Сравнительное морфологическое исследование влияния на печень крыс энтеральных лекарственных препаратов с различной химической природой соединений железа

УДК 636.92.087.72

Ключевые слова: анемия, профилактика, железо, морфология, печень, обмен веществ, патология

Key words: anemia, preventive measures, iron, morphology, liver, metabolism, pathology

Антипов А. А., Дельцов А. А., Уразаев Д. Н.

сравнительное морфологическое исследование влияния НА ПЕЧЕНь крыс ЭНТЕРАЛьныХ ЛЕКАРСТВЕННыХ ПРЕПАРАТОВ с различной химической природой соединений железа

the comparative morphological study of the effect of enteral drugs with iron of different chemical nature on the liver in rats

ФГБОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К. И. Скрябина» Адрес: 109472, Россия, Москва, ул. Академика Скрябина, д. 23 K.I. Skryabin Moscow State Academy of Veterinary Medicine Address: 109472, Russia, Moscow, Akademik Skryabin str., 23

Антипов Александр Александрович, к. в. н., ассистент каф. общей патологии

Antipov Alexander A., Ph.D. in Veterinary Science, Assistant of the Dept. of General Pathology Дельцов Александр Александрович, к. б. н., доцент каф. фармакологии и токсикологии им. И. Е. Мозгова

Deltsov Alexander A., Ph.D. in Biology Science, Associate Professor of I. E. Mozgov Dept. of Pharmacology and Toxicology Уразаев Дмитрий Николаевич, д. в. н., проф. / Vrazaev Dmitriy N., Doctor of Veterinary Medicine, Professor

Аннотация. В статье описывается изучение морфологических изменений в печени крыс, вызванное введением энтеральных препаратов железа с различной химической связью. В результате проведенных исследований установлено, что наименьшим повреждающим влиянием на печень обладает железо в виде трехвалентного иона в комплексе с полисахаридами (железодекстрин). В то время как соли и хелатные соединения железа обладают более высокой токсичностью.

Summary. The paper presents the study on morphological changes in rat liver caused by introduction of enteral iron drugs containing different chemical bonds. The research found that iron in form oftrivalent ion in complex with polysaccharides (iron-dextrin) has the least damaging effect on liver while iron salts and iron-chelated compounds are more toxic.

Введение

Алиментарная железодефицитная анемия является одной из самых серьезных проблем у молодняка разных видов животных в условиях промышленного животноводства [4, 7].

Лечение алиментарной железодефицит-ной анемии носит заместительный характер и основана на применении препаратов железа. Их классифицируют в зависимости от способа введения на препараты железа для приема внутрь (содержащие двух- или трехвалентное железо, которые могут быть монокомпонентными или комбинированными), а также препараты железа для парентерального введения, содержащие трехвалентное железо в виде комплекса с дестрином, сахарозой или глюконатом натрия [6].

Лечение алиментарной железодефицит-ной анемии препаратами железа, назначаемыми как энтерально, так и парентерально, может в некоторых случаях привести к перегрузке организма железом [1, 8, 10, 11].

В условиях большого разнообразия современных лекарственных средств и зачастую неконтролируемого их приема в ветеринарной сфере распространенность лекарственных поражений печени существенно возросла. Нельзя исключить, что немалая доля гепатитов и циррозов, которые расцениваются как криптогенные, на самом деле являются лекарственным поражением печени. Следует учитывать, что потенциальной способностью вызывать поражение печени обладают практически все лекарственные средства, в том числе и препараты железа, что связано с участием органа в метаболизме этого микроэлемента [2].

В связи с вышесказанным актуальным является сравнительное изучение влияния различных видов лекарственных препаратов железа на морфологию печени, что имеет значение при комплексной оценке старых и новых железосодержащих препаратов.

Цель исследования - изучить морфологические изменения печени крыс после эн-терального введения лекарственных препаратов с различной химической природой соединений железа (минеральные соли, хе-латные комплексы, железо-декстриновые коллоиды) при исследовании острой токсичности.

