ВЛИЯНИЕ СЕРПЕНТИНИТА НА КРОВЕТВОРНУЮ СИСТЕМУ КРЫС В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
ВЛИЯНИЕ СЕРПЕНТИНИТА НА КРОВЕТВОРНУЮ СИСТЕМУ КРЫС В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Аннотация
Серпентинит активно применяют в сельском хозяйстве в качестве почвенного мелиоранта, что привело к необходимости изучения его влияния на живые организмы. Здоровым крысам линии Wistar в течение 60 дней добавляли в пищу молотый серпентинит Хабазского месторождения Кабардино-Балкарской республики. Во время исследования проведен многократный забор крови и изучение структурных изменений в органах кроветворной системы животных после выведения их из эксперимента. Результаты эксперимента показали: прием серпентинита привел к развитию мегалобластического типа кроветворения с преобладанием мегалобластов, гиперхромных эритроцитов, лейкоцитоза и лимфопении. В селезенке гипоплазия лимфоидных фолликулов, гемосидероз. Эти изменения, по нашему мнению, можно расценивать, как причину иммунодефицитного синдрома.
1. Введение
Серпентинит (от лат. serpens – змея) – горная порода, основными компонентами которой является серпентин Mg6[Si4O10](OH)8, тальк Mg3Si4O10(OH)2, пирротин FeS, энстатит MgSiO3, магнетит Fe3O4, гематит Fe2O3. Также в состав серпентинита может входить множество различных минералов, в зависимости от месторождения серпентинита. В настоящее время появились работы по применению серпентинита в качестве почвенного мелиоранта на кислых почвах . Входящие в состав серпентинита соли кальция и магния позволяют предполагать быстрый переход этих элементов в почву с осуществлением выраженного мелиорирующего эффекта . Магний является необходимым компонентом для развития культурных растений, так как входит в состав хлорофилла и участвует в процессе фотосинтеза , . Кислая реакция почвенной среды является одной из главных причин низких урожаев сельскохозяйственных культур . Растения поглощают магний из почвенного раствора, который медленно пополняется почвенными запасами, оптимальная подача магния необходима для повышения устойчивости сельскохозяйственных культур к различным стрессам, повышения урожайности и качественных показателей убранной продукции .
Однако из серпентиновых почв происходит выброс никеля и марганца, с последующим поступлением этих металлов в соседние среды, что имеет важное значение для оценки потенциальных последствий, связанных с изменением в землепользовании . Серпентиновые почвы, выделяют в окружающую среду повышенные концентрации токсичных тяжелых металлов. Следовательно, культурные растения, выращиваемые в такой почве или рядом с ней, могут накапливать токсичные тяжелые металлы в съедобных тканях , .
Влияние серпентинита и на живые организмы не изучено.
2. Объекты и методы исследования
В работе использовались 20 подопытных здоровых лабораторных крыс линии Wistar идентичных по серии, массе и возрасту. 15 крыс получали молотый серпентинит из с. Хабаз Кабардино-Балкарской республики в дозе 200 мг на 1 кг веса и 5 крыс не получали серпентинит (контрольная группа). Содержание и использование крыс в эксперименте соответствовало правилам, принятым в ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» и рекомендациям национального совета по исследованиям, национальным законам. Химический состав серпентинита: лизардит (Н4Мg3O2Si2) – 86,9%, вюстит (FeO) – 8,0%, оксид кремния (SiO2) – 2,6%, соли никеля 2,5%.
По ходу эксперимента у крыс производился забор крови с определением основных показателей. Забор крови производили под эфирным наркозом из хвостовой вены лабораторных животных. Кровь забирали в вакуумные пробирки и анализировали на автоматических анализаторах. Для общего анализа взятие крови осуществляли в одноразовые полипропиленовые пробирки с ЭДТА-К2 («Sarstedt», Германия).
