Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ИЗУЧЕНИЕ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ ВЛИЯНИЯ ВАНАДИЯ И ХРОМА НА НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КЛЕТОЧНОГО ЗВЕНА ИММУНИТЕТА КРЫС

Балабекова М.К. 1
1 Казахский Национальный Медицинский Университет им. С.Д. Асфендиярова
В работе исследовано влияние ванадата аммония и бихромата калия на состояние Т-клеточного звена иммунитета у крыс. Проведены 2 серии экспериментов, в каждой серии было по 26 животных. Затравку животных ванадатом аммония и бихроматом калия проводили в течение двух недель из расчета по 5 мг/кг массы тела перорально при помощи металлического зонда. Оценку иммунного статуса проводили с помощью методик по определению в крови: общего количества лейкоцитов, лейкоформулы; спонтанного и индуцированного НСТ теста, спонтанного и индуцированного фагоцитоза; общего количества лимфоцитов и их субпопуляций (CD3 + , CD4 + , CD8 +) реакцией поверхностной иммунофлюоресценции с помо­щью набора неконъюгированных моноклональных антител. Результаты экспериментальных исследований и проведенный корреляционный и факторный анализ показали, что под влиянием соединений ванадия и хрома снижаются метаболические и фагоцитарные функции нейтрофилов, хелперно-супрессорная активность лимфоцитов, а также общее содержание лейкоцитов периферической крови.
тяжелые металлы
ванадий
хром
крысы
иммунный статус
эксперимент
CD-рецепторы
1. Волков С.Н. Геохимическая эволюция кадмия в естественном и техногенном циклах миграции // Техногенез и биогеохимическая эволюция таксонов биосферы: тр. биохим. лаб. – М.: Наука, 2003. – Т. 24. – С. 113–141.
2. Фролова Т.В., Охапкіна О.В. Роль дисбалансу мікро_ і макроелементів у формуванні хронічної патології дітей. Перинатология и педиатрия. – 2013. – № 4(56). – С. 127–133.
3. Балабекова М.К. Хелперно-супрессорная активность лимфоцитов у крыс с экспериментальным воспалением. Современные проблемы гуманитарных и естественных наук: материалы IV междунароной научно-практической конференции 18–20 октября 2010 г.: в 2-х т. Т. 2 – М., 2010. – С. 184–186.
4. Скальный А.В. Биоэлементы в медицине / А.В. Скальный, И.А. Рудаков. – М.: Мир, 2003. – 272 с.
5. Василенко И.Я. Медицинские проблемы техногенного загрязнения окружающей среды / И.Я. Василенко, О.И. Василенко // Гигиена и санитария. – 2006. – № 1. – С. 22–25.
6. Черешнев В.А., Кеворков Н.Н., Бахметьев Б.А. и др. Физиология иммунной системы и экология // Иммунология. – 2001. – № 3. – С. 12–16.
7. Фрадкин В.А. Диагностика аллергии реакциями нейтрофилов крови. – М.: Медицина. – 1985. – 170 с.

Вопрос о влиянии биогеохимических характеристик среды обитания на состояние здоровья человека, а именно на иммунный статус при микро- и макроэлементозах, остается недостаточно изученным [1].

Повышенный уровень содержания различных токсических веществ, в том числе микроэлементов, в выбросах и стоках промышленных предприятий приводит к их накоплению в окружающей среде и в организме человека и изменению реактивности организма [2, 3]. Между тем темпы развития антропогенных изменений биосферы значительно опережают адаптационные возможности организма человека [4, 5]. Так как реакции адаптации проявляются в первую очередь на уровне регуляторных систем: нервной, эндокринной, иммунной, системы неспецифической резистентности, Черешнев В.А. с соавт. считают, что антропогенные факторы вносят свой дополнительный вклад в раздражительную нагрузку и нередко приводят к срыву нормальных адаптационных процессов [6].

В связи с вышеизложенным целью настоящего исследования стало изучение влияния соединений тяжелых металлов на показатели клеточного звена иммунитета опытных и контрольных крыс.

Материал и методы исследования

В эксперимент взяты белые беспородные крысы-самцы массой тела 180–220 г, содержавшиеся в стандартных условиях вивария. При проведении экспериментов руководствовались рекомендациями, изложенными в «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых в экспериментальных и научных целях», Страсбург, 18 марта 1986 г. Получено решение локальной этической комиссии КазНМУ им. С.Д. Асфендиярова о проведении экспериментальных работ (протокол № 2 от 18.04.2013 г.).

Проведены 2 серии эксперимента (по 26 крыс в каждой серии): 1 серия – половозрелые крысы (контроль); 2 серия – половозрелые крысы + соединения тяжелых металлов.

