Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Функциональное состояние системы мононуклеарных фагоцитов легких при воздействии различных доз ксенобиотиков

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Функциональное состояние системы мононуклеарных фагоцитов легких при воздействии различных доз ксенобиотиков"

СИМФЕРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В. ФРУНЗЕ

РГ6 ОД

, л На правах рукописи

ШРАМКО Юлиана Ивановна

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ МОНОНУКЛЕАРНЫХ ФАГОЦИТОВ ЛЕГКИХ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ КСЕНОБИОТИКОВ

03.00.13 Физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Симферополь - 1995

Диссертация является рукописью

Работа выполнена в Крымском ордена Трудового Красного Знамени медицинском институте

Научный руководитель - доктор медицинских наук,

профессор Шлак Станислав Иванович

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор

Темурьянц Наталья Дрменовна

кандидат медицинских наук Михайлов Алексей Всеволодович

Ведущее учреждение: Одесским государственный медицинский

университет

Защита состоится " " (и&Р'ЛЯ' 1995г. в "_"на заседаю»!

специализированного ученого Совета К 20.02.02 в Симферопольском государственном университете им. М.В.Фрунзе (333036, Крьш, г. Симферополь, ул. Ялтинская, 4)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Симферопольского государственного университета

Автореферат разослан «¿0 " ¡ЛМО'М 1995г.

Ученый секретарь специализированного ученого совета,

доктор биологических наук

А .В.Янцев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Интенсификация хозяйственной деятельности человека привела к появлению новых химических соединений- ксенобиотиков. В мире ежегодно применяется 2.5 млн. т пестицидов(Р1шеп!е1 В; 1991).Эти вещества проникают во все компоненты биосферы , в том числе и живые организмы, вызывая у них острую и хроническую интокси-кацию(Кузнецова М.А.,1992).Поэтому нарастающее загрязнение окружающей среды послужило основой для создания новой дисци-плины-ксенобиолопш(Ковалев И.Е..Шипулина Н.В..1992)

Существует прямая зависимость между уровнем загрязнения окружающей среды пестицидами и заболеваемостью населе-ния(Спирин В.Ф.Константинова Г.К.,1993).Отмечается рост числа неспецифических заболеваний при постоянном профессиональном контакте с пестицидами(СЬапёта Н. е1. а1., 1992;1пБегга А.. а1.,1992;Кп^ег Е.,1993)

Вместе с тем , широкие группы населения подвергаются постоянному непрямому воздействию этих веществ преимущественно через продукты питания(Спыну Е.И. и др.Д993).Концентрация ксенобиотиков в них в основном не превышает предельно допустимую норму(Кутепов Е.Н.,1993). Поэтому, основная масса населения подвергаясь действию пороговых и допороговых доз пестицидов и нитратов, не страдает от острых отравлений. В работах многих авторов (Чутунихина Н.В. и др.,1991; Рустам М.С.,1993; Чугунихина Н.В., Ха-санова М.И.,1994) изучено влияние токсических концентраций пестицидов на неспецифическую резистентность организма.

Остается малоизученным влияние малых количеств ксенобиотиков на систему иммунитета, как основное звено в формировании адаптивных реакций на воздействие экологических факторов.

Система мононуклеарных фагоцитов легких, как важное звено неспецифической резистентности, (Громьотша Н.Ю. и др.,1993) испытывает влияние ксенобиотиков преимущественно при перораль-ном попадании (Павлов А.В. и др.,1991). Пестициды нарушают миграционную активность макрофагов и синтез важнейших клеточных ферментов (Якимова Е.Р.,1990). Негативное влияние на альвеолярные макрофаги отмечается авторами при пероральном введении веществ в дозе 1/2 ЛД 50 (Жамсаранова С.Д..1993)

Следует отметить недостаточное освещение в литературе вопроса воздействия малых доз ксенобиотиков на живые организмы в

целом и систему иммунитета в частности. Поэтому остается актуальным изучение влияния допороговых концентраций пестицидов на систему мононуклеарных фагоцитов легких.

Для изучения последствий биологического действия факторов окружающей среды важное значение имеет исследование адаптационных реакций целостного организма на различных его уровнях (Сидоренко Г.И. и др.,1991). В связи с этим целесообразно провести исследования в условиях in vivo и in vitro, чтобы отдифференцировать изменения, происходящие на клеточном и системном уровнях

Цель настоящей работы заключалась в изучении функционального состояния системы мононуклеарных фагоцитов легких крыс при длительном воздействии различных доз ксенобиотика гексахлорциклогексана.

Для достижения указанной цели были поставлены конкретные задачи;

1) изучить динамику показателей функционального состояния системы мононуклеарных фагоцитов легких и моноцитов крови крыс при воздействии различных доз гексахлорциклогексана в хроническом эксперименте;

2) по показателям состояния альвеолярных макрофагов, .моноцитов крови и пневмоцитов 2 порядка определить тип адаптационных реакций у крыс при воздействии различных доз гееса-хлорциклогексана в хроническом эксперименте;

3) изучить функциональное состояние альвеолярных макрофагов при воздействии различных концентраций гексахлорциклогексана в условиях in vitro.

