- Медицинский университет Астана
advertisement
УДК 611.08:613.633:669.882:572.7:575.19:616.419 На правах рукописи Кауышева Алмагуль Амангельдиновна Влияние длительного ингаляционного воздействия пыли урановой руды на морфологический состав и цитогенетические изменения клеток костного мозга в эксперименте 03.00.01-радиобиология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Республика Казахстан Астана,2010 1 Работа выполнена в АО «Медицинский Университет Астана» на базе Радиобиологического научного центра Научные руководители: доктор медицинских наук, профессор Казымбет П.К. кандидат биологических наук, профессор Мироедова Э.П. Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор Исмаилов Б.И. кандидат медицинских наук, Калибекова А.Д. Ведущая организация: Государственный медицинский университет г.Семей Защита состоится «27» ноября 2010г. в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 09.17.04 АО «Медицинский университет Астана» по адресу: 010000 г.Астана, ул. Бейбитшилик ,49А С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АО «Медицинский Университет Астана» по адресу: 010000 г.Астана,ул.Бейбитшилик,53 Автореферат разослан «____» ___________ 2010г. Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук, профессор 2 Мустафина Р.Х. 1.ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы Развитие урановой промышленности, и связанное с этими процессами появление радиоактивных отходов и хвостохранилищ, представляет опасность сверхнормативного техногенного загрязнения окружающей среды и негативного воздействия на биоту [Казымбет П.К.,Белоног А.А., Имашева Б.С.,2005]. Исследования воздействий низкоинтенсивного излучения природных и техногенных радионуклидов являются актуальными как сами по себе, в связи с их радиотоксическим и генотоксическим действиями, так и в связи с усилением радиобиологического эффекта при сочетании с другими сопутствующими техногенными факторами. Состояние системы кроветворения при радиационном поражении имеет особое значение в связи с ее важной ролью в организме и высокой радиочувствительностью. В настоящее время, считается установленным, что при воздействии ионизирующих излучений основное значение имеет поражение кроветворных тканей [Осипов А.Н. и др.,2000]. По данным литературы, малые дозы облучения могут вызывать в системе крови морфологические и цитогенетические изменения и приводить к нестабильности генома [Бурлакова и др.,1996, Calabrese and Baldwin, 2000, Пелевина и др.,2003]. Классическим проявлением лучевого поражения клеток являются хромосомные аберрации и выход микроядер, так как их появление обнаруживается в числе первых биологических эффектов при облучении. Проблема радиобиологического действия инкорпорированных радионуклидов в малых дозах, в том числе в сочетании с тяжелыми металлами и другими агентами, особенно в связи с их длительным, хроническим действием на клеточные структуры костного мозга остается недостаточно изученной, а имеющиеся в доступной литературе данные весьма противоречивы. В связи с вышесказанным, нам представляется актуальным изучение влияния длительного хронического ингаляционного воздействия пыли урановой руды (ПУР), содержащей природные радионуклиды и другие токсические компоненты на клеточные популяции и генетические структуры клеток системы крови в разных дозах. Учитывая, что ингаляционный путь поступления радионуклидов в организм является наиболее распространенным, а состояние системы кроветворения при внутреннем облучении имеет важное значение, нами определены цели и задачи наших исследований. 3 Цель исследования: Оценка морфометрических показателей и цитогенетических изменений системы крови экспериментальных животных при длительном ингаляционном воздействии пыли урановой руды (ПУР). Задачи исследования. 1.Изучить влияние длительной ингаляционной затравки пылью урановой руды в дозах 5 и 10 ПДК на динамику клеточных популяций эритроцитарного, гранулоцитарного, лимфоидного, моноцитарного и мегакариоцитарного ростков костного мозга крыс в различные сроки воздействия. 2.Изучить влияние длительного ингаляционного воздействия пыли урановой руды в дозе 50 ПДК на динамику клеточных популяций костного мозга у животных. 3. Исследование воздействия ПУР в разных дозах на показатели периферической крови экспериментальных животных. 4. Изучить цитогенетические изменения клеток костного мозга в условиях длительного ингаляционного воздействия пыли урановой руды с помощью микроядерного теста. Научная новизна. На основании исследований получены новые данные о динамике клеточных популяций костного мозга у животных в зависимости от дозы и продолжительности воздействия ПУР. Установлено, что при дозах 5 и 10 ПДК количественные изменения клеточных популяций лимфоцитарного, моноцитарного ростков костного мозга проявляются в пределах физиологических границ, в то же время, наблюдается увеличение полихроматофильных эритроцитов на 60-120 сутки, палочкоядерных нейтрофилов на 30-е и мегакариоцитов на 30-120 сутки в 2 раза. При воздействии ПУР в дозе 50 ПДК наблюдались наиболее значительные изменения в костном мозге в малодифференцированных субпопуляциях костного