Токсическое действие медно-цинковой колчеданной руды на эритропоэз в условиях хронического эксперимента

Реферат

Природные руды содержат большое количество вредных для здоровья человека компонентов. У работников горно-обогатительных предприятий, длительно контактирующих с этими природными элементами, нередко диагностируется анемия, патогенез которой изучен недостаточно. Цель исследования – детализировать механизмы нарушений эритрона при длительной интоксикации крыс природным комплексом соединений тяжелых металлов, входящих в состав медно-цинковой колчеданной руды. Материал и методы. Работа выполнена на 60 белых нелинейных крысах-самцах возраста 3–4 месяца, весом 220,52 ± 15,51 г. Животным опытной группы (n = 40) ежедневно за час до стандартного кормления перорально вводили водную суспензию порошка медно-цинковой колчеданной руды в хлебном мякише в течение 75–120 дней. Забор крови и костного мозга у крыс опытной группы осуществляли на 75-е, 90-е, 105-е и 120-е сутки, у крыс контрольной группы (n = 20) – на 75-е и 105-е сутки эксперимента. Центральное звено эритрона оценивали по количеству и составу эритробластических островков (ЭО) костного мозга, количеству свободных макрофагов, коэффициентам вовлечения в эритропоэз колониеобразующих единиц эритроцитарных (КОЕ-Э) и макрофагов. Результаты и их обсуждение. В периферической крови крыс опытной группы количество эритроцитов и содержание гемоглобина было достоверно меньше контрольных значений на 90-е и 120-е сутки, число ретикулоцитов – больше на 75-е, 105-е и 120-е сутки. В костном мозге животных опытной группы встречались лишь единичные ЭО 1-го и 2-го классов зрелости. На протяжении всего эксперимента содержание свободных макрофагов и ЭО с ретикулоцитарной короной в их костном мозге было повышенным, а концентрация связанного железа и сывороточного эритропоэтина в крови – напротив, пониженной. Показатель интенсивности вовлечения КОЕ-Э в эритропоэз был меньше контрольных значений в 2 раза на 105-е и 120-е сутки. Заключение. При длительном пероральном введении медно-цинковой колчеданной руды в костном мозге крыс угнетается процесс образования ЭО de novo путем дестабилизации контактов свободных костно-мозговых макрофагов с молодыми эритроидными клетками. В сыворотке крови снижается содержание эритропоэтина и связанного железа, что в совокупности с изменением характера эритропоэза приводит к уменьшению количества эритроцитов и гемоглобина в периферической крови.

Тэги

эритропоэз, эритробластический островок, эритроциты, тяжелые металлы

Список литературы

1. Островская С.С., Шаторная В.Ф., Бельская Ю.А. Влияния тяжелых металлов и радиации на кроветворение у крыс. Свiт мед. та бiол. 2014; 47 (4): 177–179.

Ostrovskaya S.S., Shatornaya V.F., Belskaya Yu.A. Effects of heavy metals and radiation on rat’s hemotosis. Svit meditsini ta biologii = World of Medicine and Biology. 2014; 47 (4): 177–179. [In Russian].

2. Рыспекова Н.Н., Нурмухамбетов А.Н., Аскарова А.Е., Аканов А.А. Роль тяжелых металлов в развитии анемий (обзор литературы). Вестн. КазНМУ. 2013; (3-2): 46–51.

Ryspekova N.N., Nurmukhambetov A.N., Askarova A.E., Akanov A.A. Role of heavy metals in anemia (Review). Vestnik Kazakhskogo Natsional’nogo meditsinskogo universiteta = Bulletin of the Kazakh National Medical University. 2013; 3 (2): 46–51. [In Russian].

3. Medina S., Xu H., Wang S.C., Lauer F.T., Liu K.J., Burchiel S.W. Low level arsenite exposures suppress the development of bone marrow erythroid progenitors and result in anemia in adult male mice. Toxicol. Lett. 2017; 273: 106–111. doi: 10.1016/j.toxlet.2017.03.021

4. Zhang Y., Wang S., Chen C., Wu X., Zhang Q., Jiang F. Arsenic primes human bone marrow CD34+ cells for erythroid differentiation. Bioinorg. Chem. Appl. 2015; 2015: 751013. doi: 10.1155/2015/751013

5. Бакиров А.Б., Сулейманов Р.А., Валеев Т.К. Опыт оценки риска здоровью населения горнорудных территорий, обусловленного водным фактором. Мед. труда и экол. человека. 2016; 2: 5–13.

Bakirov A.B., Suleimanov R.A.,Valeyev T.K. Experience of assessing water-related health risks to the population of the surrounding areas of mining. Meditsina truda i ekologiya cheloveka = Occupational medicine and human ecology. 2016; 2: 5–13. [In Russian].