Основные положения, выносимые на защиту;

1)Гексахлорцикдогексан в дозе, не превышающей ПДК, стимулирует защитные механизмы легких в начальный период своего воздействия. Антитоксическая защита легких осуществляется за счет притока моноцитов из периферической крови. Через три месяца после начала эксперимента наблюдается угнетение функционального состояния альвеолярных макрофагов. Однако, повышение функциональных резервов фагоцитоза и НСТ-теста в этот период указывает на отсутствие нарушений гомеостаза.

2) При воздействии гексахлорциклогексана в субтоксической дозе развивается реакция, характеризующаяся мобилизацией большого количества незрелых альвеолярных макрофагов с малой ферментативной и фагоцитарной активностью.

3)Гексахлорциклогексан в токсической дозе угнетает защитные механизмы легких, снижает резервы фагоцитоза.

Научная новизна.

Впервые проведено комплексное исследование функционального состояния альвеолярных макрофагов при воздействии различных, и, особенно, малых доз ксенобиотиков в хроническом эксперименте и условиях in vitro. Учтена также специфика взаимодействия альвеолярных макрофагов с пневмоцитами 2 порядка - клетками, продуцирующими сурфактант, и моноцитами крови. Впервые показано, что гексахлорциклогексан в дозах, не превышающей ПДК и субтоксической стимулирует неспецифическую резистентность легких на начальном этапе своего воздействия, что сменяется в дальнейшем реакцией угнетения основных функциональных характеристик системы мононуклеарных фагоцитов.

Практическая ценность работы.

Полученные данные свидетельствуют о высокой чувствительности системы мононуклеарных фагоцитов к действию ксенобиотиков. Методы ее оценки отличаются доступностью, простотой выполнения и хорошей воспроизводимостью. Использованные в работе цитохимические показатели всесторонне характеризуют различные стороны функционирования альвеолярных макрофагов, что позволило оценить состояние неспецифической защиты легких и всего организма.

Данные методики можно рекомендовать к применению при проведении эко-физиологического мониторинга, а также тестов для выявления донозологических состояний, возникающих при длительном действии малых доз ксенобиотиков. В дальнейшем на основании результатов наших исследований возможна разработка рекомендаций для нормирования антропогенной нагрузки.

Апробация работы

Основные положения диссертации доложены на научной конференции, посвященной 90-летию со дня рождения профессора М.И. Зазыбина "Актуалып проблеми нейропстологп та нейроонтогене-зу" (г.Киев,1993); научном семинаре "Новое в проблеме пестицидов и здоровья человека" (г. Симферополь, 1993); 1 национальном конгрессе анатомов, .гистологов и эмбриологов (г.Ивано-Фраиковск,1994); 14 съезде физиологов Украины (г.Киев,1994); научно-практической конференции,посвященной 80-летию Т.В. Золотаревой (г.Киев,1994); 3 научной конференции морфологов СНГ "Морфофункциональный статус млекопитающих и птиц" (г.Симферополь, 1995).

Публикации.

По материалам исследований, представленных в диссертации, опубликовано 12 печатных работ.

Объем и структура диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, списка литературы. Работа изложена на 139 страницах машинописного текста, включает 20 таблиц и 28 рисунков. Слисок литературы включает 253 наименований, из них 162 отечественных и 91 иностранный источник.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Экспериментальная часть работы выполнена на 140 белых крысах-самцах линии "Вистар", массой 180-200г, полученных из питомника "Крюково" Московской области.

В качестве воздействующего фактора был использован ксенобиотик - хлорорганический пестицид гексахлорциклогексан (ГХЦГ); его ЛД50 - 300-500 мг/кг, ПДК в воде составляет 0.02 мг/л (Павлов А.В.,1986).

Хронический эксперимент с ГХЦГ был выполнен на 100 крысах. Животные подвергались ежедневной затравке водным раствором этого вещества в течение 90 суток. Затравку проводили перорально, поскольку это наиболее распространенный и естественный путь поступления в организм ксенобиотиков. Для этого использовали металлический зонд, насаженный на корпус шприца типа 'Рекорд'. На протяжении всего опыта производили коррекцию между количеством вводимого вещества и массой животных.

Крысы были распределены на 4 группы по 25 особей в каждой. В 1 группе животные получали пестицид в дозе, не превышающей ПДК (0.01 мг/л),во 2 группе - в субтоксической дозе (1/100ЛД 50л 3 группе - в токсической дозе (1/10 ЛД 50).Животные 4 группы использовались в качестве контрольных и получали воду.

Изучение системы мононуклеарных фагоцитов проводили в бронхоальвеолярных смывах(БАС),гистологических препаратах легких и периферической крови. Забор материала проводили на 7,30,60,90 сутки после начала затравки, а также через 60 суток после ее прекращения для изучения последействия ГХЦГ. При этом каждый раз брали по 10 животных из каждой группы. Контроль был динамическим. Учитывая существование циркадных ритмов определяемых показателей, забор материала осуществляли в одно и то же

время суток - в утренние часы.