Материалы и методы

Исследования проведены на половозрелых белых крысах обоего пола, содержащихся раздельно, массой тела 180-200 г. На всем протяжении опыта животные находились в одинаковых условиях кормления и содержания.

В опытах были использованы основные виды лекарственных препаратов, представляющие существующие химические соединения железа, представленные в настоящее время на фармацевтическом рынке ветеринарных противоанемических средств: 1 - минеральная соль (сульфат железа); 2 -хелатный комплекс железа (комплекс эти-лендиаминдиянтарной кислоты и лизина с железом); 4 - железо-декстриновый коллоид.

Препараты вводили однократно внутри-желудочно при помощи зонда с оливой, в объемах, рекомендованных для изучения острой токсичности в соответствии с руководством по проведению доклинических исследований лекарственных средств.

В соответствии с задачами исследования лабораторные животные были разделены на 5 групп: первую опытную (вводили раствор сульфата железа в объеме 5 мл), вторую опытную (вводили раствор комплекса этилендиаминдиянтарной кислоты и лизина с железом в объеме 5 мл), третью опытную (вводили железодекстрин в объеме 5 мл) и контрольную (вводили стерильный изотонический раствор натрия хлорида в эквивалентном объеме). В каждой группе насчитывалось 20 крыс.

Наблюдение за животными вели в течение 14 дней, отмечали наступление и исчезновение симптомов отравления животных, их гибели, изменения общего состояния животных, потребление корма и воды, отправление физиологических потребностей.

По окончании срока наблюдения все животные подвергались эвтаназии с последующими патологоанатомическими и гистологическими исследованиями. Материалом для гистологического исследования служили образцы печени крыс, из которых готовились гистологические препараты по общепринятым методикам с окрашиванием их для обзорных целей гематоксилином и эозином, а также на железо (III) по Перлсу.

Результаты

За весь период наблюдения на протяжении 14 дней не наблюдалось гибели животных, входивших в контрольную и третью опытную группы, которым вводили железо-декстрин. Животные не проявляли клинических признаков интоксикации, свойственных отравлению препаратами железа: не было отмечено нарушений функций пищеварения и мочевыделения, не отмечалось нарушение аппетита, были сохранены рефлексы.

Состояние животных первой и второй опытных групп, получавших соответственно сульфат железа и хелатный комплекс железа, резко отличалось от контроля. Их общее физическое состояние можно охарактеризовать как неудовлетворительное. У животных первой опытной группы, которым вводили сульфат железа, первые клинические признаки интоксикации начали появляться уже через 10-15 минут после введения препарата. Животные вели себя беспокойно, быстрыми движениями хаотично перемещались по клетке, были зарегистрированы тахикардия и тахипноэ. Спустя небольшой промежуток времени (около 10 минут) возбуждение сменилось состоянием угнетения: снижением двигательной активности, множественным спастическим сокращением мышц, одышкой, брадикардией, напряжением брюшной стенки. Все животные первой опытной группы пали в течение часа после введения препарата. К концу вторых суток наблюдения у животных второй опытной группы состояние угнетения достигало своего пика: наблюдалось полное отсутствие двигательной активности, брадикардия и брадипноэ. Далее животные погибали. Всего пало 8 крыс из 20, входивших в эту группу. У не погибших

животных этой группы признаки интоксикации начали постепенно пропадать к концу вторых суток после введения препарата, однако последствия токсического воздействия на организм сохранились до конца эксперимента. При наблюдении за данной опытной группой в течение последующих 14 дней нами отмечалась заторможенность движений животных, вялость, апатия, анемичность кожи и слизистых оболочек.

Изучение морфологических изменений в органах лабораторных животных при их аутопсии дало следующие результаты. В контрольной и третьей опытной группах по окончании эксперимента не было выявлено существенных нарушений в анатомической структуре печени. Орган был не увеличен, имел характерный для него буро-коричневый цвет и плотную консистенцию.

