WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

Залавина Светлана Васильевна

ЛИМФОИДНЫЕ ОРГАНЫ И МИОКАРД

В СИСТЕМЕ МАТЬ-ПЛОД ПРИ ВИБРАЦИИ, ВОЗДЕЙСТВИИ КАДМИЕМ И В УСЛОВИЯХ КОРРЕКЦИИ

03.00.25 –  гистология, цитология, клеточная биология,

14.00.16 – патологическая физиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора медицинских наук

Новосибирск – 2009

Работа выполнена в Новосибирском государственном медицинском университете Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию

Научные консультанты:

доктор медицинских наук, профессор        Склянов Юрий Иванович

доктор медицинских наук, профессор        Скальный Анатолий Викторович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор  Шурлыгина Анна Венниаминовна

доктор медицинских наук, профессор  Пономарёв Борис Лаврентьевич

доктор медицинских наук, профессор  Цырендоржиев Дондок  Дамдинович

Ведущая организация: Научный центр медицинской экологии Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН (г. Иркутск).

Защита состоится «_____»____________2009 г. в 10.00. на заседании диссертационного совета Д.208.062.05 при Новосибирском государственном медицинском университете Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию (630091,  г. Новосибирск, Красный проспект, 52).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного медицинского университета Росздрава.

Автореферат разослан «____»__________2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор медицинских наук, профессор  А.В.Волков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Система «мать-плод» в специальных медико-биологических исследованиях используется в качестве биологической модели для изучения изолированного, комплексного и комбинированного действия факторов различной природы, так как изменения в ней наиболее чувствительны к факторам окружающей среды (Артемьева Е. К., Сетко Н. П., Сапрыкин В. Б. с соавт., 2004).

       В структуре профессиональных заболеваний вибрационная патология занимает одно из ведущих мест и сохраняет свою значимость в сибирском регионе (Потеряева Е.Л., Сухаревская Т.М.,  Головнёв В. А. с соавт., 1999). Корреляционно-регрессивный анализ заболеваемости мужчин и женщин показал, что степень влияния неблагоприятных производственных факторов на женщин в 2,5 – 4,5 раза больше, чем на мужчин (Баличива Д.В.,1991).

       В настоящее время не вызывают сомнения факты, свидетельствующие о том, что многие заболевания человека могут формироваться в течение внутриутробного периода (Колесников С. И., Иванов В. В., Семенюк А. В. с соавт, 1986). В соответствии с нормативно-правовой базой для виброопасных производств существуют абсолютные противопоказания для работы беременных женщин. На практике данное положение выполняется не всегда.

       В условиях урбанизированных территорий на организм жителей одновременно действуют множество вредных химических соединений. Наиболее частыми химическими причинами экологической патологии служат соединения тяжёлых металлов (Скальный А. В., 2003; Разумов В. А., 2004). Благодаря своим антикоррозионным, электрохимическим, оптико-физическим и другим свойствам кадмий широко применяется в современной промышленности. Это привело к увеличению доли соединений кадмия в загрязнении окружающей среды (Агаджанян Н. А., Скальный А. В., 2001; Онищенко Г. Г., 2003; Lyon T. D., Patriarca M., Howatson G., 2002). Не вызывает сомнения, что загрязнители химической природы способны не только перестраивать реактивность организма, быть причиной предпатологических состояний и заболеваний, но и индуцировать различные отдалённые эффекты – проявлять своё действие на потомстве в различных поколениях (Колесников С. И., Иванов В. В., Семенюк А. В. с соавт., 1986).

       В настоящее время имеются лишь единичные данные о количественном содержании и закономерностях распределения биоэлементов в организме беременной женщины,  возникающих под влиянием производственных факторов. 

       Общеизвестно, что лимфатическая система – один из главных компонентов гомеостатической системы организма наряду с нервной и эндокринной  (Ефремов А. В., Антонов А. Р., Бородин Ю. И. с соавт., 1999), которая, будучи связанной своими корнями с внутренней средой организма (интерстицием), реагирует на любые колебания эндоэкологического равновесия (Бородин Ю. И., 1999). В связи с этим представляется актуальным изучение биологического действия разных техногенных факторов на лимфатическую систему матери и плода в процессе беременности, выявление её морфофункциональных перестроек и поиск средств коррекции возникающих отклонений.

Установлено, что дисбаланс в эндокринной системе, тимическая недостаточность и иммунодефицит приводят к расстройству функции различных органов, в том числе и к повреждениям сердечно-сосудистой системы (Кузнецов А. В., Ирхина И. С., 2006).  Она является самым лабильным исполнительным звеном функциональной системы мать-плод, приспосабливающая гемодинамические реакции к потребностям плода (Савченков Ю. И., Лобынцев К. С., 1980).

       Наша работа выполнена в рамках "экологической  лимфологии"  (Бородин Ю. И., 1989) и направлена на изучение морфофункционального состояния лимфоидных органов и миокарда в зависимости от  действия на организм  антропогенных факторов.        В настоящее время, после накопления большого числа фактов, учение о микроэлементозах  следует считать особым разделом медицины с установленной микроэлементной этиологией, но с ещё не всегда ясным и недостаточно изученным пато- и морфогенезом. Сложилась ситуация, когда исследования, посвящённые физиологической стороне микроэлементозов, значительно опередили решение вопросов, касающихся сруктурных основ перестроечных реакций организма. 

Цель исследования – выявить морфофункциональные изменения в системе «мать-плод» под воздействием физического (вибрация) и химического (кадмий) антропогенных факторов, а также  в условиях их коррекции.

Задачи исследования:

  1. Оценить эмбриональную смертность и провести морфологическое исследование тимуса, подвздошных лимфатических узлов и миокарда крыс в системе мать-плод при вибрационном воздействии с 9 по 18 сутки беременности и при параллельном введении препарата магния с целью коррекции возникших отклонений.
  2. Изучить эмбриональную смертность, микроанатомическую организацию и клеточный состав тимуса, подвздошных лимфатических узлов и миокарда матери и плода на фоне введения сульфата кадмия и при параллельном введении препарата цинка с 1 по 16 сутки беременности для коррекции формирующихся нарушений.
  3. Определить токсичность крови, мочи и околоплодных вод с использованием парамецийного теста при сочетанном вибрационном воздействии и введении аспарагината магния с 9 по 18 сутки беременности.
  4. Изучить токсичность биологических жидкостей (кровь, моча, околоплодные воды) с использованием биологических тестов при введении сульфата кадмия с 1 по 16 сутки беременности и в условиях сочетанного введения кадмия и  препарата цинка.
  5. Опираясь на эмбриологические, морфологические и функциональные методы исследования обосновать патогенетические механизмы, приводящие к  увеличению эмбриональной смертности, изменению структуры органов и  токсичности биосред в системе мать-плод  в условиях изменённой эндоэкологии под воздействием вибрации  и  введении кадмия, а также при коррекции возникших отклонений.
  6. Определить особенности и возможные патогенетические механизмы нарушения обмена минеральных веществ у жителей города Новосибирска в соответствии с полом, возрастом и районом проживания, вызванные накоплением в  организме кадмия.

Научная новизна.        Впервые проведен сравнительный комплексный морфофункциональный анализ на светооптическом и электронномикроскопическом уровнях лимфоидных органов – тимуса (как одного из центральных органов иммуногенеза), подвздошных лимфатических узлов (как представителей периферических лимфоидных органов), а также миокарда в системе мать-плод при вибрации и в условиях  сочетанного введения  препарата «Биомагний». Установлено, что данный препарат обладает коррегирующими свойствами на систему мать-плод при вибрационном воздействии.

Впервые определены показатели эмбриональной смертности, соотношение особей разного пола в помёте, токсичность биосред с использованием парамецийного теста в процессе интактной беременности,  при экспериментальном вибрационном воздействии, сочетающимся с введением препарата «Биомагний» и в условиях экспериментального кадмиоза на фоне его коррекции препаратом «Биоцинк».

Впервые проведено гистологическое исследование клеточного состава и элементов микроциркуляторного русла тимуса, подвздошных лимфатических узлов, миокарда матери и плода при экспериментальном кадмиозе с использованием методов морфометрии на светооптическом и электронномикроскопическом  уровнях. Выявлено, что препарат «Биоцинк» снижает токсическое влияние кадмия на эмбриональную смертность, уменьшает токсичность биосред и способствует восстановлению структуры миокарда и лимфоидных органов.

Проведено определение ряда микро- макроэлементов (Ca, Cd, Cu, Fe, Mg, P, Pb, Se, Zn) в печени матери при интактной беременности, в условиях вибрационного воздействия, введении кадмия, а также при сочетанном введения биоэлементов.

Получены новые данные по нарушению минерального обмена у жителей города Новосибирска:

– установлено, что накопление кадмия у жителей города Новосибирска занимает второе место  среди тяжёлых металлов, чему сопутствует дефицит цинка во всех группах;

– выявлены возрастные группы с максимальным накоплением кадмия;

– дефицит цинка выявляется в большем проценте у лиц мужского пола, чем  женского. Лишь в грудном возрасте дефицит цинка не имеет половых отличий;

– реже дефицит цинка на фоне кадмиоза регистрируется у девушек с 16 до 20 лет и  у девочек грудного возраста;

– во всех возрастных мужских группах дефицит цинка наблюдается более чем у половины пациентов.

Теоретическая и практическая значимость. Разработана экспериментальная модель для изучения влияния  промышленной вибрации и сульфата кадмия на систему мать-плод. Полученные результаты  существенно углубляют представление о влиянии указанных антропогенных факторов на процессы эмбрионального развития.

Обоснованы новые представления о патогенезе и закономерностях структурных преобразований в тимусе, лимфатических узлах и миокарде в условиях применённых воздействий.

Показана целесообразность применения препаратов «Биомагний» при вибрационном воздействии и «Биоцинк» при кадмиозе, которые подобраны с учётом возникших нарушений минерального обмена под воздействием  указанных антропогенных факторов. Результаты исследования могут учитываться при разработке профилактических мероприятий для беременных на производстве в целях охраны плода и рождения здорового потомства.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. В системе мать-плод в ответ на вибрационное воздействие и в условиях накопления кадмия формируются неспецифические и специфические ответные реакции.
  2. Изменения в системе мать-плод  свидетельствуют о негативном влиянии вибрационного воздействия на различные её структурные уровни.
  3. Введение сульфата кадмия в период беременности вызывает выраженное неблагоприятное действие на систему мать-плод.
  4. Подобранные с учётом отклонений в системе мать-плод и введенные вместе с воздействием препараты «Биомагний» и «Биоцинк» способствуют устранению комплекса неспецифических изменений и сопровождаются частными морфо-функциональными перестройками, улучшающими резервные возможности системы к каждому  отдельному воздействию.
  5. Накопление кадмия у жителей города Новосибирска занимает второе место  среди тяжёлых металлов, чему сопутствует у них дефицит цинка. Этот дефицит чаще встречается у лиц мужского пола, чем  женского.

Внедрение результатов исследования в практику. Полученные автором данные  используются в курсе лекций Новосибирского государственного медицинского университета (НГМУ) на кафедре анатомии человека  по теме "Функциональная анатомия лимфатической  системы",  на кафедре гистологии, эмбриологии и цитологии и на кафедре анатомии, гистологии и биологии по темам "Эмбриология", «Сердечно-сосудистая система», «Органы кроветворения и иммунной защиты». Данные по распространённости тяжёлых металлов в г. Новосибирске используются в учебной работе на кафедре экологии НГМУ, в научной и практической работе Сибирского центра биотической медицины.