Исследование количества эритроцитов (1012/л) в периферической крови проводили с помощью проточной цитометрии, концентрацию гемоглобина (г/л) определяли натрий лаурилсульфат-гемоглобиновым методом на автоматическом гематологическом анализаторе «Sysmex XT 2000i» согласно инструкции производителя. При проведении исследования программа автоматического гематологического анализатора в каждой пробе рассчитывала HCT (гемотокрит, %) и эритроцитарные индексы (ЭИ): средний объем эритроцита (MCV, фл), среднее содержание гемоглобина в эритроците (MCH, пг), среднюю концентрацию гемоглобина в эритроците (MCHC, г/л). Количество тромбоцитов (109/л) в периферической крови определяли кондуктометрическим методом на автоматическом гематологическом анализаторе «Sysmex XT 2000i» («Sysmex Corporation», Япония). Исследование количества лейкоцитов (109/л) в периферической крови проводили с помощью проточной цитометрии в соответствии с инструкцией производителя, на автоматическом гематологическом анализаторе «Sysmex XT 2000i» («Sysmex Corporation», Япония). Автоматическую дифференцировку лейкоцитарной формулы осуществляли на автоматическом гематологическом анализаторе «Sysmex XT 2000i» («Sysmex Corporation», Япония) с помощью проточной цитофлюориметрии. При дифференцировке лейкоцитарной формулы определяли: абсолютное (109/л) и относительное количество нейтрофилов (%); абсолютное (109/л) и относительное количество лимфоцитов (%); абсолютное (109/л) и относительное количество моноцитов (%); количество эозинофилов абсолютное (109/л) и относительное (%); количество лимфоцитов абсолютное (109/л) и относительное (%); количество незрелых гранулоцитов абсолютное (109/л) и относительное (%).
После выведения животных из эксперимента проведена аутопсия по стандартной методике .
Образцы ткани органов для световой микроскопии исследования фиксировали 10% забуференным нейтральным формалином и заключали в парафин по классической методике. На санном микротоме, из парафиновых блоков с образцами ткани, изготавливали серийные срезы толщиной 3-5 мкм и наносили их на предметные стекла. Полученные срезы образцов ткани окрашивали гематоксилином и эозином, по классическому протоколу. Микроскопию полученных гистологических препаратов осуществляли при 10, 20, 40-кратном увеличении с помощью светового микроскопа «LEICA DM4000 B».
При микроскопическом анализе костного мозга оценивалось: состояние всех ростков кроветворения: клеточность, полноценность клеточных элементов, «стромальный» компонент, наличие патологических изменений.
При микроскопическом анализе селезенки оценивалось состояние красной и белой пульпы, наличие патологических изменений.
3. Результаты исследования и их обсуждение
Через 2 месяца приема серпентинита было выявлено статистически значимое повышение гематокрита до 54,3±0,95% (р<0,05), содержания гемоглобина в крови до 215,5±11,5 г/л (р<0,05), среднего объема эритроцитов до 56,3±1,41 фл. (р<0,05), средней концентрации гемоглобина в эритроците до 39,6±1,41 г/дл (р<0,05), среднего содержания гемоглобина в эритроците до 22,3±1,02 пг (р<0,05). Отмечалось повышение содержания лейкоцитов в крови до 16,11±0,06 тыс/мкл (р<0,05) за счет возрастания содержания нейтрофилов до 77,7±2,62% (р<0,05); содержание лимфоцитов в крови было снижено до 23,3±1,03% (р<0,05) (табл. 1).
