Особенности раннего постнатального становления печени у потомства, рожденного в условиях длительного воздействия ламбда-цигалотрина на организм матери

АННОТАЦИЯ

В работе изучено влияние длительного воздействия малых доз ламбда-цигалотрина на состояние перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты у потомства рожденных от матерей получивших ламбда-цигалотрин во время беременности и кормления. Обнаружено, что длительное воздействие лямбда-цигалотрина приводит к развитию окислительного стресса у потомства. Высокий уровень окислительного стресса у них наблюдается на 7-14 дни постнатальной жизни. Степень оксидативного стресса у потомства уменьшается с прекращением поступления пестицида или его токсичных метаболитов через грудное молоко. Показано, что хроническая интоксикация материнского организма оказывает отрицательное влияние на постнатальное становление печени у потомства, которое проявляется в виде существенного отставания темпов формирования структурных единиц и более длительного сохранения кроветворной функции органа.

Ключевые слова: беременность, потомство, ламбда-цигалотрин, перекисное окисление липидов, оксидативный стресс, печень.

Введение.

В условиях бурного развития химической индустрии создается качественно новая среда, окружающая человека и животных. Изменения этой среды обусловлены влиянием пестицидов, гербицидов и некоторых других аналогичных химических агентов.

Ламбда-цигалотрин (ЛЦТ) является инсектицидом пиретроидного класса, который широко используется для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве, здравоохранении, дома и в садоводчестве [5]. Пиретроиды являются важным препаратом в общественном здравоохранении, где используются для борьбы с тараканами, комарами, клещами и мухами, которые могут быть переносчиками различных болезней. Широкому применению пиретроидов также способствовала их нестабильность в окружающей среде за счет гидролиза, фото- и микробного разложения.

В связи с этим, возможность попадания их в организм беременных, особенно работающих в различных сферах народного хозяйства, не исключена. Эти химические вещества, проникающие в организм женщины, могут вызывать как наследственные, так и ненаследственные изменения. Химические агенты представляют особенно большую опасность во время беременности и лактации, когда они активно переходят через плаценту и альвеолы молочных желез и оказывают токсическое воздействие на организм плода и новорожденного. Изучение ответных реакций плода и новорожденного на повреждающее воздействие многочисленных факторов окружающей среды является актуальной проблемой профилактической медицины.

Имеется несколько сообщений о токсичности ЛЦТ для млекопитающих и способности этого пестицида вызывать окислительный стресс в условиях in vivo и in vitro [1; 7; 8]. Тем не менее, в доступной нам литературе состояние перекисного окисления липидов и антиоксидантная система защиты при длительном воздействии низких доз этого пестицида оказалась недостаточно освещена. Следует учесть, что в естественных условиях организм человека и животных подвергается многократному воздействию именно малых доз пестицидов, и также беременные женщины и дети в этом плане представляют собой группу особого риска. Исходя из этого, целью настоящей работы является исследование влияния длительного воздействия на организм матери малых доз ЛЦТ, на состояние перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты, а также на морфологическое состояние печени их потомства.

Материал и методы.