мозга, что проявилось, в частности, в увеличении количества миелоцитов в ранние сроки с последующим их снижением в 2,5 раза по сравнению с контрольными значениями. Позднее снижение количества миелоцитов сопровождалось нейтрофилезом красного костного мозга, что указывает на завершение терминальной дифференцировки указанных клеток миелоидного ростка. Изменения эритроцитарного ростка кроветворения в красном костном мозге проявились угнетением в начальный период затравочных опытов. Изменения показателей периферической крови при испытуемой дозе 5 и 10 ПДК проявились только лейкоцитозом на более поздних сроках затравки, тогда как при 50 ПДК наблюдались более выраженные изменения: снижение сегментоядерных нейтрофилов на ранних сроках, увеличение сегментоядерных нейтрофилов, эозинофилия, моноцитоз и лимфоцитоз в поздних сроках воздействия. 4 Впервые получены данные о влиянии длительного ингаляционного воздействия ПУР на цитогенетические повреждения в клетках костного мозга регистрируемых в микроядерном тесте, что проявилось в повышении количества полихроматофильных эритроцитов (ПХЭ) с микроядрами, имеющих дозовременную зависимость. Практическая значимость. Полученные данные дополняют имеющиеся представления об изменениях в системе кроветворения в условиях длительного воздействия пыли урановой руды. Результаты исследований динамики популяции клеток системы крови могут быть использованы в радиационной гематологии для оценки состояния системы крови при хроническом ингаляционном воздействия инкорпорированных радионуклидов. Усовершенствованный нами способ ингаляционной затравки лабораторных животных пылью урановой руды может быть применен в качестве экспериментальной модели при радиобиологических и токсикологических исследованиях. Полученные нами результаты могут быть использованы в качестве учебного материала курса радиобиологии медицинских вузов. Основные положения, выносимые на защиту. 1.Динамика клеточных популяций костного мозга у экспериментальных животных после затравки ПУР носит разнонаправленный характер в зависимости от дозы и продолжительности времени после воздействия. Отклонения показателей в клеточных популяциях при воздействии доз 5 и 10 ПДК проявлялись в виде увеличения полихроматофильных эритроцитов, палочкоядерных нейтрофилов, мегакариоцитов, однако к концу эксперимента изменения большинства ростков кроветворения нивелировались, и значения находились в пределах физиологических границ, поддерживая нормобластический тип кроветворения. К концу эксперимента только мегакариоцитарный росток продолжал оставаться в гиперплазированном состоянии. 2. Доза 50 ПДК в сравнении с меньшими дозами вызывает гораздо более значимый радиотоксический эффект, проявляющийся в увеличении числа малодифференцированных клеток на территории миелоидной кроветворной ткани в ранние сроки опыта. Это проявляется гиперплазией гранулоцитарного и мегакариоцитарного ростков кроветворения. 3. Влияние длительного ингаляционного воздействия ПУР при 5 и 10 ПДК на показатели периферической крови проявились лишь лейкоцитозом на поздних сроках затравки, тогда как при дозе 50 ПДК наблюдается увеличение сегментоядерных нейтрофилов, а также эозинофилия, моноцитоз и лимфоцитоз практически на протяжении всего времени эксперимента. 5 4.Длительное ингаляционное действие пыли урановой руды оказывает влияние на цитогенетические изменения клеток костного мозга, что проявилось повышенным образованием микроядер в полихроматофильных эритроцитах до 2,5 раз при действии ПУР в дозе 5, 10 и 50 ПДК в зависимости от продолжительности воздействия. Апробация диссертации. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практической конференции молодых ученых Казахской государственной медицинской академии «Новые технологии в медицине» (Астана, 2006), Международной конференции «Медико-социальная реабилитация населения экологически неблагоприятных регионов» (Семипалатинск, 2006), VI Международной научно-практической конференции «Экология. Радиация. Здоровье» (г.Семей,2010), IV Международной научнопрактической конференции «Медико-биологические и радиоэкологические проблемы урано- и нефтедобывающих регионов» (г.Астана, 2010г). Публикации по теме диссертации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ в периодических изданиях рекомендованных Комитетом по надзору и аттестации в сфере образования и науки Республики Казахстан и в материалах конференций с международным участием. Реализация результатов исследования. Получено 2 предпатента: «Устройство для ингаляционной затравки животных токсической и радиоактивной пылью»( №19252 от 25.01.2008г.); «Способ определения массы радиоактивной и токсической пыли в затравочной камере для лабораторных исследований для ингаляционной затравки животных пылью» (№19490от 28.02.2008г.). Личный вклад автора в получении научных результатов. Патентный поиск, постановка и непосредственное осуществление затравочных опытов по длительной ингаляции пыли урановой руды экспериментальным животным, забор материала, подготовка, окраска анализ миелограмм, мазков периферической крови, препаратов для цитогенетических исследований, обработка и анализ полученных результатов, написание диссертации выполнены автором самостоятельно. Связь темы диссертации с планом научно- исследовательских работ Диссертация является фрагментом НТП-0345 «Медико-социальная оценка состояния здоровья населения Северного региона Казахстана в условиях длительных радиационно-токсических воздействий» (ГР №0103 РК 00082). Объем и структура диссертации По структуре диссертация построена по стандартному образцу, изложена на 130 страницах, содержит введение, обзор литературы, главу собственных исследований, заключение, выводы, список использованной литературы на русском и английском языках. Диссертация включает 20 таблиц, 26 рисунков, 8 фотографий. Список литературы состоит из 170 источников. 