Апробация результатов исследования.  Материалы и основные  положения

работы доложены и обсуждены на: Всероссийской конференции «Компенсаторно-приспособительные процессы: фундаментальные и клинические аспекты» (Новосибирск, 2002); VI Международном симпозиуме и VII Чуйской научно-практической конференции  «Проблемы саногенного и патогенного эффектов экологического воздействия на внутреннюю среду организма» (Чолпон-Ата, 2003); Международной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика П. Я. Герке «Фундаментальные проблемы морфологии» (Минск, 2004); Научной конференции с международным участием посвящённой, 75-летию со дня рождения и 50-летию научно-педагогической деятельности академика РАМН Ю. И. Бородина «Проблемы лимфологии и интерстициального переноса» (Новосибирск, 2004); Всероссийской конференции «Компенсаторно-приспособительные процессы: фундаментальные, экологические и клинические аспекты» (Новосибирск, 2004); 4-м Всероссийском конгрессе «Хирургическая стоматология и челюстно-лицевая хирургия» (Новосибирск, 2005); Научно-практической конференции с международным участием, посвященной 70-летию Новосибирской государственной медицинской академии (Новосибирск, 2005); I Сибирском съезде лимфологов с международным участием «Проблемы экспериментальной, клинической и профилактической медицины» (Новосибирск, 2006); VI Всероссийской конференции «Стоматология детского возраста» и Втором Сибирском конгрессе «Челюстно-лицевая хирургия и стоматология»  и Всероссийском симпозиуме «Новые технологии в стоматологии» (Новосибирск, 2007).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 39 работ, из них  13 –  в ведущих рецензируемых научных журналах, включённых в Перечень ВАК РФ для публикации результатов докторских диссертаций.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 383 страницах текста, иллюстрирована  43 таблицами и содержит 162 рисунка. Состоит из введения, обзора литературы, пяти глав, включающих материал и методы, результаты собственных исследований, обсуждения результатов, выводов и списка литературы. Библиография включает 437 источников, из которых 267 отечественных и 170 иностранных авторов.

Весь материал диссертации получен, собран, обработан и проанализирован лично автором.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе использованы беременные крысы Wistar  и плоды 20-го дня  эмбриогенеза. Животных получали из вивария НГМУ. Крысы получали стандартную сбалансированную пищу. Самок спаривали с интактными самцами по схеме 3 : 1. Первый день  беременности устанавливали на основании обнаружения сперматозоидов в вагинальном мазке (Динерман  А. А., 1980).

В первой серии эксперимента (таблица1) (помимо интактной беременности) животных подвергали общему вертикальному вибрационному воздействию на вибростенде, моделирующем вибрацию категории 3 А (общая технологическая) с заданными параметрами: частотой 32 Гц, виброскоростью 50 м/с, стандартизированную по санитарным нормам (№ 2.2.4/2 1856696). Экспозиция воздействия составляла 1 час в сутки. Эти параметры приближены к  наиболее распространенным на производстве (Потеряева Е.Л., 1998-2004).

       Животным 3-й группы первой серии эксперимента на фоне вибрации в пищу вводили препарат «Биомагний» (исходя из средней суточной потребности 600 мг на 75  кг). Для соблюдения точной дозировки животных взвешивали после проведения вибровоздействия. В соответствии с массой навеску препарата  «Биомагний» в пересчёте на металл добавляли в кашу. Животные 2-й группы не получали магний (Mg). Контролем служили животные с интактной беременностью – 1 экспериментальная группа.

Во 2-й серии эксперимента (таблица 1) крысам  5-й группы внутрибрюшинно вводили растворённый в физиологическом растворе сульфат кадмия в дозе 0,5 мг/кг в период беременности с 1 по 16 день. Дозу сульфата кадмия выбирали, исходя из  LD50 = 14 мг/кг для крыс, что в пересчёте на металл составляет 7,5 мг/кг (Воробьёва Р. С., Шабалина Л. П., 1978). Доза  кадмия (Cd) 0,5 мг/кг составляет около 1/15 от LD50 и находится ниже порога, вызывающего общее отравление материнского организма. В контрольной группе (4 группа) крысам внутрибрюшинно вводили физиологический раствор в эквивалентном объёме.  В соответствии с массой животным 6-й группы вводили сульфат кадмия, затем они получали с пищей препарат «Биоцинк» (исходя из суточной потребности цинка (Zn) 15 мг  на 75  кг). Препараты «Биомагний» и «Биоцинк» были предоставлены АНО «Сибирский центр биотической медицины».

       Животных выводили из эксперимента на 20-е сутки беременности путем дислокации шейных позвонков под эфирным наркозом. Забирали комплекс органов у матери и плода. Всего в эксперименте использовано 98 взрослых животных; получено 623 живых плода, из них у 448 определена масса и длина тела. Эксперимент проводился на базе Центральной научно-исследовательской лаборатории НГМУ.

Эмбриологические исследования включали подсчет количества желтых тел,  числа мест имплантации, живых  и мертвых плодов. Учитывали темп прибавки массы тела матери. Рассчитывали по соответствующим формулам Б.И. Щербака, (1976) показатели эмбриональной смертности:

Общая эмбриональная смертность (%)  =  (ЖТ –  ЖП) / ЖТ 100 %;

       Доимплантационная смертность (%)  =  (ЖТ – МИ)/ЖТ 100 %;

       Постимплантационная смертность (%) = ПП/МИ 100 %, где

ЖТ – количество желтых тел; ЖП – количество живых плодов; МИ – количество мест имплантации; ПП – количество погибших плодов.

Распределение животных по группам приведено в таблице 1.

Для микроскопического исследования забирали сердце, тимус и подвздошные лимфатические узлы у матери, у плода – сердце и тимус. Лимфоидные органы фиксировали в растворе Теллесницкого, а сердце – в 10 % нейтральном растворе формалина. Материал заливали в парафин (Семченко В.В., Барашкова С.А., Артемьева В.Н., 2003). Срезы, полученные с помощью ротационного микротома, окрашивались гематоксилин-эозином по Майеру и азур-2-эозином по Нохт-Максимову. Количественное исследование лимфоидных органов проводили с учётом рекомендаций, разработанных в Институте клинической и экспериментальной лимфологии СО РАМН (Бородин Ю. И., Летягин А. Ю., Григорьев В. Н., 1991; Обухова Л. А, 1998; Голубева И. А., 2004). Морфометрию лимфоидных органов проводили методом точечного счёта. Тимус матери оценивали при увеличении в 16 раз, плода – в 32 раза, определяли площади коркового и мозгового вещества, соединительнотканных  капсулы  и  перегородок. Подвздошные лимфатические узлы морфометрировали при увеличении в 32 раза. Определяли площадь капсулы, краевого синуса, первичных и вторичных лимфоидных узелков, межузелковой зоны, глубокой коры, мозговых тяжей и мозговых синусов.

Из сердца, фиксированного в 10 % нейтральном формалине, вырезали участок левого желудочка, отступя 3 мм от верхушки сердца. Морфометрию миокарда проводили также точечным способом при увеличении в 700 раз. Определяли объёмную

Таблица 1.  Характеристика подопытных групп животных

Экспериментальные группы

Экспериментальная модель (условия воздействия)

Количество животных

в группах

Мать

Плод

Первая серия

Контроль –

1 группа

Интактная  беременность

15

54

2 группа

Вибрационное воздействие с 9 по 18 сутки беременности

15

65

3 группа

Вибрационное воздействие с 9 по 18 сутки беременности на фоне введения аспарагината магния в рацион питания

18

83

Вторая серия

Контроль –

4 группа

Внутрибрюшинное введение физиологического раствора с 1 по 16 сутки беременности.

15

85

Группа 5

Внутрибрюшинное введение Cd SO4 в дозе 0,5 мг/кг с 1 по 16 сутки беременности.

15

69

Группа 6

Внутрибрюшинное введение Cd SO4 в дозе 0,5 мг/кг с 1 по 16 сутки беременности на фоне обогащения пищевого рациона аспарагинатом цинка.

20

92

Итого

98

448

плотность ядер и цитоплазмы кардиомиоцитов, гемокапилляров, суммарную объёмную плотность соединительной ткани, опираясь на рекомендации Л. М. Непомнящих (1991, 1998, 2001, 2003); В. Д. Розенберга, Л. М. Непомнящих (2004). Вторичные стереологические параметры вычисляли, используя первичные – ядерно-цитоплазматическое отношение, объёмное отношение стромы к паренхиме (Розенберг В. Д., Непомнящих Л. М., 2004).

Клеточный состав лимфоидной ткани изучали при увеличении в 1000 раз. Подсчитывали абсолютное количество клеток на стандартной площади 2025 мкм. Дифференцировали бласты, средние и малые лимфоциты, незрелые и зрелые плазматические клетки, клетки Мотта, клетки с фигурами митоза, гибнущие клетки, ретикулярные клетки (в тимусе – эпителиальные клетки), макрофаги, моноциты, эозинофильные гранулоциты, тучные клетки. Клеточные формы  тимуса подсчитывались в пяти зонах согласно исследованиям Г. Г. Аминовой (1987) – субкапсулярной, внутренней зоне коркового вещества, в пограничном корковом веществе, в пограничном мозговом веществе и центральном мозговом веществе. В подвздошных лимфатических узлах подсчёт клеток проводился в первичных лимфатических узелках, центрах размножения на III стадии развития по Е. Конвей, межузелковой зоне, глубокой коре, мозговых тяжах и мозговых синусах. Вычисляли абсолютные и относительные показатели.

Для оценки процесса миграции лимфоцитов в лимфоидных органах определялся коэффициент миграции, используя принцип H. B. Stamper, J. J. Woodruff (1977) в модификации О. С. Кульбах (1989). Для этого посткапиллярные венулы глубокой коры подвздошных лимфатических узлов и зоны кортикомедуллярного соединения тимуса делили на две группы:  1 – сосуды с эффективной миграцией (между эндотелиальными клетками которых интра- или субэндотелиально расположено 4 и более лимфоцитов); 2 – сосуды с неэффективной миграцией (менее 4-х лимфоцитов). K = R/r, где R = N/S, r = n/s, где N – количество мигрирующих лимфоцитов в сосудах 1 группы;  S – общая площадь сечения сосудов 1 группы; n  – количество мигрирующих лимфоцитов в сосудах 2 группы; s – общая площадь сечения венул 2 группы. Площадь сечения венул определялся методом точечного счёта при увеличении 1000 раз.  Токсичность мочи, сыворотки крови и околоплодных вод выявляли с помощью парамецийного теста. Содержание белка в моче определяли по методу Бранденберга-Роберта-Стольникова (Козловская Л. В., Николаев А. Ю., 1985).

Для электронной микроскопии образцы органов матери (сердце, тимус и подвздошные лимфатические узлы) получали от 5 крыс каждой группы (у плода – сердце и тимус). Фиксировали в 1 % растворе OsO4 на фосфатном буфере (pH – 7,3),  дегидратировали  в спиртах возрастающей концентрации и заключали в эпон. На пирамитоне LKB 11800 получали полутонкие срезы, которые окрашивали  толуидиновым синим. На ультратоме III LKB 8800 делали ультратонкие срезы, которые затем контрастировали насыщенным водным раствором уранилацетата (Уикли Б., 1975), цитратом свинца (Reynolds E.S.,1963) и далее изучали в электронном микроскопе ЕМ 100S (ASID/SEGZ). 

Для выявления распространённости кадмиоза среди жителей Новосибирска использовали многоэлементный анализ волос. Пациентов разделяли на группы в соответствии с рекомендациями ВОЗ (1967): 1 группа – новорожденные (от 1 до 10 дней); 2 группа – грудной возраст (от 10 дней до 1 года); 3 группа – раннее детство (1 – 3 года); 4 группа – первое детство (4 – 7 лет); 5 группа – второе детство (8 – 12 лет для мальчиков, 8 – 11 лет для девочек); 6 группа – подростковый возраст (13 – 16 лет для мальчиков, 12 – 15 лет для девочек); 7 группа – юношеский возраст (17 – 21 год для мужчин, 16 – 20 лет для женщин); 8 группа – зрелый возраст I период (22 – 35 лет для мужчин, 21 – 35 лет для женщин),  II период (36 – 60 лет для мужчин, 36 – 55 лет для женщин); 9 группа – пожилой возраст (61 – 74 года для мужчин, 56 – 74 года для женщин); 10 группа – старческий возраст (75 – 90 лет).

Аналитические исследования выполнены методом атомной эмиссионной спектрометрии с индукционно связанной аргоновой плазмой (АЭС-ИПС) в лаборатории АНО «Центра биотической медицины» (г. Москва). Образцы волос состригали с 3-5 мест на затылочной части головы, помещали в конверты с идентификационными записями. Волосы забирали на базе АНО «Сибирский центр биотической медицины» (г. Новосибирск). В волосах  определялись элементы: I, Al, As, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, Se, Si, Sn, Ti, V, Zn.  В экспериментальной части работы оценивали содержание Ca, Cd, Cu, Fe, Mg, P, Pb, Se, Zn в печени крыс-матерей (по 7-10 образцов от каждой группы). Выбор печени обусловлен тем, что она является одним из основных органов-депо для многих биоэлементов, обеспечивает процессы детоксикации и поддержания гомеостаза.

