Влияние низкой концентрации свинца на плаценту и плод (экспериментальное исследование)
На правах рукописи
Куликова
Галина Викторовна
ВЛИЯНИЕ НИЗКОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ СВИНЦА
НА ПЛАЦЕНТУ И ПЛОД
(экспериментальное исследование)
03.00.25 – гистология, цитология, клеточная биология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Москва 2008
Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении «Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И.Кулакова Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи» и ФГУ "Московский НИИ психиатрии Росздрава"
Научные руководители:
доктор медицинских наук, профессор Наталия Ивановна Бубнова
доктор медицинских наук Марат Галиевич Узбеков
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук Марина Николаевна Болтовская
доктор медицинских наук Рудольф Михайлович Худоерков
Ведущая организация: Учреждение Российской Академии Наук Институт
биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН
Защита состоится « » _______________ 2008 года в _____ часов на заседании
Диссертационного совета Д 001.004.01 ГУ НИИ морфологии человека РАМН
по адресу: 117418, Москва, ул. Цюрупы, д. 3
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ НИИ морфологии человека РАМН
Автореферат разослан «____ »______________ 2008 года
Ученый секретарь
диссертационного совета
доктор медицинских наук Лилия Петровна Михайлова
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ANOVA однофакторный дисперсионный анализ
ВКС высокая концентрация свинца
ГК гигантские клетки плаценты
Г-6-ФД глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназа
К контрольная группа
K-S критерий парных сравнений Колмогорова-Смирнова
K-W дисперсионный анализ Краскела-Уоллиса
МАО моноаминоксидаза
М среднее арифметическое
м стандартная ошибка
Ме медиана
Мt медианный тест
М-W непараметрический критерий Манна – Уитни
НАДФ•Н-Д НАДФ•Н-дегидрогеназа
НК негликогенные клетки
НКС низкая концентрация свинца
СОД Zn-Cu-супероксиддисмутаза
ТЭБ трофобласт эпителиальных балок
Pbк концентрация свинца в крови
t-критерий критерий Стъюдента
стандартное отклонение
2 критерий хи-квадрат
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы
Ухудшение экологической обстановки является одним из лидирующих факторов в нарушении репродуктивной функции женщины и фактором риска для здоровья ребёнка [Вельтищев Ю.И., 1994; Айламазян Э.К. и др., 1996; ВОЗ, 2004]. Среди наиболее опасных техногенных загрязнителей окружающей среды приоритетное положение занимает свинец и его производные [ВОЗ, 2003, 2004; WHO, 1995, 2007].
Прогрессирующее в последнее столетие накопление свинца в почве, атмосферном воздухе и воде привело к увеличению его концентрации в крови человека до таких значений, превышение которых может иметь необратимые последствия для популяции в целом [Авцын А.П., и др., 2001; Павловская Н.А. и др., 2002; WHO, 2007]. Международные нормативы безопасного содержания свинца в организме женщин репродуктивного возраста и детей существенно различаются (25 мкг/дл и 5 мкг/дл, соответственно). В связи с этим, при беременности создаются условия для неблагоприятного воздействия свинца на плод [Centers for Disease Control and Prevention (CDC), 2007].
До настоящего времени механизмы влияния низких концентраций свинца на плаценту и развивающийся плод остаются практически не изученными [Semczuk M., Semczuk-Sikora A., 2001]. Между тем, эти знания могут служить теоретическим основанием для разработки практических мероприятий по защите плода от негативного влияния свинца.
Цель исследования. Изучить влияние на плаценту и плод низкой концентрации свинца в условиях различной продолжительности его воздействия.
Задачи исследования.
1. Определить содержание свинца в крови самок крыс при введении с питьевой водой различных концентраций свинца.
2. Изучить в эксперименте эмбриотропное действие низкой и высокой концентраций свинца в условиях различной продолжительности их воздействия.
3. Исследовать морфофункциональное состояние плаценты, почек и легкого плода в условиях различной длительности воздействия низкой и высокой концентраций свинца.
4. Изучить активность супероксиддисмутазы в печени и головном мозге плодов для оценки состояния антиоксидантной защиты в этих органах в условиях различной длительности воздействия низкой и высокой концентраций свинца.
5. Обосновать механизмы влияния низкой концентрации свинца на плаценту, почки, легкое, головной мозг и печень плода.
Научная новизна
Впервые установлены морфофункциональные, стереометрические и гистохимические параметры плаценты в условиях длительного влияния на материнский организм низкой и высокой концентраций свинца. Низкая концентрация свинца вызывает в плаценте дистрофические, некробиотические и дисциркуляторные изменения, снижение активности глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы и моноаминоксидазы в различных структурах этого органа. При длительном воздействии низкой концентрации свинца в лабиринтном отделе плаценты (основном обменном звене между матерью и плодом) установлено статистически значимое увеличение удельного объема эпителия трофобласта лабиринтных балок за счет снижения удельного объема материнских лакун и сосудистого русла плода. При влиянии высокой концентрации свинца изменения в плаценте носили сходный характер.
Впервые установлены дисциркуляторные, дистрофические и некробиотические изменения, а также задержка дифференцировки легкого и почки плода при длительном введении самкам низкой и высокой концентраций свинца. В основе описанных патологических реакций лежат снижение активности Г-6-Ф-дегидрогеназы, катализирующей образование восстановленного НАДФ, необходимого для биосинтетических процессов, нарушение активности МАО, ответственной за обмен биогенных моноаминов, и снижение активности Zn-Cu-супероксиддисмутазы, влияющей на состояние антиоксидантной защиты.
Научно-практическая значимость
Обоснованы патогенетические механизмы структурно-функциональных повреждений в системе плацента-плод в условиях длительного влияния низкой концентрации свинца.
Установлено, что повышение уровня свинца в крови матери сочетается с нарушением кровообращения, дистрофическими, некробиотическими изменениями, нарушением обменных процессов и состояния антиоксидантной защиты в плаценте и органах плода, задержкой развития легкого и почки плода.
Результаты исследования могут явиться базисом для разработки мер защиты матери и плода в условиях экологического риска.
Гистохимическое выявление свинца (по Кретену в модификации Фархолла) в структурных элементах плаценты и органах плода в эксперименте явилось предпосылкой для апробации данного метода на материале плаценты человека. По этому разделу работы опубликовано информационное письмо (Применение метода с хроматами для выявления солей свинца в тканях последа и новорожденных детей при аутопсии: информационное письмо / Н.И. Бубнова, Л.П. Пономарева, Н.П. Кирбасова, Г.В. Куликова. - М.: Министерство здравоохранения и медицинской промышленности Российской Федерации, 1995. - 8 с.).
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Низкая концентрация свинца (0,3 мг/л) при различной длительности воздействия на самку крыс приводит к повышению уровня свинца в крови самки крысы, увеличению до- и постимплантационной гибели эмбрионов.
2. Низкая (0,3 мг/л) концентрация свинца при длительном воздействии вызывает циркуляторные расстройства, различной степени выраженности повреждение и снижение метаболической активности в структурах плаценты.
3. Длительное введение низкой концентрации свинца экспериментальным животным вызывает структурно-метаболические нарушения и снижение антиоксидантной защиты в органах плодов, что сопровождается задержкой их роста и дифференцировки.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены: на II-ом съезде акушеров-гинекологов Северного Кавказа, Ростов-на-Дону (1998); на XIII-ом съезде психиатров России, Москва (2001); на IV-ом Российском форуме “Мать и дитя”, Москва (2002); на VI-ой Международной конференции “БИОАНТИОКСИДАНТ”, Москва (2002); на VI-ом Российском форуме “Мать и дитя”, Москва (2004) г; на VII-ом Российском форуме “Мать и дитя”, Москва (2005); межлабораторной конференции ГУ НИИ морфологии человека РАМН (октябрь 2008).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 научных работ, из них 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 122 страницах машинописного текста. Работа состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов исследования, обсуждения результатов, выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа иллюстрирована 31 таблицей и 57 рисунками. Библиографический указатель включает 210 работ цитируемых авторов, из них 68 отечественных и 142 зарубежных. Материал, представленный в диссертации, собран и обработан автором.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование проведено в соответствии с отечественными нормативными документами, регламентирующими экспериментальную работу с использованием лабораторных животных: «Санитарные правила по устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев)» (1973); «Правилами по обращению, содержанию, обезболиванию и умерщвлению экспериментальных животных» (1977), ГОСТами Р 51000.3-96 и Р 51000.4-96.
