Федеральное государственное учреждение науки «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий»
Реферат отчета
По Государственный контракту № 47 от 31.03.2008 г.
«Разработка и экспериментальная апробация комплекса средств биологической профилактики влияния радиоактивных и иных факторов риска на здоровье населения, проживающего в районе размещения базы хранения монацитового концентрата в Красноуфимском районе».
Руководитель работ
Заслуженный деятель науки РФ
проф.-д.м.н._____________Кацнельсон Б.А.
Ответственный исполнитель
проф.-д.м.н._______________Привалова Л.И.
В марте — ноябре 2008г. в Отделе токсикологии и биопрофилактики ЕМНЦРиОЗРПП было проведено экспериментальное исследование по оценке вредных воздействий на организм монацитового концентрата, а также по разработке биопрофилактического комплекса (БПК), включающего безвредные при длительном применении препараты, направленные на повышение неспецифической устойчивости организма к вредным воздействиям, усиление антиоксидантной защиты, противодействие генотоксичности (и, тем самым, потенциальной канцерогоенности) радиоактивных частиц монацитового концентрата и усилению их пневокониозоопасности, связанному с радиоактивностью.
В качестве профилактических биопротекторов применялись глутаминовая кислота; физиологические антиоксиданты (витамины А, Е, С, микроэлемент - селен); аминокислота метионин; йод – как стимулятор биоэнергетических процессов клетки. В состав биопрофилактического комплекса (БПК) входили: глутаминат натрия, метионин, препарата йодистого калия («йодомарин»), поливитаминно-полиминеральный препарат “СЕЛМЕВИТ”, который содержит важнейшие витамины, а также кальций, марганец, железо и селен. Кроме того рассматривалось защитное действие препарата «Эйкозавитол» (как в составе описанного выше БПК, так и отдельно), в составе которого имеются полиненасыщенные жирные кислоты (в основном, группы омега-3), которые не только повышают активность антиоксидантной системы организма, но и являются предшественниками внутриклеточного образования эйкозаноидов, способствующих репарации ядерной ДНК, повреждаемой генотоксическим действием вредных веществ и ионизирующего излучения и апоптозу клеток с не репарированными повреждениями.
Экспериментальные исследования проводились на шести группах животных (белые беспородные крысы). Группа «монацит» подвергалась введению монацитового концентрата; группа «монацит + БПК» подвергалась введению монацитового концентрата на фоне приема выбранного БПК; группа «монацит + БПК + Эйкозавитол» подвергалась введению монацитового концентрата на фоне приема выбранного БПК с добавлением препарата «Эйкозавитол»; группа «монацит + Эйкозавитол» подвергалась введению монацитового концентрата на фоне приема препарата «Эйкозавитол»; группа «контроль на БПК + Эйкозавитол» получала БПК вместе с препаратом «Эйкозавитол» без введения пыли монацитового концентрат; группа «контроль интактный» не принимала БПК и не подвергалась введению монацитового концентрата.
Исследования проводились в два этапа.
В краткосрочном эксперименте были изучены цитотоксический эффект пыли и цитопротекторное действие БПК на основе оценки клеточного состава жидкости бронхо-альвеолярного лаважа (БАЛЖ) [1, 2].
В хроническом эксперименте через шесть месяцев после интратрахеального введения пыли по системе информативных показателей исследовали развившиеся эффекты действия частиц монацитового концентрата на клеточном и организменном уровнях и их изменения на фоне применения биопрофилактического комплекса. Велось наблюдение за общим состоянием организма крыс, динамикой прироста массы тела. Состояние нервной системы характеризовалось суммарно-пороговым показателем (СПП). Определялись массовые показатели лёгких, трахеобронхиальных лимфоузлов, щитовидной железы, печени, почек, надпочечников и селезёнки. В периферической крови определяли содержание ретикулоцитов, лимфоцитов, нейтрофилов, эозинофилов, тромбоцитов, эритроцитов и гемоглобина общепринятыми методами. Для оценки состояния перекисного окисления липидов и антиоксидантной системы организма исследовали содержание в крови малонового диальдегида и активность каталазы. Для оценки состояния печени в крови определяли содержание общего белка, активность аланин-аминотрансферазы (АлТ) и аспартат-аминотрансферазы (АсТ). В качестве показателей состояния биоэнергетического и окислительно-восстановительного обмена использовали определение активности сукцинатдегидрогеназы (СДГ) лимфоцитов крови [3]. Развитие пневмокониотических изменений оценивалось путём гистологического исследования лёгких и трахеобронхиальных лимфоузлов [4] и по количественным показателям (изменение массы легких и содержания в них общего оксипролина и суммарных липидов с использованием методик [5, 6]). Состояние щитовидной железы оценивалось путем гистологического исследования (с полуколичественной морфометрией) [7], и измерения массы органа, а так же по содержанию в крови аутоантител (АТ-ТГ и АТ-ТПО) гормонов (СТ3, СТ4, ТТГ). Состояние иммунной системы характеризовалось показателями индекса и активности фагоцитоза, НСТ – тест, содержанием иммуноглбулинов IgG, IgM, IgA, гамма-интерферона, лактоферина, интерлейкинов-2 и -8. Проводилось также морфометрическое исследование органов иммунной системы (тимус, селезенка и лимфоузлы [4, 8]). Оценка генотоксического действия монацита на организм и влияние БПК на этот эффект осуществлялась тестированием повреждения и репарации ДНК методом ДНК-комет [9, 10, 11] и анализом полиморфизма длин ампицилированных фрагментов (ПДАФ) [12, 13].