Кровь получали из хвостовой вены, жидкость БАС - после умерщвления животных путем 5-кратного промывания легких 0.9% раствором Na С1; гистологические препараты - по стандартной методике (Лилли Р.,1969) после заполнения легких 10% раствором нейтрального формалина и фиксации в этом же растворе не менее 3 суток.

В эксперименте in vitro было использовано 40 крыс. Жидкость БАС распределяли по 1 мл в 4 серии пробирок так, чтобы концентрация ГХЦГ в них составила; в 1 серии 0.0008 мг/л, во 2 серии -0.008 мг/л, в 3 серии - 0.08 мг/л.4 серия - контрольная с 0.9% раствором NaCl.

Морфофункциональное состояние системы мононуклеарных фагоцитов оценивали по цитохимическому статусу альвеолярных макрофагов. В этих клетках с использованием тест-системы НПО "Реакомпекс" (г. Чита) определяли фагоцитарную активность (ФА), равную проценту фагоцитирующих клеток из числа сосчитанных макрофагов; фагоцитарный индекс (ФИ) - среднее число частиц, поглощенных одним активным макрофагом и количество НСТ-положительных клеток. Функциональные резервы фагоцитоза и НСТ-теста вычисляли по отношению показателей при стимуляции продигиозаном к аналогичным в базалъных условиях. Определяли также количество альвеолярных макрофагов в лаваже (тыс. в 1 мм3) и 100 альвеолах среза легкого, а также абсолютное и относительное количество моноцитов периферической крови. Для оценки функциональной активности альвеолярных макрофагов и степени их взаимодействия с системой сурфактанта проводили карио- и биометрическое исследование(по методике Хватова Б.ГГ,1969).

В эксперименте in vitro определяли показатели НСТ-теста, а также активность кислой фосфатазы и протеолитических ферментов альвеолярных макрофагов.

Обработку и анализ экспериментальных данных проводили с помощью параметрических статистических методов на ЭВМ "Электроника МК 51" по стандартным программам. Для оценки достоверности использован t-критерий Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНР1Е

При воздействии различных доз ГХЦГ в хроническом эксперименте нами выявлен ряд особенностей изменения количества, функциональных и метаболических показателей альвеолярных макрофагов. Была учтена специфика их взаимодействия с пневмоцитами 2

порядка -клетками, продуцирующими сурфактант, а также синхронные изменения количества моноцитов периферической крови. Последние характеризуют адаптивные реакции системы иммунитета всего организма и подтверждают целостный характер воздействия ксенобиотиков. Для большинства показателей реакции носили дозо-зависимый характер и отличались фазным течением.

При воздействии дозы, не превышающей ПДК, начальная фаза изменений наблюдалась в течение первого месяца эксперимента (рис.1). В этот период происходило снижение относительно контроля ФА в нестимулированных макрофагах на 51.26% (р<0.05), в стимулированных - на 47.22% (р<0.05). Уменьшились спонтанная поглотительная способность макрофагов на 23.21% (р<0.05) и спонтанная активность митохондриальных ферментов на 76.41% (р<005). Количество альвеолярных макрофагов в просвете альвеол было выше контрольного на 55.34% (р<0.05),а размеры ядер - меньше на 15.51% (р<0.05). В этот период фагоцитоз реализовывался по экстенсивному пути, что подтверждалось отрицательной корреляцией между количеством макрофагов в альвеолах и размерами их ядер (г=-0.4) и между количеством моноцитов в 1 мм3 крови и макрофагов в смывах (г=-0.8).

Вторая фаза регистрировалась на 60-е сутки затравки (рис.2). Она характеризовалась выраженным напряжением защитных сил организма, имеющим все же экстенсивный характер. Это выражалось в увеличении количества макрофагов в бронхоальвеолярных смывах на 187% (р<0.001) и просвете альвеол на 71.20% (р <0.01). Это сопровождалось переходом клеток в состояние "функциональной гипертрофии" (Шпак СМ. и др.,1989) - увеличением размеров ядер макрофагов на 33.75%, а пневмоцитов 2 порядка - на 28% от контроля (р <0.05). В то же время, сниженными оставались показатели спонтанного и стимулированного фагоцитоза (р<0.05) и НСТ-теста (р<0.001). Однако, функциональные резервы ФА превышали контрольные на 6.31% (р < 0.01), ФИ - на 24.69% (р <0.05). Резерв НСТ-теста был одинаков с контрольным (р<0.05).

Третья фаза начиналась с 90-х суток эксперимента (рис.3). Она может быть расценена, в целом, как фаза угнетения. В пользу этого свидетельствовало снижение синтеза ядерной ДНК, угнетение спонтанной (на 54.98%) (р <0.05) л стимулированной (на 56.76%) ФА мак-рофагов(р <0.05) и ее функционального резерва (р<0.01), а также показателей НСТ-теста (р <0.01). В то же время, значительное увеличение поглотительной способности макрофагов (на 70.03% в ба-зальных и на 132.40% в стимулированных условиях (р <0.05),

%

60 50 40 30 20 10 ■ о-Е •10 -20 --30 --40 --50 --60 -

Морфофункциональное состояние альвеолярных макрофагов и моноцитов крови крыс при воздействии ГХЦГ в дозе, не превышающей ПДК ( 30-е сутки опыта) ( % относительно контрольного уровня)

5.19

53.34

50

23.03

5.2Е

17.12

10

4.76

БАС Г

М %

ФАрез.