Ламбда-цигалотрин в виде 10% концентрата эмульсии (коммерческое название «титан») получили из совместной Узбекско-Германской компании «ЕвроТеам». Опыты проводились на белых взрослых девственных крысах самках Вистар массой тела 150-170 г, половозрелые крысы самцы использовались только для оплодотворения. Все животные находились на обычном лабораторном рационе питания и воду получали без ограничений. Крысы были акклиматизированы в течении одной недели перед опытами. Затем крысы самки были разделены на две группы по 30 крыс в каждой. Первой группе крыс (опытная) вводили через рот с использованием зонда разбавленный в физиологическом растворе ламбда-цигалотрин из расчета 8 мг/кг/ежедневно. Это соответствовало 1/100 части от ЛД50 препарата. Вторая группа (контрольная) таким же способом получала такой же объем стерильного физиологического раствора. Введение препарата не прекращалось вплоть до окончания опытов. На 31 день опытов самки обоих групп соединялись с самцами для оплодотворения. Наступление беременности контролировали по наличию сперматозоидов во влагалищных мазках. После наступления беременности самки отделены от самцов и помещены в отдельные клетки для дальнейших исследований. Следует отметить, что длительное введение малых доз ламбда-цигалотрина не приводила к появлению явных симптомов отравления у опытных крыс. Лишь у некоторых крыс было обнаружено легкая заторможенность и незначительное снижение двигательной активности. Потомство полученное, от самок опытной группы по количеству и размерами существенно не отличалось от контроля. Отмечено лишь некоторое запоздалое открывание глаз и отлипания ушных раковин по сравнению с контролем. Потомство от обеих групп животных были умерщвлены на 1, 3, 7, 14, 21 и 30 дни после рождения под легкой анестезией эфиром. После умерщвления печень немедленно была извлечена, взвешена и очищена от посторонних тканей и промыта холодным физиологическим раствором. Для получения экстракта 1 г печени был гомогенизирован в 10 мл холодного раствора фосфатного буфера (рН 7,4). Гомогенат центрифугировали при 8000 об/мин в течение 15 мин при 4⁰С, полученный супернатант использовали для биохимических исследований.

Биохимическое определение состояния перекисного окисления липидов и уровня антиоксидантных ферментов проводили по известным методам, принятым в наших лабораториях [11]. Уровень малонового диальдегида (МДА) определяли на основании реакции с тиобарбитуровой кислотой (ТБК) с образованием окрашенного комплекса, который затем вычислялся спектрофотометрически и выражали в нмоль/мг белка. Активность супероксиддисмутазы (СОД) определяли спектрофотометрически с использованием нитросинего тетразолия в качестве индикаторного реагента и выражали в усл.ед/мин.мг белка. При определении активности каталазы (КАТ) в качестве субстрата использовали перекись водорода, активность КАТ выражали в H2O2 /мин.мг белка.

Для светооптических исследований оставшаяся часть печени фиксировали в жидкостях Карнуа, Буэна, после соответствующей проводки заливали в парафин. Окраску срезов производили гематоксилин-эозином. Все цифровые данные обрабатывали по критериям Фишера-Стьюдента; достоверными считались различия, удовлетворяющие Р<0,05.

Результаты и обсуждение.

Длительное воздействие малых доз ЛЦТ способствовало значительной индукции оксидативного стресса у потомства. Уровень МДА у потомства прогрессивно нарастала и максимальное его значение наблюдалось на 14 день после рождения. Затем уровень МДА постепенно снижался и к 30 дню достоверно не отличался от контроля. Активность обоих СОД и КАТ на 7 день после рождения более чем в 2 раза превышала контрольные значения (табл. 1). На 14 день обнаружено некоторое снижение активности обоих ферментов, хотя их активность оставалась достоверно высокой по сравнению с контролем. На 21 день вновь отмечено повышение активности обоих ферментов примерно до уровня 7 дня после рождения. На 30 день после рождения активность обоих ферментов значительно снижалась, причем, активность КАТ сохранялась достоверно высокой, по сравнению с контролем.

Индукции окислительного стресса является одним из основных механизмов действия многих пестицидов [2; 4]. ЛЦТ в определенных дозах и условиях также является мощным индуктором окислительного стресса [12]. H. Fetoui и др. [8] показали, что ЛЦТ значительно повышает уровень МДА в печени и почках крыс, тогда как активность антиоксидантных ферментов (СОД, КАТ) снижается. Лечение с помощью аскорбиновой кислоты приводит к значительному снижению токсического воздействия этого пестицида. R.W. Ansari и др. [6] обнаружили, что применение ЛЦТ в разные периоды постнатального онтогенеза вызывает выраженный окислительный стресс, который проявляется в значительном увеличении уровня МДА и подавлении активности антиоксидантных ферментов (СОД, КАТ) в мозговой ткани. Авторы считают, что ЛЦТ опасно для исхода беременности (с точки зрения квантовой беременности, количество маточного имплантанта, индекс имплантации и гибели плода), а у потомства не обнаруживаются дефекты развития. По их мнению, влияние ЛЦТ на ранних стадиях беременности может привести к риску беременности. Тем не менее, при контакте с ЛЦТ, мы не обнаружили сокращение числа потомков, угроза выкидыша или других очевидных признаков нарушения беременности. Потомство самок, получавших ЛЦТ, по числу и размерам существенно не отличалось от контроля. Имело место только запоздалое открытие глаз и отлипание ушных раковин по сравнению с контролем.