Объект исследования и модель эксперимента
Объектом исследования служили самки крыс породы Вистар, их кровь, плоды и плаценты. Животных содержали в индивидуальных пластиковых клетках на стандартном рационе. Исходная масса половозрелых самок составляла 180 – 190 г. Подопытные крысы получали в качестве единственного источника жидкости раствор нитрата свинца. Применялись две концентрации свинца, которые в растворе рассчитывали по иону свинца: низкая - 10 ПДК (0,3 мг/л) и высокая -100 ПДК (3,0 мг/л) для питьевой воды. Было поставлено три серии эксперимента: в 1-й серии воздействие обеих концентраций свинца продолжалось в течение всей беременности (с 1-го по 20-й день), во 2-й – в течение одного месяца до наступления беременности и во время всей беременности, в 3-й – в течение пяти месяцев до наступления беременности и во время всей беременности. Соответствующим контролем служили самки, не получавшие вне- и во время беременности свинец в питьевой воде. Характеристика групп исследования представлена в табл. 1.
Для получения датированной беременности, самок в стадии проэструс-эструс подсаживали на ночь к интактным самцам в соотношении 2:1. Наличие сперматозоидов в вагинальных мазках на следующее утро свидетельствовало о наступлении первого дня беременности.
Состояние материнского организма (82 самки крысы) во время беременности оценивали по еженедельному приросту массы тела, визуальной оценке двигательной активности, суточному объёму потребляемой жидкости, отношению к корму, качеству шёрстного покрова. На 21-й день беременности у самок, длительно получавших свинец и в контроле (II и III серии), под общим комбинированным наркозом (калипсол – 30 мг/кг массы тела и реланиум 2 мг/кг) забирали кровь из сердца для определения концентрации свинца (52 определения) и плоды из рогов матки.
Таблица 1. Характеристика групп исследования
| Серия опыта | Группа наблюдения | Концентрация свинца | Исследовано | |
| самок | плодов | |||
| I | К | - | 10 | 90 |
| НКС | 0,3 мг/л | 10 | 95 | |
| ВКС | 3,0 мг/л | 10 | 111 | |
| II | К | - | 10 | 106 |
| НКС | 0,3 мг/л | 9 | 92 | |
| ВКС | 3,0 мг/л | 9 | 101 | |
| III | К | - | 8 | 78 |
| НКС | 0,3 мг/л | 8 | 72 | |
| ВКС | 3,0 мг/л | 8 | 62 | |
Обозначения: К – контрольная группа; НКС – подопытная группа с воздействием свинца 0,3 мг/л; ВКС – подопытная группа с воздействием свинца 3,0 мг/л.
Массметрически исследовали 807 плацент и 807 плодов. Проводили осмотр плодов, их взвешивание, измерение краниокаудального размера, отмечали наличие и локализацию подкожных геморрагий и внешних уродств. Плаценты взвешивали, штангенциркулем измеряли минимальный и максимальный диаметры, толщину, учитывали нарушения формы плаценты и характер патологических изменений.
В яичниках самок крыс подсчитывали число жёлтых тел беременности, в рогах матки определяли число мест имплантаций, учитывали количество живых и погибших плодов. Проводилась оценка доимплантационной, постимплантационной и общей эмбриональной гибели.
Гистологические методы
В зависимости от задач исследования плаценты и органы плодов фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина (для гистологических методов) или в растворе Рего (для гистохимического выявления свинца в тканях). Кусочки ткани проводили по спиртам восходящей крепости, заливали в парафин; приготавливали срезы толщиной 5 - 7 мкм. Гистологические срезы окрашивали гематоксилином и эозином. Гистологически исследовали плаценту, легкое и почку плода.
Гистостереометрический метод
Использовался для определения объёмной плотности (удельного объёма) структур лабиринтного отдела плаценты на тотальных поперечных срезах, окрашенных гематоксилином и эозином, в соответствии с правилами стереометрии [Степанов и др., 1991; Милованов, 1999]. Удельный объём различных компонентов плаценты определяли по количеству совпадений структур с пересечениями 100-точечной сетки, вмонтированной в окуляр микроскопа. Рабочим увеличением было х 400. Учёт точек в полях зрения вели по пяти компонентам: материнские лакуны, ядра и цитоплазма трофобласта, сосудистое русло эпителиальных балок и ядра эндотелиоцитов сосудистого русла. В каждом случае исследовали по 10 полей зрения.
Гистохимические методы
В парафиновых срезах плаценты и органов плода выявляли: а) соли свинца по методу Кретена в модификации Файрхолла. В нефиксированных криостатных срезах плаценты и лёгких плода определяли активность а) глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6-ФД) по Гессу, Скарпелли и Пирсу; б) моноаминоксидазы (МАО) по Гленнеру и др.; в) НАДФ•Н-дегидрогеназы по Нахласу, Уокеру и Зелигману.
Активность ферментов на гистохимических препаратах плаценты и лёгкого плода оценивали по десятибалльной шкале (от 0,5 до 5 баллов) с учётом размера, интенсивности окраски, количества гранул формазана и плотности их распределения. При увеличении х 400 оценивали активность ферментов в 100 гигантских клетках плаценты и в 100 клетках бронхиального эпителия легкого; в негликогенных клетках, эпителии лабиринтных балок плаценты и альвеолярной паренхиме легкого – в 20 полях зрения.
Определение активности Zn-Cu-супероксиддисмутазы (СОД), ключевого фермента антиоксидантной защиты, в ткани печени и мозга плодов (всего 100 определений) проводили по методу, основанному на способности СОД ингибировать аутоокисление адреналина в щелочной среде [Misra H.P., Fridovich I., 1972]. Активность фермента выражали в условных единицах на 1мг белка. За единицу активности принимали количество фермента, требуемое для ингибирования аутоокисления адреналина на 50 % в условиях эксперимента. Белок определяли по методу Лоури.
Определение свинца в крови (52 исследования) проводили методом атомно-абсорбционной спектроскопии по Nise G. и Vesterberg O. (1978) на приборе ААS-3 Карл Цейсс (Германия) с электротермическим атомизатором Е ТА-3.
Статистические методы
Использовали программу “Statistica – 6.0”. Определяли параметры распределения признаков: среднее арифметическое (М), ошибку среднего арифметического (m), стандартное отклонение (), медиану (Ме). Характер распределения анализируемых параметров в выборках оценивали критерием Колмогорова-Смирнова.
В случае нормально распределенных показателей сравнивали выборки и параметры их распределений с использованием критерия Стъюдента для сравнения средних, критерия Фишера для сравнения дисперсий, кроме того, применяли одно- и многофакторный дисперсионный анализ (ANOVA/MANOVA). Для отличных от нормального распределений использовали непараметрические критерии: U-критерий Манна – Уитни (M-W), критерий парных сравнений Колмогорова-Смирнова (K-S), критерий 2 для сравнения дискретных распределений, ранговый дисперсионный анализ Краскела-Уоллиса (K-W) и медианный тест (Mt). Зависимости между признаками выявляли с помощью корреляционного анализа.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
1. Влияние свинца на гибель эмбрионов
Согласно результатам непламенной атомно-абсорбционной спектрометрии, поступление в организм самок крыс раствора нитрата свинца (0,3 мг/л – низкая или 3 мг/л – высокая концентрация) с питьевой водой во II и III сериях эксперимента приводит к достоверному увеличению концентрации свинца в крови (Pbк) животных, по сравнению с соответствующими контролями (табл. 2). Установлено, что в условиях воздействия ВКС уровни Pbк повышаются значительнее, чем у крыс, потреблявших в аналогичные сроки НКС (p = 0,05). Длительность введения как высокой, так и низкой концентраций свинца не оказало достоверного влияния на его содержание в крови самок (p > 0,05).