*с ФИрез.

^С. ,не

НСТрез [ ,;\5

-15.51

ПЦ II

-23.21

-47.22

-56.26

-53.76

Рлс.1

. %

Приложение к рис.1 Условные обозначения

БАС количество макрофагов в бронхоальвеолярных

смывах

Г количество макрофагов в просвете альвеол

Мус относительное количество моноцитов крови

М абсолютное количество моноцитов крови

ФА спонтанная ФА

ФИ спонтанный ФИ

нет спонтанный НСТ-тест

ям размеры ядер альвеолярных макрофагов

ФАст, стимулированные показатели

ФИст,

НСТст ФА, ФИ, НСГ-теста

ФАрез, функциональные резервы

ФИрез,

НСТрез ФА, ФИ, НСТ-теста

Морфофункциональное состояние альвеолярных макрофагов и моноцитов крови крыс при воздействии ГХЦГ в дозе, не превышающей ПДК ( 60-е сутки опыта) ( % относительно контрольного уровня)

187;64

33,75 28,77

-63,56

Морфофункциональное состояние альвеолярных макрофагов и моноцитов крови крыс при воздействии ГХЦГ в дозе, не превышающей ПДК ( 90-е сутки опыта) ( % относительно % контрольного уровня)

Условные обозначения

н нрилоясенш; к рис.1 р ^

180 170 160 150 140 130 150 110 100 90 £0 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20 -30

Морфофункциональное состояние альвеолярных макрофагов и моноцитов крови крыс при воздействии ГХЦГ в дозе, не превышающей ПДК (150-е сутки опыта) ( % относительно контрольного уровня)

171,43

164,58

83.72

69,57

3,13

10,36

11.93

15

-10,43

М%

ФА ФАСТ.

.рез. ФИ ФИст. ФИрез. 7,5

РИС.4

НСТреэ. ЯМ ПЦII

-39,12 -39,66

Морфофункциональное состояние альвеолярных макрофагов и моноцитов крови крыс при воздействии ГХЦГ в субтоксической доза ( 30-е сутки опыта) ( % относительно контрольного уровня)

66.67

-50 • •61 -

-57.86

-56.51

-54.43

%

Морфофункциональное состояние альвеолярных макрофагов и моноцитов крови крыс при воздействии ГХЦГ в дозе, не превышающей ПДК ( 30-е сутки опыта) ( % относительно контрольного уровня)

-63,56

Морфофункциональное состояние альвеолярных макрофагов и моноцитов крови крыс при воздействии ГХЦГ в субтоксической дозе {90-е сутки опыта) (% относительно

функционального резерва ФИ на 101.23% (р <0.05) и резерва НСТ-теста на 80.00% (р <0.05) указывали на высокие адаптационные возможности системы мононуклеарных фагоцитов легких.

На 150-е сутки наблюдалось увеличение спонтанной ФА на 10.36% (р <0.05), стимулированной ФА на 11.93%, а также спонтанного и стимулированного ФИ на 69.57% и 83.72% соответственно (р <0.05). Также наблюдалась стабилизация количественных и биометрических показателей (рис.4).

Полученные данные свидетельствуют о начальной стимуляции фагоцитарной реакции при воздействии дозы ГХЦГ, не превышающей ПДК, сменяющейся на третьем месяце эксперимента угнетением, сопровождающемся снижением активности окислительно-восстановительных ферментов и синтеза ядерной ДНК. Однако, увеличение резервов ФА и ФИ в данные сроки указывает на сохраненные адаптационные возможности легких и отсутствие нарушений гомеостаза.

При введении субтоксической дозы ГХЦГ первую фазу изменения изучаемых показателей наблюдали, начиная с 30 суток эксперимента (рис 5). В этот период произошло увеличение количества макрофагов в просвете альвеол на 4.65% (р <0.01), моноцитов в 1 мм3 крови на 66.67% (р <0/05). Одновременно наблюдалось снижение показателей спонтанного и стимулированного НСТ-теста р<0.05, а также уменьшение размеров ядер макрофагов на 54.43% (р<0.05) м пневмоцитов 2 порядка на 17.14% (р<0.01). Эти изменения, в сочетании с увеличением функциональных резервов НСТ-теста и ФИ (р<0.05), можно характеризовать как стадию тревоги в развитии общего адаптационного синдрома с увеличением компенсаторных возможностей макрофагов. В то же время, угнетение синтеза ядерной ДНК и низкие показатели кислородозависимого клеточного метаболизма указывали на приближение фазы угнетения.

На 60-е сутки зарегистрирована вторая волна изменений (рис.6). В эту фазу негативное влияние ГХЦГ продолжало усиливаться, что проявилось в угнетении фагоцитоза и активности мито-хондриальных ферментов (р <0.05). Адаптация продолжала реализо-вываться за счет притока в альвеолы клеток из депо - количество макрофагов в лаваже увеличилось на 86.21% (р <0.01) и в просвете альвеол на 155.92% (р <0.05). Однако, повышенные резервы фагоцитоза на 16.84% (ФА) и 11.11% (ФИ) (р <0.05) и НСТ -теста на 50.00% (р<0.05) говорили о сохраненном гомеостазе легких.