6 2.Основная часть Материалы и методы исследования. Эксперименты выполнены на 180 белых нелинейных крысах обоего пола, массой 120-150 г. Животные содержались в условиях вивария на стандартном пищевом рационе. Ингаляционную затравку ПУР осуществляли в лабораторных условиях, в камерах УИЗ-1. Рисунок 1 -Камера для ингаляционной затравки УИЗ-1 (1) Конструкция камеры была нами усовершенствована с целью обеспечения свободного доступа запыленного воздуха непосредственно в дыхательные пути животных и поддержания постоянной концентрация пыли внутри затравочной камеры [ Предпатент №19252 от 25.01.2008г.]. Для затравки применялась пыль урановой руды Степногорского горнохимического комбината. Химический состав пыли представлен в таблице 1 [Б.С.Имашева, 2008). Таблица 1-Химический состав пыли урановой руды, % UO3 MoO3 ZnO2 Fe2O3 SiO2 Al2O3 As2O3 MgO CO3 P2O5 Na2O+K2 O FeO2 MnO2 CaO 0,39 8 0,123 0,027 6,1 40,6 4,61 0,008 3,5 10, 2,0 10,0 4,0 0,22 7,0 В состав пыли также входят: общая сера до 1,5 %, органический углерод до 2%, влага до 5%. После окончания затравки оставшаяся часть ПУР собиралась с помощью специального разработанного нами устройства для измерения массы поглощенной животными пыли [ Предпатент №19490от 28.02.2008г.]. Ингаляционной затравке подверглись 180 животных. Затравку ПУР проводили в течение 5 дней за одну неделю , по 4 часа ежедневно. Условия 7 затравки животных и продолжительность ингаляционного воздействия ПУР соответствовали ГОСТ-12.1.007-76. Выполнено 2 серии экспериментальных исследований. В первой серии изучено влияние на организм радиоактивной пыли в дозах 5 и 10 ПДК, продолжительность эксперимента составляла 120 суток. Во второй серии изучено влияние ингаляции ПУР в дозе 50 ПДК, продолжительность эксперимента составляла 60 суток. Экспериментальные животные были разделены на следующие группы. 1группа животных – контрольная, содержалась в тех же условиях, но без затравки ПУР; 2 группа -5 ПДК из расчета дозы 10,775 мг/м 3 3 группа - 10 ПДК из расчета дозы 21,55мг/м3, 4 группа - 50 ПДК из расчета дозы 107,75 мг/м 3 Общая активность ПУР составляла 202 Бк/г, величина накопленной дозы на 30120 сутки колебалась в 1серии от 0,67 до 11 мкЗв (5ПДК), от 1,5 до 22 мкЗв (10ПДК), во 2 серии- 55 мк Зв(50 ПДК) [П.К.Казымбет, Б.С.Имашева и соавт., 2006]. Забой животных проводили декапитацией под эфирным наркозом через 7, 30, 60, 90 и 120 суток после начала ингаляционной затравки в первой серии эксперимента и на 3, 7, 30, 60 сутки во второй. Общий анализ крови (ОАК) проводился на мазках, приготовленных и, окрашенных стандартными методами [Е.А.Кост, 1975]. Костный мозг получали из бедренных костей животных, мазки готовили, фиксировали и окрашивали стандартными методами [Ронин В.С., Старобинец Г.М.,1989]. Дифференцировку клеточных элементов проводили по общепринятым в гематологии критериям [Е.А.Кост, 1975]. Определяли клеточные популяции эритроцитарного, гранулоцитарного, лимфоцитарного, моноцитарного и мегакариоцитарного ростков, подсчет проводили на 500 клеток на экспериментальую точку, всего проанализировано около 600 мазков костного мозга и периферической крови. Цитогенетические исследования проводили по стандартной методике [Schmid W., 1975] в модификации [Юрченко В.С., Фельдт Е.Г, 1980, Журков,1989]. Метод основан на учете частоты микроядер (МЯ) в полихроматофильных эритроцитах (ПХЭ) костного мозга. В среднем, от каждого животного анализировали по 2000 ПХЭ, вычисляли процент ПХЭ с микроядрами. Микроскопию мазков проводили под иммерсией при 1000-кратном увеличении светового микроскопа OLYMPUS (Япония). Проанализировано 600 микропрепаратов. Статистическую обработку данных проводили общепринятыми стандартными методами с использованием пакета программ Statistica 6.0. 8 3.Результаты исследований и их обсуждение. 