6. Тишевская Н.В., Шевяков С.А., Захаров Ю.М. Влияние эритропоэтина и макрофагального колониестимулирующего фактора на пролиферативную активность эритроидных клеток в культурах эритробластических островков. Мед. акад. журн. 2003; 3 (3): 67–72.

Tishevskaya N.V., Shevyakov S.A., Zakharov Yu.M. The effect of erythropoietin and macrophage colony stimulating factor on the proliferative activity of erythroid cells in cultures of erythroblastic islets. Meditsinskiy akademicheskiy zhurnal = Medical Academic Journal. 2003; 3 (3): 67–72. [In Russian].

7. Yeo J.H., Cosgriff M.P., Fraser S.T. Analyzing the formation, morphology, and integrity of erythroblastic islands. Methods Mol. Biol. 2018; 1698: 133–152. doi: 10.1007/978-1-4939-7428-3_8

8. Hom J., Dulmovits B.M., Mohandas N., Blanc L. The erythroblastic island as an emerging paradigm in the anemia of inflammation. Immunol. Res. 2015; 63 (1-3): 75–89. doi: 10.1007/s12026-015-8697-2

9. Захаров Ю.М., Тишевская Н.В., Шевяков С.А. Влияние гуморальных факторов на фагоцитарную активность центральных макрофагов в культуре эритробластических островков. Рос. физиол. журн. 2002; 88 (9): 1191–1198.

Zakharov Yu.M., Tishevskaya N.V., Shevyakov S.A. The effect of humoral factors on phagocytic activity of central macrophages in the erythroblast islet culture. Rossiyskiy fiziologicheskiy zhurnal imeni Ivana Mikhaylovicha Sechenova = Russian journal of physiology. 2002; 88 (9): 1191–1198. [In Russian].

10. Tishevskaya N.V., Zakharov Yu.M., Golubotovskii E.V., Kolesnikov O.L., Trofimova N.V., Arkhipenko Yu.V., Sazontova T.G. Effects of fullerenol C₆₀(OH)₂₄ on erythropoiesis in vitro. Bull. Exp. Biol. Med. 2014; 157 (1): 49–51. doi: 10.1007/s10517-014-2489-x

11. Волчегорский И.А., Тишевская Н.В., Дементьева Е.В. Антианемическое действие реамберина в остром периоде аллоксанового диабета у крыс. Эксперим. и клин. фармакология. 2008; 71 (6): 23–27. doi: 10.30906/0869-2092-2008-71-6-23-27

Volchegorskii I.A., Tishevskaya N.V., Dement’eva E.V. Antianemic effect of reamberin in rats with acute alloxan-induced diabetes. Eksperimental’naya i klinicheskaya farmakologiya = Experimental and Clinical Pharmacology. 2008; 71 (6): 23–27. [In Russian]. doi: 10.30906/0869-2092-2008-71-6-23-27

12. Сульдина Т.И. Содержание тяжелых металлов в продуктах питания и их влияние на организм. Рац. питание, пищ. добавки и биостимуляторы. 2016; 1: 136–140.

Suldina T.I. The content of heavy metals in food and their effects on the body. Ratsional’noye pitaniye, pishchevyye dobavki i biostimulyatory = Rational nutrition, nutritional supplements and biostimulants. 2016; 1: 136–140. [In Russian].

13. Захаров Ю.М., Рассохин А.Г. Эритробластический островок. М.: Медицина, 2002. 280 с.

Zakharov Yu.M., Rassokhin A.G. Erythroblastic Island. Moscow: Meditsina, 2002. 280 p. [In Russian].

14. Зиякаева К.Р., Каюмова А.Ф. Состояние эритрона у крыс при интоксикации медно-цинковой колчеданной рудой. Рос. физиол. журн. 2019; 105 (6): 780–789. doi: 10.1134/S0869813919 0 60128

Ziyakaeva K.R., Kayumova A.F. Copper-Zinc pyrite ore intoxication affects erythron of rats. Rossiyskiy fiziologicheskiy zhurnal imeni Ivana Mikhaylovicha Sechenova = Russian journal of physiology. 2019; 105 (6): 780–789. [In Russian]. doi: 10.1134/S0869813919 0 60128

15. Ziyakaeva K.R., Kayumova A.F. Changes in erythron of experimental rats under influence of pyrite ore. «Agritech-II-2019: Agribusiness, environmental engineering and biotechnologies»: coll. thes. rep. 2nd international scientific conf., Krasnoyarsk, Nowember 13–14, 2019. Krasnoyarsk; 2020. 052026. doi:10.1088/1755-1315/421/5/052026