Следующая фаза изменений регистрировалась на 90-е сутки

затравки(рис 7). Ее характеризовали снижение спонтанной и стимулированной ФА (р <0.05), а также ее функционального резерва на 8.33% (р <0.01) от контроля. Угнетению подверглись также и показатели НСТ-теста (р <0.05) и его функционального резерва (р <0.05). Однако, резкая стимуляция поглотительной способности макрофагов (р < 0/05) в спонтанных и стимулированных условиях, а также стабилизация биометрических показателей указывали на начавшийся процесс восстановления нарушенного равновесия в системе моно-нуклеарных фагоцитов легких.

150-е сутки были отмечены достоверным повышением показателей спонтанных и стимулированных ФА (р<0.05) и ФИ (р <0.05). а также функционального резерва ФИ на 25.00% (р <0.001). Со стороны антитоксических систем наблюдалось снижение спонтанной активности ферментов на 49.38% (р <0.05). Однако, увеличение резервных возможностей НСТ-теста на 50.00% (р <0.001) указывало на начавшееся восстановление функции гексозомонофосфатного шунта. Стабилизация размеров ядер макрофагов и пневмоцитов 2 порядка (р <0.05) сопровождалась увеличением количества макрофагов на 131.36% в просвете альвеол (р <0.05), а изменения количества моноцитов были недостоверны. Число макрофагов в лаваже было умеренно снижено (на 10.55% от контроля (р <0.05)). Диссонанс между количеством клеток в смывах и альвеолах связан, по-видимому, с поступлением в последние макрофагов из интерстициалыюго пула, обладающих повышенной адгезивностью (Литвинов H.H., Гасимова Э.М., 1990).

Под влиянием токсической дозы ГХЦГ первая волна изменений наблюдалась уже на 7 сутки и продолжалась весь первый месяц эксперимента. В течение этого периода отмечалось снижение показателей стимулированного НСТ-теста на 67.39% (р <0.001), его функционального резерва на 12.61% (р <0.05) и увеличение количества макрофагов в просвете альвеол на 72.37% относительно нормы (р < 0.05). Существование отрицательной корреляции между количеством макрофагов в смыве и их спонтанной ФА (г=-0.6) .относительный моноцитоз периферической крови до 89.47% (р <0.01) косвенно подтверждали экстенсивный характер фагоцитарной реакции, показатели которой были в этот период недостоверны. Биометрические показатели в этот период были снижены на 5.87% (пневмоциты 2 порядка (р <0.001)) и на 15.51%; (макрофаги (р <0.05)).

Вторая фаза регистрировалась на 60-е сутки. В целом, ее можно оценить как стадию угнетения морфофункциональных характеристик альвеолярных макрофагов. Это подтверждалось снижением ко-

личества макрофагов в бронхоальвролярных смывах на 56.75% (р <0.05), угнетением спонтанного и стимулированного фагоцитоза (р <0.05) и НСТ-теста (р <0.05). Однако, повышенные резервные возможности ФИ (р <0.05) и НСТ-теста (р < 0.05), положительная корреляция отношения моноциты/макрофаги(г=-0.9), а также увеличение содержания до 92.00% от контроля моноцитов в 1мм3 крови (р<0.05) не позволяли повреждениям принять необратимый характер. Подтверждение тому - напряженные процессы синтеза в клеточном ядре. Размеры последних в этот период увеличились на 31.62% (р <0.01), а величина пневмоцитов 2 порядка возросла на 46.14% (р <0.05). Вариационные кривые в этот период также отражали напряжение защитных сил организма - они были растянуты .сдвинуты вправо и имели несколько пиков.

Следующий этап изменений наблюдался начиная с 90-х суток и продолжался после отмены ГХЦГ. В эти сроки наблюдалось постепенное восстановление показателей спонтанного и стимулированного фагоцитоза, причем раньше восстановилась поглотительная способность (р <0.05). Функциональный резерв ФИ оставался высоким до конца наблюдений (р <0.05), а резервные возможности ФА не достигли контрольных значений (р <0.05). Количество макрофагов в смыве было снижено на 55.22% от нормы (р <0.05), а в просвете альвеол незначительно превышало таковую. Такие данные, в сочетании со стабилизацией биометрических показателей, говорили о восстановлении неспецифической резистентности легких. В периферической крови наблюдался относительный моноцитоз до 104.76% от контроля (р <0.01). До конца эксперимента оставалась сниженной спонтанная (на 49.81% ) и стимулированная (на 61.84%) активность митохондриальных ферментов (р <0.05), а также се функциональный резерв - на 18.00% (р <0.01). Это указывает на истощение антитоксических свойств макрофагов. В то же время, хорошая поглотительная способность клеток говорит о неиспользованных резервных возможностях неспецифической защиты и переходе на интенсивный путь адаптации.