При патоморфологическом изучении трупов животных первой и второй опытных групп, павших в первые два дня эксперимента, наиболее яркие и типичные признаки, свойственные отравлению железосодержащими соединениями, наблюдались в желудочно-кишечном тракте в виде воспалительных и некротических изменений на фоне острого нарушения кровообращения. Однако кроме патологоанатомических изменений желудочно-кишечного тракта, наблюдалась и морфологическая картина нарушения работы печени. У животных первой опытной группы печень была увеличена в размере и имела темно красно-бурый цвет, при этом с поверхности ее разреза обильно стекала кровянистая жидкость. Дольчатость органа не выражена, но отчетливо был заметен мускатный рисунок. Морфологическую картину органа можно охарактеризовать как расстройство кровообращения в виде острой венозной гиперемии. Морфология печени крыс второй опытной группы была различна у животных, которые пали в первые два дня эксперимента и на 14-й день эксперимента. Картина, обнаруженная при вскрытии крыс, павших на вторые сутки после введения препарата, совпадала с морфологическими изменениями, найденными у животных первой опытной группы. Печень вынуждено убитых крыс, умерщвленных на 14-й день экс-

перимента, была увеличена, как у животных первой опытной группы, однако отличалась более пестрым рисунком, характерным для токсического гепатита и представляющего собой острое нарушение кровообращения в органе в виде как артериальной, так и венозной гиперемии, а также отдельными кровоизлияниями на фоне альтеративных изменений со стороны паренхимы.

Изучение гистологических срезов печени животных контрольной и третей опытной групп не выявило грубых нарушений в структурной организации паренхиматозных органов. Дольчатость печени была плохо выражена, строма органа представлена тонкими прослойками междольковой соединительной ткани с хорошо выраженными меж-дольковыми венами и артериями. Балочное строение органа сохранено, печеночные балки располагаются относительно близко друг к другу. Гепатоциты полигональной формы, границы между клетками хорошо выражены, цитоплазма их окрашена относительно равномерно. Ядра гепатоцитов четко просматриваются и располагаются преимущественно в центре клеток, окрашены неравномерно, глыбки хроматина располагаются преимущественно по периферии ядра. Диаметр центральных вен не увеличен, просвет их обычно пуст. Диаметр портальных вен не увеличен, их эндотелий не поврежден. В их просвете сосудов встречаются редко расположенные клетки крови. Синусные капилляры не расширены. Отличие морфологии печени у животных третей опытной группы от контроля обнаружилось лишь при гистохимическом исследовании гистологических срезов на предмет обнаружения железа при окраске по Перлсу. В макрофагах печени третей опытной группы животных количество железа заметно увеличено в сравнении с контролем, где гранулы железа обнаруживались лишь в единичных клетках.

Однако характерные изменения были обнаружены в печени крыс первой и второй опытных групп.

Морфологические изменения печени крыс первой опытной группы характеризовались преимущественно нарушениями со стороны кровеносной системы органа. Дольчатость

Рис. 1. Гистоархитектоника печени крыс третей опытной группы, получавших железодекстриновый коллоид (гематоксилин и эозин) ок. х10, об. х7.

Рис. 2. Гистоархитектоника печени крыс первой опытной группы, получавших сульфат железа (гематоксилин и эозин) ок. х10, об. х7.

Рис. 3. Гистоархитектоника печени крыс второй опытной группы, получавших хелатный комплекс железа (гематоксилин и эозин) ок. х10, об. х7.

