Scientific journal
International Journal of Applied and fundamental research
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,556
LONG-TERM EFFECTS OF ORE ON PERIPHERAL BLOOD LEUKOCYTES IN EXPERIMENT
Введение
Проблема интоксикации тяжелыми металлами остается актуальной для работников горнорудной промышленности, подвергающихся постоянному профессиональному контакту с рудой [1, 2]. Согласно литературным данным, геохимическая специфика рудного производства негативно влияет на здоровье населения, проживающего вблизи месторождений [2]. Ряд исследований посвящен анализу профессиональной заболеваемости на предприятиях по добыче и обогащению руд цветных металлов [3, 4]. В ряде работ показано, что соединения кадмия и мышьяка вызывают изменения в гемопоэзе [4–6]. Общий анализ крови с помощью автоматизированного гематологического анализатора позволяет определить не только количество лейкоцитов, но также идентифицировать лейкоциты по видам гранул в цитоплазме и рассчитывать количество клеток каждого типа лейкоцитов [7–9]. Интегральные лейкоцитарные индексы широко применяются для раннего прогнозирования и диагностики острых инфекций благодаря их легкодоступности и возможности быстрого определения [7].
Цель исследования – определение степени воздействия рудного порошка на лейкоциты периферической крови крыс.
Материалы и методы исследования
Эксперимент был проведен на беспородных крысах-самцах массой 200±10 г. Животные рандомно распределили на группы следующим образом: группа 1 (n = 10) – контрольная, группа 2 (n = 10) – интоксикация рудой в течение 60 дней, группа 3 (n = 10) – интоксикация рудой в течение 90 дней. Опытные крысы вместе с кормом получали руду в измельченном виде из расчета 600 мг/кг/сут согласно ранее разработанной авторами методике [2, 3]. Анализ образца руды был выполнен на атомно-абсорбционном спектрометре (Shimadzu AA 6200, Япония) и рентген-флуоресцентном спектрометре (Shimadzu EDX 800, Япония) в Управлении государственного аналитического контроля Республики Башкортостан (табл. 1) [2, 3].
Для оценки степени интоксикации животных под влиянием МЦКР рассчитывали следующие лейкоцитарные индексы [4–6].
Лейкоцитарный индекс интоксикации (ЛИИ) – показатель, отражающий степень воспалительного «сдвига» клеток белого ростка крови, рассчитывали по В. К. Островскому как соотношение (%) нейтрофилов (палочкоядерных и сегментоядерных) к сумме лимфоцитов, моноцитов и эозинофилов [5, 7].
Лейкоцитарный индекс (ЛИ) – соотношение (%) лимфоцитов к нейтрофилам, характеризующее взаимодействие гуморального и клеточного звеньев иммунной системы.
Ядерный индекс Г. Д. Даштаянца (ЯИ) – процентное отношение суммы моноцитов и палочкоядерных нейтрофилов к уровню сегментоядерных нейтрофилов [7].
Индекс Кребса (ИК) – процентное соотношение общего количества нейтрофилов к лимфоцитам; служит маркером интоксикации [7].
Индекс сдвига лейкоцитов периферической крови (ИСЛК) – отражает соотношение гранулоцитов и агранулоцитов. Рассчитывается как отношение (%) суммы эозинофилов, базофилов и нейтрофилов к сумме моноцитов и лимфоцитов [7].
Индекс соотношения нейтрофилов и моноцитов (ИСНМ) – показывает равновесие между (%) нейтрофилами и моноцитами, позволяя оценить состояние микрофагально-макрофагальной системы [7].
Индекс соотношения лимфоцитов и моноцитов (ИСЛМ) – демонстрирует баланс между лимфоцитами и моноцитами, отражая взаимодействие аффекторного и эффекторного звеньев иммунологического процесса [7].
Таблица 1
Процентное содержание металлов в медно-цинковой колчеданной руде
|
Оксид |
Доля оксида в пробе |
Доля металла в пробе |
Оксид |
Доля оксида в пробе |
Доля металла в пробе |
||
|
1 |
Fe₂O₃ |
17,603 |
12,312 |
6 |
CuO |
0,123 |
0,0978 |
|
2 |
SiO₂ |
12,803 |
12,803 |
7 |
As₂O₃ |
0,083 |
0,063 |
|
3 |
P₂O₅ |
2,541 |
5,985 |
8 |
PbO |
0,065 |
0,060 |
|
4 |
ZnO |
2,465 |
2,258 |
9 |
MnO |
0,060 |
0,046 |
|
5 |
CaO |
0,565 |
0,404 |
10 |
CdO |
0,01 |
0,0088 |
Примечание: составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования
Индекс аллергизации (ИА) – рассчитывается по формуле
ИА = (лимфоциты + 10 × (эозинофилы + 1) / (палочкоядерные нейтрофилы +
+ сегментоядерные нейтрофилы + моноциты + базофилы) [4, 5, 7].