Угнетение функциональной активности альвеолярных макрофагов при массированном действии неблагоприятных факторов окружающей среды отмечается в ряде работ. Кругликов Г.Г. и др.(1992) указывают на угнетение фагоцитарной активности макрофагов легких при фагоцитозе природного цеолита. Функции альвеолярных макрофагов изменяются под влиянием конденсата танина (КоЬгЬасЬ М.,1994). Воздействие пестицидов в токсической дозе способствует угнетению неспецифического иммунитета в легких (Малова Н.Г.,

ГОаблхтнская А.В.,1994).

В ходе исследования влияния различных концентраций ГХЦГ в условиях in vitro на функциональное состояние системы кононук-леарных фагоцитов легких выявлены следующие особенности реакции альвеолярных макрофагов.

Концентрация 0.0008 мг/л вызвала достоверное снижение активности кислородозависимого метаболизма в спонтанных условиях на 26.47% (р <0.05). Отмечалось также снижение функционального резерва НСТ-теста на 31.81% (р <0.05). Такие изменения наблюдались на 60-е сутки эксперимента. Тем не менее, активность протео-литических ферментов (р <0.01) и кислой фосфатазы (р <0.001) была достоверно увеличена, что косвенно подтверждало высокую активность антитоксических систем макрофагов.

Воздействие концентрации 0.G08 мг/л вызвало увеличение показателей стимулированного НСТ-теста на 1.01% (р<0.001).Таких изменений в хроническом эксперименте не наблюдалось. Изменения спонтанного теста и его функционального резерва носили недостоверный характер. Протеолитические ферменты (р<0.01) и кислая фосфатаза (р <0.001) сохраняли высокую активность.

Под влиянием концентрации 0.08 мг/л также произошла увеличение показателей стимулированного НСТ-теста на 1.01% (р<0.001), а изменения спонтанного теста и его резервных возможностей были недостоверны. Активность кислой фосфатазы (р <0.001) и протеолитических ферментов были выше уровня контрольных.

Таким образом, в условиях in vitro при воздействии субтоксической и токсической доз не отмечалось снижения активности кислородозависимого клеточного метаболизма. В эксперименте in vivo, напротив, наблюдалось стойкое уменьшение показателей НСТ-теста. Таким образом, угнетение митохондриальных ферментов в организме происходило у клеток предшественников альвеолярных макрофагов. Высокая активность других антитоксических систем говорила об имеющихся резервах адаптации системы мононуклеарных фагоцитов легких. Доза, не превышающая ПДК, в эксперименте in vitro угнетала активность НАДФ-оксидаопых ферментов и их функциональные резервы. Эти результаты согласуются с данными хронического эксперимента, в течение которого данная концентрация ГХДГ вызывала стойкое снижение показателей НСТ-теста.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результатом взаимодействия химических веществ с живыми системами является нарушение равновесия между организмом и

средой. Особенностью такого изменения является возникновение защитных реакций, способных нейтрализовать действие внешних агентов на начальном этапе. Недостаточно изученными оставались ранние проявления компенсаторно-приспособительных реакций при воздействии факторов малой интенсивности химической природы. Оценка физиологической значимости этих реакций позволяет раскрыть мехазшзмы действия малых доз ксенобиотиков на живые организм. Существенным является выявление компенсаторных сдвигов, которые могут предшествовать деструктивным изменениям или сопутствовать им.

Нами показана особая роль системы мононуклеарных фагоцитов легких в адаптационных процессах организма под действием малых доз ксенобиотиков. Реализация ответной реакции на повреждающие факторы, наряду с общими механизмами (Мингалимова Р.Г., 1991), имеет ряд особенностей. В частности, она зависит от силы раздражителя (Темурьянц Н.А.,1989; Гаркави Л.Х. и др., 1990). Последнее подтверждается и нашими исследованиями.

Собственные результаты дают основание полагать, что не только большие, но и малые дозы ксенобиотиков оказывают влияние на такое важное звено неспецифической резистентности, как система мононуклеарных фагоцитов легких. Реакции последней на воздействие различных доз гексахлорциклогексана имеют фазный характер. При введении ксенобиотика в токсической дозе развивается выраженная реакция угнетения, распространяющаяся и на функциональные резервы фагоцитоза. Доза, не превышающая ПДК и субтоксическая доза вызывают сходные изменения, отличающиеся лишь по срокам возникновения. Они выражаются в начальной мобилизации большого количества незрелых макрофагов, обладающих малой ферментативной и фагоцитарной активностью. Данная фаза сменяется угнетением всех характеристик клеток, включая функциональный резерв фагоцитарной активности. Такие изменения при продолжении воздействия могут привести к развитию преморбид-ных состояний и болезни. Однако, повышенные резервные возможности фагоцитарного индекса указывают на тенденцию к интенсификации фагоцитоза. Таким образом, не превышающая ПДК и субтоксическая дозы формируют комплекс морфофункциональных сдвигов, обеспечивающих физиологически обоснованный адаптационный процесс и предотвращающих необратимые повреждения. В пользу последнего говорит достоверное восстановление основных цитохимических показателей в период последействия ГХЦГ.