была плохо выражена, строма слабо развита и выявлялась лишь в области портальных трактов и междольковых пространствах. Балочное строение органа сохранено, печеночные балки располагаются на значительном расстоянии друг от друга, нередко превышающем толщину самих балок. Гепатоциты округлой формы, границы между клетками плохо выражены, цитоплазма их мутная, окрашена неравномерно, зернистая. Ядра гепатоцитов четко просматриваются и распологаются преимущественно в центре клеток, окрашены неравномерно, глыбки хроматина располагаются преимущественно по периферии ядра. Резко отличается от нормы морфология сосудистой системы органа. Диаметр центральных и портальных вен резко увеличен, а просвет их густо заполнен клетками крови, преимущественно эритроцитами, находящимися в состоянии агрегации. Синусные капилляры неравномерно расширены, просвет их больше в центральной зоне печеночных долек и несколько меньше по периферии. Просвет их также переполнен эритроцитами. Эндотелий сосудов набухший, но пространство Диссе увеличено незначительно. При окраске по Перлсу количество положительно окрашенных клеток незначительно увеличено.

Морфологические изменения, выявленные при изучении гистологических срезов печени крыс второй опытной группы, павших на второй день после введения препарата, имеет аналогичную гистологическую картину, что и у животных первой опытной группы. В то время как гистологические исследования печени вынужденно убитых крыс, которые были подвергнуты эвтаназии на 14-й день эксперимента, подтверждают результаты патологоанатомического исследования трупов животных. Балочное строение органа сохранено, печеночные балки располагаются на определенном расстоянии друг от друга. Дольчатость плохо выражена, строма органа представлена тонкими прослойками междольковой соединительной ткани с хорошо выраженными междолько-выми венами и артериями. Гепатоциты в состоянии тяжелой зернистой и гидропи-ческой дистрофии, часто с очагами фокаль-

ного некроза. Они округлой формы, резко набухшие, границы между клетками плохо выражены, цитоплазма грубо зернистая, пенистая, содержит вакуоли. Ядра гепатоцитов просматриваются нечетко, окрашены неравномерно, глыбки хроматина располагаются в ядре хаотично. Часто наблюдаются клетки в состоянии некроза, располагающиеся как в центральных участках дольки, так и по ее периферии, цитоплазма их рваная, слабо-эозинофильная, а ядра в состоянии карио-лизиса. Нередко встречаются гепатоциты в состоянии митоза. Количество клеток Куп-фера увеличено. В желчных ходах наблюдается застой желчи. Диаметр центральных и портальных вен резко увеличен. Просвет синусных капилляров расширен. Эндотелий сосудов набухший. Пространство Диссе резко увеличено и заполнено гомогенными белковыми массами. Просвет сосудов густо заполнен эритроцитами часто в состоянии агрегации. Общее количество макрофагов и гепатоцитов, положительно окрашенных по Перлсу, многократно увеличено.

Обсуждение

В результате проведенных исследований получены данные, свидетельствующие о том, что препараты железа в виде соли, хелатного или полисахаридного комплекса оказывают влияние на морфологию печени лабораторных животных.

При этом максимальное патологическое влияние на орган среди различных видов железа оказал раствор сульфата железа. Поступая в желудочно-кишечный тракт, железо раздражает и прижигает слизистую оболочку, вызывая ее некроз, что клинически выражается болезненностью в области живота, а также нарушением пищеварения в виде диареи. Столь тяжелая и обширная травма приводит к развитию травматического шока, морфологическую картину которого мы наблюдали в печени. Основные изменения развиваются в кровеносной системе органа. Они характеризуются сильной острой артериальной и венозной гиперемией с нарушением реологических свойств крови. В подтверждение этого можно отметить, что количество железа в макрофагах и гепатоцитах увели-

чилось незначительно вследствие того, что железо не успело включиться в метаболизм. В результате общего перераспределения крови у животных быстро и сильно падает артериальное давление, ухудшается снабжение тканей кислородом и питательными веществами, развивается тканевая гипоксия, приводящая, прежде всего, к нарушению функции центров головного мозга с развитием сердечной и легочной недостаточности [5].