Таблица 2. Концентрация свинца в крови крыс (мкг/ л)
| Группа животных | Количество животных | Концентрация свинца (мкг/ л) | Результаты сравнений (t-критерий) |
| К (II) | 10 | 161,6±14,75 | ВКС (II) - НКС (II) р = 0,05 |
| НКС (II) | 9 | 206,9±19,96 | К (II) - НКС (II) р = 0,046 |
| ВКС (II) | 9 | 255,09±35,38 | К (II) - ВКС (II) р = 0,0016 |
| К (III) | 8 | 169,3±13,34 | ВКС (III) - НКС (III) р = 0,05 |
| НКС (III) | 8 | 189,25±10,56 | К (III) - НКС (III) р = 0,047 |
| ВКС (III) | 8 | 227,83±41,16 | К (III) - ВКС (III) р = 0,023 |
Обозначения: II – вторая серия опыта, III – третья серия опыта.
При анализе эмбриотропного влияния свинца в подопытных группах (НКС- II, -III и ВКС- III) отмечено статистически значимое увеличение, по сравнению с контролем, доимплантационной, постимплантационной и общей гибели плодов (во всех случаях 3,62, p < 0,05).
Учитывая данные других исследователей, можно полагать, что увеличение доимплантационной гибели под влиянием свинца связано с недостаточным синтезом прогестерона желтым телом яичника [Jacquet P. et al., 1977] и/или снижением чувствительности клеток-мишеней к прогестерону. В основе этого может лежать цитотоксическое действие свинца на гранулезные клетки фолликула, изменение состояния рецепторного аппарата клеток и снижение активности ключевых ферментов стероидогенеза [Priya P.N. et al., 2004; Nampoothiri L.P. Gupta S., 2006]. Нельзя исключать также нарушение механизмов гипоталамо-гипофизарного контроля эндокринной деятельности яичника [Sokol R.Z., 1987; Gustafson A. et al., 1989], негативный вклад оксидантного стресса [Qian et al., 2005; Nampoothiri L.P. et al., 2007] и генотоксическое действие свинца, вызывающее хромосомные аберрации [Rajah T., Ahuja Y.R., 1995] в половых и соматических клетках.
Повышение постимплантационный гибели в условиях воздействия свинца, вероятно, связано с прямым действием на плод токсиканта, проходящего через плацентарный барьер [Odland J.O. et al., 2004]. По нашему мнению, это может быть обусловлено и плацентарной недостаточностью вследствие поражения плаценты свинцом.
2. Морфофункциональное состояние плаценты, органов и тканей плода в условиях воздействия на самку крыс нитрата свинца в течение беременности
Исследование плаценты не выявило значительных гистологических и гистостереометрических изменений у крыс, получавших в течение беременности НКС или ВКС, по сравнению с контролем.
Наряду с этим, воздействие свинца во время беременности сопровождалось уменьшением, относительно контроля, силы корреляционной связи между объёмной плотностью материнских лакун и цитоплазмой трофобласта эпителиальных балок, более выраженное у самок, потреблявших ВКС (К: R = - 0,816; НКС: R = - 0,619; ВКС: R = - 0,384). При влиянии НКС ослабевала, по сравнению с контролем, корреляционная зависимость объёмной плотности материнских лакун от объёмной плотности сосудистого русла в балках лабиринта (К: R = - 0,445, НКС: R = - 0,348). В плацентах крыс, получавших ВКС, регистрировалась сильная отрицательная связь между объёмной плотностью цитоплазмы трофобласта и плотностью сосудистого русла в балках (R = - 0,706), которая не наблюдалась в контроле и при воздействии НКС. Все это свидетельствует о наличии начальных этапов развития патологических изменений в плаценте, ещё не выявляемых микроскопически.
Об этом же свидетельствует и изменение активности ферментов в структурах этого органа. В подопытных группах крыс активность НАДФ•Н-дегидрогеназы в гигантских клетках (ГК) плаценты уменьшалась относительно контроля (К-НКС, p = 0,02; К – ВКС, p = 0,023) (табл. 3). При влиянии высокой концентрации свинца это сочеталось с повышением, по сравнению с контролем и НКС-группой, уровня активности НАДФ•Н-дегидрогеназы в трофобласте эпителиальных балок (ТЭБ) (p < 0,000 и p < 0,05, соответственно).
Разнонаправленные изменения активности фермента в структурных элементах плаценты при воздействии ВКС, вероятно, отражают дискоординацию метаболических превращений в этих условиях. Увеличение активности НАДФ•Н-дегидрогеназы в лабиринте плаценты демонстрирует наличие компенсаторных резервов в трофобласте и косвенно свидетельствует о возможностях интенсификации биосинтетических реакций.
В литературных источниках не обнаружены данные о влиянии свинца на активность НАДФ•Н-дегидрогеназы в плаценте крысы. Однако, известно о снижении активности фермента в печени крысы и её плодов (p < 0,05 и p < 0,01, соответственно) в условиях потребления самками в течение 20 дней беременности питьевой воды с нитратом свинца (0,3 мг/л) [Литвинов Н.Н. и др., 1991]
Воздействие НКС в серии I приводило к снижению активности МАО в негликогенных клетках (НК) плаценты крыс (K-S, p < 0,001) (табл. 3), ВКС – к повышению активности МАО во всех её структурных элементах (К(I) – ВКС(I): p < 0,001).
Таблица 3. Активность Г-6-ФД, МАО, НАДФ•Н-Д в структурах плаценты крысы (в баллах) (серия I)
| Группа животных / фермент | Число плацент | Структура плаценты | Среднее (М) | Медиана (Ме) | Станд. отклонение () | Результаты сравнений (K-S) |
| К (I) / Г-6-ФД | 50 | ГК | 3,83 | 4 | 0,558 | НКС-ВКС, n.s |
| НК | 1,24 | 1 | 0,583 | НКС-ВКС, p < 0,05 | ||
| ТЭБ | 2,68 | 2,5 | 0,836 | НКС-ВКС, n.s | ||
| НКС (I) / Г-6-ФД | 50 | ГК | 3,44 | 3,5 | 0,679 | К-НКС. p < 0,001 |
| НК | 1,18 | 1 | 0,501 | К-НКС. n.s. | ||
| ТЭБ | 2,23 | 2 | 0,715 | К-НКС. p < 0,01 | ||
| ВКС (I) / Г-6-ФД | 50 | ГК | 3,39 | 3,5 | 0,581 | К-ВКС, p < 0,001 |
| НК | 0,97 | 1 | 0,448 | К-ВКС, p < 0,05 | ||
| ТЭБ | 2,35 | 2,5 | 0,637 | К-ВКС, p < 0,01 | ||
| К (I) / МАО | 50 | ГК | 1,66 | 1,5 | 0,421 | НКС-ВКС, p < 0,001 |
| НК | 0,96 | 1 | 0,409 | НКС-ВКС, p < 0,001 | ||
| ТЭБ | 2,34 | 2,5 | 0,463 | НКС-ВКС, n.s | ||
| НКС (I) / МАО | 50 | ГК | 1,65 | 1,5 | 0,577 | К-НКС. n.s. |
| НК | 0,71 | 0,75 | 0,275 | К-НКС. p < 0,001 | ||
| ТЭБ | 2,37 | 2,5 | 0,827 | К-НКС. n.s. | ||
| ВКС (I) / МАО | 50 | ГК | 3,68 | 4 | 0,904 | К-ВКС, p < 0,001 |
| НК | 1,71 | 1,5 | 0,703 | К-ВКС, p < 0,001 | ||
| ТЭБ | 3,45 | 4 | 0,938 | К-ВКС, p < 0,001 | ||
| К (I) /НАДФ•Н-Д | 50 | Г К | 3,72 | 4 | 0,467 | НКС-ВКС, n.s |
| НК | 2,10 | 2 | 0,580 | НКС-ВКС, n.s | ||
| ТЭБ | 2,83 | 3 | 0,636 | НКС-ВКС, p < 0,05 | ||
| НКС (I) /НАДФ•Н-Д | 50 | ГК | 3,58 | 3,5 | 0,617 | К-НКС. p = 0,02 |
| НК | 2,13 | 2 | 0,496 | К-НКС, n.s | ||
| ТЭБ | 2,78 | 3 | 0,655 | К-НКС, n.s | ||
| ВКС (I) /НАДФ•Н-Д | 50 | ГК | 3,58 | 3,75 | 0,709 | К-ВКС, p = 0,023 |
| НК | 2,05 | 2 | 0,690 | К-ВКС, n.s | ||
| ТЭБ. | 3,22 | 3,5 | 0,874 | К-ВКС, p < 0,001 |
Обозначения: ГК – гигантские клетки, НК – негликогенные клетки спонгиозной зоны, ТЭБ –трофобласт эпителиальных балок лабиринта; n.s. – отсутствие достоверных различий.