В условиях in vitro происходит угнетение ферментативной ак-

тивности макрофагов при воздействии дозы, не превышающей ПДК, которое распространяется и на ее функциональные резервы. При воздействии же токсической и субтоксической доз in vitro наблюдается стимуляция кислородозависимых ферментных систем альвеолярных макрофагов. Таким образом, токсические и субтоксические дозы в хроническом эксперименте угнетают иммунные реакции на системном уровне, а на оффекторном уровне - оказывают стимулирующее влияние. Доза, не превышающая ПДК, вызывает мобилизацию защитных сил организма. Однако, угнетение показателей НСТ-теста как in vivo, так и in vitro, в сочетании со снижением ряда других морфофункциональных характеристик макрофагов дает основание полагать, что ГХЦГ в данной концентрации при длительном введении оказывает угнетающее влияние на защитные механизмы легких.

Полученные нами данные подтверждают несостоятельность концепции пороговости, в основу которой положено представление о том, что количество вещества, находящееся ниже порогового значения (ПДК), является недействующим, безопасным для здоровья. Данные о недостатках данной концепции все чаще появляются в последние годы (Бардик Ю.В.,1990; Григорьев В.Н. и др., 1992). В связи с этим имеет практическое значение проведение дальнейших исследований, сопоставляющих физиологические реакции клеточных систем в регуляторных системах (нервной и эндокринной) при воздействии малых доз ксенобиотиков в различных условиях.

ВЫВОДЫ

1) Действие различных доз гексахлорциклогексана in vivo и in vitro сопровождается изменениями морфофункционального состояния системы мононуклеарных фагоцитов легких крыс, характер которых определяется дозой вводимого вещества.

2) При воздействии гексахлорциклогексана в субтоксической и не превышающей ПДК дозах в течение первого месяца эксперимента наступает активация функциональных характеристик альвеолярных макрофагов - повышение их количества и увеличение функциональных резервов фагоцитоза. На втором месяце эксперимента происходит значительное (до 187.64% - не превышающая ПДК и 86.21% - субтоксическая доза) увеличение количества макрофагов и рост функциональных резервов ФА и ФИ. Однако, напряжение адаптационных процессов не приводит к повышению активности ферментов альвеолярных макрофагов.

3) На 90-е сутки воздействия субтоксической и не превы-

шающей ПДК доз наблюдается истощение функционального состояния альвеолярных макрофагов - происходит угнетение фагоцитарной активности и НСТ-теста. В то же время, особенностью данной фазы является увеличение поглотительной способности клеток на 70.03% (не превышающая ПДК) и 92.94% (субтоксическая доза). Функциональные резервы ФИ и НСТ-теста сохранены После прекращения воздействия гексахлорциклогексана в дозах, не превышающей ПДК и субтоксической наблюдается статистически значимое увеличение количества альвеолярных макрофагов, а также повышение показателей фагоцитоза и функционального резерва НСТ-теста.

4) При воздействии гексахлорциклогексана в токсической дозе происходит существенное угнетение, наиболее выраженное к концу второго месяца. В этот период наблюдается снижение количества макрофагов на 56.75%, угнетение ФА, ФИ и НСТ-теста. После прекращения воздействия гексахлорциклогексана в токсической дозе происходит достоверное восстановление фагоцитарной активности и поглотительной способности макрофагов. Однако, до конца эксперимента остаются «шжекными количество альвеолярных макрофагов, активность митохондриальных ферментов, ее функциональный резерв и резервные возможности ФА.

5) Гексахлорциклогексан оказывает дозозависимое воздействие на количество моноцитов периферической крови, что связано с морфофункциональными характеристиками альвеолярных макрофагов. При воздействии субтоксической и не превышающей ПДК доз в стадию активации наблюдается моноцитоз и массовое поступление в альвеолы молодых макрофагов с повышенными функциональными резервами фагоцитоза, а в стадию угнетения наблюдается монопения. При воздействии токсической дозы гексахлорциклогексана на 150-е сутки наблюдается монопения, сопровождающаяся снижением функциональных резервов НСТ-теста и ФА.

6) Отмечается дозозависимое функциональное взаимодействие альвеолярных макрофагов и лневмоцитов 2 порядка : субтоксическая и не превышающая ПДК дозы гексахлорциклогексана в течение первых двух месяцев увеличивают синтез сурфактанта и фагоцитоз его альвеолярными макрофагами. После двух месяцев воздействия происходит истощение функции лневмоцитов 2 порядка и снижение активности макрофагов. Токсическая доза гексахлорциклогексана вызывает синхронную стимуляцию функционального взаимодействия альвеолярных макрофагов и лневмоцитов 2 порядка к концу второго месяца опыта. В период последействия препарата

синтез еурфактанта и его фагоцитоз стабилизируются.

СПИСОК РАБОТ, ОТРАЖАЮЩИХ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

ДИССЕРТАЦИИ

1.Шпак С.И., Евстафьева Е.В., Зинченко С.А., Андреев И.Н., Шрамко Ю.И. Эко-физиологический мониторинг как основа для нормирования антропогенного воздействия //Всеукраинская конференция по проблеме "Здоров'я и освита".Львов, 1992; Тез.докл., С.1

2.Шпак С.И., Евстафьева Е.В., Зинченко С.А., Андрееев И.Н., Шрамко Ю.И., Писаренко A.C. Применение клеточных систем для оценки действия на организм человека токсических факторов //Там же, С.2.

