Изолированное и комплексное воздействие ионов свинца, кадмия и марганца на кислотную резистентность эритроцитов периферической крови сеголеток карпа

Система крови реагирует не только количественными, но и качественными изменениями своего состава на любые экзогенные и эндогенные воздействия для поддержания гомеостаза [5, 6]. Под влиянием токсикантов снижается содержание кислорода в крови и в тканевых жидкостях, что влечет за собой морфологические и функциональные нарушения на уровне мембран эритроцитов. При действии токсических веществ создаются условия для интенсивной выработки продуктов свободнорадикального окисления, приводящих к развитию оксидативного стресса и, следовательно, к окислительной деструкции клеточных мембран.

Характеристика функциональной полноценности клеток красной крови как интегрального показателя интактности клеточных мембран имеет важное значение. Подобные исследования способствуют пониманию механизмов адаптации и компенсаторных процессов, протекающих в системе крови при хроническом воздействии ионов тяжелых металлов, что важно не только для оценки качественного состава эритроцитарной популяции периферической крови в острый период интоксикации, но также для мониторинга системы крови в динамике компенсаторных механизмов. В этой связи для оценки качественного состава эритроцитарной популяции представляется важным изучение состояния кислотной резистентности эритроцитов периферической крови.

Маржиева Асият Зупукаровна, аспирантка

Цель работы: выяснение изолированного и комплексного влияния загрязнения водной среды ионами кадмия, свинца и марганца на резистентность эритроцитов крови карповых рыб.

Экспериментальная часть . Работа выполнена на базе лаборатории анатомии, физиологии, гистологии и ихтиологии Дагестанского государственного университета. В эксперименте использованы сеголетки карпа ( Cyprinus carpio L. ) массой 100-150 г., выращенные в прудах рыбоводного комбината Республики Дагестан, которые перед переброской в пруды для зимовки, отлавливались и переносились в аквариумы объемом 300 литров.

В хронических лабораторных опытах были испытаны следующие загрязнители: 1 – опытная группа (хлорид кадмия с содержанием в водной среде 0,25 мг/дм3) (ПДК – 0,005 мг/дм3); 2 – опытная группа (ацетат свинца с содержанием в водной среде 0,5 мг/дм3) (ПДК – 0,1 мг/дм3); 3 – опытная группа (сульфат марганца с содержанием в водной среде 0,1 мг/дм3) (ПДК – 0,01 мг/дм3); 4 – опытная группа (ацетат свинца (1,0 мг/дм3), хлорид кадмия (0,05 мг/дм3) и сульфат марганца (0,1 мг/дм3)) [1]. Контролем служили рыбы, содержавшиеся в чистой воде. В периферической крови исследовали кислотную резистентность эритроцитов [2] в разные сроки экспозиции рыб в водной среде с ионами свинца, кадмия и марганца (5, 15, 30 и 40 дни эксперимента). Полученные результаты подвержены вариационно-статистической обработке [3].

Результаты и их обсуждение . Результаты исследований представлены на рисунках 1-4. Из полученных данных следует, что ионы тяжелых металлов, как при изолированном их действии, так и комбинированном вызывают существенные изменения в эритроцитарных мембранах сеголеток карпа.

Рис. 1. Изменение кислотной устойчивости эритроцитов крови сеголеток карпа в зависимости от длительности интоксикации водной среды ацетатом свинца

Сравнение кислотных эритрограмм в опытных группах проводили по следующим показателям: время продолжительности гемолиза эритроцитов, пик гемолиза эритроцитов, характер эритрограммы. На 5-й день воздействия ионов Pb2+и Cd2+(рис. 1, 3) отмечается левый сдвиг эритрограммы к 1-й минуте, смесь тяжелых металлов (Pb2+, Cd2+ и Mn2+) вызывает смещение кривой к 0,5 мин (рис. 4). Во всех случаях отмечено повышение количества эритроцитов, подвергшихся гемолизу на пике эритрограмм: при действии ионов свинца гемолизирует 51,9% эритроцитов, ионов марганца – 57,1% (рис. 2); ионов кадмия – 36,0%, смесь указанных металлов вызывает гемолиз 76,0% эритроцитов. Изменения отмечаются также и в продолжительности гемолиза. Так, при отравлении ионами кадмия время гемолиза составило 4,5 мин; наименьшее сокращение времени гемолиза (до 5,5 мин) отмечено при действии ионов свинца и смеси металлов.