Полученные данные указывают на то, что под влиянием НКС происходит ослабление процессов деградации биогенных аминов, что, видимо, способствует активации роста и дифференцировки клеток трофобласта. Высокая концентрация свинца приводит к усилению разрушения биогенных аминов и тем самым тормозит развитие трофобласта.
В условиях воздействия НКС активность Г-6-ФД в плаценте снижалась в гигантских клетках (K-S, p < 0,001) и в ТЭБ (K-S, p < 0,01), в ВКС-группе - помимо этого, и в негликогенных клетках (K-S, p < 0,05) (табл. 3). При этом, в ВКС-группе имелось более выраженное снижение активности Г-6-ФД в НК плаценты (K-S, НК – p < 0,001; K-S. ТЭБ - p < 0,01) по сравнению с НКС-группой.
Г-6-ФД является ключевым ферментом в альтернативном пути окисления глюкозы и синтезе рибоз, РНК, ДНК и макроэргических соединений. Снижение активности Г-6-ФД, сопровождающееся снижением образования НАДФ•Н, в структурах плаценты манифестирует нарушение в ней биосинтетических процессов.
В структурах легких и почек плодов в НКС-группе не выявлено изменений.
В условиях воздействия ВКС в почке и лёгких плодов обнаруживались признаки нарушения кровообращения, повышение активности МАО и Г-6-ФД в бронхиальном эпителии (p = 0,02). Аналогично изменялись уровни активности Г-6-ФД в бронхиальном эпителии и паренхиме лёгкого плодов (p = 0,05; p < 0,001, соответственно).
3. Морфофункциональное состояние плаценты, органов и тканей плода в условиях воздействия на самку крыс нитрата свинца в течение одного месяца до наступления беременности и во время всей беременности
При гистологическом исследовании в плаценте крыс, получавших свинец во II серии эксперимента, выявлялись дистрофические, некробиотические и дисциркуляторные изменения, степень выраженности которых определялась вводимой концентрацией свинца (НКС или ВКС). В НКС-группе отмечалось сужение зоны гигантских клеток, опустошение клеток гликогенных островков спонгиозной зоны, нарушение кровообращения в виде полнокровия сосудов в спонгиозном слое и сладжирования эритроцитов в лабиринтном отделе.
В плаценте крыс, получавших ВКС, слой ГК преимущественно состоял из одного ряда мелких клеток, в лакунах отмечалось полнокровие. В спонгиозной зоне наблюдалось усиление разрушения гликогенных клеток в островках, дистрофические изменения НК, очаги некроза, отек стромы. В лабиринтном отделе плаценты выявлялись дистрофические изменения в клетках трофобласта, очаговое скоплением ядер синцитиотрофобласта в балках, полнокровие в лакунах и сосудах.
Гистостереометрически не выявлено изменений в лабиринтном отделе плаценты в подопытных группах по сравнению с контролем. Однако, как и в первой серии эксперимента, регистрировалось ослабление отрицательной корреляционной зависимости между объёмной плотностью материнских лакун и цитоплазмой трофобласта, в данной серии более значительное при воздействии НКС, чем в условиях влияния ВКС (К – R = - 0,843; НКС - R = - 0,539; ВКС - R = - 0,716). Кроме этого, в группе крыс, получавших НКС, отмечалось наличие слабой отрицательной корреляционной зависимости между объёмной плотностью материнских лакун и плотностью сосудистого русла в лабиринтных балках (R = - 0,428).
Таким образом, во II серии эксперимента имеются качественные и количественные изменения структуры корреляцирнных связей между гистостереометрическими показателями плаценты по сравнению с I серией.
Это сочетается со снижением активности Г-6-ФД в структурах плаценты в НКС- и ВКС-группах (во всех вариантах сравнений с контролем - K-S- p < 0,001) (Табл. 4). Причем, активность в ТЭБ при воздействии ВКС ниже, чем при влиянии НКС.
Характер изменения активности МАО в плаценте крыс из подопытных групп зависел от концентрации свинца. При воздействии НКС активность МАО снижалась относительно контроля в ГК и НК (K-S, p < 0,05 и p < 0,001, соответственно), а в условиях влияния ВКС - увеличивалась во всех изученных структурах плаценты (p 0,01) (табл. 4).
Таким образом, особенностью влияния на плаценту НКС во II-й серии эксперимента, по сравнению с воздействием ВКС, является меньшее повреждение клеток и тканей органа на гистологическом уровне, но более выраженное изменение корреляционных связей между структурными элементами в лабиринте. Кроме этого, как и в I серии эксперимента, в НКС-группе II серии отмечается снижение активности МАО в структурных элементах плаценты.
В условиях нашего эксперимента гистологическое исследование почки плодов выявило в подопытных группах (НКС-II и ВКС-II) увеличение, относительно контроля, количества слоёв несформированных клубочков и недифференцированной почечной ткани, уменьшение числа канальцев и повышение объема соединительной ткани, дистрофические изменения эпителиальных клеток в канальцах, полнокровие сосудов и сладжирование эритроцитов. Воздействие ВКС, кроме этого, сопровождалось выявлением некротических изменений в эпителиальных клетках канальцев.
