Scientific journal

Modern high technologies

ISSN 1812-7320

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,940

Широко распространенными загрязнителями окружающей среды являются соединения тяжелых металлов, соли которых оказывают гематоксическое влияние и могут вызывать развитие гипорегенераторной анемии [1,2,3,4]. Продолжительное течение анемии, особенно на фоне воздействия тяжелых металлов, может привести к формированию хронической гипо-апластической анемии, которая представляет угрозу для жизнедеятельности. Вместе с тем, способы лечения последней до настоящего времени остаются проблематичными. Однако своевременная коррекция течения металл-индуцированной анемии позволила бы заблаговременно предупредить развитие гипо- и аплазии костного мозга. В свете вышеизложенного, поиск новых доступных и эффективных способов патогенетической терапии больных анемическим синдромом представляет огромный теоретический и практический интерес.

Целью настоящего исследования являлось изучение корригирующего влияния прерывистой гипокситерапии на гемотоксическое воздействия тяжелых металлов.

Работа выполнена в рамках международного проекта «Изучение гематоксического влияния тяжелых металлов и возможности активации защитно-приспособительных механизмов организма при помощи нормо- и гипобарической гипоксии у взрослых и старых животных в сравнении» (научный руководитель проф. А.А. Аканов) при финансовой поддержке Министерства образования и науки Республики Казахстан

Материал и методы исследования. Исследования проведены на 40 белых крысах обоего пола, массой тела 180-220 г., с учетом рекомендаций, изложенных в «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых в экспериментальных и научных целях» Страсбург, 18.03.1986 г. с соблюдением всех норм и правил проведения экспериментов с участием животных (решение ЛЭК КазНМУ им. С.Д.Асфендиярова протокол № 2 от 18.04.2013г.). В конце эксперимента животных забивали под хлороформным наркозом и брали кровь и отпечатки костного мозга для исследования. Все животные подразделены на 4 серии по 10 опытов: 1-серия интактные особи; 2-серия контрольная группа крыс, подверженная прерывистому гипоксическому прекондиционированию; 3-серия животные, получавшие перорально ацетат свинца (АС) (15 мг/кг м.т.) и бихромат калия (БК) (3 мг/кг м.т.); 4-серия крысы, получавшие соединения металлов и курс гипокситерапии. Соли тяжелых металлов вводили в течение 3-х недель, ежедневно. Начиная с 3-недели после начала введения солей, крыс подвергали воздействию нормобарической гипоксии в течение 21 суток с экспозицией по 1 часу ежедневно. Модель нормобарической гипоксии создавали при помощи гипоксикатора, снижающего содержание кислорода в атмосферном воздухе до 10 %.

Гематологические исследования проводили на гематологическом анализаторе (Sysmex 1000i, Япония, 2010г.). Эритропоэтин (EPO) определяли на иммуноферментном анализаторе (TitanSunrise, Австрия) с помощью набора реагентов для иммуноферментного определения концентрации эритропоэтина в сыворотке (плазме) крови ЭРИТРОПОЭТИН – ИФА – БЕСТ.

Мазки-отпечатки костного мозга окрашивали по Романовскому-Гимза. Полученные экспериментальные данные статистически обработаны при помощи программы SРSS версия 16, STATISTICA, версия 7. Количественные показатели представлены в виде М(СО), Ме (25 %-75 %), где М – среднее значение, а Ме – медиана, 95 % ДИ.

Полученные результаты. У контрольных животных сразу после трехнедельного гипоксического прекондиционирования отмечалось статистически значимое увеличение в крови общего содержания гемоглобина на 16,4 %, средней концентрации гемоглобина в эритроците (МСНС) – на 11,8 %. В то же время общее количество эритроцитов уменьшалось на 33 % и MCV – на 13,2 % (Р≤0,001) (табл. 1).