Ранний послеродовой период является наиболее уязвимой к воздействию вредных факторов окружающей среды [3]. У потомства от матерей с длительным воздействием ЛЦТ, мы также наблюдали значительную индукцию окислительного стресса. Уровень МДА у потомства постепенно увеличивался, и его максимальное значение было отмечено на 14-й день после рождения. Затем уровень МДА постепенно уменьшался, и на 30-й день послеродового периода существенно не отличался от контроля. Это означает, что окислительный стресс, который возник еще в эмбриональном периоде, продолжает развиваться в послеродовой жизни. Степень окислительного стресса уменьшается с прекращением поступления пестицидов и их токсичных метаболитов в грудное молоко. Это объясняет снижение МДА, СОД и КАТ к 30 дню после рождения, когда полностью прекратилось потребление ЛЦТ или его метаболитов.

Эти данные подтверждаются и морфологическими исследованиями. К примеру, по данным некоторых авторов, печень потомства, рожденных от здоровых матерей, к моменту рождения ещё недостаточно развита [10;13], на что и указывают полученные нами результаты. Нами установлено, что у крысят как контрольной, так и опытной группы к моменту рождения дольчатая структура печени окончательно ещё не сформирована. У крысят обеих групп балочное расположение гепатоцитов определяется практически в более 2/3 дольки. Периферическая зона формирующихся долек большой частью состоит из малодифференцированных гепатоцитов, расположенных в виде скоплений, без определенной цитоархитектоники. У опытных животных в пределах

формирующихся долек наблюдается незначительное расширение и полнокровие синусоидных капилляров, местами с явлениями стаза. В обоих случаях вокруг сосудов портального тракта наблюдаются довольно большие очаги экстрамедуллярного кроветворения, главным образом эритропоэза. В некоторых случаях гемодинамические расстройства у опытных крысят способствовали гипоксии печеночных клеток, которые способствовали развитию деструктивных процессов в них. Очаги деструкции расположены хаотично, что свидетельствует о неодинаковой чувствительности гепатоцитов к гипоксии.

Наиболее выраженное повреждение гепатоцитов у опытных крыс отмечается на 3 сутки после рождения. Полученные данные указывают на срыв компенсаторно-адаптационных механизмов клеток к новым условиям существования. На 7 сутки эксперимента постепенно исчезают некротизированные клетки, в гепатоцитах уменьшается содержание цитоплазматических вакуолей. На 14 день жизни гепатоциты в дольках располагаются рядами, однако у опытных крысят чаще встречается признаки дезорганизации печеночных балок, которые имеют небольшую длину и извилистый ход.

Отмечается редкое расположение очагов экстрамедуллярного кроветворения. Пролиферативная активность гепатоцитов несколько снижена по сравнению с контролем, о чем свидетельствуют показатели подсчета митозов и двуядерных гепатоцитов. На 30 сутки после рождения определяется относительно выраженное дольчатое строение печени.

ВЫВОДЫ

Длительное воздействие низких доз ЛЦТ приводит к развитию окислительного стресса у потомства и его высокий уровень наблюдается в период лактации. Степень оксидативного стресса у потомства уменьшается с прекращением поступления пестицидов или его токсичных метаболитов в грудное молоко.