Таблица 1 - Гематологические показатели крови у крыс-самцов линии Wistar, Клинический анализ крови
Показатели | Контрольная группа | Основная группа | Р |
Гематокрит, % | 38,5±1,06 | 52,3±2,95 | p<0,001 |
Гемоглобин, г/л | 145,6±6,37 | 215,5±11,5 | p<0,001 |
Эритроциты, 1012/л | 8,5±0,23 | 9,65±0,32 | p<0,02 |
MCV (ср. объем эритр.), фл. | 48,4±1,22 | 56,3±1,41 | p<0,001 |
МСН (ср. содержание Нb в эритроц.), пг | 16,5±1,02 | 22,3±1,13 | p<0,002 |
МСНС (ср. конц. Нb в эритр.), г/дл | 35,3±1,21 | 39,6±1,41 | p<0,001 |
Тромбоциты, 109/л | 450,8±13,8 | 409,5±12,6 | p<0,02 |
Лейкоциты, 109/л | 8,7±0,16 | 16,11±0,26 | p<0,05 |
Базофилы, % | 0,18±0,02 | 0,12±0,01 | p>0,05 |
Эозинофилы, % | 3,95±0,01 | 0,09±0,01 | p>0,05 |
Нейтрофилы (общее число), % | 65,7±1,06 | 77,7±2,62 | p<0,001 |
Палочкоядерные, % | 2,6±0,04 | 2,5±0,01 | p>0,05 |
Лимфоциты, % | 40,8±2,37 | 23,3±1,03 | p<0,001 |
Моноциты, % | 3,7±0,06 | 0,01±0,001 | p>0,05 |
Базофилы, абс. тыс/мкл | 0,01±0,001 | 0,01±0,001 | p>0,05 |
Эозинофилы, абс. тыс/мкл | 0,01±0,001 | 0,01±0,001 | p>0,05 |
Нейтрофилы (общее число), абс. тыс/мкл | 5,71±0,12 | 12,4±0,35 | p<0,001 |
Лимфоциты, абс. тыс/мкл | 3,55±0,03 | 1,41±0,02 | p<0,001 |
Моноциты, абс. тыс/мкл | 1,72±0,06 | 0,16±0,01 | p<0,001 |
Выявленные изменения свидетельствовали о том, что у крыс развился мегалобластический тип кроветворения с преобладанием мегалоцитов, гиперхромных эритроцитов. По-видимому, это было связано с сохранившимся оксидом железа в серпентините, что привело к стимуляции эритропоэза, повышению синтеза гемоглобина. Также никель обладает стимулирующим действием на кроветворение за счет стимуляции экспрессии гена эритропоэтина, повышения синтеза нуклеиновых кислот, РНК, ДНК и белков.
При морфологическом исследовании костного мозга у животных, получавших серпентинит, были выявлены следующие изменения: гиперклеточность за счет гиперплазии всех ростков кроветворения, но преимущественно за счет эритроидного ростка миелоидной ткани (рис. 1) по типу мегалобластного эритропоэза.
Рисунок 1 - Костный мозг крысы линии Wistar: реактивная гиперплазия ростков кроветворения, окраска гематоксилином и эозином, х100
Рисунок 2 - Костный мозг крысы: реактивная гиперплазия ростков кроветворения, мегалобласты и мегакариоциты, окраска гематоксилином и эозином, х400
Рисунок 3 - Костный мозг крысы линии Wistar: реактивная гиперплазия ростков кроветворения, периваскулярные инфильтраты из миелоидных клеток, окраска гематоксилином и эозином, х400
Рисунок 4 - Селезенка крысы: фокусы экстрамедуллярного кроветворения (звёздочка), фиброз стромы (стрелки), окраска гематоксилином и эозином, 200
Рисунок 5 - Селезенка крысы линии Wistar: фокусы экстрамедуллярного кроветворения, пролиферация мегакариоцитарного ростка, окраска гематоксилином и эозином, х400
Рисунок 6 - Селезенка крысы линии Wistar: редукция лимфоидных фолликулов, окраска гематоксилином и эозином, х400
4. Заключение
Введение серпентинита крысам линии Wistar на протяжении двух месяцев вызвало выраженную гиперплазию всех ростков кроветворения в костном мозге, дистрофические изменения в селезенке с редукцией лимфоидного аппарата белой пульпы, и появлением очагов экстрамедуллярного кроветворения в красной пульпе. Морфологические изменения в костном мозге и селезенке подтверждались клинико-лабораторными изменениями в крови исследуемых животных и отсутствовали у крыс контрольной группы.
На основании проведенных исследований можно заключить, что применение неочищенного от солей никеля и железа серпентинита привело к повреждающему действию на кроветворную систему крыс. Исследования необходимо продолжить в целях выбора безопасного для живых объектов использования удобрений на основе серпентинита в сельском хозяйстве.