Дизрегуляторные сдвиги в системе красной крови при длительной интоксикации медно-цинковой колчеданной рудой (экспериментальное исследование)

Введение. Соединения тяжёлых металлов, входящие в состав медно-цинковых колчеданных руд, могут негативно влиять на кроветворение и состав периферической крови у работников горнодобывающей и горноперерабатывающей промышленности. Изучение механизмов развития металиндуцированной анемии поможет в поиске путей коррекции нарушений в системе красной крови.

Цель исследования — изучить механизм функциональных нарушений центрального и периферического звеньев эритрона при длительной интоксикации природными соединениями тяжёлых металлов в эксперименте.

Материалы и методы. Работа выполнена на 50 белых нелинейных крысах-самцах весом 220,5±15,5 г. Образец исследуемой руды был предоставлен ОАО «Учалинский горно-обогатительный комбинат» (г. Учалы, Республика Башкортостан, Россия). Подопытным животным ежедневно в течение 90 дней за 1 час до кормления перорально вводили водную суспензию порошка медно-цинковой колчеданной руды, дозу рассчитывали исходя из предельно допустимой концентрации свинца (0,2–0,5 мг/кг) и кадмия (0,02–0,1 мг/кг) в зерне и хлебе. В периферической крови определяли количество эритроцитов, ретикулоцитов, гемоглобина и концентрацию эритропоэтина. Костномозговой эритропоэз оценивали по количественному и качественному составу эритробластических островков (ЭО) и показателям пролиферации и созревания эритробластов в ЭО. Статистический анализ проводили с использованием непараметрических методов Манна–Уитни и парной корреляции Пирсона.

Результаты. Начиная с 10-х суток, в костном мозге полностью исчезли молодые ЭО, а эритропоэз поддерживался исключительно за счёт реконструкции. В периферической крови количество эритропоэтина снизилось на 22%, число ретикулоцитов увеличилось в 2 раза. На 30 сутки в 2 раза возросло число зрелых ЭО в костном мозге. К 90 суткам число ретикулоцитов в крови вернулось к норме, но в костном мозге содержание молодых форм ЭО было в 5 раз меньше контрольных значений. Корреляционный анализ показал отсутствие свойственных контрольной группе прямых связей между центральным и периферическим звеньями эритрона у животных с хронической интоксикацией медно-цинковой колчеданной рудой.

Выводы. При длительном сочетанном воздействии тяжёлых металлов природного происхождения нарушаются регуляторные процессы в системе красной крови, что сопровождается торможением эритропоэза в эритробластических островках.

1. Рыспекова Н.Н., Нурмухамбетов А.Н., Аскарова А.Е., Аканов А.А. Роль тяжелых металлов в развитии анемий (обзор литературы). Вестник Казахского Национального медицинского университета. 2013; 3 (2): 46-51.

2. Yeo J.H., Cosgriff M.P., Fraser S.T. Analyzing the formation, morphology, and integrity of erythroblastic islands. Methods Mol. Biol. 2018; 1698: 133-52.

3. Тишевская Н.В., Болотов А.А., Захаров Ю.М. Математическое моделирование межклеточных взаимодействий в культуре эритробластических островков. Медицинский академический журнал. 2005; 5(4): 50-9.

4. Харченко М.Ф., Корнилова Н.В., Захаров Ю.М., Битюкова Е.С. Гликозаминогликаны эритробластических островков костного мозга крыс. Физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 1994; 80(11): 32-6.

5. Тишевская Н.В., Шевяков С.А., Захаров Ю.М. Влияние гуморальных факторов на фагоцитарную активность центральных макрофагов в культуре эритробластических островков. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2002; 88(9): 1191-98.

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. Медицинский академический журнал. 2003; 3(3): 67-72.

7. 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.

8. Волчегорский И.А., Тишевская Н.В., Дементьева Е.В. Антианемическое действие реамберина в остром периоде аллоксанового диабета у крыс. Экспериментальная и клиническая фармакология. 2008; 71(6): 23-7.

9. Сульдина Т.И. Содержание тяжелых металлов в продуктах питания и их влияние на организм. Рациональное питание, пищевые добавки и биостимуляторы. 2016; 1: 136-140.

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. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2014; 157(1): 49-51.

11. 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): 3743-47.

12. 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: 751013. https://doi.org/10.1155/2015/751013

13. Saulle E., Riccioni R., Pelosi E., Stafness M., Mariani G., De Tuglie G., Peschle C., Testa U. In vitro dual effect of arsenic trioxide on hemopoiesis: inhibition of erythropoiesis and stimulation of megakaryocytic maturation. Blood Cells Mol. Dis. 2006. 36(1): 59-76.

14. 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: 1932-8.

15. 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.

16. 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): 649-56.

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

18. Baskey S.J., Lehoux E.A., Catelas E.A. Effects of cobalt and chromium ions on lymphocyte migration. J. Orthop. Res. 2017; 35(4): 916-24.

19. Akbar M., Brewer J.M., Grant M.H. Effect of chromium and cobalt ions on primary human lymphocytes in vitro. J. Immunotoxicol. 2011; 8(2): 140-9