Затравку животных ванадатом аммония (ВА) и бихроматом калия (БК) проводили в течение двух недель из расчета по 5 мг/кг массы тела перорально при помощи металлического зонда. Контроль за состоянием животных проводили визуально (по состоянию кожных покровов, активности, массе тела, сохранению инстинктов и т.д.), оценку иммунного статуса проводили с помощью методик по определению в крови:

1) общего количества лейкоцитов, лейкоформулы (по общепринятой методике);

2) спонтанного и индуцированного НСТ теста (тест восстановления нитросинего тетразолия), спонтанного и индуцированного фагоцитоза [7];

3) общего количества лимфоцитов и их субпопуляций (CD3+, CD4+, CD8+) реакцией поверхностной иммунофлюоресценции с помощью набора неконъюгированных моноклональных антител фирмы CALTAG Laboratories.

Оценка первого уровня иммунного статуса проводилась в медицинском центре «Иммунодиагностика».

Математическую обработку полученных результатов проводили с использованием пакета программ «STATISTICA-7». На первом этапе рассчитывали групповые показатели суммарной статистики – среднюю арифметическую величину (M) и ошибку средней (m), а также проводили визуализацию распределения значений с помощью частотных гистограмм. Для выбора критерия оценки значимости парных различий проверяли соответствие формы распределения нормальному, используя критерий Шапиро ‒ Уилка. Учитывая, что этим условиям удовлетворяла лишь часть эмпирических распределений признаков, проверку гипотезы о равенстве генеральных средних во всех случаях проводили с помощью критерия Ван Дер Вардена для независимых переменных. Нулевую гипотезу отвергали в случае p < 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

Двухнедельная затравка соединениями тяжелых металлов приводила к статистически значимому снижению общего количества лейкоцитов в крови у опытных крыс по сравнению с контролем на 40,2 % (р = 0,0007), что, по-видимому, происходило за счет статистически значимого снижения абсолютного содержания лимфоцитов в 2,2 раза (р < 0,0001) (табл. 1).

Таблица 1

Распределение средних показателей крови у крыс, затравленных соединениями тяжелых металлов, в сравнении с контролем

Показатели крови, (109 г/л)

Контроль, (n = 26)

Металлы, (n = 26)

р***

Mean/s*, %

Mean/s, абс.

КВ, % **

Mean/s, %

Mean/s, абс.

КВ, %

Общих лейкоцитов

9,7/0,3

12,6

5,8/0,6

18,1

0,0007

Лимфоцитов

78,2/1,0

7,6/0,2

5,2

60,5/2,1

3,4/0,4

15,2

< 0,0001

Палочкоядерных

1,7/0,2

0,2

38,8

2,5/0,5

0,1

19,2

0,1328

Сегментоядерных

16,8/0,9

1,6

23,2

30,8/2,2

1,8

14,5

0,0001

Эозинофилов

0,9/0,2

0,1

76,8

1,8/0,4

0,1

11,4

0,0645

Моноцитов

2,4/0,2

0,2

43,4

4,5/0,4

0,3

16,7

0,0006

Примечания: * – М(СО) – среднее (стандартное отклонение); ** – коэффициент вариации; *** – по Van der Waerden Two-Sample Test уровень статистической значимости по отношению к контролю.

Коэффициент вариации обоих показателей крови был выше на 43,6 и 192,3 % соответственно по сравнению с контролем, что свидетельствовало о наибольшей изменчивости данных опытных крыс.

Результаты исследования иммунологических показателей крыс, подвергавшихся воздействию ВА и БК, приведены в табл. 2. Исследование функции нейтрофилов в индуцированном пирогеналом НСТ-тесте показало, что под влиянием ВА и БК последовало статистически значимое увеличение их метаболической активности на 9,1 % (р = 0,0291).

Вместе с тем статистически значимого повышения фагоцитарной активности нейтрофилов не последовало.

Анализ состояния клеточного звена иммунитета путём определения общего количества лимфоцитов и их субпопуляций (CD3+, CD4+, CD8+) показал, что в опытной серии эксперимента их уровень оказался статистически значимо ниже контрольных значений (р < 0,0001) (табл. 3).

С целью выявления связи между изучаемыми показателями иммунного статуса крыс группы «Хром + Ванадий» был проведен корреляционный анализ. Структура зависимости показателей иммунного статуса крыс, подвергавшихся воздействию ВА и БК, отражающая скрытую связь между изучаемыми переменными, представлена в корреляционной матрице (табл. 4).