3.1 Влияние длительного ингаляционного воздействия пыли урановой руды в дозе 5, 10, 50 ПДК на динамику клеточных популяций эритроцитарного ростка костного мозга. Результаты исследования показали, что у животных при ингаляции ПУР в дозе 5 ПДК общее количество эритроцитов было сниженным с 60-х суток 24,33,0 (контроль 32,91,01) по 90-е сутки - 25,491,5 (контроль 28,50,43), (p<0,05). В другие сроки воздействия количество эритроцитов находилось в пределах контрольных значений. Анализ соотношений клеточных элементов различных уровней дифференцировки в составе эритроцитарного ростка после затравки ПУР показал, что количество базофильных эритробластов было пониженным на 30е сутки до 0,660,01 (контроль 1,530,09); отмечалось повышенное содержание полихроматофильных эритробластов на 90 -120-е сутки затравки до 7,61,36 (контроль 3,70,61), (p<0,05);уровень оксифильных эритробластов оказался повышенным на 90-120 сутки затравки до 28,930,5 (контроль 23,411,35). При ингаляционной затравке ПУР в дозе 10 ПДК в красном костном мозге выявлено повышение количества эритроцитов на 30 сутки (до 36,881,53 при контрольных значениях 32,91,01), с постепенным снижением в динамике на 60-е сутки воздействия до 26,51,01 (при контрольных значениях 32,90,7). Изменения в соотношении клеточных элементов эритроцитарного ростка различных этапов дифференцировки характеризовались увеличением базофильных эритробластов через 7 суток до 3,680,47 (контроль 1,250,16), снижением оксифильных эритробластов до 17,832,4 при контрольных значениях 23,411,35 на 60-е сутки затравочных опытов (p<0,05). В дальнейших сроках наблюдения, на 90-120 сутки уровень эритроцитов достоверно не отличался от контрольных значений. Анализ при действии дозы 50 ПДК в период от 3-х до 60-суток выявил угнетение эритроцитарного ростка кроветворения в ранние сроки затравочных опытов - с 7 - суток отмечалось снижение полихроматофильных и оксифильных эритробластов (таблица 2). 9 Таблица 2-Влияние длительной ингаляции ПУР в дозе 50 ПДК на динамику клеточных популяций эритроцитарного ростка костного мозга (p<0,05) Время воздействия Опыт опыт Контроль ная группа контроль 2,50,1 1,30,2 1,550,2 0,550,03 2,050,4 1,450,3 б)полихроматофильн ые 10,00,4 5,75*1,0 6,6*0,2 7,30,1 7,90,4 5,20,5 в) оксифильные 23,10,6 21,31,6 17,2*2,1 20,70,3 21,90,7 23,70,9 1.Эритроциты: 34,530,3 25,55*2,3 36,92,37 28,50,4 30,250,6 33,50,1 Клеточные популяции 1.Эритроцитарный росток: а) базофильные Контрол ьная группа контрол ь Время воздействия 3 суток 7 суток Время воздействия 30 суток 60 суток опыт опыт Полученные данные указывают на динамичность показателей клеточных популяций эритроидного ряда костного мозга в условиях внутреннего облучения. Динамика отдельных клеточных популяций эритроцитарного ростка при воздействии доз 5 и 10 ПДК в костном мозге находятся в целом в пределах физиологических границ, а 50 ПДК имеет тенденцию к нормализации эритроидного гомеостаза и восстановлению эритропоэтических функций костного мозга в организме к поздним срокам опыта. 3.2 Влияние длительного ингаляционного воздействия пыли урановой руды в дозе 5,10,50 ПДК на динамику клеточных популяций гранулоцитарного ростка костного мозга. Анализ данных показал, что содержание клеток гранулоцитарного ростка кроветворения при дозе 5 ПДК находятся в пределах физиологических колебаний. Нет достоверных различий, в сравнении с контролем, в количестве миелоцитов, метамиелоцитов, базофилов и эозинофилов. Исключение составляют палочкоядерные нейтрофилы, количество которых достоверно увеличивается на 30- до 3,730,06 (контроль 2,660,04) и сегментоядерные нейтрофилы, уровень которых на 60-е сутки после затравки ПУР достигал до 29,034,1(контроль 23,271,1) (p<0,05). 10 При ингаляционной затравке ПУР в дозе 10 ПДК изменения в динамике отдельных популяций были более значимыми в сравнении с влиянием дозы 5 ПДК. Уровень сегментоядерных нейтрофилов на 30 сутки эксперимента был сниженным до 21,200,01 (контроль 28,400,7), на 120-е сутки до 27,352,3 (контроль 18,701,9). Также был отмечен повышенный уровень эозинофилов на 30-е сутки воздействия до 11,60,07 (контроль 9,860,24) (p<0,05). Установлено, что при ингаляционной затравке ПУР в дозе 50 ПДК (таблица 3) количество миелоцитов почти вдвое увеличивается на 7-сутки в сравнении с контролем, а в дальнейшем снижается на 30-е сутки. Аналогичную динамику проявляют зрелые генерации гранулоцитов - базофилы и сегментоядерные нейтрофилы, палочкоядерные нейтрофилы, количество которых возрастает на 730-е сутки. 11 Таблица 3- Влияние длительной ингаляции ПУР в дозе 50 ПДК на динамику клеточных популяций гранулоцитарного ростка костного мозга, (p<0,05) Время воздействия Клеточные популяции 2.Гранулоцитар ный росток Контрольная Группа Контроль Время воздействия 3суток 7суток Опыт опыт Контрольная группа контроль Время воздействия 30суток 60суток опыт опыт а) миелоциты: 4,50,3 4,20,6 7,8*0,5 3,90,3 1,45*0,35 3,20,06 б) метамиелоциты 1,30,1 1,150,05 2,70,2 20,28 0,9750,04 1,250,15 в)палочкоядерны е нейтрофилы 2,80,1 4,10,3 5,4*0,09 4,250,07 8,325*0,1 2,7*0,19 , г)сегментоядерные нейтрофилы 25,250,4 29,85*0,1 21,98*0,7 30,81,30 31,51,36 31,351,1 д)Базофилы 0,50,05 0,20,1 1,10,1 0,050,01 0,0750,0 0,450,2 е)Эозинофилы 6,60,7 11,9*1,2 12,3*0,1 8,65,0,02 10,20,12 11,980,5 12 3.3 Влияние длительного ингаляционного воздействия пыли урановой руды в дозе 5,10,50 ПДК на динамику клеточных популяций лимфоцитарного и моноцитарного ростков костного мозга. Исследование показало, что при ингаляционном воздействии ПУР в дозе 5 ПДК количество лимфоцитов находилось в пределах контрольных значений, за исключением кратковременного снижения на 30 сутки - 16,10,24 в опыте, при контрольных значениях 17,900,37 (p<0,05). Популяция