Таблица 4. Активность Г-6-ФД и МАО в структурах плаценты крыс
(в баллах) (серия II)
| Группа животных / фермент | Число плацент | Элемент плаценты | М | Ме | Результаты сравнений (K-S) | |
| К (II) / Г-6-ФД | 50 | ГК | 4,45 | 4,5 | 0,274 | НКС-ВКС, p < 0,05 |
| НК | 1,79 | 1,5 | 0,406 | НКС-ВКС, n.s | ||
| ТЭБ | 3,11 | 3 | 0,465 | НКС-ВКС, p < 0,001 | ||
| НКС (II) / Г-6-ФД | 50 | ГК | 2,98 | 3 | 0,807 | К – НКС, p < 0,001 |
| НК | 0,58 | 0,5 | 0,209 | К – НКС, p < 0,001 | ||
| ТЭБ | 2,76 | 2,5 | 0,546 | К – НКС, p < 0,001 | ||
| ВКС (II) / Г-6-ФД | 50 | ГК | 3,45 | 3,5 | 0,657 | К – ВКС, p < 0,001 |
| НК | 0,49 | 0,5 | 0,189 | К – ВКС, p < 0,001 | ||
| ТЭБ | 1,66 | 1,5 | 0,456 | К – ВКС, p < 0,001 | ||
| К (II) / МАО | ГК | 1,23 | 1 | 0,463 | НКС-ВКС, p < 0,001 | |
| 50 | НК | 0,66 | 0,5 | 0,287 | НКС-ВКС, p < 0,001 | |
| ТЭБ | 1,59 | 1,5 | 0,571 | НКС-ВКС, p < 0,001 | ||
| НКС (II) / МАО | ГК | 1,08 | 1 | 0,333 | К – НКС, p < 0,05 | |
| 50 | НК | 0,53 | 0,5 | 0,252 | К – НКС, p < 0,001 | |
| ТЭБ | 1,51 | 1,5 | 0,635 | К – НКС, n.s. | ||
| ВКС (II) / МАО | ГК | 1,83 | 2 | 0,395 | К – ВКС, p < 0,001 | |
| 50 | НК | 0,92 | 1 | 0,343 | К – ВКС, p < 0,001 | |
| ТЭБ | 1,84 | 2 | 0,928 | К – ВКС, p < 0,01 |
Обозначения: ГК – гигантские клетки, НК – негликогенные клетки спонгиозной зоны, ТЭБ –трофобласт эпителиальных балок лабиринта; n.s. – отсутствие достоверных различий.
В легких плодов НКС(II)- и ВКС(II)-групп отмечалась задержка развития органа. Активность МАО в бронхиальном эпителии и паренхиме лёгких снижалась, при этом уровень активности Г-6-ФД в этих же структурах лёгкого повышался (табл. 5). Последнее указывает на интенсификацию внутриклеточных метаболических процессов в ответ на действие токсиканта и является компенсаторной реакцией.
Биохимически установлено снижение, относительно контроля, активности СОД в головном мозге плодов из НКС(II)- и ВКС(II)- групп (p < 0,001 и p < 0,05, соответственно) (табл. 6). Уровень СОД в печени плодов из ВКС(II)-группы снижался (p < 0,05), а у плодов из НКС(II)-группы не отличался от контроля, но наблюдалась тенденция к увеличению.
Таблица 5. Активность ферментов в легком плода (в баллах) (серия II)
| Фермент /структуры легкого | Группа животных | Число матерей/плодов | М±м | Результаты сравнений (post-hoc ANOVA) | |
| с контролем | ВКС-НКС | ||||
| Г-6-ФД / паренхима | К (II) | 9/50 | 2,33±0,189 | - | - |
| НКС (II) | 9/50 | 3,87±0,269 | p = 0,000 | p = 0,019 | |
| ВКС (II) | 9/50 | 3,16±0,962 | p = 0,002 | - | |
| Г-6-ФД /бронхиальный эпителий | К II | 9/50 | 3,59±0,199 | - | - |
| НКС II | 9/50 | 4,38±0,343 | p = 0,006 | p = 0,061 | |
| ВКС II | 9/50 | 3,72±0,413 | p = 0,498 | - | |
| МАО / паренхима | К (II) | 9/50 | 1,45±0,166 | - | - |
| НКС (II) | 9/50 | 0,76±0,112 | p = 0,0000 | p =0,412 | |
| ВКС (II) | 9/50 | 0,65±0,121 | p = 0,0000 | - | |
| МАО /бронхиальный эпителий | К (II) | 9/50 | 2,16±0,126 | - | - |
| НКС (II) | 9/50 | 1,55±0,106 | p = 0,00111 | p = 0,601 | |
| ВКС (II) | 9/50 | 1,64±0,366 | p = 0,0168 | - | |
Таблица 6. Активность СОД в печени и головном мозге плодов (усл.ед./мг белка) (серия II)
| Группа исследования / ткань | Число плодов | Активность СОД (М±м) | Результаты сравнений с контролем (t-критерий) |
| К (II) / печень | 8 | 46,43 ± 1,6 | - |
| НКС (II) / печень | 8 | 52,58 ± 2,56 | p = 0,06 |
| ВКС (II) / печень | 8 | 39,15 ± 2,21 | p < 0,05 |
| К (II) / мозг | 8 | 34,06 ± 1,03 | - |
| НКС (II) / мозг | 8 | 24,00 ± 0,97 | p < 0,001 |
| ВКС (II) / мозг | 6 | 26,83 ± 3,13 | p < 0,05 |
Таким образом, воздействие на крыс испытанных концентраций свинца в течение одного месяца до наступления беременности и во время всей беременности (II-я серия эксперимента) сочетается со структурно-метаболическими нарушениями в органах и тканях плодов, снижением антиоксидантной защиты, задержкой внутриутробного развития.
4. Морфофункциональное состояние плаценты, органов и тканей плода в условиях воздействия на самку крыс нитрата свинца непрерывно в течение пяти месяцев до наступления беременности и во время всей беременности
В условиях максимальной длительности воздействия свинца (III серия эксперимента) в системе плацента-плод отмечался наиболее высокий уровень патологических изменений.
В плаценте наблюдались выраженные дистрофические, некробиотические и некротические изменения. При воздействии обеих концентраций свинца (НКС и ВКС) отмечалось сужение слоя гигантских клеток (ГК), гидропическая дистрофия, гиперхроматоз и разрушение их ядер, определялись участки некроза, очаговые кровоизлияния. Спонгиозный слой плаценты был истончён, по сравнению с контролем, а количество гликогенных островков и клеток в них - уменьшено. Основная масса негликогенных клеток (НК) в спонгиозной зоне имела мелкие размеры и пикнотичные ядра. Наряду с этим, отмечались гипертрофия некоторых НК и наличие в них гиперхромных ядер, неравномерное кровенаполнение сосудов в спонгиозной зоне.
В лабиринте плаценты у крыс, получавших НКС, выявлялось неравномерное кровенаполнение лакун: большое количество заполненных кровью широких лакун сочеталось с наличием резко суженных лакунарных пространств, которые практически не содержали крови. В целом имелось статистически значимое снижение объёмной плотности материнских лакун (M-W, p = 0,01) и сосудистого русла лабиринтных балок (M-W, p = 0,048), а также увеличение объёмной плотности цитоплазмы трофобласта лабиринтных балок (Мt, р = 0,01; M-W, p = 0,0017) (табл. 7).
В условиях влияния ВКС в лабиринте плаценты наблюдалось сужение материнских лакун и как следствие – уменьшение количества материнской крови и площади её соприкосновения с балками лабиринта. Отмечалось увеличение количества цитотрофобластических клеток и их гипертрофия, выявлялась десквамация эпителия балок.
Гистостереометрически в лабиринте плацент у крыс из ВКС-группы установлено снижение объёмной плотности сосудистого русла эпителиальных балок (M-W, p = 0,05). Отмечено также увеличение объёмной плотности ядер трофобласта (M-W, p < 0,025) и эпителия трофобластических балок (M-W, p < 0,05; Мt, р = 0,008, K-W, р = 0,005) (табл. 7).
Корреляционный анализ материалов гистостереометрического исследования показал незначительное ослабление при воздействии НКС и ВКС свойственных контролю отрицательных корреляционных зависимостей между объёмной плотностью материнских лакун и цитоплазмой трофобласта (контроль – R = - 0,809; НКС-группа - R = - 0,645; ВКС-группа - R = - 0,677), а также объёмной плотностью ядер трофобласта и просветом сосудов (контроль- R = - 0,455; НКС-группа - R = - 0,346; ВКС -группа- R = - 0,410). Кроме этого, в условиях влияния НКС выявлялась слабая отрицательная корреляционная зависимость между объёмной плотностью цитоплазмы трофобласта и просветом сосудов (R = - 0,433), а при поступлении ВКС ещё более слабая отрицательная корреляционная связь объёмной плотности материнских лакун с объёмной плотностью просвета сосудов (R = - 0,386).