Полученные данные анализировали с помощью программы STATISTICA 10 (StatSoft, США), рассчитывали медиану (Ме), интерквартильные размахи (Q1; Q3), статистическую значимость отличий испытуемой группы от группы сравнения оценивали с помощью непараметрических критериев Манна – Уитни и Краскела – Уоллиса, (p < 0,05 и p < 0,01) [2, 3]. Эксперимент был одобрен биоэтическим советом ФГБОУ ВО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России (Протокол № 5 13.09.2017).
Результаты исследования и их обсуждение
Эксперимент показал, что трехмесячное воздействие МЦКР на организм опытных крыс в условиях хронической интоксикации привело к существенным изменениям лейкоцитарной картины периферической крови (табл. 2).
На 60-е сутки эксперимента у крыс зафиксировано статистически значимое повышение в 1,2 раза абсолютного количества лейкоцитов относительно значений контрольной группы. К завершению исследования (90-е сутки) общее число лейкоцитов снизилось в 1,2 раза по сравнению с контрольными значениями, что свидетельствует о развитии лейкопении.
Изменения в популяции нейтрофилов: в оба срока наблюдения отмечался выраженный нейтрофилез: на 60-е сутки относительное количество сегментоядерных нейтрофилов возросло в 1,25 раза; на 90-е сутки – в 1,8 раза. Параллельно с увеличением числа сегментоядерных нейтрофилов в периферической крови наблюдалось повышение количества палочкоядерных нейтрофилов. Вероятно, это связано с усиленным выходом данных клеток из костного мозга в системный кровоток.
Динамика эозинофилов. На 60-е сутки зафиксировано статистически значимое увеличение относительного количества эозинофилов в периферической крови – в 1,5 раза (табл. 1). По мере накопления МЦКР в организме и нарастания интоксикации развивалась эозинофилия. Однако к 90-м суткам эксперимента наблюдалась противоположная тенденция – эозинопения: относительное количество эозинофилов снизилось в 2,0 раза по сравнению с контрольной группой (табл. 1). Снижение числа эозинофилов при стрессовых воздействиях, как правило, обусловлено их перераспределением из кровотока в ткани организма [8–10].
Изменения моноцитов и лимфоцитов. В периферической крови белых крыс отмечалось повышение числа моноцитов: на 60-е сутки – в 1,6 раза; на 90-е сутки – в 2,0 раза. На 90-е сутки увеличение количества моноцитов по сравнению с контролем достигло статистической значимости (1,3 раза; табл. 1). Ранее в ходе изучения гистоморфологических изменений при хронической интоксикации МЦКР авторы наблюдали обширную генерализованную лимфо-макрофагальную инфильтрацию в печени и легких [8]. Относительное количество лимфоцитов снизилось в 1,3 раза на 60-е сутки эксперимента (табл. 1).
Таблица 2
Динамика количества лейкоцитов крыс (Ме, Q1; Q3)
|
Показатель |
Группа 1, контрольная |
Группа 2, 60 дней интоксикации |
Группа 3, 90 дней интоксикации |
|
Лейкоциты, 109/л |
17,84 [14,12–19,43] |
21,54* [21,31–25,14] |
15,43* [14,56–17,33] |
|
Лимфоциты, % |
76,05 [72,0–78,0] |
67,10* [65,34–67,42] |
58,3** [58,22–70,34] |
|
Моноциты,% |
5,0 [4,0–5,0] |
8,0** [7,0–9,0] |
10,0** [8,0–11,0] |
|
Сегментоядерные нейтрофилы, % |
16,0 [14,23–17,34] |
20,0* [19,33–22,42] |
29,0** [27,34–29,40] |
|
Палочкоядерные нейтрофилы,% |
1,0 [0,5–1,0] |
2,0* [1,0–2,0] |
2,0* [1,0–2,0] |
|
Эозинофилы, % |
2,0 [1,0–3,0] |
3,0* [3,0–5,0] |
1,0* [0,8–1,5] |
Примечание: статистически значимые отличия опытных групп по отношению к контрольной группе: * – р < 0,05; ** – р < 0,01.
Составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования.
Таблица 3
Лейкоцитарные индексы крыс (Ме, Q1; Q3)
|
Индексы |
Группа 1, контрольная |
Группа 2, 60 дней интоксикации |
Группа 3, 90 дней интоксикации |
|
Лейкоцитарный индекс интоксикации (ЛИИ) |
0,07 [0,06–0,08] |
0,08 [0,07–0,09] |
0,24* [0,20–0,25] |
|
Лейкоцитарный индекс (ЛИ) |
4,47 [4,45–4,51] |
3,05* [2,86–3,12] |
1,87* [1,66–1,95] |
|
Ядерный индекс (ЯИ) |
0,38 [0,36–0,41] |
0,51* [0,48–0,53] |
0,41 [0,38–0,43] |
|
Индекс Кребса (ИК) |
0,22 [0,19–0,24] |
0,33* [0,28–0,35] |
0,53* [0,48–0,56] |
|
Индекс сдвига лейкоцитов периферической крови (ИСЛК) |
0,23 [0,21–0,26] |
0,33* [0,31–0,36] |
0,47* [0,45–0,49] |
|
Индекс соотношения нейтрофилов и моноцитов (ИСНМ) |
3,40 [3,26–3,42] |
2,75* [2,53–2,86] |
3,10 [2,87–3,23] |
|
Индекс соотношения лимфоцитов и моноцитов (ИСЛМ) |
15,21 [14,78–16,23] |
8,38** [7,78–8,56] |
5,81** [5,62–6,13] |
|
Индекс аллергизации (ИА) |
4,82 [4,52–4,87] |
3,57* [3,23–3,72] |
1,95** [1,34–2,12] |
Примечание: статистически значимые отличия опытных групп по отношению к контрольной группе: * – р < 0,05; ** – р < 0,01.
Составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования.
Оценка признаков интоксикации. Лейкоцитарные индексы, представленные в табл. 2, позволили объективно оценить признаки интоксикации у крыс, подвергавшихся воздействию МЦКР в течение 2-го и 3-го месяцев (табл. 3).
Анализ лейкоцитарных индексов при хронической интоксикации МЦКР [2]. Для оценки характера интоксикационных процессов, особенно при хронических стрессовых воздействиях, ключевое значение имеет лейкоцитарный индекс интоксикации (ЛИИ). В ходе эксперимента выявлено статистически значимое увеличение ЛИИ на 90-е сутки – в 3,4 раза относительно контрольных значений.
Лейкоцитарный индекс (ЛИ), отражающий функциональное состояние лимфоцитарной системы и общую реактивность организма, демонстрировал устойчивую тенденцию к снижению: на 60-е сутки – в 1,47 раза по сравнению с контролем; на 90-е сутки – в 2,41 раза.
Ядерный индекс Г. Д. Даштаянца (ЯИ) показал следующую динамику: на 60-е сутки – рост в 1,32 раза относительно контроля; к завершению эксперимента (90-е сутки) – снижение в 1,58 раза по сравнению с контрольными показателями [5, 7, 11].
Индекс Кребса (ИК), свидетельствующий об активности фагоцитарных реакций и факторов специфического иммунитета, продемонстрировал прогрессивное увеличение: на 60-е сутки – в 1,51 раза; на 90-е сутки – в 2,41 раза. Такая динамика указывает на функциональное угнетение пролиферативной активности костного мозга [7].
Индекс сдвига лейкоцитов периферической крови (ИСЛК), используемый для оценки реактивности организма при воспалении и раздражении (отражает соотношение гранулоцитов и агранулоцитов) [10], показал: рост в 1,43 раза на 60-е сутки; увеличение в 2,04 раза на 90-е сутки. Основной причиной такого изменения стало повышение процентной доли гранулоцитов, что свидетельствует о нарушении иммунологической реактивности у экспериментальных крыс.
Индекс соотношения лимфоцитов и моноцитов (ИСЛМ) продемонстрировал статистически значимое снижение: в 1,82 раза на 60-е сутки; в 2,62 раза на 90-е сутки. Подобная динамика, вероятно, связана с повышением уровня моноцитов в периферической крови и указывает на формирующиеся нарушения иммунного ответа под воздействием МЦКР [7].
Индекс аллергизации (ИА), выступающий этиологическим маркером воспалительных процессов, показал снижение: в 1,35 раза на 60-е сутки; в 2,47 раза на 90-е сутки (данные представлены в табл. 2).