моноцитов изменяется синхронно с популяцией лимфоцитов - в опыте - 0,20,01, при контрольных значениях 0,360,01. Количество плазматических клеток остается неизменным, независимо от продолжительности после воздействия затравки. Таким образом, динамика клеточных популяций лимфоцитарного ростка характеризуется относительной стабильностью, на фоне кратковременной лимфопении на 30 сутки. При ингаляции ПУР в дозе 10 ПДК количество лимфоцитов было также сниженным до 17,102,09 (контроль 20,850,04) (p<0,05). Уровень плазматических клеток оставалось в пределах контрольных значений. Анализ мононуклеаров миелограммы показал, что при воздействии ПУР 50 ПДК изменения были более значимыми и проявились в виде снижения количества лимфоцитов в костном мозге, уже в ранние сроки, начиная с 7-суток, а также значительным подавлением плазматических клеток до нулевых значений в сравнении с контролем до 30 суток после ингаляционной затравки ПУР (таблица 4). Таблица 4- Влияние длительной ингаляции ПУР в дозе 50 ПДК на динамику клеточных популяций лимфоцитарного ростка костного мозга (p<0,05) Время воздействия Клеточные популяции Контрольная группа контроль Время воздействия 3 суток 7 суток Опыт опыт Контрольная группа контроль Время воздействия 30 суток 60 суток опыт опыт 3.Лимфоцитарный росток: а) Лимфоциты б)Плазматические клетки 14,40,2 14,350,45 17,25*1,04 18,750,09 15,05*0,49 22,3*1,04 0,050,001 - - 0,10,07 0,80,01 0,150,01 3.4 Влияние длительного ингаляционного воздействия пыли урановой руды в дозе 5,10,50 ПДК на динамику популяции мегакариоцитов костного мозга. Данные морфометрических показателей мегакариоцитов при воздействии дозы 5 ПДК представлены на рисунке 2. Динамика мегакариоцитов проявляет 13 линейную зависимость к повышению показателей продолжительности воздействия затравки. по мере удлинения Рисунок 2 -Динамика количественных изменений мегакариоцитов в костном мозге при ингаляционном воздействии ПУР в дозе 5 ПДК (p<0,05) При ингаляции ПУР в дозе 10 ПДК динамика мегакариоцитов также характеризовалась стойким увеличением показателей, начиная с 30 суток затравочных опытов, наиболее выраженными данные изменения были на 120 сутки эксперимента. Рисунок 3 -Динамика количественных изменений мегакариоцитов в костном мозге при ингаляционном воздействии ПУР в дозе 5 ПДК. (p<0,05) При ингаляционной затравке 50 ПДК в динамике количественных изменений мегакариоцитов наблюдалась аналогичная картина. Достоверное увеличение количества мегакариоцитов, с 7 суток воздействия. В дальнейших сроках наблюдения, на 30-60 сутки отмечалось нарастание уровня мегакариоцитов, с максимальным значением на 60 сутки ингаляционной затравки. 14 Рисунок 4 -Динамика количественных изменений мегакариоцитов в костном мозге при ингаляционном воздействии ПУР в дозе 50 ПДК (p<0,05). Рисунок 5- Мазок костного мозга. Увеличение ×400.Окраска по Паппенгейму. Гиперплазия мегакариоцитарного ростка. Таким образом, длительная ингаляционная затравка ПУР, в зависимости от дозы и продолжительности воздействия, вызывает количественные изменения миелограммы костного мозга, которые имеют определенную направленность, обусловленную различиями процессов созревания и дифференцировки отдельных популяций, степень изменения которых обнаруживает связь с величиной и интенсивностью радиационного фактора (рисунок 5). 3.5 Влияние длительного ингаляционного воздействия пыли урановой руды на клеточный состав периферической крови. Результаты исследований показали, что у животных при ингаляционной затравке ПУР в дозах 5 и 10 ПДК, содержание клеток периферической крови не претерпевали значительных изменений. Только на 30-е сутки наблюдается 15 эозинофилия до 2,10,1 (в контроле 1,00,01) , а на 60-е сутки отмечен небольшой лейкоцитоз до 14,250,2 (в контроле -12,00,03). На 90-120-сутки ингаляционной затравки в ОАК выявлены палочкоядерный нейтрофилез 4,30,04 и 4,0 0,38 при контрольных уровнях этих показателей2,10,1 и 2,00,001, соответственно. При ингаляционной затравке 50 ПДК на 3-е сутки отмечалось умеренное снижение сегментоядерных нейтрофилов до 4,30,2 при контрольном значении 6,66±0,04. В дальнейших сроках наблюдения, на 30 и 60-е сутки отмечено постепенное повышение палочкоядерных - 9,50,1 (контроль 2,50,06) и сегментоядерных нейтрофилов 20,10,53 (контроль 16,80,1), а также моноцитоз 8,60,08, контроль 2,00,01, эозинофилия-4,890,01 при контрольных значениях 3,00,1 и лимфоцитоз-710,77 (контроль 590,7). Таким образом, картина периферической крови при 50 ПДК характеризуется более ранними изменениями, чем при дозах 5 и 10 ПДК. 3.6 Цитогенетические изменения в клетках костного мозга под влиянием длительного ингаляционного воздействии пыли урановой руды в зависимости от дозы и продолжительности. Результаты исследования показали, что длительное ингаляционное воздействие ПУР вызывает значительное превышение частоты ПХЭ с МЯ в сравнении с контрольными значениями. При некоторых экспериментальных дозах и времени последействия ПУР эти различия были многократными ( рисунок 6). Рисунок 6- Динамика частоты ПХЭ с МЯ при дозе 5,10,50 ПДК в течение 120 суток эксперимента (p<0,05). Так, при действии ПУР в дозе 