Действие хелатных соединений железа несколько отличается. По всей вероятности, препарат быстро и хорошо всасывается, но диссоциация его на ионы происходит в большей степени не в кишечнике, а непосредственно в кровяном русле. При этом повышается его концентрация в плазме крови, особенно в не связанной с белками фракции. Ионы железа являются известными активаторами процессов перекисного окисления липидов, которые приводят к повреждению клеток [3, 10, 11]. Прежде всего, повреждается эндотелий сосудов с нарушением их проницаемости. В дальнейшем происходит повреждение паренхиматозных элементов органов, в печени - гепатоцитов. Избыточно образующийся в гепатоцитах ферритин поступает в кровоток при их некрозе, это способствует развитию сосудистого коллапса, так как ферритин является мощным гипотензивным эндогенным фактором, устраняющим эффект адреналина и норадреналина. Возникновению коллапса способствует повышение проницаемости капиллярной стенки, в результате чего уменьшается количество циркулирующей крови, происходит ее сгущение [5, 9].

Применение железодекстринового комплекса привело к наименьшим патологическим изменениям в печени крыс, которые характеризуются незначительным увеличением соединений железа в клетках моно-нуклеарно-макрофагальной системы, что говорит о его наименьшей токсичности и большей безопасности при применении.

Заключение

Полученные нами данные свидетельствуют о том, что наименьшим патологическим влиянием на печень обладает железо в виде

трехвалентного иона в комплексе с полисахаридами (железодекстрин). В то время как соли и хелатные соединения железа обладают более высокой токсичностью.

Список литературы

1. Антипов, А. А. Влияние энтеральных лекарственных препаратов железа на клиническое состояние крыс и морфологию кишечника в эксперименте по изучению острой токсичности / А. А. Антипов, А. А. Дельцов // Российский ветеринарный журнал. Сельскохозяйственные животные. - 2014. - № 1. -С. 16-19.

2. Дельцов, А. А. Оксидативные реакции сыворотки крови поросят при введении железодекстрановых препаратов / А. А. Дельцов, Ц. Ц. Содбоев, А. А. Антипов, М. В. Щукин, С. Г. Чупраков // Ветеринария. -2011. - № 5. - С. 15-17.

3. Дельцов, А. А. Морфологические изменения печени и почек поросят при железодефицитной анемии / А. А. Дельцов, А. А. Антипов // Ветеринария. -2013. - № 4. - С. 46-48.

4. Новодержкина, И. С. Некоторые актуальные проблемы гемоциркуляторной недостаточности при шоке и в постшоковый период / И. С. Новодержкина // Передовые рубежи анестезиологии и интенсивной те-

рапии в медицине катастроф. - Новокузнецк, 1996. -С. 39-40.

5. Уразаев, Д. Н. Биологическая роль железа. Применение железосодержащих препаратов в ветеринарной медицине: монография / Д. Н. Уразаев, А. А. Дельцов, Л. П. Парасюк, Р. Д. Уразаева. - М. : Колос, 2010. - 104 с.

6. Шахов, А. Г. Проблемы сохранности свиней и пути их решения / А. Г. Шахов, В. Мисайлов, Р. А. Шун-дулаев // Свиноводство. - 2004. - № 3. - С. 31-34.

7. Jacobs, A. 1980. The pathology of iron overload. In Iron in Biochemistry and Medicine / A. Jacobs and M. Worwood, editors. - Academic Press, London. - II. -P. 427-459.

8. Kalantar-Zadeh, K. Association between serum ferritin and measures of inflammation, nutrition and iron in haemodialysis patients / K. Kalantar-Zadeh, R. A. Rodriguez, M. H. Humphreys // Nephrol Dial Transplant - 19. 2004. - 141-149.

9. Kurtoglu, E. Effect of iron supplementation on oxidative stress and antioxidant status in iron-deficiency anemia / E. Kurtoglu, A. Ugur, A. K. Baltaci, L. Undar // Biol. Trace Elem. Res. - 2003. - V. 96. - N 1-3. - P. 117-123.

10. Wills, E. D. 1972. Effects of iron overload on lipid peroxide formation and oxidative demethylation by the liver endoplasmic reticulum / E. D. Wills // Biochem. Pharmacol. - 21. P. 239-247.