Хроническая интоксикация материнского организма приводит к нарушению процесса раннего постнатального становления печени у потомства. При этом темпы формирования структурно-функциональных единиц печени несколько отстают от контрольного уровня, что связано с нарушением пролиферации и дифференцировки клеток.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Abdallah F.B. Caffeic acid and quercetin protect erythrocytes against the oxidative stress and the genotoxic effects of lambda-cyhalothrin in vitro. / F.B.Abdallah, H.Fetoui, F.Fakhfakh, L.Keskes // Hum. Exp. Toxicol. -2012. -Vol. 31. -Р. 92-100.
2. Abdollahi M. Pesticides and oxidative stress: a review. / M.Abdollahi, A.Ranjbar, S.Shadina, S.Nikfar, A.Rezaie // Medic. Sci. Monitor. -2004. -Vol. 10. -Р. 141-147.
3. Ahmed R.G. Perinatal TCDD exposure alters developmental neuroendocrine system. / R.G.Ahmed // Food Chem. Toxicol. - 2011. -Vol. 49. -P. 1276-1284.
4. Amin K.A. Deltamethrin-induced oxidative stress and biochemical changes in tissues and blood of catfish (Clarias gariepinus): antioxidant defense and role of alpha-tocopherol. / K. A.Amin, K.S.Hashem // BMC Vet Res. -2012. -Vol. 8. -Р. 45-51.
5. Amweg E.L. Use and toxicity of pyrethroid pesticides in the Central Valley, California, USA. / E.L.Amweg, D.P.Weston // Environ. Toxicol. Chem., -2005. -Vol. 24. -Р. 1300-1301.
6. Ansari R.W. “Cholinergic dysfunctions and enhanced oxidative stress in the neurobehavioral toxicity of lambda-cyhalothrin in developing rats”. / R.W. Ansari, R.K.Shukla, R.S.Yadav, K.Seth // -2012. Neurotox. Res., PMID: 22327935.
7. El-Demerdash F.M. Lambda-cyhalothrin-induced changes in oxidative stress biomarkers in rabbit erythrocytes and alleviation effect of some antioxidants. / F.M.El-Demerdash // Toxicol. In Vitro. -2007. -Vol. 21. -Р. 392-397.
8. Fetoui H. Lambda-cyhalothrin-induced biochemical and histopathological changes in the liver of rats: ameliorative effect of ascorbic acid. / H.Fetoui, M.Garoui, N.Zeghal // Exp. Toxicol. Pathol. -2009. -Vol. 61. -Р.189-196.
9. He L.M. Environmental chemistry, ecotoxicity, and fate of lambda-cyhalothrin. / L.M.He, J.Troiano, A.Wang, K.Goh // Rev. Environ. Contam. Toxicol. -2008. -Vol. 195. -Р. 71-91.
10. Janie L.B. Cellular organization of normal mouse liver: a histological, quantitative immunocytochemical, and fine structural analysis. / L.B.Janie, N.Anthony, L.Bryan // Cell Biol. -2009. -Vol. 131. -№ 6. -P. 713-726.
11. Karimov Kh.Y. Changes in some indices of the synthesis of nitric oxide during the early stages of hepatocarcinogenesis. / Kh.Y.Karimov, F.Kh.Inoyatova, M.T.Mukhamedova // Exp. Toxicol. Pathol. -2003. -Vol. 55. -Р. 17-19.
12. Piner P. Oxidative and apoptotic effects of lambda-cyhalothrin modulated by piperonyl butoxide in the liver of Oreochromis niloticus / P.Piner, N.Uner // Environ. Toxicol. Pharmacol. -2012. - Vol. 33. -Р. 414-420.
13. Si-Tayeb K., Lemaigre F.P., Duncan S.A. Organogenesis and development of the liver. / K.Si- Tayeb, F.P. Lemaigre, S.A. Duncan // Dev Cell. -2010. -Vol. 16. -№ 2. -P. 175-89.