5 ПДК динамика частоты ПХЭ с МЯ имеет волнообразный характер изменений. Уже на 7-и сутки после воздействия выход ПХЭ с МЯ значительно выше, чем в контроле. Первый пик с максимальным увеличением клеток с МЯ происходит на 7-е сутки, а на 30-е сутки этот показатель 16 снижается практически до контрольного уровня. Вторая волна повышения частоты ПХЭ с МЯ приходится на 30-120 сутки, с максимальными значениями на 90-сутки. При действии ПУР в дозе 10 ПДК динамика частоты ПХЭ с МЯ носит ступенчатый характер, выраженный последовательными участками: первый – с максимальными значениями частоты ПХЭ с МЯ на 7-и сутки после ингаляции, второй – спад, который приходится на 30-60 сутки и третий - новый подъем соответственно на 90-120-е сутки после воздействия ПУР. Все перечисленные изменения частоты ПХЭ с МЯ имеют достоверные значения (p<0,05). Согласно полученным нами данным доза ПУР в 50 ПДК также вызывает увеличение частоты ПХЭ с МЯ, начиная от 3-х и до 60-и суток последействия с максимальными значениями на 7-30 сутки. Однако, выход ПХЭ с МЯ на единицу дозы оказывается в основном более низким, в сравнении с изученными интервалами малых доз (5 –10 ПДК). Полученные нами данные по исследованию влияния низких доз облучения (510 ПДК) свидетельствуют, что сам факт длительного ингаляционного воздействия ПУР, содержащей естественные радионуклиды, в условиях внутреннего облучения создает биологический эффект соматического мутагенеза, который выражается в форме индуцирования избыточного количества ПХЭ костного мозга с МЯ, что указывает на цитогенетические повреждения. По имеющимся представлениям, микроядра в ПХЭ костного мозга формируются из ацентрических фрагментов или отставших хромосом, не вошедших в дочерние ядра клеток-предшественников во время деления. Повышенный выход микроядер связывают с задержкой митотических циклов, дезорганизацией митотического аппарата деления, отсутствием процессов репарации под действием генотоксических факторов. Таким образом, регистрируемое повышение частоты ПХЭ с микроядрами свидетельствует о цитогенетических повреждениях в клетках костного мозга при длительном ингаляционном воздействии пыли урановой руды. Заключение Полученные нами экспериментальные данные свидетельствуют о том, что длительное ингаляционное воздействие пыли урановой руды вызывает разнонаправленные изменения в динамике отдельных клеточных популяций системы крови. Установлено также, что характер изменений находится в значительной зависимости от дозы и продолжительности воздействия ПУР. Картина периферической крови и миелограмма костного мозга, с учетом дифференцированного анализа каждой клеточной группы в отдельных ростках кроветворения, характеризуется целым рядом особенностей количественных изменений, обусловленных длительным воздействием на животных пылью урановой руды, содержащей естественные радионуклиды и тяжелые металлы. 17 Анализ полученных результатов позволил нам сформулировать следующие выводы: 1.Длительная ингаляционная затравка ПУР в дозах 5 и 10 ПДК приводит к увеличению количества полихроматофильных эритроцитов на 60-120 сутки, палочкоядерных нейтрофилов 30-е и мегакариоцитов костного мозга на 30-120 сутки после воздействия до 2 раз. Показатели остальных клеточных популяций оставались в пределах контрольных значений. 2. При воздействии ПУР в дозе 50 ПДК в период от 3-х до 60-суток выявлено угнетение эритроцитарного ростка кроветворения в ранние сроки затравочных опытов, что проявилось снижением полихроматофильных и оксифильных эритробластов. В дальнейшем имелась тенденция к нормализации эритроидного гомеостаза и восстановлению эритропоэтических функций костного мозга в организме к поздним срокам опыта. Доза 50 ПДК способствовала увеличению числа малодифференцированных клеток миелоидной кроветворной ткани в ранние сроки опыта с последующим их снижением на 30 сутки более чем в 2,5 раза. 3. Изменения показателей периферической крови при испытуемой дозе 5 и 10 ПДК были незначительными, только на 60-90 сутки наблюдался лейкоцитоз с последующей его нормализацией. При воздействии 50 ПДК были выявлены изменения показателей периферической крови в виде увеличения сегментоядерных нейтрофилов на 30-60 сутки, а также эозинофилии, моноцитоза и лимфоцитоза на поздних сроках затравки. 4. Длительное ингаляционное воздействие ПУР в дозе 5 и 10, 50 ПДК вызывает цитогенетические изменения в клетках костного мозга, которые проявились повышенным образованием микроядер в полихроматофильных эритроцитах до 2,5 раз в зависимости от продолжительности воздействия. Практические рекомендации 1. Результаты исследований динамики популяции клеток системы крови рекомендуются использовать в радиационной гематологии для оценки состояния системы крови при хроническом ингаляционном воздействия инкорпорированных радионуклидов. 2.Усовершенствованный нами способ ингаляционной затравки лабораторных животных пылью урановой руды может быть использован в качестве экспериментальной модели при радиобиологических и токсикологических исследованиях. 3.Полученные нами результаты могут быть использованы в качестве наглядного материала при проведении практических занятий по курсу медицинской радиобиологии. 