Цифровой материал обрабатывали методом вариационной статистики (Тюрин Ю. Н., Макаров А. А., 1995). Статистическую обработку данных проводили на IBM PC/АТ Pentium 4 в среде Windows XP с использованием пакета программ Microsoft Excel версии 9,0.  Определяли средние выборочные показатели измеряемых объектов, ошибку среднего, среднее квадратичное отклонение, доверительный интервал. За достоверность различий принимали значение p<0,05 (по t-критерию Стьюдента), вероятность различий составляла 95% и более (Додж М., Кайнет К., 1996).

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние вибрации на систему мать-плод

При вибрации с 9 по 18 сутки беременности увеличивается общая эмбриональная смертность на 16,42 %, в основном за счёт ранней постимплантационной гибели (таблица 2). Это приводит к достоверному уменьшению количества живых плодов. Среди причин, вызывающих увеличение эмбриональной смертности выделяют два ведущих фактора – эмбриотропное влияние вибрации и развитие фето-плацентарной недостаточности, одним из маркёров которой  является задержка развития и внутриутробная гибель плодов (Аксёнов А. Н., Бодяжина В. И., Ванина Л. В., 1996). Масса тела матерей уменьшилась на 11 %. Снижаются массы надпочечников, тимуса и  подвздошного лимфатического узла матери. У выживших плодов масса тела увеличивается на 18 %, а длина – на 13 %. Возможно, это объясняется тем, что гибель эмбрионов улучшает условия для развития оставшимся плодам (Склянов Ю. И., Правоторов Г. В., Балуева О. И. с соавт. 2003). При вибрации нарушаются микроциркуляция и транскапиллярный обмен, повышается проницаемость сосудистой стенки, снижается утилизация и доставка кислорода к тканям  (Пидпалый Г. П., 1966). Гипоксия матери влечёт за собой увеличение амплитуды дыхательных движений и общей двигательной активности плода. Это вызывает  ускорение кровотока, увеличение количества питательных веществ, поступающих от матери к плоду, и способствует интенсификации роста плода (Аршавский И. А., 1957). Вибрация увеличивает суммарную массу фетальной части аллантоисной плаценты, желточного мешка и амниона. В её условиях среднее количество самцов в помёте уменьшается в 2,8 раза.

При вибровоздействии и введении Mg общая эмбриональная смертность снижается в 4 раза в сравнении со 2-й группой и на 24 % по сравнению с контролем (таблица 2). Ранняя постимплантационная гибель плодов уменьшилась по сравнению с 1-й и 2-й группами. Поздняя постимплантационная гибель не регистрируется. Количество мёртвых плодов уменьшается более чем в 3 раза в сравнении с контролем и в 8 раз по сравнению с показателями  2-й группы. Известно, что назначение магния в акушерской практике снижает частоту преждевременных родов в 2 раза, устраняя повышенную возбудимость миометрия, оказывает антиагрегантное действие и улучшает кровообращение матки, расширяя её сосуды (Кошелева Н.Г. с соавт., 1999). Масса тела, органов матери и плода растёт, что объясняется способностью магния активизировать анаболические процессы, усиливая энергетические и синтетические процессы в клетках (Овчинникова Ю. А., 1987). Соотношение самок к самцам в помёте 3-й группы не отличается от контрольных показателей, а по сравнении с вибрацией увеличивается на 30 %.

Вибрация не приводит к грубым структурным отклонениям  в миокарде матери. Все изменения носят характер тенденции. Наблюдается увеличение относительного объёма интерстициального пространства  на  9 %, уменьшается относительный объём сосудистого компонента и  цитоплазмы кардиомиоцитов на 2,5 %. Между мышечными волокнами выявляются свободно лежащие эритроциты и другие форменные элементы крови. При электронной микроскопии определяются очаги межклеточного отёка. В кардиомиоцитах имеет место гидропическое разволокнение миофибрилл, а ядра приобретали зазубренный контур. Изменение формы ядер вызвано, возможно,  нарушением биосинтеза белков цитоскелета, в частности десмина, который участвует в формировании каркаса ядра и обеспечивает передачу сигналов из цитоплазмы в него (Лушникова Е. Л., Непомнящих Л. М., Клинникова М. Г. с соавт., 2005). В перинуклеарной зоне определяются чёткообразные вакуоли. Вставочные диски  становятся извитыми. Хроматин эндотелиоцитов конденсируется, в цитоплазме снижается количество пиноцитозных пузырьков.

Таблица 2. Показатели эмбриональной смертности 

в 1-й, 2-й и 3-й группах  (M ± m; %).

Условия эксперимента

1 группа

контрольная

2 группа

вибровоздействие

3 группа

вибровоздействие и введение Mg

Общая эмбриональная смертность (%)

8,193 ± 1,873

24,912 ± 4,326*

6,481 ± 1,939 •

Ранняя постимплантационная смертность (%)

3,248 ± 0,981

31,228 ± 9,315*

0,028 ± 0,012* •

Поздняя постимплантационная смертность (%)

3,098 ± 1,632

5,782 ± 1,573*

0 * •

Примечание: * –  отличие статистически значимо по сравнению с 1 группой;

               • – отличие статистически значимо по сравнению со 2 группой (р < 0,05).

При вибровоздействии изменения в миокарде плода более выражены. Достоверно уменьшается объём сосудистого русла, увеличивается объём интерстициальных пространств миокарда на 13 %, уменьшается относительный объём кардиомиоцитов за счёт ядер, митотически делящихся клеток, снижается индекс паренхиматозно-стромальных отношений на 35 % в сравнении с контролем. В цитоплазме кардиомиоцитов уменьшается количество полисом, митохондрий, выявляются липидные капли. Матрикс митохондрий просветляется. Количество миофибрилл снижается, они теряют упорядоченную ориентацию,  фрагментируются, лежат рыхло, набухают и располагаются в виде разрозненных структур, часто нарушается структура саркомера.        Люминальная поверхность эндотелиоцитов кровеносных капилляров образует большое количество микроворсинок. Между ними формируются контакты типа наложения. Увеличивается высота клеток. Расширяются периваскулярные пространства. В цитоплазме кардиомиоцитов, эндотелиальных клеток и в просвете гемокапилляров выявляются вакуоли, содержащие мембранные и миелиноподобные структуры.

При введении препарата Mg и вибровоздействии объём ядер кардиомиоцитов матери увеличивается, цитоплазмы – снижается. Показатели стромального, сосудистого компонентов, паренхиматозно-стромальные отношения в миокарде находятся на уровне контроля. Внутриклеточный и интерстициальный отёк встречается редко. В ядрах миоцитов преобладает эухроматин. Количество микровезикул в эндотелиоцитах увеличивается по сравнению со 2-й группой.  Восстанавливается объём сосудистого компонента миокарда плода до уровня контроля. Увеличивается относительный объём кардиомиоцитов и их ядер, доля соединительной ткани снижается. Относительный объём митотически делящихся клеток значимо превышает уровень 2-й группы более чем в 2 раза. В целом паренхиматозно-стромальные отношения соответствуют контролю. Ультраструктурно проявления отёка снижаются. Восстанавливается форма и размеры ядер кардиомиоцитов. В цитоплазме выявляется большое количество рибосом и полисом, увеличивается количество митохондрий и крист в них. Такие изменения объясняются свойством магния усиливать синтез восстановленного глутатиона, который препятствует перекисному окислению липидов (ПОЛ) и развитию «окислительного стресса» с повреждением мембранных структур клетки. Наиболее уязвимыми являются мембраны сосудистого эндотелия (Лосева М. И., Шпагина Л. А., Третьяков С. В. с соавт., 2005).

В тимусе матери выявляется уменьшение на 29 % площади коркового вещества и увеличение доли соединительнотканных структур на 8 %. Общая площадь органа снижается на 21 %, что сочетается с увеличением количества незрелых лимфоцитов и митотически делящихся клеток. Подобные перестройки свидетельствуют о развитии акцидентальной инволюции тимуса в условиях выраженной антигенной стимуляции (Харченко В. П., Саркисов Д. С., Ветшев П. С. с соавт., 1998). Наблюдается уменьшение количества малых лимфоцитов. Однако, количество этих клеток растёт в мозговом веществе  на 18 %. Доля плазматических клеток и макрофагов нарастает. Срели плазмоцитов в зоне кортикомедуллярного соединения выявляются  клетки Мотта. Количество дегенерирующих клеток во всех зонах коркового вещества тимуса увеличено.

Общая площадь тимуса плода при вибрации увеличивается на 37 %. Сумма незрелых лимфоцитов в субкапсулярной зоне уменьшается, количество малых лимфоцитов значимо увеличивается более чем на 20 %. Можно предположить, что для поддержания иммунного гомеостаза в системе мать-плод происходит  ускоренное созревания лимфоидных клеток в тимусе плода на фоне повышенной гибели лимфоцитов в тимусе матери. Плод с определённых стадий своего развития активно включается в компенсацию возникших состояний (Савченков Ю. И., Лобынцев К. С., 1980). Суммарное количество лимфоцитов в субкапсулярной зоне тимуса плода не изменяется. Выражена макрофагальная и плазмоцитарная реакция, уменьшается количество митотически делящихся клеток, растёт количество гибнущих лимфоцитов. В ядрах лимфоцитов увеличивается доля конденсированного хроматина. В большом количестве выявляются апоптозные тельца. В цитоплазме клеток-нянек увеличено количество и размеры секреторных вакуолей, в составе которых часто выявляются мембранные структуры. Выявляется клазматоз лимфоцитов. В цитоплазме эндотелиоцитов гемокапилляров увеличено количество микровезикул, митохондрий и профилей гранулярной эндоплазматической сети. Между эндотелиоцитами сформированы контакты типа наложения. Капилляры коркового вещества тимуса часто окружены плазматическими клетками и апоптоидными тельцами. Антигенная атака тимуса становится возможной при нарушении целостности гематотимического барьера. Это подтверждается выявлением плазмоцитарно-макрофагальной инфильтрации и изменениями в гемокапиллярах. Для снижения проницаемости гематотимического барьера компенсаторно происходит уплотнение периваскулярных пространств за счёт накопления коллагеновых волокон, увеличения высоты эндотелиальных клеток и протяжённости межэндотелиальных контактов.