Адаптационные реакции организма в ответ на длительное воздействие медно-колчеданной руды в значительной мере выражаются в количественном и качественном изменениях лейкоцитарной формулы периферической крови. Степень этих изменений зависит не только от силы и характера внешних воздействий, но и от реактивности организма [4, 11].
Полученные авторами данные свидетельствуют о компенсаторном повышении содержания лейкоцитов в крови к 60-м суткам при длительном воздействии исследуемой руды. В лейкоцитарной формуле наблюдалось увеличение относительного количества моноцитов, что, возможно, связано с изменением активности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. Выброс в циркулирующую кровь юных форм нейтрофилов указывал на функциональную несостоятельность и срыв защитных механизмов лейкоцитарного звена. Повышение эозинофильных лейкоцитов по мере развития интоксикации рудой на 60-е сутки свидетельствовало о развитии аллергической реакции замедленного типа на фоне хронического воздействия компонентов руды на систему крови и костного мозга [6–8].
При длительном воздействии соединений тяжелых металлов в составе МЦКР на организм животных, на фоне развития определенных компенсаторных реакций, наблюдалось снижение адаптационных возможностей функциональной системы крови [3]. Ранее было показано, что одной из причин угнетения эритропоэза при введении руды может являться нарушение функциональных свойств костномозговых макрофагов, поддерживающих процессы дифференцировки и созревания эритробластов в эритробластических островках [7]. Вполне вероятно, что негативное влияние МЦКР затронуло как эритроцитарное звено [3], так и лейкоцитарное [2, 6]. Повышение сегментоядерных нейтрофилов, наряду со снижением количества лейкоцитов на протяжении всего эксперимента соотносится с аналогичными данными литературы при исследовании влияния кадмия на гематологические показатели у кротов [9]. Соединения тяжелых металлов в составе МЦКР воздействовали на морфофункциональное состояние клеток крови и костного мозга, обусловленное вмешательством в процессы перекисного окисления липидов, синтеза ДНК, окислительного фосфорилирования у животных [6, 7].
В лейкограмме были выявлены следующие значительные изменения: так, на 60-е сутки отмечался лейкоцитоз (нейтрофилез, эозинофилия), а на 90-е сутки наблюдалась лейкопения (эозинопения, лимфопения и моноцитоз), что указывало на наличие признаков токсического воздействия МЦКР на органы лейкопоэза и клетки периферической крови.
Лимфопения, возможно, была вызвана выходом клеток из кровотока и воспалительным процессом в ткани, что указывало на напряженность иммунного ответа [8, 9]. К концу эксперимента (90-е сутки) авторы наблюдали усиление воспаления, о чем свидетельствовали мононуклеарная и лимфоцитарная инфильтрация тканей. В проведенных ранее исследованиях авторами было обнаружено, что введение руды в организм животных привело к воспалительным процессам в ткани желудка, повреждению гепатоцитов, а в легочной ткани появились признаки бронхопневмонии [6–8]. Под воздействием МЦКР наблюдалось системное нарушение гомеостаза [4, 10, 12]. Лейкоцитарные индексы позволили оценить уровень иммунологической реактивности [13, 14]. Проведенное исследование позволило определить неспецифические адаптационные реакции у исследуемых животных [10, 15].
Заключение
Выброс в циркулирующую кровь юных форм нейтрофилов указывал на функциональную несостоятельность и срыв защитных механизмов лейкоцитарного звена. Повышение эозинофильных лейкоцитов по мере развития интоксикации рудой на 60-е сутки свидетельствовало о развитии аллергической реакции замедленного типа на фоне хронического воздействия компонентов руды на систему крови и костного мозга. Анализ лейкоцитарных индексов позволил глубже изучить особенности иммунного ответа при хронической интоксикации медно-цинковой колчеданной рудой. Изменения интегральных лейкоцитарных индексов свидетельствовали о хроническом воспалении и подтвердили наличие интоксикации в организме исследуемых крыс в условиях длительного воздействия руды.
Conflict of interest
Financing
Библиографическая ссылка
Каюмова А.Ф., Габдулхакова И.Р., Зиякаева К.Р., Киселева О.С., Надыршина Д.Д., Фазлыахметова М.Я. ОТДАЛЕННЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ РУДЫ НА ЛЕЙКОЦИТЫ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2026. № 2. С. 14-19;URL: https://applied-research.ru/en/article/view?id=13785 (дата обращения: 01.07.2026).
DOI: https://doi.org/10.17513/mjpfi.13785