18 Список опубликованных работ по теме диссертации 1 Кауышева А.А.Влияние хронического ингаляционного воздействия пыли урановой руды на цитогенетические повреждения в костном мозге в микроядерном тесте в эксперименте//Астана медициналық журналы.Астана,2006.-№1.-С.143-145. 2 Кауышева А.А.Показатели гранулоцитарного ростка сиситемы крови в условиях хронического ингаляционного воздействия пылью урановой руды в эксперименте//Астана медициналық журналы.-Астана,2006.-№2.-С.151-154. 3 Кауышева А.А.Влияние ингаляционного воздействия пыли урановой руды на клетки лимфоидного и моноцитарного ряда системы крови в эксперименте// Медико-социальная реабилитация населения экологически неблагоприяьных регионов.Матер.междунар.конф.- Семей,2006.-С.63. 4 Кауышева А.А.Влияние хронического ингаляционного воздействия пыли урановой руды на состояние эритроидного ростка кроветворения в эксперименте//Валеология.-Астана,2006.-№2.-С.88-90. 5 Кауышева А.А.Влияние ингаляционного воздействия пыли урановой руды на клеточный состав костного мозга в эксперименте// Новые технологии в медицине.Матер.научно-практич.конф.молодых ученых КазГМА.-Астана, 2006.-С.33-34. 6Имашева Б.С., Кауышева А.А.Способ определения радиоактивной пыли//Вестник медицинского центра Управления делами Президента РК,Астана,2006.-№4(20).С.140-142. 7 Кауышева А.А.Динамика клеточных популяций костного мозга под влиянием хронического ингаляционного воздействия пыли урановой руды// Экология.Радиация.Здоровье.Сборник тезисов VI межд.научно-практич.конф. г.Семей,28 августа 2010 г.-С.27. 8 Кауышева А.А.Оценка цитогенетических повреждений в клетках костного мозга под влиянием хронического ингаляционного воздействия пыли урановой руды//Экология.Радиация.Здоровье.Сборник тезисов VI межд.научнопрактич.конф. г.Семей,28 августа 2010 г.-С.28. 9 Кауышева А.А. Влияние ингаляционного воздействия пыли урановой руды на показатели периферической крови//Экология.Радиация.Здоровье.Сборник тезисов VI межд.научно-практич.конф. г.Семей,28 августа 2010 г.-С.29. 10 Кауышева А.А.,Мироедова Э.П., Казымбет П.К.Оценка мутагенной активности длительного ингаляционного воздействия пыли урановой руды в микроядерном тесте в эксперименте//Медико-биологические и радиоэкологические проблемы урано- и нефтедобывающих регионов. Матер.IVМеждунар.научно-практич.конф.г.Астана, 27-28 сентября 2010 г.С.109-111. 19 Тұжырым ҚАУЫШЕВА АЛМАГҮЛ АМАНГЕЛДІҚЫЗЫ Тәжірибе барысында сүйек миы жасушаларының цитогенетикалық және морфологиялық құрамының өзгерістеріне уран кені шаңының ұзақ уақыт ингаляциялық әсері 03.00.01-радиобиология мамандығы бойынша медицина ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесіне ізденіс Диссертациялық жұмыс «Ұзақ радиациялық-токсикалық әсер ету жағдайында Солтүстік Қазақстан өңірінің тұрғындарының денсаулық жағдайына медициналық-әлеуметтік баға беру» (МТ №0103 ҚР 00082) ҒТБ0345 бір бөлігі болып табылады және әр түрлі дозада қан жүйесі жсушаларының генетикалық құрылымы және жасушалық популяцияға әсер ететін токсикалық компоненттерден және табиғи радионуклидтерден құралған уран кені шаңының (УКШ) ұзақ созылмалы ингаляциялық әсерін зерттеу өзекті мәселесіне бағытталған. Жұмыс мақсаты УКШ-мен ұзақ уақыт ингаляциялық әсер ету барысында тәжірибелік жануарлардың қан жүйесінде морфометриялық көрсеткіштерін және цитогенетикалық өзгерістерін бағалау болып табылады. Тәжірибе 180 екі жыныстағы сызықсыз ақ, салмағы 120-150 г егеуқұйрықтарға жасалған. Жануарларға УИЗ-1 арнайы уландыру камераларында УКШ-мен ингаляциялық улау жүргізілді. Камера құрылысы шаңдалған ауаның тыныс алу жолдарына тікелей түсуі және уландыру камерасында тұрақты шаң концентрациясын ұстап тұру мақсатында жетілдірілді. [Алдын ала патент №19252 25.01.2008 ж.; Алдын ала патент №19490 28.02.2008 ж.]. Зерттеу нәтижелері жануарларды 5 және 10 ШРЕК дозасында УКШ-мен ингаляциялық уландырғанда 30-шы тәулікке дейінгі эозинофилия және 60-шы тәулікке дейінгі аз мөлшердегі лейкоцитоздан басқа перифериялық қан жасушалары санының едәуір өзгерістерге ұшырамайтынын көрсетті. Ингаляциялық уландырудың 90-120-шы тәулігінде жалпы қан талдауында (ЖҚТ) таяқша ядролы нейтрофиллез анықталды. 50 ШРЕК-пен ингаляциялық уландырудың 3-ші тәулігінде сегменттік ядролы нейтрофилдердің орташа төмендеуі байқалды. Бақылаудың кейінгі мерзімдерінде, 30 және 60-шы тәулігінде таяқша ядролы және сементтік ядролы нейтрофилдерінің біртіндеп жоғарлауы және де моноцитоз, эозинофилия және лимфоцитоз байқалды. 50 ШРЕК дозасымен әсер етуі барысында алынған көрсеткіштердің талдауы 3-ші тәуліктен 60-шы тәулік кезеңінде тәжірибелік уландырудың ерте мерзімінде қан түзудің эритроцитарлық өркенінің тежелуі анықталды, полихроматофильді және оксифильді эритроциттердің төмендеуі байқалды. Қан түзудің гранулоцитарлық өркенінің жасушалық саны 5 ШРЕК дозасында физиологиялық ауытқу аралығына жатады, тек улаудан кейінгі 60-шы тәулігінде гранулоциттердің қысқа мерзімді көбеюі байқалады. 