Таблица 7. Объёмная плотность структур в лабиринтной зоне плаценты (%) (серия III)
| Группа животных | Число плацент | Показа тели* | Среднее (М) | Медиана Ме | Результаты сравнения (тест М-W) | |
| К (III) | 1 | 36,6 | 36 | 0,102 | НКС-ВКС, p = 0,05 | |
| 2 | 11,6 | 12 | 0,045 | НКС-ВКС, n.s | ||
| 50 | 3 | 31,6 | 32 | 0,113 | НКС-ВКС, p = 0,038 | |
| 4 | 17,8 | 20 | 0,079 | НКС-ВКС, n.s | ||
| 5 | 2,3 | 0 | 0,032 | НКС-ВКС, n.s | ||
| НКС (III) | 1 | 31,5 | 32 | 0,098 | К-НКС, p = 0,01 | |
| 2 | 12,4 | 12 | 0,061 | К-НКС, n.s | ||
| 50 | 3 | 37,8 | 39.6 | 0,106 | К-НКС, p = 0,0017 | |
| 4 | 15,7 | 16 | 0,075 | К-НКС, p = 0,048 | ||
| 5 | 2,5 | 0 | 0,033 | К-НКС, n.s | ||
| ВКС (III) | 1 | 35,5 | 36 | 0,110 | К-ВКС, n.s | |
| 2 | 13,9 | 16 | 0,060 | К-ВКС, p < 0,025 | ||
| 50 | 3 | 33,0 | 32 | 0,093 | К-ВКС, n.s | |
| 4 | 15,4 | 16 | 0,080 | К-ВКС, p = 0,05 | ||
| 5 | 2,2 | 0 | 0,034 | К-ВКС, n.s |
Обозначения: показатели*: 1 - материнские лакуны, 2 - ядра трофобласта, 3 - цитоплазма трофобласта, 4 – сосудистое русло эпителиальных балок, 5 - ядра эндотелия сосудов. n.s. – отсутствие достоверных различий.
Таким образом, в обоих случаях длительного введения самкам крыс свинца (НКС и ВКС) в лабиринте их плацент отмечалось достоверное уменьшение, по сравнению с контролем, объёмной плотности плодовых сосудов и увеличение объёмной плотности эпителиальных структур. В сочетании со снижением плотности материнских лакун (достоверное изменение при воздействии низкой концентрации свинца) это свидетельствует об утолщении плацентарного барьера и уменьшении объёма циркулирующей крови, следствием чего является нарушение обменных процессов в плаценте.
Об этом свидетельствует снижение активности ферментов в структурных элементах плаценты: Г-6-ФД в ТЭБ - наиболее важном для обмена между матерью и плодом структурном элементе (табл. 8). Следует отметить, что в ВКС-группе снижение активности Г-6-ФД в ТЭБ было более выраженным, по сравнению с НКС-группой (p < 0,05). Активность МАО также снижалась в ГК, НК и ТЭБ в НКС-группе, а при введении ВКС – в ГК и ТЭБ (табл. 8). Сравнение подопытных групп между собой выявило различия в уровнях активности МАО в ГК и ТЭБ (p < 0,001 и p < 0,01). В трофобласте плаценты у крыс из НКС- группы отмечался повышенный уровень активности МАО, по сравнению с самками из ВКС-группы, а в гигантских клетках – противоположный результат.
Таблица 8. Активность Г-6-ФД и МАО в структурах плаценты крыс (в баллах) (серия III).
| Группа животных / фермент | Число плацент | Элемент плаценты | Среднее (М) | Медиана (Ме) | Результаты сравнений (K-S) | |
| К (III) / Г-6-ФД | 48 | ГК | 3,92 | 4 | 0,570 | НКС-ВКС, n.s. |
| НК | 1,34 | 1,5 | 0,593 | НКС-ВКС, n.s. | ||
| ТЭБ | 2,79 | 3 | 0,779 | НКС-ВКС, p < 0,05 | ||
| НКС (III) / Г-6-ФД | 48 | ГК | 3,30 | 3 | 0,878 | К – НКС, p < 0,001 |
| НК | 1,47 | 1,5 | 0,711 | К – НКС, n.s. | ||
| ТЭБ | 2,68 | 2,5 | 0,877 | К – НКС, n.s. | ||
| ВКС (III) / Г-6-ФД | 48 | ГК | 3,44 | 3,5 | 0,634 | К – ВКС, p < 0,01 |
| НК | 1,55 | 1,5 | 0,483 | К – ВКС, n.s. | ||
| ТЭБ | 2,44 | 2,5 | 0,530 | К – ВКС, p < 0,001 | ||
| К (III) / МАО | ГК | 1,47 | 1,5 | 0,485 | НКС-ВКС, p <,01 | |
| 48 | НК | 0,84 | 1 | 0,392 | НКС-ВКС, n.s. | |
| ТЭБ | 2,02 | 2 | 0,626 | НКС-ВКС,p <,001 | ||
| НКС (III) / МАО | ГК | 0,98 | 1 | 0,289 | К – НКС, p < 0,001 | |
| 48 | НК | 0,68 | 0,5 | 0,311 | К – НКС, p < 0,05 | |
| ТЭБ | 1,48 | 1,5 | 0,574 | К – НКС, p < 0,001 | ||
| ВКС (III) / МАО | ГК | 1,92 | 2 | 0,475 | К – ВКС, p < 0,01 | |
| 48 | НК | 0,68 | 0,5 | 0,245 | К – ВКС, n.s. | |
| ТЭБ | 0,68 | 0,5 | 0,307 | К – ВКС, p < 0,001 |
Обозначения: см. таблицу № 4
Таким образом, в условиях максимальной длительности воздействия НКС и ВКС в плаценте выявлены: нарушение циркуляторных процессов, дистофические, некробиотические и некротические изменения, увеличение толщины плацентарного барьера, снижение интенсивности реакций энергетического обмена и деградации биогенных аминов. Комплекс отмеченных явлений мы оцениваем как проявление хронической субкомпенсированной клеточно-паренхиматозной недостаточности плаценты.
Это, наряду с прямым цитотоксическим действием свинца, приводит к значительным морфофункциональным нарушениям в органах и тканях плодов. В НКС-III- и ВКС-III-группах отмечаются дисциркуляторные, дистрофические, некробиотические изменения, а также задержка роста и дифференцировки таких органов как легкие и почки. В основе указанных патологических изменений лежит нарушение метаболических процессов, снижение реакций антиоксидантной защиты. Основанием для этого предположения служат данные о снижении активности Г-6-ФД и МАО в структурах легкого плода (табл. 9) и снижение активности СОД в их мозге (табл.10).