Общая площадь подвздошного лимфоузла матери при вибрации уменьшается на 21 %. Увеличивается площадь центров размножения в 2,7 раза и межфолликулярной зоны на 32 %. Площади первичных лимфатических узелков и глубокой коры уменьшаются на 52 % и на 39 %, соответственно. Площадь коркового вещества растёт. В мозговом веществе более чем в 2 раза уменьшается площадь мозговых синусов и достоверно увеличивается площадь мякотных тяжей. Общая площадь мозгового вещества достоверно ниже контрольных значений на 8 %. Увеличивается площадь краевого синуса на 82 % по сравнению с контролем, что свидетельствует об увеличенном поступлении антигенов, избыточно образующихся в результате гибели плодов под действием вибрации. Вибрация приводит к увеличению суммарной площади В-зависимой зоны, уменьшению площади Т-зависимой зоны и синусного компонента. Во всех зонах коркового вещества происходит значимое увеличение доли молодых форм лимфоцитов. Количество малых лимфоцитов в межфолликулярной зоне не меняется, а во всех остальных зонах уменьшается. Увеличивается количество клеток в митозе в первичных лимфатических узелках, но уменьшается в центрах размножения. Макрофагальная реакция выражена в глубокой коре, мозговых синусах. В 2 раза увеличивается площадь профилей гемокапилляров в межфолликулярной зоне  и на 40 % – посткапиллярных венул в глубокой коре. В корковом веществе растёт доля дегенерирующих клеток. Общее количество клеток в корковом веществе не меняется. В мозговом веществе выражена плазмоцитарная реакция с накоплением клеток Мотта, незрелых плазмоцитов, эозинофильных и нейтрофильных гранулоцитов.  В мякотных тяжах увеличивается площадь гемокапилляров, часто выявляются посткапиллярные венулы. В ядрах лимфоцитов лимфоидных органов матери увеличено количество гетерохроматина, они образуются выросты, выпячивания ядерной мембраны, образуют апоптозные тельца. К апоптозу при вибрации может приводить патология мембран (плазмалеммы и субклеточных структур). Это нарушает функции мембраносвязанных ферментов, органелл и как следствие –накопление первичных и вторичных продуктов перекисного окисления липидов (Боброва С. В., Ефремов А. В., Вакулин Г. М., 2002). В лимфоидных клетках наблюдается набухание митохондрий, просветление матрикса, уменьшение количества крист. В  ядрах эндотелиоцитов гемокапилляров лимфоидных органов выражена конденсация хроматина и уплотнение цитоплазмы. Увеличивается высота эндотелиальной выстилки гемокапилляров и посткапиллярных венул. Усложняются контакты между эндотелиальными клетками, увеличивается их поверхность. Выявляются признаки статического «заиливания» плазмы крови в просвете капилляра. На люминальной и базальной поверхностях эндотелиоцитов обнаруживаются многочисленные выросты. Расширяется перикапиллярное пространство, где увеличено количество коллагеновых волокон. Изменения эндотелиоцитов кровеносных капилляров как миокарда, так и лимфоидных органов, являются морфологическими эквивалентами их дисфункции, что приводит к истощению запасов оксида азота (NO). Последний является одним из основных вазодилятаторов эндотелиального происхождения, участвуя в ауторегуляции сосудистого тонуса (Dimmeler S., Rippmann V., Weiland U., et al., 1997). Кроме того, эндотелиоциты  поставляют в подлежащий слой компоненты базальной мембраны, которые важны для межклеточного взаимодействия и образования барьера, предотвращающего попадание форменных элементов крови из внутрисосудистого пространства во внесосудистое (Маянская С. Д., Яковлев С. Д, Березикова Е. Н., с соавт., 2005). Дисфункция микроциркуляторного русла при вибрационном воздействии характерна для многих органов системы мать-плод. В почках матери происходит резкое полнокровие капилляров, междольковых и дуговых артерий и вен, нарушение проницаемости сосудистой стенки (Балуева О. И., 2004). Описаны нарушения микроциркуляции в печени матери и плода (Кузьменко Д. Б., 2005). Е. Ю. Апраксина (2006) выявила нарушение микроциркуляции в околоушной слюнной железе у матери и плода и запустевание кровеносных капилляров в зубных зачатках плода. И. М. Саматова (2005) обнаружила нарушения микроциркуляции и гемореологии в надпочечниках матери, плода и потомства.

В связи с апоптозом лимфоцитов в тимусе происходит снижение интенсивности процессов миграции в кровоток функционально зрелых Т-лимфоцитов, что приводит к снижению коэффициента миграции на 24 %. Снижение темпов миграции приводит к увеличению концентрации малых лимфоцитов в пограничном мозговом веществе. Одним из механизмов снижения миграционных процессов является уменьшение диаметра просвета посткапиллярных венул тимуса. Примечателен факт, что в лимфоидных органах при вибрации увеличивается количество венул  с эффективной миграцией по сравнению с контролем (Залавина С. В., Склянов Ю. И., 2007). По-видимому, антигенная нагрузка, вызванная вибрационным воздействием, включает дополнительные механизмы контроля, выявления и элиминации аутоагрессивных Т-лимфоцитов, а аутотолерантные лимфоциты мигрируют из тимуса через посткапиллярные венулы (Ивановская Т. Е., Зайратьянц О. В, Леонова Л. В., с соавт., 1996).

При сочетанном введении препарата Mg и вибрационном воздействии соотношение зон тимуса и общая его площадь возвращаются на контрольный уровень. Сумма незрелых лимфоцитов  значимо увеличивается в корковом  веществе по сравнению с 1-й и 2-й группами. Количество малых лимфоцитов коркового вещества тимуса также увеличено. Суммарное количество всех лимфоцитов  коркового вещества превышает показатели 2-й группы, но не отличаются от уровня контроля. Количество клеток в митозе в корковом веществе тимуса больше, чем в контроле, но меньше, чем во 2-й группе. Плазмоцитарная и макрофагальная реакции во всех зонах тимуса выражены меньше, чем во 2-й группе. Уменьшается количество дегенерирующих клеток. В целом общее количество клеток во всех зонах коркового вещества по сравнению с показателями 1-й и 2-й групп увеличено. Электронная микроскопия тимуса  выявила увеличение количества митохондрий в цитоплазме лимфоцитов, однако в них часто выявляется сниженное количество крист.

При вибрации с параллельным введением Mg общая площадь тимуса плода увеличивалась по сравнению с контролем на 55 %.  Корково-мозговой индекс находится на контрольном уровне. Площадь соединительнотканных структур меньше уровня 2-й группы. Количество незрелых лимфоцитов увеличено на 14 % по сравнению с контролем. Растёт количество малых лимфоцитов и сумма всех лимфоцитов по сравнению с 1-й и 2-й группами. Количество клеток с фигурами митозов и дегенерирующих клеток не отличается от контроля. Увеличивается количество макрофагов по сравнению с контрольными данными. Общее количество клеток увеличивается на 31 % по сравнению с контролем и на 18,5 % по сравнению со 2-й группой. При электронной микроскопии в лимфоидных клетках уменьшаются апоптозные проявления. Размеры секреторных вакуолей в цитоплазме клеток-нянь тимуса соответствуют контролю. Мембранные структуры в эпителиальных клетках выявляются редко.

При введении Mg происходит значимое увеличение общей площади лимфоузла по сравнению со 2-й группой. Растёт доля глубокой коры и зон мозгового вещества, уменьшается площадь краевого синуса, центров размножения,  коркового плато по сравнению со 2-й группой. В целом, показатели площади синусов, коркового и мозгового вещества, суммарной площади Т-зависимой зоны возвращаются на контрольный уровень. Нарастает количество незрелых форм лимфоцитов во всех зонах коркового вещества по сравнению с  контролем. Количество малых лимфоцитов и сумма всех лимфоцитов значимо меньше по сравнению с 1-й и 2-й группами. Исключение – центры размножения, где сумма всех лимфоцитов остаётся на контрольном значении. Повышено количество клеток в митозе. В межузелковой зоне увеличивается площадь профилей  кровеносных капилляров в 10,7 раза по сравнению с контролем и в 5,3 раза по сравнению со 2-й группой. В глубокой коре увеличивается площадь посткапиллярных венул по сравнению с контролем в 4,8 раза и в 3,4 раза по сравнению со 2-й группой. Уменьшение гибели клеток свидетельствует о том, что лимфоидные органы при введении Mg справляются с антигенной нагрузкой без значительного урона для себя и системы в целом.  В мозговом веществе увеличено суммарное количество клеток плазматического ряда за счёт доли незрелых плазматических клеток. Количество клеток Мотта не отличается от контроля. В мякотных тяжах в 2 раза увеличена площадь гемокапилляров, часто выявляются посткапиллярные венулы. При электронной микроскопии лимфоидных органов выявляется уменьшение высоты эндотелиальных клеток, количества коллагеновых волокон в периваскулярных пространствах. Уменьшается ширина периваскулярных пространств.  Коэффициент миграции лимфоцитов в тимусе не отличается от контроля, а в лимфоузле превышает показатели 2-й группы. В лимфоидных органах увеличено количество венул с эффективной миграцией по сравнению с показателями 1-й и 2-й групп и составляет 76,9 %.

Парамецийный тест показал, что вибрация вызывает уменьшение жизни 100 % парамеций в сыворотке крови  и  околоплодных водах на 34 % по сравнению с контролем. В моче время жизни 100 % парамеций увеличено более чем в 4 раза, что свидетельствует о снижении её токсичности из-за нарушения экскреторной функции почек. Кроме того, повышение количества белка в моче, выявленное нами, создаёт благоприятные условия для жизни парамеций, так как большинство аминокислот ускоряет рост и размножение этих простейших (Балуева О. И., 2004).

При введении Mg время жизни парамеций в исследованных биологических жидкостях возвращается на контрольный уровень.

Вибровоздействие приводит к увеличению количества белка в моче матери в 8 раз. В условиях коррекции этот показатель не отличается от контрольных значений.

Исследование минерального обмена в печени матери при вибрации выявило значимое снижение количества Ca на 25 %, Mg на 15 %, Fe на 17 %, но накопление Cd в 10 раз, Pb  в 2 раза и Cu на 8 % по сравнению с контролем. Возникшее перераспределение биоэлементов является отражением изменённого гомеостаза в системе мать-плод. Известно, что стрессовый фактор вибрационного воздействия вызывает отрицательный баланс магния (Durlach J., Bac P., Durlach V. et al.,1998). При вибрационнной болезни формируются гастропатия и гепатопатия (Потеряева Е. Л., 1999),  приводящие к понижению усвоения биоэлементов в желудочно-кишечном тракте. Повреждения в проксимальных отделах нефрона почки матери при вибрации (Балуева О. И., 2004) приведут к сниженной реабсорбции  эссенциальных элементов. Нарушение функции почек вызывает снижение экскреции кадмия через почки и снижению реабсорбции кальция (Van Bruwaene R., Kirchmann R., Impens R., 1984). Гиперкупремия возникает при состояниях, фактором патогенеза которых является стресс (Шапошников А. М., 1980). С другой стороны, формирующийся холестаз в печени при вибрации (Кузьменко Д. Б., 2005) приводит к затруднению выведения меди с желчью из печени (Авцын А. П., Жаворонков А. А., Риш М. А. с соавт., 1991). Причиной накопления свинца могут быть сниженные концентрации кальция, магния и железа (Smith A., Morgan W., 1981). Известно, что около 20 % эндогенного свинца находится в составе скелета. В ситуациях, ведущих к деминерализации костной ткани, происходит мобилизация свинца из его костных депо и формирование свинцового токсикоза. В связи с усилением нагрузки на опорно-двигательный аппарат матери при вибрации происходит повышение  минерализации и доли компактной кости, увеличение толщины в области средней трети диафиза с одновременным укорочением общей длины бедренной кости (Дровосеков М. Н., 2005). Перестройка костной ткани осуществляется путём усиления двух разнонаправленных процессов  – резорбции и формирования новых структур костной ткани. Резорбция кости приведёт к поступлению из костных депо в активный кровоток минеральных веществ,  в том числе и токсичных (свинца, кадмия и меди). Кроме того, усиление минерализации бедренной кости под влиянием вибрации приводит к перераспределению эссенциальных биоэлементов и повышенному поступлению в структуры опорно-двигательного аппарата кальция и магния, что приводит к истощению их запасов в печени матери.

В условиях коррекции концентрация Ca снижается на 18 %, количество железа восстанавливается на исходный уровень. Накопление кадмия больше контроля, но меньше в 2 раза, чем при вибровоздействии. Количество Cu, Mg, P, Pb, Se  и Zn больше, чем в 1-й и 2-ой группах.

Распространённость кадмиоза в городе Новосибирске

Для выявления распространённости кадмиоза у жителей г. Новосибирска проводилось обследование у 5559 пациентов многоэлементного состава волос за период с марта 1997  г. по ноябрь 2005  г. Условно эссенциальные элементы, включающие в себя группу тяжёлых металлов, у новосибирцев встречались со следующей частотой: Pb – у 428 человек (11,9 %); Cd – у 408 человек (11,3 %); Al – у 346 человек (9,6 %); Sn – у 165 человек (4,5 %); Ti  – у 152 человек (4,2 %); V – 146 человек (4,0 %); Ni  – у 116 человек (3,2  %); As – у 75 человек (2,0 %); Hg – у 66 человек (1,8 %), (таблица 3).

Таблица 3. Распространённость кадмиоза по районам города Новосибирска

Район города

Количество пациентов с кадмиозом

Относительное количество пациентов с кадмиозом (%)

Общее количество обследованных жителей района.

