снижало степень прямого и опосредованного воздействия кадмия на клетки крови и органы лейкопоэза, но существенно не влияло на иммунную реактивность организма мышей. Нано-частицы серебра ингибировали как прямое, так и опосредованное воздействие кадмия, повышали защитные силы организма за счёт стимуляции синтеза сегментоядерных нейтрофилов и сохранения уровня лимфоцитов. Наночастицы серебра обладали более выраженными антитоксическими свойствами в отношении лейкоцитарных клеток по сравнению с а-токоферола ацетатом.

Литература

1. Дзугкоева Ф.С., Дзугкоев С.Г., Такоева Е.А. и др. Влияние сульфата кадмия на функцию почек и гемодинамические показатели в эксперименте крыс // Физиология и патология почек и водно-солевого обмена: матер. междунар. науч. конф., посв. 100-летию со дня рожд. профессора Н.Н. Прониной. Владикавказ: Литера, 2012. С. 119—122.

2. Арушанян Э.Б., Эльбекян К.С. Иммунотоксичность солей металлов и защитная роль эпифизарных факторов // Биомедицинская химия. 2006. Т. 52. Вып. 6. С. 547—555.

3. Османов И.М. Роль тяжёлых металлов в формировании заболеваний органов мочевой системы // Российский вестник перенатологии и педиатрии. 1996. № 1. С. 36—39.

4. Радцева Г.Л., Ершова В.П., Радцев Ю.А. и др. Морфологические изменения в сосудистой системе и тканях органов иммунной системы при длительном поступлении кадмия // Материалы II межрегион. науч.-практич. конф. Кабард.-Балкар. отд-ния Всерос. науч. общества анатомов, гистологов и эмбриологов совместно с мед. фак. Кабард.-Балкар. ГУ им. Х.М. Бербекова, посвящ. 30-летию медицин. факультета. Нальчик: Эль-Фа, 1997. С. 55-57.

5. Соцкий П.А., Дерхо М.А. Влияние кумуляции тяжёлых металлов в организме бычков на некоторые функции печени // Ветеринарный врач. 2008. № 1. С. 13-16.

6. Ткаченко Е.А., Дерхо М.А. Лейкоцитарные индексы при экспериментальной кадмиевой интоксикации мышей // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2014. № 3 (47). С. 196-199.

7. Бирюкова С.В. Влияние тяжёлых металлов и детоксикантов на продуктивные показатели цыплят-бройлеров: автореф. дисс. ... канд. с-х. наук. Новосибирск: НГАУ, 2012. 16 с.

8. Осипова В.П., Ильина С.А., Есина О.И. и др. Применение витамина Е в качестве антидота при токсическом воздействии хлорида кадмия // Вестник АГТУ. 2005. № 6 (29). С. 53-58.

9. Зинина Е.Н. Местная защита слизистых оболочек и состояние резистентности у кур после применения серебро-содержащего препарата «Silvecoll»: автореф. дисс. ...канд. вет. наук. Саранск: Мордовский ГУ им. Н.П. Огарева, 2013. 17 с.

10. Ткач О.Б., Трохимчук А.К., Левицкий А.П. Биохимические маркеры воспаления и антиоксидантной защиты в тканях полости рта крыс при воздействии липополисахарида и наночастиц золота и серебра. URL.: httr://www.herald.cjm. ua/2013/03/13/13pdf (дата обращения 10.08.2014).

11. Лобанов А.А., Чернова С.Н., Андронов С.В. и др. Воздействие металлического серебра на фагоцитарную активность ней-трофилов у больных хронической обструктивной болезнью лёгких // Вестник новых медицинских технологий. 2009. Т. XVI. № 2. С. 43.