Таблица 9. Активность ферментов в легком плода (серия III)
| Фермент / структуры легкого | Группа животных | Число матерей/плодов | Активность в баллах (М±м) | Результаты сравнений (post-hoc ANOVA) | |
| с контролем | ВКС-НКС | ||||
| МАО / паренхима | К (III) | 8/48 | 1,66±0,108 | - | - |
| НКС (III) | 8/48 | 0,80±0,206 | p = 0,0000 | p = 0,360 | |
| ВКС (III) | 8/48 | 1,15±0,071 | p = 0,0009 | - | |
| МАО / бронхиальный эпителий | К (III) | 8/48 | 2,29±0,074 | - | - |
| НКС (III) | 8/48 | 1,47±0,129 | p = 0,0000 | p = 0,0002 | |
| ВКС (III) | 8/48 | 1,93±0,114 | p = 0,0008 | - | |
| Г-6-ФД / паренхима | К (III) | 8/48 | 2,16±0,188 | - | - |
| НКС (III) | 8/48 | 3,09±0,341 | p = 0,00005 | p = 0,957 | |
| ВКС (III) | 8/48 | 3,07±0,265 | p = 0,0004 | - | |
| Г-6-ФД / бронхиальный эпителий | К (III) | 8/48 | 3,60±0,261 | - | - |
| НКС (III) | 8/48 | 3,27±0,263 | p < 0,01 | p = 0,996 | |
| ВКС (III) | 8/48 | 3,27±0,392 | p < 0,01 | - | |
Таблица 10. Активность СОД в печени и головном мозге плодов
(усл.ед./мг белка) (серия III)
| Группа исследования / ткань | Число плодов | (М±м) | Результаты сравнений (t-критерий) | |
| с контролем | ВКС-НКС | |||
| К (III) / печень | 8 | 46,43 ± 1,60 | ||
| НКС (III) / печень | 11 | 60,88 ± 1,92 | p < 0,001 | p < 0,001 |
| ВКС (III) / печень | 8 | 29,03 ± 1,50 | p < 0,001 | |
| К (III) / мозг | 8 | 34,06 ± 1,03 | ||
| НКС (III) / мозг | 11 | 23,23 ± 0,47 | p < 0,01 | p > 0.05 |
| ВКС (III) / мозг | 8 | 20,64 ± 1,75 | p < 0,001 | |
Анализ литературных и собственных данных позволяет расценивать пренатальное воздействие свинца в качестве фактора высокого риска развития патологии внутренних органов и головного мозга.
Обобщая результаты проведённого исследования следует отметить, что механизмы влияния различных концентрации свинца (НКС и ВКС) на состояние системы плацента-плод схожи и представлены комплексом патологических изменений, таких как: повреждение тканей вследствие изменения окислительно-восстановительных реакций и снижения уровня антиоксидантной защиты, расстройства кровообращения. По мере увеличения длительности воздействия свинца (I-я, II-я и III-я серии) в плаценте изменяется соотношение между компенсаторными и патологическими процессами в сторону превалирования последних. При максимальной длительности воздействия свинца интенсивность повреждения, циркуляторные расстройства нарастают, утолщается плацентарный барьер, снижается интенсивность реакций энергетического обмена и деградации биогенных аминов. Все это неблагоприятно отражается на росте и дифференцировке органов и тканей плода. Характер патологических реакций в плаценте и у плода более выражен в условиях влияния токсической концентрации свинца.
Единство плаценты и плода с метаболических позиций связано с их пропорциональным ростом. Функциональная взаимосвязь между плацентой и плодом представляет собой интегральный компонент нормального роста и развития плода. нарушение роста плаценты, в условиях эксперимента или физиологической беременности, влечет за собой нарушение роста и развития плода (Hay W.W., 1999; Semczuk M. and Semczuk-Sikora A., 2001).
Исходя из этих позиций, анализ данных собственных исследований и анализ литературы позволил нам предложить следующий механизм повреждающего действия свинца на систему плацента – плод.
Свинец, введенный в организм, концентрируется в митохондриях, повреждает их и, тем самым, нарушает протекание энергетических процессов в них (Lidsky T.I. and Schneider J.S., 2003; Garza A. et al., 2006). Это ведет к тканевой гипоксии, обусловленной гистотоксическим и гипоксемическим действием свинца. Тканевая гипоксия, сопровождающая пренатальное воздействие свинца, способствует повышению степени восстановленности некоторых переносчиков электронов дыхательной цепи, что приводит к избыточной продукции свободных радикалов (Halliwell, 2006). Это влечет за собой нарушение системы антиоксидантной защиты (Lidsky T.I. and Schneider J.S., 2003).
Свинец оказывает прямое ингибирующее действие на активность супероксиддисмутазы, замещая собой Zn, входящий в активный центр фермента (Godwin H.A., 2001). Нами было установлено снижение активности фермента в головном мозге и печени плодов при пренатальном введении свинца. Снижение активности супероксиддисмутазы способствует как нарастанию уровня свободных радикалов, так и снижению мощности антиоксидантной защиты.
Известно, что в реакции, катализируемой глюкозо-6-фосфатдегидрогеназой, образуется основное количество восстановленного НАДФ (НАДФН), который является кофактором, необходимым для протекания практически всех биосинтетических реакций в организме. Установленное в наших экспериментах снижение активности этого фермента в различных клетках плаценты указывает на снижение уровня восстановленного НАДФ в клетках. Недостаток восстановленного НАДФ ведет к истощению фонда свободного глутатиона (GSH), так как НАДФН необходим для восстановления окисленного глутатиона (G-S-S-G) (Townsend D.M. et al., 2003). Снижение уровня восстановленного глутатиона в клетках, который является основным водорастворимым антиоксидантом в организме, ведет к значительному снижению уровня антиоксидантной защиты (Townsend D.M. et al., 2003). После истощения фонда свободного GSH происходят процессы, приводящие к нарушению мембран, ферментов, рецепторов, образованию комплексов альдегидов с белками и нуклеиновыми кислотами, что в конечном итоге вызывает в клетке патологические изменения и зачастую ее гибель (Узбеков М.Г. и Мошанская М.А., 1990). Кроме того, снижение уровня НАДФН ведет к снижению активности биосинтетических процессов (Lidsky T.I. and Schneider J.S., 2003).
Как было указано выше, введенный свинец, накапливаясь в митохондриях, повреждает их. Повреждение митохондриальных мембран ведет к нарушению активности моноаминоксидазы (МАО), которая является их интегральным компонентом. Известно, что в реакциях, катализируемых МАО, образуется перекись водорода, которая практически сразу же превращается в агрессивный гидроксильный радикал (Beckman H. and Ames, 1998). Значительное повышение активности МАО, установленное в наших экспериментах, свидетельствует об увеличении концентрации перекиси водорода (Beckman H. and Ames, 1998) и, как следствие, активации свободно радикальных реакций. Это особо важно для головного мозга, так как в головном мозге одним из основных источников свободных, кислородных радикалов является перекись водорода (Beckman H. and Ames, 1998).
Таким образом, свинец, попадая в организм, оказывает патогенное воздействие на важнейшие биохимические процессы, необходимые для нормального функционирования клетки.
Выводы:
1. Методом атомно-абсорбционной спектроскопии установлено дозозависимое увеличение концентрации свинца в крови беременных самок крыс и отсутствие зависимости этого показателя от длительности введения токсиканта с питьевой водой.
При введении низкой концентрации свинца (0,3 мг/л) в течение 1 или 5 месяцев до наступления беременности и во время беременности содержание свинца в крови самки крысы достоверно повышается (206,9±19,96 мкг/л и 189,25±10,56 мкг/л) по сравнению с соответствующими контролями (161,6±14,75 мкг/л и 169,3±13,34 мкг/л), в то время как между собой подопытные группы не различаются (p > 0,05).
При использовании высокой концентрации свинца (3,0 мг/л) в тех же условиях эксперимента содержание свинца в крови самки крысы (255,09±35,38 мкг/л и 227,83±41,16 мкг/л) достоверно выше, чем при воздействии низкой концентрации (p < 0,05). Длительность воздействия высокой концентрации свинца не оказывает достоверного влияния на его содержание в крови крыс (p > 0,05).
2. Введение низкой концентрации (0,3 мг/л) свинца самкам крыс в течение 1 или 5 месяцев до наступления беременности и во время беременности сопровождается увеличением пре- и постимплантационной гибели эмбрионов.