Кировский

47

13,9

330

Калининский

71

13,3

534

Ленинский

48

12,6

381

Железнодорожный

27

11,7

230

Заельцовский

50

11,6

428

Советский

46

10,9

429

Октябрьский

34

10,8

314

Дзержинский

40

10,1

397

Первомайский

6

8,4

72

Центральный

39

8,0

487

Итого:

408

3602

Таким образом,  по распространённости Cd занимает 2-е место среди тяжёлых металлов. По количеству выявленного кадмиоза лидируют районы города: Кировский, Калининский, Ленинский (таблица 3). Наиболее частым дефицитом из группы эссенциальных элементов при кадмиозе является недостаток цинка. Дефицит цинка выявляется в большем проценте наблюдений у мужчин, чем у женщин. Лишь в возрасте от 10 дней до 1 года дефицит цинка не имеет половых отличий. Наименьшее количество наблюдений дефицита цинка регистрируется в женских возрастных группах, а именно в 7-й группе. Наибольшая распространённость дефицита цинка у девочек выявляется во 2-й группе, где его нехватка встречается более чем у 80 % пациенток.

В мужских возрастных группах независимо от возраста дефицит цинка наблюдается более чем у половины пациентов каждой группы. Самый распространённый его дефицит встречается в группах, охватывающих возраст от 10 дней до 7 лет жизни.

При анализе распространённости кадмия по возрастным группам можно выделить три пика, когда уровень накопления кадмия встречается у большего количества  пациентов. Первый пик соответствует 2-й возрастной группе мальчиков и 3-й возрастной группе девочек. Второй пик выражен в 4-й группе мальчиков и 5-й группе девочек. И третий пик, самый выраженный, встречается в 8-II возрастной группе.

       

Влияние кадмия на систему мать-плод

Введение кадмия с 1 по 16 сутки беременности приводит к увеличению общей эмбриональной смертности за счёт 10-кратного роста доимплантационной и  в 4 раза – постимплантационной смертности плодов (таблица 4). Известно, что кадмий замедляет дробление зиготы, снижает васкуляризацию эндометрия, нарушает процессы имплантации яйцеклетки (Piasek M., Laskey J. W., Kostial K. et al., 2002), формирует фето-плацентарную недостаточность (Саломеина Н. В., 2004). Масса тела матери снижается на 12 %, уменьшается масса печени,  почки, тимуса, селезёнки и надпочечника. Масса подвздошного лимфоузла значимо увеличивается на 15 %. Примечательно, что снижение массы тела и органов плода сочетается с увеличением массы плаценты. Известно, что при гипоксии материнского организма компенсаторно увеличивается поверхность и масса плаценты, нарастает ёмкость капиллярной сети её фетальной части (Гармашева Н. Л., 1967). Кадмиоз приводит к уменьшению среднего количества самцов в помёте почти в 3 раза.

При сочетанном введении Cd и Zn показатели общей и доимплантационной эмбриональной смертности соответствуют контролю (таблица 4). Не выявляется постимплантационная гибель. Масса органов и тела матери увеличивается на 19 % в сравнении с контролем и на 28 % в сравнении с 5-й группой. Масса тела, органов плода и их краниокаудальные размеры увеличиваются в сравнении с 5-й группой. Соотношение количества самок к самцам в помёте не отличается от контроля.

В миокарде матери при введении Cd снижается относительный объём сосудистого компонента на  29 %, а в миокарде плода – в 2 раза. Объём интерстициального пространства в миокарде матери снижается на 38 %, у  – плода на 50 %. Увеличивается объём цитоплазмы кардиомиоцитов матери на 3 % (р < 0,05) и уменьшается объём ядер кардиомиоцитов на 38 %. У плода происходит уменьшение объёма кардиомиоцитов как за счёт цитоплазмы, так и за счёт ядер. Ультраструктурно выявляется набухание, нарушение целостности, разрыхление миофибрилл, появление промежутков между ними. Выявлено набухание митохондрий, очаговая деструкция их крист. Известно, что непосредственной мишенью для Cd являются митохондрии (Rikans L. E., Yamano T., 2000). Это приводит  к пониженному синтезу макроэргов, падению активности АТФ-зависимых ферментативных систем (К-Na-АТФазы и Ca-Mg-АТФазы) и  накоплению натрия в клетках, что, в свою очередь, вызывает увеличение осмолярности (Pourahmad J., O'Brien P. J., 2000). Всё это формирует повышенную гидратацию кардиомиоцитов и приводит к гидропическому разволокнению миофибрилл кардиомиоцитов матери. В цитоплазме кардиомиоцитов уменьшается содержание полисом, выявляются липидные капли.        Увеличивается толщина эдотелиоцитов гемокапилляров миокарда матери.

Таблица  4.  Показатели эмбриональной смертности плодов

в 4-й, 5-й и 6-й группах (M ± m)

Условия эксперимента

4 группа

контрольная

5 группа

при введении Cd

6 группа

При введении

Cd и Zn

Общая эмбриональная смертность (%)

2,111 ± 0,938

29,442 ± 8,796*

1,515 ± 0,383 •

Доимплантационная смертность (%)

1,000 ± 0,048

16,116 ± 6,389*

1,010 ± 0,059* •

Постимплантационная смертность (%)

1,111 ± 0,288

4,236 ± 1,412*

0 * •

Среднее количество мёртвых плодов

1,111 ± 0,388

3,417 ± 0,987*

0* •

Примечание: * – отличие статистически значимо по сравнению с 4-й группой (р < 0,05);

      •  – отличие статистически значимо по сравнению с 5-й группой (р < 0,05).

Неблагоприятные факторы на начальных этапах развития резко меняют направление дифференциации различных органов и тканей (Рыжавский Б. Я., 1999). Статистически значимое уменьшение относительного объёма цитоплазмы кардиомиоцитов плода при введении сульфата Cd свидетельствует  о запаздывании темпов дифференцировки кардиомиоцитов. Так как процесс их дифференцировки характеризуется увеличением объёма цитоплазмы в 8-10 раз, чем выше специализация кардиомиоцитов, тем больше размеры цитоплазмы превышают размер ядер (Ямщиков Н. В., 1988). В цитоплазме кардиомиоцитов плода появляются вакуоли с мембранными структурами.  Часто в составе ядрышек кардиомиоцитов фибриллярный компонент преобладает над гранулярным, что отражает нарушение функции ядерно-рибосомального аппарата и приводит к снижению синтеза белков. Выявленные нарушения микроциркуляторного русла миокарда, очаговые деструкции крист митохондрий, обнаружение участков дегрануляции гранулярной эндоплазматической сети, уменьшение количества рибосом и полисом, разрывы и очаговый лизис миофибрилл в кардиомиоцитах матери и нарушение миофибриллогенеза в кардиомиоцитах плода свидетельствуют о развитии регенераторно-пластической недостаточности миокарда в системе мать-плод под воздействием сульфата кадмия. Кадмий вызывает однонаправленные изменения в миокарде системы мать-плод. Этим самым подтверждается представление Б. Н. Клосовского (1968) о тесной взаимосвязи одноимённых органов матери и плода – поражение какого-либо органа матери ведёт к нарушению развития гомологичного органа плода (Колесников С. И., Иванов В. В., Семенюк А. В. с соав.,1999).

Известно, что Cd способен замещать в химических реакциях ряд эссенциальных биоэлементов и, прежде всего, цинк (Авцын А. П., Жаворонков А. А., Риш М. А. с соавт., 1991; Скальный А.В., 2001-2004). Cd вытесняет Zn из р53protein, приводя к угнетению синтеза ДНК, к подавлению процессов дифференциации и пролиферации клеток (Skorczynska A., 1997; Щеплягина Л. А., 2001), снижает антиоксидантную защиту клетки и нарушает миграционную способность клеток из-за дефицита синтеза тубулина (Favier А., 1993). Известно, что Zn в клетках стимулирует образование полирибосом и активизирует функцию митохондриального аппарата (McClain P. E., Wiley E. R., Beecher G. R., et al., 1973).

При параллельном введении Cd и Zn объём сосудистого компонента и межклеточного пространства миокарда матери и плода возвращается на контрольный уровень. Объём ядер кардиомиоцитов значимо увеличивается, а объём их цитоплазмы уменьшается. В миокарде плода объём митотически делящихся клеток увеличивается по сравнению с контролем в 3 раза, а по сравнению с 5-й группой – в 10 раз. При электронной микроскопии выявлено уменьшение гидропического разволокнения миофибрилл в миокарде матери. У плода чётко определяются на продольных и поперечных срезах формирующиеся пучки миофибрилл кардиомиоцитов. Сохраняются умеренные проявления отёка периваскулярных пространств. Толщина цитоплазмы эндотелиальных клеток уменьшается по сравнению с 5-й группой. В цитоплазме кардиомиоцитов увеличивается количество рибосом и полисом. Митохондрии приобретают высокую электронную плотность, содержат большое количество плотно расположенных крист. Митохондрии в миокарде матери образуют скопления в виде полей. Особенно крупные группы митохондрий располагаются  под сарколеммой. Интерфибриллярно также выявляются скопления митохондрий, но меньшей площади.

Введение сульфата Cd приводит к формированию акцидентальной инволюции тимуса матери и плода, что сочетается с увеличением количества незрелых  лимфоцитов в корковом веществе и в зоне кортикомедуллярного соединения. Количество малых лимфоцитов и митотическая активность снижаются во всех зонах тимуса. Субкапсулярная зона тимуса плода выглядит опустошённой. Многократно увеличивается количество дегенерирующих клеток. Выражены плазмоцитарная и макрофагальная реакции. Суммарное количество клеток в тимусе матери не меняется. При электронной микроскопии в большом количестве выявляются лимфоциты с апоптозными изменениями. Наблюдается набухание митохондрий и просветление их матрикса из-за уменьшенного количества крист. Известно, что Cd приводит к активация ПОЛ в биологических мембранах (Falcon M., Vinas P., Osuna E. et al., 2003) и приводит к нарушению структурной и функциональной ориентации внутренней мембраны митохондрий, вызывает лизис крист митохондрий. Повсеместно увеличивается количество макрофагов. В корковом веществе тимуса матери выявляются значительные промежутки между клетками, вакуоли, содержащие мембранные структуры.

В тимусе матери уменьшается толщина эндотелиальной выстилки гемокапилляров. Выявляется повышенная электронная плотность их цитоплазмы и увеличение доли конденсированного хроматина в ядрах эндотелиальных клеток. Снижается плотность межэндотелиальных контактов до появления промежутков между эндотелиоцитами. Часто в перикапиллярном пространстве и просвете капилляров определяются мембранные структуры. Происходит расширение и повышение электронной плотности перикапиллярного пространства за счёт накопления коллагеновых волокон.

Коэффициент миграции лимфоцитов в тимусе матери снижается на 43 %, это может быть вызвано уменьшением запаса зрелых лимфоцитов при кадмиозе. Однако происходит увеличение количества венул  с эффективной миграцией на 33,8 % по сравнению с контролем.

В тимусе плода из-за опустошения коркового вещества вокруг гемокапилляров определяются широкие бесклеточные пространства. Выявляются участки большой высоты эндотелиальной выстилки, чередующиеся с участками её истончения. Количество лимфоэпителиальных комплексов уменьшается. В цитоплазме эпителиальных клеток количество секреторных вакуолей снижается. В межклеточном пространстве часто выявляются мембраноподобные структуры.

Введение Cd приводит к увеличению площади соединительнотканной капсулы, краевого синуса, коркового вещества (за счёт вторичных лимфоидных узелков и межфолликулярной зоны) подвздошного лимфоузла матери.  Площадь мозгового вещества уменьшается за счёт синусов.  Суммарная площадь В-зависимых зон увеличивается, а Т-зависимых зон имеет тенденцию к уменьшению. Клеточные перестройки  проявляются в значимом снижении суммарного количества лимфоцитов во всех зонах коркового вещества как за счёт и молодых,  так и малых лимфоцитов. Только в составе центров размножения  количество  незрелых форм лимфоцитов увеличено на 29 %. Однако, количество малых лимфоцитов здесь достоверно уменьшается более чем в 2 раза. Количество макрофагов во всех зонах коркового и мозгового веществ лимфоузла снижается. Повсеместно повышается количество гибнущих клеток. Уменьшение количества лимфоцитов приводит к обнажению стромальных компонентов узла. В просвете мозговых синусов уменьшается количество эозинофильных гранулоцитов, моноцитов и тучных клеток, но увеличивается количество плазматических клеток и малых лимфоцитов, что приводит к значимому увеличению количества клеток в этой зоне. В мозговых тяжах уменьшается количество плазматических клеток и увеличивается в 7 раз количество клеток Мотта. В целом количество клеток в мозговых тяжах снижено. При электронной микроскопии высота эндотелиальных клеток гемокапилляров снижена, их цитоплазма проявляет повышенную электронную плотность. Выявляется увеличение количества коллагеновых волокон в расширенных периваскулярных пространствах. Межэндотелиальные контакты неплотные. Наблюдается набухание и отёк периваскулярного пространства. Плазматические клетки характеризуются гетерогенностью по форме и размерам, по плотности и форме гранулярной эндоплазматической сети.