16. Xu J., Yang J., Nyga A., Ehteramyan M., Moraga A., Wu Y., Zeng L., Knight M.M., Shelton J.C. Cobalt (II) ions and nanoparticles induce macrophage retention by ROS-mediated down-regulation of RhoA expression. Acta Biomater. 2018; 72: 434–446. doi: 10.1016/j.actbio.2018.03.054

17. Bourdonnay E., Morzadec C., Sparfel L., Galibert M.D., Jouneau S., Martin-Chouly C., Fardel O., Vernhet L. Global effects of inorganic arsenic on gene expression profile in human macrophages. Mol. Immunol. 2009; 46 (4): 649–656. doi: 10.1016/j.molimm.2008.08.268

18. Gardner R.M., Nyland J.F., Evans S.L., Wang S.B., Doyle K.M., Crainiceanu C.M., Silbergeld E.K. Mercury induces an unopposed inflammatory response in human peripheral blood mononuclear cells in vitro. Environmental health perspectives. 2009; 117 (12): 1932–1938. doi: 10.1289/ehp.0900855

19. Xu H., Wang X., Wang W. Functional suppression of macrophages derived from THP-1 cells by environmentally-relevant concentrations of arsenite. Comp. Biochem. Physiol. C. Toxicol. Pharmacol. 2018; 214: 36–42. doi: 10.1016/j.cbpc.2018.08.010

20. Тишевская Н.В., Геворкян Н.М., Козлова Н.И. Современный взгляд на роль Т-лимфоцитов в регуляции эритропоэза. Успехи соврем. биологии. 2016; 136 (1): 83–96.

Tishevskaya N.V., Gevorkyan N.M., Kozlova N.I. A modern view of the role of T-lymphocytes in regulation of erythropoiesis. Uspekhi sovremennoy biologii = Biology Bulletin Reviews. 2016; 136 (1): 83–96. [In Russian].

21. Тишевская Н.В., Геворкян Н.М., Козлова Н.И. Роль Т-лимфоцитов в гормональной регуляции морфогенетических процессов. Успехи соврем. биологии. 2015; 135 (2): 189–202.

Tishevskaya N.V., Gevorkyan N.M., Kozlova N.I. The role of T-lymphocytes in hormonal regulation of morphogenetic processes. Uspekhi sovremennoy biologii = Biology Bulletin Reviews. 2015; 135 (2): 189–202. [In Russian].

22. Kim S.H., Sharma R.P. Cytotoxicity of inorganic mercury in murine T and B lymphoma cell lines: involvement of reactive oxygen species, Ca(2+) homeostasis, and cytokine gene expression. Toxicol. In Vitro. 2003; 17 (4): 385–395. doi: 10.1016/S0887-2333(03)00040-7

23. Baskey S.J., Lehoux E.A., Catelas I. Effects of cobalt and chromium ions on lymphocyte migration. J. Orthop. Res. 2017; 35 (4): 916–924. doi: 10.1002/jor.23336

24. Horiguchi H., Kayama F., Oguma E., Willmore W.G., Hradecky P., Bunn H.F. Cadmium and platinum suppression of erythropoietin production in cell culture: clinical implications. Blood. 2000; 96 (12): 3743–3747.

25. Зиякаева К.Р., Габдулхакова И.Р., Зайнетдинова А.Т., Муллаянова А.Н., Шамратова В.Г., Каюмова А.Ф. Влияние медно-цинковой колчеданной руды на некоторые гематологические показатели крови и кислотную резистентность эритроцитов в эксперименте. Соврем. пробл. науки и образования. 2018; 3: 28.

Ziyakaeva K.R., Gabdulkhakova I.R., Zainetdinova A.T., Mullayanova A.N., Shamratova V.G., Kayumova A. F. The influence of copper-zink pyrite ore on some haemotological indices and acid resistance of erythrocytes in experiment. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya = Modern problems of Science and education. 2018; 3: 28. [In Russian].

26. Чумакова С.П., Уразова О.И., Зима А.П., Новицкий В.В. Особенности физиологии эритроцитов. Гемолиз и эриптоз. Гематология и трансфузиология. 2018; 63 (4): 343–351. doi: 10.25837/HAT.2019.51.80.003

Chumakova S.P., Urazova O.I., Zima A.P., Novitskiy V.V. Features of the physiology of erythrocytes. Hemolysis and eryptosis. Gematologiya i transfuziologiya = Hematology and transfusiology. 20182018; 63 (4): 343–351. [In Russian]. doi: 10.25837/HAT.2019.51.80.003

Об авторах (для корреспонденции):

Зиякаева К.Р., е-mail: klazia@yandex.ru

Полный текст

snmzh_6-2020_ziyakaeva_i_dr.pdf

Поступило: 24/12/2020

Принято к печати: 24/12/2020