Таблица 2

Распределение средних показателей спонтанной и индуцированной активности нейтрофилов в НСТ-тесте у крыс, затравленных соединениями тяжелых металлов, в сравнении с контролем

Показатель

Контроль, n = 26

Shapiro-Wilk ***

Хром + Ванадий, n = 26

Shapiro-Wilk

р ****

M (СО)*

95 % ДИ

КВ**

M (СО)

95 % ДИ

КВ

НСТ спонт., %

16,6 (2,7)

15,6–17,7

16,1

0,0485

18,0 (3,3)

16,7–19,3

18,1

0,2684

0,1695

НСТ индуц., %

36,3 (4,9)

34,3–38,2

13,4

0,0035

39,6 (6,0)

37,1–42,0

15,2

0,5197

0,0291

ФГ спонт., %

15,3 (2,8)

14,2–16,4

18,0

0,4528

17,0 (3,3)

15,7–18,3

19,2

0,0138

0,0660

ФГ индуц., %

35,3 (5,4)

33,1–37,5

15,4

0,4287

38,3 (5,6)

36,1–40,6

14,5

0,9852

0,0620

Примечания: * – М (СО) – среднее (стандартное отклонение); ** – коэффициент вариации; *** – нормальность распределения; **** – по Van der Waerden Two-Sample Test уровень статистической значимости по отношению к контролю.

Таблица 3

Распределение средних показателей CD3+, CD4+, CD8+ лимфоцитов у крыс, затравленных соединениями тяжелых металлов, в сравнении с контролем

Показатель

Контроль, n = 26

Shapiro-Wilk ***

Хром + Ванадий, n = 26

Shapiro-Wilk

р ****

M (СО)*

95 % ДИ

КВ**

M (СО)

95 % ДИ

КВ

CD3+, абс.

5,6 (0,8)

5,2–6,0

13,9

0,0536

1,9 (0,8)

1,4–2,4

40,6

0,0225

< 0,0001

CD3+, %

73,8 (2,6)

72,5–75,1

3,5

0,8038

55,2 (2,3)

53,7–56,6

4,2

0,9885

< 0,0001

CD4+, абс.

2,5 (0,5)

2,3–2,8

19,5

0,0138

0,5 (0,2)

0,4–0,7

41,8

0,0654

< 0,0001

CD4+, %

44,5 (4,1)

42,4–46,5

9,2

0,0048

28,1 (2,6)

26,5–29,6

9,2

0,3232

< 0,0001

CD8+, абс.

1,7 (0,3)

1,5–1,8

15,9

0,2608

0,5 (0,2)

0,4–0,6

42,0

0,2531

< 0,0001

CD8+, %

29,8 (2,9)

28,3–31,2

9,8

0,1831

26,6 (4,0)

24,2–29,1

15,2

0,0044

0,0347

CD4+/CD8+

1,5 (0,3)

1,4–1,6

18,6

0,0223

1,0 (0,3)

0,8–1,2

19,3

0,0033

< 0,0001

Примечания: * – М (СО) – среднее (стандартное отклонение); ** – коэффициент вариации; *** – нормальность распределения; **** – по Van der Waerden Two-Sample Test уровень статистической значимости по отношению к контролю.

Таблица 4

Корреляционная матрица показателей иммунного статуса крыс, подвергавшихся воздействию соединений тяжелых металлов

Переменная

ОЛ

Л

НСТс

НСТи

ФГс

ФГи

CD3+

CD4+

CD8+

Общих лейкоцитов (ОЛ)

1,0

               

Лимфоцитов (Л)

0,81*

1,0

             

НСТ спонт. (НСТс)

0,06

(0,554)

0,10

(0,331)

1,0

           

НСТ индуц. (НСТи)

0,064

(0,554)

0,06

(0,582)

0,80*

1,0

         

ФГ спонт. (ФГс)

–0,02

(0,884)

0,03

(0,785)

0,85*

0,70*

1,0

       

ФГ индуц. (ФГи)

–0,02

(0,823)

0,02

(0,818)

0,79*

0,80*

0,84*

1,0

     

CD3+, абс.

0,65*

0,84*

0,037

(0,755)

0,03

(0,802)

–0,03

(0,824)

0,03

(0,791)

1,0

   

CD4+, абс.

0,62*

0,81*

0,033

(0,781)

0,02

(0,875)

–0,06

(0,644)

0,0004

(0,998)

0,97*

1,0

 

CD8+, абс.

0,54

(0,536)

0,72*

0,03

(0,812)

0,001

(0,994)

–0,02

(0,896)

0,007

(0,954)

0,93*

0,86*

1,0

Примечание. * – коэффициенты корреляции значимы при р < 0,0001, в скобках приведены достигнутые уровни значимости.