Коэффициент миграции лимфоцитов через посткапиллярные венулы выше контрольного уровня на 42 %.

Суммарное уменьшение количества лимфоцитов в лимфоидных органах связано с угнетающим действием кадмия на митотическую активность клеток и усиление гибели лимфоидных клеток. Важное значение в регуляции и индукции  апоптоза принадлежит блеббингу плазматических мембран, проявления которого часто выявляются нами в лимфоидных клетках. Развитие блеббинга мембраны представляет собой результат нарушения мембран-цитоскелетных взаимодействий вследствие активации специфических ферментативных реакций, окислительного повреждения белков цитоскелета, развитие примембранного энергетического и ионного дисбаланса. В итоге появляется пузыревидное выпячивание цитоплазматической мембраны (Инжутова А. И., Салмина А. Б., Петрова М. М. с соавт., 2007).

Увеличение количества клеток плазмоцитарного ряда, выраженное в субкапсулярной зоне и зоне кортико-медуллярного соединении  тимуса,  свидетельствует о повышенным поступлении антигенов в тимус (Saint-Marie G., Peng F.-S., Marcoux D., 1986). Это вызвано высокой проницаемостью гематотимического барьера в системе мать-плод (повышенное количество микровезикул в эндотелиоцитах, уменьшение толщины эндотелиальной выстилки, снижение плотности межэндотелиальных контактов, появление промежутков между эндотелиоцитами). Аналогичные изменения выявляются в гемокапиллярах подвздошного лимфоузла  матери.

Под влиянием Cd в лимфоидных органах увеличено количество клеток Мотта. Их появление отражает нарушение взаимосвязи процессов синтеза и выведения иммуноглобулинов (Быков В. Л., 2001). Это объясняется способностью Cd  модифицировать клеточные белки, нарушая их транспорт из клетки (Falcon M., Vinas P., Osuna E. et al., 2003)

Зональные перестройки подвздошных лимфатических узлов при введении Cd свидетельствуют о возрастании их депонирующей функции (Бородин Ю. И., Григорьев В. Н., 1986). Снижение суммарного количества лимфоцитов и увеличение доли незрелых лимфоцитов и клеток с фигурами митоза в центрах размножения в подвздошных лимфоузлах матери является свидетельством повышенной антигенной стимуляции органа. Известно, что Cd оказывает выраженный эмбриолетальный эффект (Саломеина Н. В., 2004), поэтому токсические метаболиты, образующиеся при гибели плодов, поступают в лимфатический узел из матки в составе афферентной лимфы. Примечательно, что при введении кадмия происходит уменьшение количества макрофагов, эозинофилов, моноцитов и тучных клеток во всех зонах лимфоузла. Макрофаги,  фагоцитируя частицы кадмия и фрагменты разрушенных клеток,  подвергаются деструктивному действию кадмия. Это приводит к изменению структуры их поверхности, снижению адгезивной активности и способности агрегировать друг с другом и, в итоге, к их разрушению (Литвинов Н. Н., Казачков В. И., Гасимова З. М., 1990).

При сочетанном  введении Cd и Zn общая площадь  тимуса в системе мать-плод значимо больше показателей 5-й группы. Площади коркового и мозгового вещества не отличаются от контроля. Повсеместно увеличено количество молодых лимфоцитов, митотически делящихся клеток, суммарного количества клеток в тимусе матери, превышая показатели и 4-й, и 5-й групп. Это согласуется с мнением, что недостаточность Zn при кадмиозе у лабораторных и сельскохозяйственных животных сопровождается снижением числа лимфоцитов, циркулирующих в крови. Известно, что целостность тимуса наиболее зависима от уровня Zn (Miller E. R., Leucke R. W., Ullrey D. E. et al., 1968). В субкапсулярной зоне тимуса плода не происходит полного  восстановления количества лимфоцитов, их количество меньше контроля, но больше уровня 5-й группы. Доля дегенерирующих клеток уменьшается. Макрофагальная реакция выражена в глубоком корковом веществе и центральном мозговом веществе тимуса матери (у плода в субкапсулярной зоне), где количество макрофагов значимо преобладает над уровнем контрольной группы. Являясь обязательным компонентом гематотимического барьера, макрофаги имеют стратегическое расположение в периваскулярном пространстве, улавливают антигены, преодолевшие барьер капиллярной стенки, препятствуя их проникновению в тимус (Henry L., Durrant T. E., Anderson G., 1992).

       Плазмоцитарная реакция выражена только в зоне кортикомедуллярного соединения. Растёт количество эозинофильных гранулоцитов в субкапсулярной зоне и мозговом веществе тимуса матери по сравнению с 4-й и 5-й группами. Повышенная митотическая активность в тимусе матери сочетается с уменьшением количества лимфоцитов в мозговом веществе. Это может свидетельствовать о способности цинка усиливать процессы миграции не только зрелых форм лимфоцитов, но и, в условиях иммуносупрессивного действия кадмия, незрелых форм лимфоцитов, признаком чего является увеличение в 2 раза коэффициента миграции,  по сравнению с 5-й группой в тимусе матери.        

В мозговом веществе тимуса матери под влиянием Zn наблюдается увеличение количества больших медуллярных эпителиальных клеток, которые выполняют гормонпродуцирующую функцию. Под влиянием Cd в их вакуолях накапливаются миелиноподобные тельца, что свидетельствует о подавлении гормонопродуцирующей функции тимуса (Nabarra B., Andrianarison I., 1991). Введение Zn приводит к уменьшению количества вакуолей с мембраноподобными структурами в составе этих клеток.

Эндотелиальная выстилка гемокапилляров коркового вещества тимуса при введении Zn непрерывна. Увеличивается высота цитоплазмы эндотелиоцитов по сравнению с показателями 5-й группы. Однако количество микровезикул в цитоплазме эндотелиальных клеток остаётся повышенным в сравнении с контролем. Расширение периваскулярных пространств менее выражено, но повышенная электронная плотность свидетельствует о накоплении здесь коллагеновых волокон.

       В тимусе плода клетки расположены плотно. Кровеносные капилляры субкапсулярной зоны окружены лимфоцитами. Выявляются локальные участки истончения цитоплазмы эндотелиоцитов. Увеличивается количество лимфоэпителиальных комплексов. В эпителиальных клетках определяются секреторные вакуоли. Однако чаще, чем в контроле, выявляются апоптозные тельца.

При сочетанном введении Cd и Zn площади краевого синуса, соединительнотканной капсулы, межузелковой зоны, первичных и вторичных лимфоидных узелков снижаются по сравнению с 5-й группой. Площадь паракортикальной зоны, суммарная площадь коркового и мозгового вещества  соответствуют контролю. Увеличивается площадь мозговых синусов на 18 % по сравнению с 5-й группой, но их размеры остаются достоверно меньше контроля. Относительная площадь мозговых тяжей больше показателей 5-й группы. Площадь В-зависимых зон значимо уменьшается по сравнению с 5-й группой на 17 %, но превышает уровень контроля на 21,5 %. Суммарная площадь Т-зависимых зон не меняется по сравнению с 5-й группой. Клеточные перестройки приводят к увеличению общего количества лимфоцитов в корковом веществе лимфоузла по сравнению с показателями 4-й и 5-й группы. При электронной микроскопии в цитоплазме лимфоцитов увеличивается количество митохондрий. Количество макрофагов в корковом веществе восстанавливается на уровень контроля. Происходит восстановление количества эозинофилов в межузелковой зоне подвздошного лимфоузла. Известно, что эозинофилы играют роль ведущих компонентов тканевого гомеостаза. Им присущи важнейшие иммунорегуляторные функции – ограничение аллергической реакции, создание препятствий для распространения антигенов, нейтрализация метаболитов, участвующих в уничтожении антигенов,  выработка медиаторов воспаления и цитокинов (Быков В. Л., 2001; Федотова Г. Г., 2006). Количество дегенерирующих клеток находится на уровне контроля. В мозговых тяжах  увеличивается суммарное количество плазматических клеток. Количество клеток Мотта и двуядерных плазмацитов достоверно меньше показателей 5-й группы. Увеличивается клеточная насыщенность мозговых синусов малыми лимфоцитами более чем в 2 раза,  эозинофильными гранулоцитами в 6 раз, моноцитами почти в 2 раза, тучными клетками в 6,7 раза по сравнению с данными 5-й группы. Сумма всех клеток в синусах больше по сравнению с кадмиозом на 30 %. Электронная микроскопия выявила уменьшение накопления коллагеновых волокон в перикапиллярных пространствах. Эндотелиальные клетки образуют непрерывную выстилку, образуя плотные контакты. Коэффициент миграции лимфоцитов не отличается от показателей контроля. Количество венул с эффективной миграцией увеличивается до 86,6 % (при кадмиозе 72,4 %, а в контроле 66 %).

Парамецийный тест при кадмиозе выявил уменьшение  жизни парамеций в сыворотке крови в 1,9 раза, в околоплодных водах в 1,8 раза, а в моче произошло удлинение времени жизни парамеций в 1,5 раза по сравнению с контролем. Количество белка моче увеличено почти в 2 раза. Выявленное снижение токсичности мочи свидетельствует о повреждающем действии кадмия на структуры почечного фильтра и канальцевую систему нефрона. При кадмиозе экскреция низкомолекулярных белков, лизоцима, 2–микроглобулина увеличивается в 1000 раз из-за подавления Na, K-АТФазной транспортной системы (Авцын А. П., Жаворонков А. А., Риш М. А., с соавт., 1991).  В группе с введением Zn время жизни парамеций в сыворотке крови удлиняется на  20,7 %, а в околоплодных водах в 1,5 раза больше по сравнению с данными 5-й группы, но остаётся меньше контрольных значений. В моче показатели восстанавливаются на контрольный уровень. Количество белка в моче значимо меньше показателей 5-й группы, но выше уровня контроля.

Введение кадмия приводит к снижению количества Ca на 30 %, Mg более чем в 2 раза в печени матери по сравнению с контролем. Увеличивается содержание Cd в 30 раз, Pb  в 3 раза, Se на 27 %. Уровень Cu, Fe, P  и Zn значимо не изменяется по сравнению с контролем.

При сочетанном введении Cd  и Zn наблюдается снижение Ca  в 2 раза, Fe на 34 % по сравнению с контролем. Накопление Cd увеличивается в 3 раза по сравнению с 5 группой,  сохраняется увеличение свинца в 3 раза по сравнению с контролем. Количество Cu, Mg, P, Se  значимо от контроля не отличается.

Перестройка обмена микро-макроэлементов на фоне кадмиоза и в условиях введения цинка, на первый взгляд, носит парадоксальный характер. То есть, в условиях параллельного введения кадмия и цинка морфологические перестройки на клеточном и органном уровнях, показатели эмбриональной смертности и токсичности биосред демонстрируют положительную динамику, в то время как уровень накопления кадмия значительнее, чем в 5-й группе. Известно, что цинк является первичным индуктором металлотионеина (белок, связывающий в печени и других тканях тяжёлые металлы,  и выполняющий функции их детоксикации), а кадмий переносится металлотионеином и вторично замещает в нём цинк (Кудрин А. В., Скальный А. В., Жаворонков А. А., 2000). Избыточное внутриклеточное поступление металлов в клетку приводит к вытеснению цинка из его депо. Свободные ионы цинка соединяются с особыми металл-регуляторными факторами, которые активизируют соответствующие регуляторные гены, а они, в свою очередь, вызывают транскрипцию генов металлотионеина. Синтезированные de novo молекулы металлотионеина связывают избыточное количество металлов, превращая их в нетоксичные соединения (Palmiter R. D., 1994). Все эти химические  взаимодействия приводят к перестройке гомеостаза в системе мать-плод, позволяющей уменьшить влияние Cd и успешно осуществить вынашивание плода.