контроль    5-й день    15-й день    30-й день    40-й день

Рис. 2. Изменение устойчивости эритроцитов крови сеголеток карпа к действию сульфата марганца в зависимости от длительности интоксикации водной среды

15-й день воздействия солей тяжелых металлов на эритрограммы, полученные при действии ионов свинца и смеси металлов, характеризуются сохранением левого сдвига, отмечается также смещение эритрограммы к 1-й мин и при действии ионов марганца, а ионы кадмия вызывают сдвиг вправо к 2,0 мин. Выявлен дальнейший рост количества эритроцитов, подвергшихся гемолизу на пике эритрограммы.

время (мин)

—♦— контроль —■— 5-й день —*— 15-й день

30-

Рис. 3. Изменение устойчивости эритроцитов крови сеголеток карпа к действию хлорида кадмия в зависимости от длительности интоксикации водной среды

Так, при воздействии ионов свинца и смеси металлов на этом этапе экспозиции рыб разрушается около 96,0% эритроцитов; воздействие ионов марганца и кадмия приводит к гемолизу 45,0 и 55,0% эритроцитов соответственно. Значительно (до 1,5 мин) сокращается время гемолиза при воздействии смеси тяжелых металлов, в случае интоксикации ионами марганца, напротив, отмечается удлинение времени гемолиза до 8,5 мин, действие солей свинца и кадмия сокращает время гемолиза до 4,5 и 4,0 мин соответственно.

При воздействии ионов Pb2+, Mn2+ и Cd2+ на сеголеток карпа в течение 30 суток пик эритрограмм приходится к 0,5, 1,0 и 1,5 мин соответственно. Доля эритроцитов, подвергшихся гемолизу на пиках эритрограмм, значительна и ~ в 3 раза выше контроля при длительном действии ионов Pb2+ и Mn2+ и почти соответствует контролю (36,0%) при воздействии ионов Cd2+. Значительно сокращено время гемолиза: при содержании рыб в среде с ионами Pb2+ и Mn2+ оно составляет 2,5 мин; при воздействии ионов Cd2+ – 4,5 мин. Следует отметить, что к 30-му дню опыта все рыбы, содержавшие в среде со смесью тяжелых металлов, погибли.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о значительных качественных изменениях состава эритроцитарной популяции сеголеток карпа, подвергшихся хроническому воздействию солей тяжелых металлов. Преобладание в популяции эритроцитов с низкой кислотной резистентностью указывает на ее значительное постарение, которое может быть связано с деструктивными процессами, развивающимися в мембранах эритроцитов в условиях хронической интоксикации организма ионами свинца, кадмия и марганца, а также смесью указанных металлов. Старение красных клеток крови, является патологическим процессом, который можно объяснить угнетением эритропоэза и нарушением стабильности и проницаемости эритроцитарных мембран, что в свою очередь может быть связано с активацией перекисного окисления липидов, снижением активности антиоксидантных ферментов [4].

Рис. 4. Изменение устойчивости эритроцитов крови сеголеток карпа при комплексном влиянии тяжелых металлов (кадмия, свинца, марганца) в зависимости от длительности интоксикации водной среды

Выводы: проведенные исследования показали, что изучение кинетики кислотного гемолиза при интоксикации солями тяжелых металлов позволяет одновременно оценивать нарушения структуры мембран эритроцитов и функциональная активность работы кроветворных органов.