Максимальный уровень корреляции (0,90466, р < 0,001) в контрольной группе был достигнут между признаками «НСТ спонтанный» и «НСТ индуцированный», тогда как в группе «Хром + Ванадий» эта связь слабее (0,80029, р < 0,001).

Обнаружена положительная корреляционная связь между увеличением абсолютного содержания лимфоцитов и общего количества лейкоцитов (0,90197, р < 0,0001) в группе «Контроль», так же, как и сильная положительная корреляция между уменьшением абсолютного содержания лимфоцитов и общего количества лейкоцитов (0,81204, р < 0,0001) в группе «Хром + Ванадий».

Состояние хелперно-супрессорной активности CD4+, CD8 + субпопуляций Т-лимфоцитов положительно коррелировало с содержанием CD3 + лимфоцитов (r = 0,97; r = 0,93; р < 0,0001). Также уменьшение абсолютного содержания лимфоцитов приводило к уменьшению всех изучаемых субпопуляций лимфоцитов (r = 0,84 r = 0,81; r = 0,72; р < 0,0001).

Описываемая корреляционная матрица используется в качестве исходной информации для определения главных факторов (табл. 5). Основной задачей факторно-аналитического подхода, кроме сжатия информации, является физиологическая смысловая интерпретация данных. Значительно легче интерпретировать полученные факторы, использовав для получения простой структуры процедуру вращения факторов. В наших исследованиях используется «варимакс» вращение. Указанный аналитический метод приводит к еще большему увеличению больших и уменьшению малых нагрузок факторов.

Таблица 5

Факторная модель показателей иммунного статуса крыс, подвергавшихся воздействию ВА и БК (матрица факторных нагрузок после процедуры вращения «варимакс»)

Переменная

Нагрузки для факторов

Фактор 1 (F1)

Фактор 2 (F2)

НСТ спонт., %

0,894250

–0,028274

НСТ индуц., %

0,913055

–0,002645

ФГ спонт., %

0,857319

–0,016029

ФГ индуц., %

0,863014

0,002517

Общих лейкоцитов

0,007111

0,136281

Лимфоцитов, %

0,011983

0,941991

Сегментоядерных, %

–0,011311

–0,945703

Из представленной таблицы видно, что в первом факторе 4 признака имеют большие нагрузки. Эти признаки характеризуют метаболическую и фагоцитарную активность нейтрофилов. Причем спонтанная метаболическая активность нейтрофилов в первом наиболее значимом компоненте с факторной нагрузкой +0,894 имеет сильную прямую ассоциацию с индуцированной (+0,913), а спонтанная фагоцитарная активность (+0,857) – среднюю прямую ассоциацию с индуцированной (+0,863). Второй фактор образовали признаки, характеризующие такие показатели крови, как процентное содержание лимфоцитов и сегментоядерных нейтрофилов. Матрица повёрнутых компонентов показала, что процентное содержание сегментоядерных нейтрофилов у крыс, затравленных соединениями тяжелых металлов, имеет отрицательную корреляционную зависимость (векторная нагрузка –0,946) от процентного содержания лимфоцитов (0,942). Из представленных в табл. 1 результатов исследования периферической крови видно, что относительное и абсолютное содержание лимфоцитов у крыс, затравленных ВА и БК, по сравнению с контролем снижалось на 22,6 и 55,3 % соответственно, тогда как относительное и абсолютное содержание сегментоядерных нейтрофилов повышалось на 83,3 и 12,5 % соответственно.

Заключение

На основании приведенных экспериментальных данных можно заключить, что под влиянием соединений ванадия и хрома снижаются метаболические и фагоцитарные функции нейтрофилов, хелперно-супрессорная активность лимфоцитов, а также общее содержание лейкоцитов периферической крови.

Благодарности. Автор выражает благодарность редактору Биометрики Леонову В.П. за помощь в проведении статистического анализа экспериментальных данных.

Рецензенты:

Пичхадзе Г.М., д.м.н., профессор, зав. кафедрой фармакологии, КазНМУ им. С.Д. Асфендиярова, г. Алматы;

Шортанбаев А.А., д.м.н., профессор, зав. кафедрой иммунологии, КазНМУ им. С.Д. Асфендиярова, г. Алматы.

Работа поступила в редакцию 29.09.2014.


Библиографическая ссылка

Балабекова М.К. ИЗУЧЕНИЕ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ ВЛИЯНИЯ ВАНАДИЯ И ХРОМА НА НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КЛЕТОЧНОГО ЗВЕНА ИММУНИТЕТА КРЫС // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 10-4. – С. 624-628;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=35591 (дата обращения: 22.01.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074