Функциональная система мать-плод состоит из двух подсистем (схемы функциональной системы мать-плод  при интактной беременности, в условиях воздействия дестабилизирующих факторов и при сочетанном введении биоэлементов представлены на рисунках 1, 2, 3), которые взаимодействуют друг с другом с общей целью – обеспечить нормальное развитие плода и рождение жизнеспособного потомства (Анохин П. К., 1971). Беременность сопровождается формированием в организме матери «гестационной доминанты», одной из основных черт которой являются метаболические преобразования и создание нового состояния кислотно-щелочного гомеостаза, приобретающего  алкалитические черты (Аршавского И. А., 1957). Как только окружающая среда или какой-либо из её компонентов изменяется, система мать-плод вынуждена изменять некоторые константы своих функций. Техногенные факторы формируют новую  доминанту, вызывающую торможение гестационной доминанты, что приводит, в зависимости от срока беременности, к нарушению имплантации, плацентации, гибели зародыша, формированию пороков развития, рождению нежизнеспособного и незрелого потомства. На химическом уровне это сопровождается изменением кислотно-щелочного состояния матери и возникновением ацидоза (Савченков Ю. И., Лобынцев К. С., 1980). Доказано, что при вибровоздействии происходит сдвиг кислотно-щелочного равновесия в сторону метаболического ацидоза (Потеряева Е. Л., 1999). При кадмиозе активизируется ПОЛ, что также формирует метаболический ацидоз. Наши исследования показали, что в ответ на вибрацию и введение кадмия в системе мать-плод формируются однотипные ответные реакции. К ним относится рост эмбриональной смертности за счёт гибели плодов в сроки, приближенные к началу действия техногенного фактора. В эксперименте с вибровоздействием с 9 по 18 сутки беременности преимущественно растёт ранняя постимплантационная смертность, а в условиях воздействия кадмием с 1 по 16 сутки беременности  – доимплантационная смертность. Для крысы энергетически выгодно абортировать плоды в начальный период беременности, чем в более поздний срок (Иванов В.В., 1989), то есть, независимо от природы воздействия, при многоплодной беременности самка резорбирует определённое количество эмбрионов в ранние периоды беременности и оставляет столько плодов, сколько может выносить. Необходимо отметить, что описанные В. В. Ивановым (1989) и С. И. Колесниковым с соавт. (1999) половые различия у животных в ответ на введение различных химических веществ выявлены нами и при вибровоздействии и при кадмиозе. Обнаружено, что резорбция плодов происходит преимущественно за счёт плодов-самцов. К стереотипным ответным реакциям относятся также снижение массы тела и органов матери. Из-за активации симпатико-адреналовой системы формируются сдвиги вегетативных функций, которые имеют катаболический характер для обеспечения системы мать-плод необходимой энергией.

Рисунок 1. Схема функциональной системы мать-плод.

Рисунок 2. Схема функциональной системы мать-плод при антропогенном воздействии

Рисунок 3. Схема функциональной системы мать-плод при антропогенном воздействии и введении биоэлемента

Стереотипными изменениями для лимфоидных органов являются акцидентальная инволюция тимуса,  увеличение площади В-зависимых зон, уменьшение площади Т-зависимых зон и синусов, возрастание доли плазматических клеток в подвздошных лимфоузлах матери. Меньшая устойчивость тимуса и Т-зависимых зон лимфоула в ответ на дестабилизирующее воздействие обусловлена активацией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы с увеличением содержания глюкокортикостероидов крови (Beselovsky H., Del Ray A., 1996). Последние вызывают нарастающую альтерацию кортизон-чувствительных лимфоцитов. Не вызывает сомнения то, что ответная реакция организма матери, эмбриона и плода на действие дестабилизирующих факторов в значительной степени определяется характером воздействия. Это приводит к формированию специфических отклонений в системе мать-плод, характерных для каждого вида воздействия, так для вибрации характерен преимущественный интерстициальный отёк миокарда матери, а для кадмиоза –  внутриклеточный отёк кардиомиоцитов.

Несмотря на общую стереотипность акцидентальной инволюции тимуса  характер агента, вызвавшего её, играет определённую роль в формировании морфологических изменений. При вибрации формируется акцидентальная инволюция с признаками восстановления, а при нагрузке кадмием характерным является угнетение лимфоцитопоэза. Специфичные изменения для каждого техногенного воздействия в структуре лимфоузлов матери и минеральном обмене описаны нами выше. Сочетанное с воздействием введение препаратов магния и цинка, подобранных с учётом особенностей минерального обмена, приводит к устранению как неспецифических, так и основных характерных для каждого отдельного воздействия изменений в системе мать-плод. Общими результатами на фоне введения биоэлементов являются: мобилизация энергетических ресурсов (увеличение количества митохондрий); усиление синтетических функций (увеличение структур синтетического аппарата в клетках); мобилизация органов иммунной системы и восстановление структур микроциркуляторного русла. Эти преобразования улучшают резервные возможности системы мать-плод.

ВЫВОДЫ

  1. Вибрация и нагрузка кадмием вызывают как неспецифические реакции в системе мать-плод, так и характерные изменения для  каждого из этих отдельно взятых факторов.
  2. Высокая эмбриональная смертность (преимущественно за счёт самцов), снижение массы тела и органов матери, нарастание токсичности сыворотки крови и околоплодных вод, снижение токсического свойства мочи, очаги деструкции в миокарде, акцидентальная инволюция тимуса,  в подвздошном лимфатическом узле – увеличение площади В-зависимых зон, уменьшение площади Т-зависимых зон и синусов, возрастание доли плазматических и гибнущих клеток, повреждение структур микроциркуляторного русла, энергетического и синтетического аппаратов  клеток являются неспецифическими проявлениями как при вибрации, так и при нагрузке кадмием.
  1. В одноимённых органах матери и плода при вибрации выявлены и сходные,  и

различающиеся структурные сдвиги. Специфичными для вибрации являются:

а) в миокарде матери – внутриклеточный и преимущественно  интерстициальный отёк. Степень отёка, повреждения микроциркуляторного русла, проявления деструкции в миокарде плода более выражены;

б) тимусу матери свойственна акцидентальная инволюция, одновременно в нём  имеются признаки восстановления:  помимо уменьшения доли коркового вещества, усиления гибели лимфоцитов и снижения их общего количества, повышается содержание молодых форм лимфоцитов и делящихся клеток. У плода доля молодых лимфоцитов и  митотически делящихся клеток снижена; 

в) уменьшение доли мигрирующих лимфоцитов в посткапиллярных венулах тимуса сопровождается усилением её в посткапиллярных венулах паракортикальной зоны подвздошного лимфатического узла;

г) в печени матери происходит накопление тяжёлых металлов (Cd, Pb, Cu) и уменьшении концентрации эссенциальных микро-макроэлементов (Ca, Mg, Fe).

  1. Характерным для кадмиоза в системе мать-плод являются:

а) отёк кардиомиоцитов у матери и плода и эндотелиоцитов кровеносных капилляров в миокарде матери;

б) акцидентальная инволюции тимуса матери и плода сопровождается уменьшением массы, площади органа, главным образом коркового вещества, угнетением лимфоцитопоэза и усилением гибели лимфоцитов по типу апоптоза. Выявляются признаки повреждения гематотимического барьера. Коэффициент  миграции лимфоцитов снижается, но увеличивается количество посткапиллярных венул, вовлечённых в миграцию этих клеток;

в) клеточная перестройка лимфоидной ткани  подвздошного лимфатического узла связана с общим снижением количества лимфоцитов, макрофагов, эозинофильных гранулоцитов, тучных клеток, а в мозговых тяжах – плазматических клеток вследствие гибели лимфоидных клеток; возрастает количество клеток Мотта, двуядерных плазмоцитов и доли мигрирующих лимфоцитов через посткапиллярные венулы;

г) накопление в печени матери Cd, Pb и Se, а также снижение Ca и Mg  свидетельствуют о выраженном перераспределение минеральных веществ в организме матери.

  1. Параллельное с воздействием введение препаратов (при вибрации –  «Биомагний», при кадмиозе – «Биоцинк»), подобранных с учётом особенностей минерального обмена, приводит к устранению неспецифических изменений в системе мать-плод и формирует комплекс морфо-функциональных изменений, улучшающих резервные возможности в системе мать-плод.
  2. Вибрация и сочетанное введение магния  приводит к следующим результатам:

а)  в миокарде матери и плода уменьшается интерстициальный и внутриклеточный отёк, у плода ускоряется дифференцировка кардиомиоцитов;

б) в лимфоидных органах активизируется лимфоцитпоэтическая функция, наблюдается обогащение лимфоидных клеток митохондриями. В подвздошном лимфатическом узле матери увеличивается доля мигрирующих лимфоцитов, количество посткапиллярных венул с проявлениями эффективной миграции лимфоидных клеток, что приводит к уменьшению количества клеток в Т-зависимой зоне;

в) накопление кадмия в печени матери снижается в 2 раза, менее выражен дефицит Ca, восстанавливается содержание Fe, увеличение Cu, Mg, P, Pb, Se  и Zn, что свидетельствует об активной перестройке метаболизма в системе мать-плод под действием препарата «Биомагний».

  1. Введение препарата «Биоцинк» параллельно с кадмием приводит к однонаправленным изменениям в одноимённых органах матери и плода:

а) снижает проявления отёка в мышечных клетках миокарда, увеличивает количество структур синтетического и энергетического аппаратов кардиомиоцитов. В миокарде плода усиливается митотическая активность мышечных клеток;

б) активизируется лимфоцитпоэтическая функция в исследованных лимфоидных органах, растёт количество макрофагов и эозинофилов. В тимусе увеличивается площадь коркового вещества, восстанавливаются структуры гематотимического барьера. В подвздошном лимфоузле нарастает площадь мозговых синусов, в  лимфоидных органах увеличивается доля мигрирующих лимфоцитов;

в) перестройка обмена химических элементов (повышенное накопление в печени матери Cd, Pb и Zn, снижение Ca и Fe, восстановление уровня Mg, Se) направлена на снижение влияния тяжёлых металлов на систему мать-плод.

8.  Кадмиоз у жителей Новосибирска занимает второе место по накоплению в организме тяжёлых металлов, причём преимущественно у лиц мужского пола (в меньшей степени – женского). Это связано с дефицитом цинка у мужчин.

       

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

  1. Результаты исследования об изменениях системы мать-плод под воздействием

техногенных факторов должны учитываться в женских консультациях при наблюдении и лечении женщин  и при постановке на учёт беременных, профессиональная деятельность которых связана с воздействием кадмия и промышленной вибрации, а также привлекать внимание акушеров-гинекологов и педиаторов из-за риска возникновения антенатальной патологии и болезней детского возраста.