50 ШРЕК дозасында УКШ-мен ингаляциялық уландыру барысында миелоциттердің саны 7-ші тәулікте бақылау деңгейіне қарағанда екі есе жоғарлайды, ал кейін 30-шы 20 тәулікте төмендейді. Мегакариоциттерге 5 ШРЕК дозасымен әсер ету барысында морфометриялық көрсеткіш мәліметтері мегакариоциттер динамикасының уландыру мен әсер ету ұзаруына қарай көрсеткіштерінің жоғарлауына сызықтық тәуелділігін көрсетеді. 10 ШРЕК дозалы УКШ-мен ингаляциялау барысында уландыру тәжірибесінің 30-шы тәулігінен бастап мегакариоциттердің динамикасы көрсеткіштердің тұрақты жоғарлауымен сипатталды, тәжірибенің 120-шы тәулігінде аталған өзгерістер айрықша көрініс тапты. 50 ШРЕК-пен ингаляциялық улау барысында мегакариоциттердің сандық өзгерістерінің динамикасында осыған ұқсас көріністер байқалды. Зерттеу нәтижелері негізінде, 5 және 10, 50 ШРЕК дозасымен ұзақ уақыт ингаляциялық әсер ету микроядролық тестте тіркелетін, әрі микроядросы 2,5 есеге дейін ПХЭ-ның жоғарлаған индукциясы түрінде сүйек миы жасушаларының цитогенетикалық өзгерістеріне әкеледі. Зерттеу нәтижелері құрамында табиғи радионуклидтер және ауыр металдары бар, УКШ-мен ұзақ уақыт ингаялциялық әсері жағдайында қан жүйесі өзгерістері туралы қолда бар мәліметтерді толықтырады. Жетілдірілген зертханалық жануарларды УКШ-мен ингаляциялық уландыру тәсілін радиобиологиялық және токсикологиялық зерттеулер барысында тәжірибелік модель ретінде қолдануға болады. 21 SUMMARY ALMAGUL A. KAUYSHEVA Long-term inhalation influence of uranium ore dust to marrow morphology content and cytogenetic cell changing during experiment on academic degree of Candidate of Science competition by radiobiology 03.00.01 specialty The dissertation (thesis) work is a fragment of STP-0345 (Scientific and technical program) on “Medical and social assessment of North Kazakhstan region population state of heath in long-term radiology and toxicology influence condition” (State registration No. 0103 RK 00082) and demands on update problem of study the long and persistent inhalation influence of uranium ore dust (UOD) that contents natural radioactive nuclides and other toxic components to blood system’s cell population and its genetic cell structure in different doses. The purpose of this work is evaluation of probation animals’ blood system morphology indexes and cytogenetic changing during long inhalation influence by UOD. There conducted experiments on nonlinear rats of both sex with 120-150 gramme mass. In special bare cameras UIZ-1 carried inhalation seed of these animals. Construction of this camera was improved by us with the aim of provide free admission to dusty air direct respiratory tract of animals and maintain constant concentration inside of this bare camera [Pre-patent No. 19252 from January 25,2008]. Research outcomes showed us that animals during seeding by UOD in 5 and 10 MAC (Maximal allowable concentration) doses the cell content of peripheral blood don’t undergo considerable changes, apart for eosinophilics to 30 th day and minor leukocytes to 60th day. In 90th and 120th day of inhalation seeding in bulk analysis of blood (BAB) is revealed stab neurophilesis. During inhalation seeding in 50 MAC dose on 3rd day is observed moderate decreasing of segmental neutrophils. In further observation terms, to 30th and 60th day there was observed careful increasing of stab and segmental neutrophils, as well as monocytosis, eosinophilics and lymphocytosis Analysis of obtained data during 50 MAC dose action, in a period from 3 to th 60 day is revealed the erythrocytic germ of hematopoiesis depression in early seeding trials stage – is observed decreasing of polychromatophil and oxyphil erythrocytes. Granulocytic germ of hematopoiesis cell content during 5 MAC dose is within the limits of physiology oscillation is revealed only short-term increasing of granulocytes to 60th day after seeding. It is set, that during inhalation seeding by UOD in 50 MAC dose, the amounts of myelocytes increase approximately in two times to 7th day in comparison of control and further its decrease to 30 th day. Morphometry indexes data of megacaryocytes during 5 MAC dose influence showed us, that megacaryocytes dynamics appears linear dependence to indexes increasing as for as extension of seed influence duration. During inhalation by UOD in 10 MAC dose the megacaryocytes dynamics also is characterized as constant indexes increasing, at the beginning of 30th day of seeding trials, and these changing was 22 more evident in 120th day of experiment. During inhalation seed of 50 MAC the dynamic of megacaryocytes amount changes it was observed similar pattern. In a basis of research outcomes it was set that the long-term inhalation influence by UOD in 5 and 10 MAC produces cytogenetic changes in marrow cells, which stored in micronuclear test that develop in a type of polychromotophil erythrocytes’ excessive induction till 2,5 times. Research results supplements the available conception about blood system changes in conditions of long-term inhalation influence by uranium ore dust, which contains natural radioactive nuclides and heavy metals. This advanced means of laboratory animals’ inhalation seed by uranium ore dust can be used as experimental model during conduct radiobiology and toxicology researches. 23