3. Низкая концентрация свинца, вводимая с питьевой водой самкам крыс до и во время беременности, оказывает негативное влияние на морфофункциональное состояние плаценты и плода. Низкая концентрация свинца вызывает в плаценте дисциркуляторные расстройства, реакции повреждения на фоне снижения активности глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы и моноаминоксидазы и разнонаправленных изменений активности НАДФ•Н-дегидрогеназы в различных структурах этого органа. Степень выраженности патологических изменений зависит от длительности поступления токсиканта. Длительное введение низкой концентрации свинца вызывает дистрофические, некробиотические и некротические, дисциркуляторные изменения в ткани почек и легкого плода, замедление их роста и дифференцировки.
4. Введение низкой и высокой концентраций свинца самкам крыс сопровождается достоверным снижением активности Zn-Cu-супероксиддисмутазы в головном мозге и печени плодов крыс. При воздействии высокой концентрации свинца этот процесс имеет большую степень выраженности.
5. В основе циркуляторных расстройств и реакций повреждения, а также нарушения нормального развития органов плода, лежат снижение активности Г-6-Ф-дегидрогеназы, катализирующей образование восстановленного НАДФ, необходимого для биосинтетических процессов, нарушение активности МАО, ответственной за обмен биогенных моноаминов, являющихся местными регуляторами роста и дифференцировки тканей, и снижение активности Zn-Cu-супероксиддисмутазы, влияющей на состояние антиоксидантной защиты.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
- Применение метода с хроматами для выявления солей свинца в тканях последа и новорожденных детей при аутопсии: информационное письмо / Н.И. Бубнова, Л.П. Пономарева, Н.П. Кирбасова, Г.В. Куликова. - М.: Министерство здравоохранения и медицинской промышленности Российской Федерации, 1995. - 8 с.
- Г.В. Куликова. Влияние нитрата свинца на некоторые показатели репродуктивной функции / Г.В. Куликова, Н.И. Бубнова, // Современные проблемы диагностики и лечения нарушений репродуктивного здоровья женщин: сб. науч. тр. II съезда акушеров-гинекологов Северного Кавказа, 9-11 сентября 1998 г. - Ростов-на-Дону, 1998. – С. 403.
- Состояние системы антиокислительной защиты в головном мозге при действии свинца / Н.И. Бубнова, И.В. Карпачевская, М.Г. Узбеков, Г.В. Куликова // Современные проблемы диагностики и лечения нарушений репродуктивного здоровья женщин: сб. науч. тр. II съезда акушеров-гинекологов Северного Кавказа (Ростов-на-Дону, 9-11 сентября 1998 г.) - Ростов-на-Дону, 1998. – С. 408.
- Куликова, Г.В. Влияние нитрата свинца на показатели эмбрионального развития и активность ферментов плаценты / Г.В. Куликова, Н.И. Бубнова // Новые технологии в акушерстве и гинекологии: материалы научного форума. - М.: 1999. - С. 229-231.
- Активность супероксиддисмутазы в мозге потомства крыс при антенатальном воздействии свинца / М.Г. Узбеков, И.К. Карпачевская, Н.И. Бубнова, Г.В. Куликова // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 1999. - № 12. - С. 667-669.
- Состояние системы антиоксидантной защиты в тканях плодов при антенатальном воздействии свинца / И.К. Карпачевская, Н.И. Бубнова, М.Г. Узбеков, Г.В. Куликова // Мать и дитя: материалы II Рос. науч. форума (Москва, 18-22 сентября 2000 г.). – М., 2000. - С. 474.
- Куликова, Г.В. Особенности структурной организации плаценты при воздействии свинца / Г.В.Куликова, Н.И. Бубнова // Мать и дитя: материалы II Рос. науч. форума (Москва, 18-22 сентября 2000 г.). – М., 2000. - С. 484-485.
- Состояние системы антиоксидантной защиты в мозге плодов крыс при антенатальной свинцовой интоксикации / И.К. Карпачевская, Н.И. Бубнова, М.Г. Узбеков, Г.В. Куликова // Труды XIII съезда психиатров России (Москва, 10-13 октября 2000 г.). – М., 2000. - С. 361.
- Состояние системы антиоксидантной защиты в печени потомства крыс при антенатальном воздействии свинца // М.Г. Узбеков, И.К. Карпачевская, Н.И. Бубнова, Г.В. Куликова // Патофизиология и экспериментальная терапия. – 2001. - № 1. – С. 18-23.
- Активность ZN, CU-содержащей супероксиддисмутазы в печени плодов крыс при антенатальной свинцовой интоксикации / И.К. Карпачевская, Н.И. Бубнова, М.Г. Узбеков, Г.В. Куликова // Мать и дитя: материалы III Рос. науч. форума (Москва, 22-26 октября 2001 г.). – М., 2001. - С. 69-70.
- Куликова, Г.В. Активность моноаминооксидазы в плаценте при воздействии свинца / Г.В. Куликова, Н.И. Бубнова // Мать и дитя: материалы III Рос. науч. форума (Москва, 22-26 октября 2001 г.). – М., 2001. - С. 95.
- Антенатальное воздействие свинца повреждает систему антиоксидантной защиты в мозге и печени потомства крыс / М.Г. Узбеков, Н.И. Бубнова, И.К. Карпачевская, Г.В. Куликова // Мать и дитя: материалы IV Рос. науч. форума (Москва, 21-25 октября 2002 г.). – М.: МИК, 2002. – Часть 1. - С. 613-615.
- Морфофункциональные особенности плаценты в условиях воздействия свинца / Г.В. Куликова, Н.И. Бубнова, М.Г. Узбеков, И.К. Карпачевская // Мать и дитя: материалы IV Рос. науч. форума (Москва, 21-25 октября 2002 г.). – М.: МИК, 2002. – Часть 1. - С. 363-364.
- Механизмы токсического действия свинца на развивающийся организм млекопитающих – свободнорадикальный компонент / М.Г. Узбеков, Н.И. Бубнова, И.К. Карпачевская, Г.В. Куликова // БИОАНТИОКСИДАНТ: материалы VI Международной конференции (Москва, 16-19 апреля 2002 г.). – М., 2002. - С. 581-582.
- Токсическое действие свинца на развивающийся организм млекопитающих связано с активацией свободнорадикальных процессов / М.Г. Узбеков, Н.И. Бубнова, Г.В. Куликова, С.Н. Шихов // Мать и дитя: материалы V Рос. науч. форума (Москва, 6-10 октября 2003 г.). – М., 2003. – С. 242.
- Куликова, Г.В. Гистологическая характеристика почки плода в условиях воздействия свинца (экспериментальное исследование) / Г.В. Куликова, Н.И. Бубнова, М.Г. Узбеков // Мать и дитя: материалы V Рос. науч. форума (Москва, 6-10 октября 2003 г.). – М., 2003. – С. 121.
- Куликова, Г.В. Морфофункциональная характеристика легкого плода при воздействии свинца на материнский организм (экспериментальное исследование) / Г.В.Куликова, М.Г. Узбеков // Мать и дитя: материалы VI Рос. науч. форума (Москва, 12-15 октября 2004 г.). – М., 2004. - С. 507.
- Куликова, Г.В. Характер влияния свинца на активность ферментов в элементах системы плацента-плод / Г.В. Куликова, М.Г. Узбеков С.Н. Шихов // Мать и дитя: материалы VII Рос. науч. форума (Москва, 11-14 октября 2005 г.). – М., 2005. - С. 124-125.
- Узбеков, М.Г. Активность СОД мозга и печени плодов крыс при пренатальном воздействии нитрата свинца / М.Г. Узбеков, Н.И. Бубнова, Г.В. Куликова // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2007. - № 12. - С. 632-634.
- Куликова, Г.В. Эмбриотоксическое влияние низкой концентрации свинца / Г.В. Куликова, Н.И. Бубнова, М.Г. Узбеков // Мать и дитя: материалы IX Рос. науч. форума (Москва, 3 - 6 октября 2007 г.). – М., 2007. – С. 137 – 138.
Соискатель Г.В.Куликова