Статистическая обработка материала проводилась на персональном компьютере с помощью программ Excel; статистическая значимость различий между группами определялась с помощью t-критерия Стьюдента [14].
Результаты экспериментов и их обсуждение.
Исследование клеточного состава БАЛЖ у крыс сравнивавшихся групп показало, что пыль монацитового концентрата проявляет выраженные цитотоксические свойства, вызывая увеличение общей клеточности глубоких дыхательных путей, в основном, за счет резкого усиления притока нейтрофильных лейкоцитов (НЛ) (с 0,24 ± 0,05 в контроле до 42,96 ± 6,02 млн. клеток в группе «монацит») при только небольшом, однако статистически значимом, увеличении числа альвеолярных макрофагов (АМ) (с 1,90 ± 0,15 в контроле до 4,57 ± 0,80 в группе «монацит»). Такой характер реакции альвеолярного фагоцитоза типичен для действия цитотоксичной пыли [2] и интегрально характеризуется почти 9-кратным и статистически высоко значимым увеличением отношения НЛ/АМ (с 0,13 ± 0,03 в контроле до 10,18 ± 1,17 в группе «монацит»). У животных, которые были предварительно подготовлены месячным приёмом БПК, этот показатель значимо ниже (5,15 ± 0,67) за счёт существенного ограничения мобилизации нейтрофилов, причём при совместном действии БПК и Эйкозавитола отношение НЛ/АМ снижается наиболее эффективно (3,83 ± 0,24 ).
В хроническом эксперименте показано, что через 6 месяцев после интратрахеального введения эта пыль вызывает в легких умеренные пневмокониотические изменения, интенсивность которых несколько снижается под действием БПК. Обнаружены:
1.Увеличение массы лёгких (0,430 ± 0,028 г сухой ткани в группе «монацит» по сравнению с 0,288 ± 0,016 г сухой ткани в контроле), причем аналогичные сдвиги имеются и для сырой массы лёгких, а также для массы лёгких, корригированной по массе тела. Значимых изменений данного показателя на фоне действия БПК и/или Эйкозавитола не обнаружено.
2.Увеличение интенсивности накопления в легочной ткани липидов по сравнению с животными, воздействию пыли не подвергавшимся (45,86 ± 2,22 мг в группе «монацит» сравнительно с 26,73 ± 1,80 мг в контроле). Как известно, этот сдвиг (связанный, в основном, с усилением липопектической функции лёгочных макрофагов, активируемых пылевыми частицами либо продуктами разрушения макрофагов под влиянием этих частиц) является при экспериментальных пневмокониозах одним из наиболее ранних (префибротических) изменений [15, 16]. При применении БПК (или БПК+эйкозавитол) у запыленных монацитовым концентратом животных в легочной ткани происходит статистически значимое ослабление его (в группе «монацит + БПК» общее содержание липидов в лёгочной ткани составляет 36,81 ± 3,41 мг, в группе «монацит + БПК + Эйкозавитол» соответственно 36,66 ± 3,95мг), менее выраженное ослабление дал один эйкозавитол (39,48 ± 2,51 мг).
3. Увеличение содержания в лёгочной ткани оксипролина (общее содержание которого в группе «монацит» 4 155 ± 302 мкг, тогда как в контроле 2 444 ± 100 мкг), причем данный показатель под действием БПК и особенно БПК + Эйкозавитол снижается (в группе «монацит + БПК» общее содержание оксипролина в лёгочной ткани составляет 3 788 ± 324 мкг, в группе «монацит + БПК + Эйкозавитол» соответственно 3 594 ± 380 мкг).
О том, что речь идёт именно об ослаблении фиброгенеза, вызванного пылью монацита, свидетельствует отсутствие какого-либо влияния того же защитного комплекса на содержание оксипролина и липидов в лёгких интактных крыс (соответственно 2 656 ± 126 мкг и 29,33 ± 2,03 мг в группе «контроль на БПК и Эйкозавитол).
Также наблюдается снижение удельного прироста оксипролина (в мкг га 1 мг остаточной массы пыли в лёгких)под действием БПК. Этот показатель был равен в группе «монацит» 0,0588 ± 0,0066, в группе «монацит + БПК» 0,0492± 0,00131, в группе «монацит + БПК + Эйкозавитол» 0,0374 ± 0,0014).
4. Влияние биопрофилактики на остаточную массу пыли (которая должна снижаться в результате показанного выше благоприятного влияния на реакцию альвеолярного фагоцитоза, являющуюся основным физиологическим механизмом самоочищения глубоких отделов лёгких от пыли) было также благоприятным, но слабым и статистически не значимым: в группе «монацит» эта масса равнялась 30,8±2,9 мг, в группе «монацит + БПК» - 25,6±2,5 мг, в группе «монацит + эйкозавитол» - 29,3±3,6 мг и в группе «монацит + БПК + эйкозавитол» - 27,1±3,3 мг. Умеренная степень этого положительного эффекта, по всей вероятности, связана с малой эффективностью физиологических механизмов самоочищения лёгких при высокой разовой пылевой нагрузке. Однако, как было показано выше, прирост содержания оксипролина снизился как в абсолютных показателях, так и в расчёте на единицу массу пыли, что может быть объяснено только торможением патогенетических механизмов, запускаемых разрушением макрофагов под влиянием пылевых частиц. По всей вероятности, при хронической ингаляционной экспозиции к относительно низким концентрациям монацитовой пыли за счёт цитопротекторного эффекта БПК может быть достигнуто и более существенное снижение её задержки в лёгких, то есть все защитные эффекты биопрофилактики будут ещё более выраженными.