Исследование EPO не выявило его присутствия в крови в условиях нормоксии у контрольных крыс, так как в этих условиях он определяется в очень незначительных значениях [5]. Это связано с тем, что в ответ на гипоксию синтез EPO индуцируется при участии железосодержащих транскрипционных гипоксия индуцибeльных факторов (HIFs) [6]. В присутствии кислорода HIF-1 и HIF-2 гидроксилируются, и быстро разрушаются в протеосомах [7]. Тогда как, в крови у крыс, подвергавшихся влиянию гипоксии, медиана содержания EPO составляла 25,1 МЕ/л (интерквартильный размах от 24,55 до 30,65 (Р<0,01).Таким образом, проведение гипоксической тренировки приводило к повышению синтеза и секреции EPO у животных.

Таблица 1

Показатели красной крови при гипоксическом прекондиционировании крыс

Под влиянием гипоксии в костном мозге площадь эритроидного ростка изменялась не существенно, хотя отмечалась тенденция к увеличению полихроматофильных нормоцитов. При этом статистически значимо уменьшались объем гранулоцитарного ростка на 16,1 %, содержание миелоцитов на 33,3 % и базофилов на 59,5 %.

У особей, получавших АС и БК, значимо уменьшались общее содержание гемоглобина крови на 20,0 %, показатель гематокрита – на 24,7 %, хотя число эритроцитов изменялось не существенно, был отмечен значительный лейкоцитоз. При этом показатель ширины распределения эритроцитов по объему (RDW-CV) повышался в 2,2 раза, что указывает на развитие выраженного анизоцитоза (табл. 2). Со стороны костного мозга у животных, получавших соединения тяжелых металлов, наблюдалось уменьшение эритроидного ростка на 30,0 % (p>0,05), пронормобластов в 2,2 раза, полихроматофильных нормоцитов на 10,1 % (p<0,021), оксифильных нормоцитов на 22,7 % (p>0,05), миелокариоциты не выявлялись. Эти данные позволяют заключить, что под влиянием введенных металлов.

EPO в крови у опытных крыс, подвергавшихся воздействию АС и БК, также как и у интактных крыс, не выявлялся, что также может быть связано с угнетением его синтеза солями тяжелых металлов. В то же время у этих животных подверженных гипокситерапии, значение EPO составляло 30,1 МЕ/л. Таким образом, 3-х недельная прерывистая гипоксия у животных, получавших соединения тяжелых металлов, повышала синтез EPO.

Прерывистая гипокситерапия у животных, получавших АС и БК, полностью устраняла уменьшение содержания гемоглобина и оно даже превышало контрольный уровень на 20,7 % (P≤0.05). При этом показатель гематокрита, по сравнению с данными нелеченных животных, увеличивался на 44,7 %, превышая контрольные значения на 9,0 %. Показатель ширины распределения эритроцитов по объему (RDW-CV) снижался по сравнению с нелеченными животными на 45,1 %, приближаясь к значению контрольного уровня. У леченных особей количество лейкоцитов не отличалось от контрольных значений (табл. 2).

Таблица 2

Показатели крови животных, получавших солей тяжелых металлов, корригированных гипокситерапией

Со стороны костного мозга при гипокситерапии, по сравнению с нелечеными опытными животными, отмечалось статистически значимое увеличение эритроидного ростка на 17,7 % (P<0.05), полихроматофильных нормоцитов на 42,8 % (P<0.05). При этом происходило увеличение количества лимфоцитов в 4,3 раза и эозинофилов в 5,0 раза, тогда как количество миелоцитов снижалось в 3,3 раза, сегментоядерных нейтрофилов на 35 % и в целом гранулоцитарный росток оставался уменьшенным.