  1. Результаты исследования могут служить базой для дальнейшего изучения путей и методов коррекции изменений, возникающих под воздействием виброопасного производства и влияния кадмия на систему мать-плод.
  2. Материалы диссертации о характере изменений лимфоидных органов, миокарда, показателей эмбриональной смертности, изменений минерального обмена могут быть использованы в лекционном материале и при проведении занятий на кафедрах анатомии, гистологии, цитологии и эмбриологии, экологии, акушерства, патологической физиологии.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

  1. Залавина С. В. Микроэлементозы у жителей города Новосибирска / С. В. Залавина,  Е. В. Хлюстова // Компенсаторно-приспособительные процессы: фундаментальные и клинические аспекты: тез. докл. Всеросс. конф.– Новосибирск, 2002. – С. 195 – 196.
  2. Влияние вибрации промышленных частот на течение беременности у крыс и на их потомство / Ю. И. Склянов,  Г. В. Правоторов, О. И. Балуева,  С. В. Залавина,  И. М. Саматова, Е. Ю. Апраксина, Т. В. Гулюкина, Д. Б. Кузьменко, М. Н. Дровосеков, Т. В. Савельева // Журнал экспериментальной и клинической медицины. –  2003.– №  4. – С. 6 – 8.
  3. Залавина С. В. Нарушения минерального обмена у детей 1-го года жизни – жителей города Новосибирска / С. В Залавина, Ю. И. Склянов, Е. Ю. Апраксина, С. В.Ефимов // Проблемы саногенного и патогенного эффектов экологического воздействия на внутреннюю среду организма: сб. тр. VI межд. симп., VII Чуйской научн.-практ. конф. / Чолпон-Ата, 2003.– С.– 356–359.
  4. Исследование почек у самок крыс, подвергшихся воздействию вибрации промышленных частот на разных сроках беременности / Ю. И. Склянов, Г. В. Правоторов, О. И. Балуева, С. В.  Залавина,  Е. Ю.  Апраксина, Т. В. Гулюкина, И. М. Саматова, М. Н. Дровосеков, Д. Б. Кузьменко, Т. В. Савельева // Фундаментальные проблемы морфологии: сб. тр. Межд. научн. конф. к 100-летию П. Я. Герке / Белорусск. гос. мед. универ. – Минск, 2004. – С. 98 – 99.
  5. Исследование влияния вибрации промышленных частот на течение беременности у крыс и на их потомство / Ю. И. Склянов, Г. В. Правоторов, О. И. Балуева, С. В. Залавина, Е. Ю. Апраксина, Т. В. Гулюкина, Д. Б. Кузьменко, М. Н. Дровосеков, Т. В.Савельева //Фундаментальные и прикладные проблемы гистологии. Гистогенез и регенерация тканей: сб. тр. / Санкт.-Петербург, 2004.–С.11 – 12.
  6. Морфофункциональная характеристика подвздошных лимфатических узлов при беременности на фоне вибрации / Ю. И. Склянов, Т. В. Гулюкина, С. В. Залавина, Е. В. Овсянко, Е. Ю. Апраксина  // Проблемы лимфологии и интерстициального переноса: тез. докл. научн. конф. с межд. участ.:  – Новосибирск, 2004. – С. 84.
  7. Исследование метанефроса самок крыс и их плодов при воздействии вибрации промышленных частот / Ю. И. Склянов, Г. В. Правоторов, О. И. Балуева, С. В. Залавина Е. Ю. Апраксина, Т. В. Гулюкина // Компенсаторно-приспособительные процессы: фундаментальные, экологические и клинические аспекты: тез. докл. всеросс. конф. – Новосибирск, 2004. – С. 289 – 290.        
  8. Структурная характеристика коры надпочечников крыс при вибрации в системе мать-плод / И. М. Саматова, Ю. И. Склянов, Г. М. Вакулин, С. В. Залавина // Сб. научн. тр. к 80-летию проф. П. Ф. Степанова. – Смоленск, 2004. – С. 173 – 177.
  9. Морфологические изменения в опорно-двигательном аппарате на фоне вибрации в системе мать-плод / Ю. И. Склянов, М. Н. Дровосеков Г. В., С. В. Залавина, Правоторов Г. В // Компенсаторно-приспособительные процессы: фундаментальные, экологические и клинические аспекты: тез. докл. всеросс. конф. – Новосибирск, 2004. – С. 290.        
  10. Исследование метанефроса крыс, подвергнутых внутриутробному воздействию вибрации промышленной частоты / Ю. И. Склянов, Г. В. Правоторов, О. И. Балуева, Т. А. Литвинова, С. В. Залавина, Г. М. Вакулин // Сб. научн. тр. к 80-летию проф. П. Ф. Степанова. – Смоленск, 2004. – С. 196 – 201.        
  11. Экспериментальная модель изучения влияния разных сроков вибрации на беременность / Ю. И. Склянов, С. В. Залавина, Т. В. Гулюкина, О. И. Балуева, Е. Ю. Апраксина, И. М. Саматова // Компенсаторно-приспособительные процессы: фундаментальные, экологические и клинические аспекты: тез. докл. всеросс. конф. – Новосибирск, 2004. – С. 290–291.
  12. Залавина С. В. Структурная  характеристика околоушных слюнных желез в системе «мать-плод-потомство» при воздействии вибрации / Е. Ю. Апраксина, С. В.  Залавина // Хирургическая стоматология и челюстно-лицевая хирургия: тез. докл. 4-го всеросс. конгр.  – Новосибирск, 2005. – С. 3 – 4.
  13. К количественной характеристике зубных зачатков и околоушных слюнных желез на фоне вибрационного воздействия / Е. Ю. Апраксина, С. В. Залавина,  П. А. Железный, Ю. И. Склянов, О. И. Балуева // Медицина и образование в ХХI веке: тез. докл. научн.-практ. конф. с межд. участ., посвящ. 70-летию НГМА. – Новосибирск, 2005. – С. 9 – 10.
  14. Залавина С. В. Структурные перестройки тимуса плода на фоне кадмиоза и в условиях его коррекции / С. В. Залавина, Ю. И. Склянов // Проблемы экспериментальной, клинической и профилактической медицины: сб. тр. I Сиб. съезда лимфол. с межд. участ. – Новосибирск, 2006. – С. 140 – 142.
  15. Залавина С. В. Структурные основы реагирования подвздошного лимфатического узла самки в ответ на введение сульфата кадмия с 1 по 16 сутки беременности/ С. В. Залавина Н. П. Бгатова, Е. У. Овсянко// Проблемы экспериментальной, клинической и профилактической медицины: сб. тр. I Сиб. съезда лимфол. с межд. участ. – Новосибирск, 2006. – С. 142 – 145.        
  16. Protective effects of magnesium aspartate in pregnant rats against experimental vibration / A. V. Skalny, S. V. Zalavina,  S. V. Efimov,  S. A. Grabeklis // J. Macro and Trace Elements. Mengen- und Spurenelemente. Agricultural, Biological, Environmental, Nutritional and Medical Impotance of Macro, Trace and Ultra Trace Elements. Main Building of the Friendrich Schiller University Jena. 23. – Workshop, 2006. – P.706–713.
  17. Залавина С. В. Многоэлементный портрет детей дошкольного возраста в условиях накопления кадмия / С. В. Залавина, А. В.Скальный, С. В. Ефимов, Е. А. Васькина // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2006. – № 12. – С.101 – 103.
  18. Биоэлементы и показатели эмбриональной смертности  лабораторных крыс / А. В. Скальный, С. В. Залавина С. В. Ефимов //  Вестник Оренбургского государственного университета. – 2006. – № 2. – С.78 – 81
  19. Залавина С. В. Изменения опорно-двигательного аппарата, тимуса и зубных зачатков с учётом минерального обмена при вибрации /        С. В. Залавина, М. Н. Дровосеков, Е. Ю. Апраксина, Ю. И. Склянов, П. А. Железный, А. В. Скальный  // Морфология и хирургия: сб. научн. тр. – Новосибирск. – 2007. – № 6. – С.63 – 66.        
  20. Залавина С. В. Влияние вибрации на минеральный обмен, структуру околоушных слюнных желёз и поверхностных шейных лимфатических узлов в системе мать-плод-потомство / С. В. Залавина, Е. Ю. Апраксина, Ю. И. Склянов, П. А. Железный, А. В. Скальный // Морфология и хирургия: сб. научн. тр. – Новосибирск. – 2007. – № 6. – С.66 – 68.
  21. Залавина С. В. Минеральный обмен и структурная организация тимуса в системе мать-плод при кадмиозе / С. В. Залавина, Ю. И. Склянов,  А. В. Скальный, Е. У. Овсянко // Морфология и хирургия: сб. научн. тр. – Новосибирск. – 2007. – № 6. – С.68 – 71.
  22. Залавина С. В. Изменение зубных зачатков и тимуса при вибрации с учётом минерального обмена / С. В. Залавина,  Е. Ю. Апраксина, А. В. Скальный, М. Г. Скальная, С. В. Ефимов // Сибирский консилиум. – 2007. – № 7. – С. 106.
  23. Залавина С. В. Минеральный обмен и морфология тимуса в системе мать-плод при кадмиозе / С. В. Залавина, А. В. Скальный, М. Г. Скальная, С. В. Ефимов // Сибирский консилиум. – 2007. – № 7. – С. 106 – 107.
  24. Залавина С. В. Влияние вибрации на минеральный обмен и состояние слюнных желёз в системе мать-плод-потомство / С. В. Залавина, Е. Ю. Апраксина, Ю. И.  Склянов, П. А. Железный  // Морфологические ведомости. – 2007.– № 3 – 4.– С.18 – 20.
  25. Залавина С. В. Влияние вибрации на рециркуляцию лимфоцитов в тимусе в период беременности / С. В. Залавина, Ю. И. Склянов // Морфологические ведомости. – 2007. –  № 3 – 4. –  С. 261–262.
  26. Развитие зубных зачатков и особенности минерального обмена при вибрационном воздействии / Е. Ю. Апраксина, С. В.  Залавина // Стоматология детского возраста: сб. тр. VI всеросс. конф. – Новосибирск. – 2007. – С.16–19.
  27. Залавина С. В. Развитие зубных зачатков, минеральный обмен и состояние опорно-двигательного аппарата при действии вибрации / С. В. Залавина, Е. Ю. Апраксина, М. Н. Дровосеков, Ю. И. Склянов, П. А. Железный, Е. Ю. Русакова // Стоматология детского возраста и профилактика. – 2008.–Т.VII, № 1 (24). – С.50 – 54.
  28. Развитие печени крыс при антенатальном вибровоздействии / Д. Б. Кузьменко, С. В. Залавина,  Е.С. Лукьянова, Ю.И. Склянов // Морфология. – 2008.– № 2. – С. 72.
  29. Залавина С. В. Структурные перестройки в миокарде матери и плода при вибрационном воздействии  / С. В. Залавина,  Ю. И. Склянов, Г. М. Вакулин // Морфологические ведомости. – 2008. – № 1 – 2. – С. 49–52.
  30. Залавина С. В. Влияние вибрации на миокард в период беременности / С. В. Залавина, Д. Б. Кузьменко, Ю. И. Склянов // Морфология.  – 2008. – № 2. – С. 49-50.
  31. Вибрация, минеральный обмен и состояние печени при беременности /Д. Б. Кузьменко, С. В. Залавина, Ю. И. Склянов // Морфология. – 2008.– № 2.–С. 72.
  32. Залавина С. В. Подвздошный лимфатический узел при кадмиозе в период беременности / С. В. Залавина,  Ю. И. Склянов // Морфология. – 2008. – Т. 133. – № 3. – С. –  46.
  33. Тимус плода на фоне кадмиоза и при его коррекции / С. В. Залавина // Морфология. –2008. – Т. 133. – № 3. – С. 45–46.
  34. Залавина С. В. Влияние сульфата кадмия на структуру подвздошного лимфатического узла в период беременности / С. В. Залавина Ю. И. Склянов, Н. П. Бгатова // Морфологические ведомости. – 2008. – № 1 – 2. – С. 239–241.
  35. Особенности развития зубных зачатков и изменения минерального обмена при вибрационном воздействии: результаты экспериментального исследования / Е. Ю. Апраксина, С. В Залавина, А. П. Железная // Проблемы стоматологии. – 2008. – №  4. – С. 41 – 43.
  36. Залавина С. В. Структурная организация печени и минеральный обмен в системе мать-плод-потомство при вибрационном воздействии / С. В. Залавина,  А.В.Скальный,  Д. Б. Кузьменко // Вестник восстановительной медицины. – 2008. – № 5А (28). – С. 27-30.        
  37. Залавина С. В. Эмбриональные показатели на фоне кадмиоза  (экспериментальное исследование) / С. В. Залавина, А. В. Скальный,  С. В. Ефимов, М. Г. Скальная // Микроэлементозы в медицине. – 2008. – Т.9. – С. 71.
  38. Залавина С. В. Многоэлементный портрет жителей Новосибирска в условиях накопеления кадмия / С. В. Залавина, А. В. Скальный,  С. В. Ефимов, М. Г. Скальная // Микроэлементозы в медицине. –  2008. – Т.9. – С. 70.
  39. Нейротоксичность тяжёлых металлов и мышьяка в период роста и развития / С. В. Залавина, М. Г. Скальная, А. В. Скальный // В кн. Иммунопатологические и патобиохимические основы патогенеза перинатального поражения мозга (детский церебральный паралич, алкогольный синдром плода). – Наука. –  2009. –  Гл. 7. – С. 247 – 276.        

       






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.