3. Шпак С.И., Зинченко С.А., Шрамко Ю.И. Функционально-метаболические характеристики легочных макрофагов и нейтрофи-лов крови при хроническом воздействии ксенобиотиков. //Материалы 2-й Всероссийской конференции "Влияние антропогенных факторов на структурные преобразования органов, тканей, клеток человека и животных", Саратов, 16-18 сентября 1993.-С.97.

4. Шпак СЛ., Евстафьева Е.В., Зинченко С.А., Шрамко Ю.И., Седов М.А. Изменчивость морфофункциональных характеристик клеточных систем под действием ксенобиотиков. //Тез.докл. научной конференции к 80-летию со дня рождения Т.В.Золотаревой, Полтава, 1993, С. 186-187.

5. Шпак С.И., Зинченко С.А., Шрамко Ю.И., Борисек Б.И. Адаптивш реакцй клгошниих систем гад впливом pi3HHX доз ксено-биотпйв. //Материалы пленума общества патофизиологов Украины, Львов, 1993, С.З.

6. Шпак С.И., Зинченко С.А., Шрамко Ю.И., Писаренко A.C., Лазарев К.Д. Характеристика адаптивных возможностей клеточных систем организма под воздействием ксенобиотиков. (Тез.докл. 1-го съезда морфологов СНГ,'Тюмень, 1993. Журнал//Морфология, 1993, т.105, вып. 2, №9-10, Санкт-Петербург, С.180.

7. Шпак С.И., Зинченко С.А., Шрамко Ю.И., Седов М.А., Писаренко A.C. Изменения мононуклеарно-фагоцитарной и тучноклеточ-ной систем лабораторных крыс под воздействием различных доз ксенобиотиков. //Тез.докл. научной конференции Харьковского ветеринарного института, 1993, С.2.

8. Шпак С.И., Шрамко Ю.И., Зинченко С.А., Ворисек В.И. Адаптивные реакции клеточных систем организма под воздействием ксенобиотиков //Труды юбилейной конференции к 90-лстшо со дня

рождения М.И. Зазыбина, УДМУ, Киев, 1994, С.62.

9. Шпак С.И, Шрамко Ю.И., Кузьменко A.A. Действие ксенобиотиков на альвеолярные макрофаги //в кн. "Актуальные проблемы морфологии", Тез.докл. 1-го нац.конгресса анатомов, гистологов и эмбриологов Украины, Ив.-Франковск, 1994, С.57.

10. Шпак С.И., Зинченко С.А, Шрамко Ю.И. Неспецифический клеточный иммунитет при адаптации к малым дозам ксенобиотиков //Тез.докл. 13 съезда физиологов Украины, Киев, 1994, С.207-208.

11. Шпак С.И., Шрамко Ю.И. Морфофункциональное состояние альвеолярных макрофагов под влиянием ксенобиотиков //Тез.докл. 3 научной конференции морфологов СНГ "Морфофункциональный статус млекопитающих и птиц ", Симферополь, 1995, С.128.

12. Шпак С.И., Шрамко Ю.И., Кузьменко А.А . Морфофункцио-нальные характеристики макрофагов легких крыс в экстремальных условиях //Сб. трудов КМИ, 1995, С.206-207.

АННОТАЦИЯ

Шрамко Ю.И. Функциональное состояние системы мононукле-арных фагоцитов легких при воздействии различных доз ксенобиотиков.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. Симферопольский Госуниверситет, Симферополь, 1995.

Диссертация включает результаты исследования влияния различных доз ксенобиотика гексахлорциклогексана (ГХЦГ) на альвеолярные макрофаги, моноциты крови и пневмоциты 2 порядка. Результаты исследования свидетельствуют о том, что ГХЦГ в концентрации не превышающей предельно допустимую, стимулирует защитные механизмы легких в начальный период своего воздействия. Через три месяца после начала эксперимента наблюдается угнетение функционального состояния системы мононуклеарных фагоцитов. ГХЦГ в токсической дозе угнетает защитные механизмы легких, снижает резервы фагоцитоза.

Ключов1 слова: система мононуклеарних фагоцтв, легеш, аль-веолярш макрофап, ксенобиотик], гексахлорщклогекеан

SUMMARY

Shramko J.I. The Functional State of the Lung mononuclear Phagocyte System on the Action o£ Different doses of Xenobiotics

The thesis for obtaining the academic degree of candidate of biological sciens.Simpheropol State University, Simpheropol, 1995.

The thesis includes the results of study doses influence of xenobiotic - hexsachlorcyclohexan (BHC) on alveolar monocytes, blood monocytes and type 2 pneumocytes. The results of investigation prove that BHC in concentration not exceding the pesticides residues in food stuffs stimulate the lung defensive mechanisms at initial period of their action.3 months later after the begining of the experiment the opression of functional state of mononuclear phagocyte system was observed. BHC in toxic dose opresses the lung defensive mechanisms and decreases the phagocytosis reserves