Обсуждение полученных результатов. Изменения со стороны «красной» крови в результате адаптации к прерывистой нормобарической гипоксии заключались в преимущественном более раннем и выраженном увеличении синтеза гемоглобина. При этом под влиянием гипоксии общее количество эритроцитов в крови у опытных крыс оставалось ниже контрольного уровня на 39,7 % (р=0,017). Такое уменьшение количества эритроцитов в крови, очевидно, связано с тем, что прерывистый режим гипоксии (по 1 часу в рабочие дни в течение трех недель), с последующей реоксигенацией может явиться стрессорным фактором, приводящим к пероксидации липидов мембран эритроцитов. Однако стимуляцию эритропоэза следует ожидать в последующие сроки. Такое предположение основывается на том факте, что в костном мозге отмечалась явная тенденция к увеличению полихроматофильных нормоцитов, указывающая на начало стимуляции эритропоэза. Эти данные согласовываются с данными литературы. Так, Т.В. Серебровская и соавт. исследовали влияние периодических нормобарических гипоксических тренировок на гемопоэтические стволовые клетки периферическиой крови мужчин-добровольцев [8]. Было выявлено, что в течение недели после прекращения тренировок в периферической крови снижалось содержание гемопоэтических стволовых клеток. По мнению авторов, данный феномен связан с переходом стволовых клеток в ткани, что повышает их регенерационный потенциал. По данным Меерсон Ф.З. компенсаторные реакции при гипоксии реализуются в двух направлениях, что находится в зависимости от продолжительности гипоксического воздействия [9]. Так, при непрерывном нахождении в условиях гипоксии к концу первых суток начинается истинный эритроцитоз. В указанные сроки в костном мозге число молодых форм клеток увеличивается в 2 раза, к концу вторых суток – более чем в 3 раза. В условиях же прерывистой периодической гипоксии эти процессы развивались спустя некоторое время [9].

Результаты экспериментальных исследований показали, что у крыс, подвергавшихся воздействию солей тяжелых металлов, развивается дизэритропоэтическая, гипорегенераторная, микроцитарная анемия. На это указывало уменьшение в крови уровня гемоглобина, снижение показателя гематокрита, значимое, по сравнению с контролем, снижение величины среднего объема эритроцитов и развитие наглядного показателя анемии – выраженного анизоцитоза, а также снижение в пунктате костного мозга эритроидного ростка, пронормобластов, полихроматофильных и оксифильных нормоцитов и исчезновение миелокариоцитов. Полученные нами данные созвучны с данными литературы [10,11]. Поскольку важным фактором патогенеза металлиндуцированных анемий является подавление эритропоэза [12,13], в патогенетической коррекции таких анемий важное значение имеют стимуляторы эритропоэза.

Экспериментальные данные показали, что под влиянием гипоксической тренировки повышался синтез EPO, который является необходимым регулятором эритропоэза [14, 15, 16]. В настоящее время является общепризнанным то, что гипоксия активирует синтез EPO путем стимуляции гипоксия – индуцибельного фактора (HIF-1 alpha) [6].

Под влиянием 3-х недельной прерывистой гипокситерапии отмечалось существенное нарастание уровня гемоглобина, показателя гематокрита, статистически значимое увеличение в пунктате костного мозга площади эритроидного ростка и числа полихроматофильных нормоцитов у крыс, получавших тяжелые металлы. Так, если в периферической крови крыс, получавших АС и БК, среднее (СО) значение уровня гемоглобина составляло 103,1 (17,7), то у опытных крыс с гипокситерапией – 155,9 (18,9), что было выше на 51,4 % (р=0,012, z=–2,521) уровня гемоглобина нелеченых особей. У леченных гипоксией опытных особей нивелировались явления микроцитоза и анизоцитоза.

Если у опытных животных под влиянием тяжелых металлов развивался выраженный лейкоцитоз, за счет гранулоцитов, то гипокситерапия нормализовала количество лейкоцитов до контрольного уровня. При этом в костном мозге отмечалось 4-5 кратное увеличение лимфоцитов и эозинофилов. Рядом исследователей in vitro показано, что гипоксия способствует жизнеспособности гемопоэтических стволовых и прогениторных клеткок [17,18,19]. Эти данные позволяют предположить, что гипокситерапия стимулирует, наряду с эритропоэзом, и лимфопоэз в костном мозге

Таким образом, периодическая адаптация организма к гипоксии может явиться важным патогенетическим фактором стимуляции гемопоэза при угнетении функции костного мозга, вызванным продолжительным действием солей тяжелых металлов.