Посмотреть титульный лист сборника

Скачать сборник целиком (8,5 мб)

В зоне геохимической аномалии в районе села Чаган-Узун Республики Алтай содержание кадмия в почве  превышает фоновые значения более чем в 400 раз, достигая в растениях уровня 1,6 мг/кг [1].   Установлено, что при поступлении в кровь кадмий концентрируется в эритроцитах крови [2]. Имеются исследования свидетельствующие о том, что кадмий вызывает деформацию эритроцитов [3].  Появление в крови экспериментальных животных и у людей связанных с производством кадмия необычных форм эритроцитов обусловлено нарушениями процессов эритропоэза, по-видимому, за счет изменений в генетическом аппарате эритробластов поскольку известно, что кадмий ингибирует активность  ДНК-полимераз и влияет на процессы деконденсации ДНК, нарушая синтез темидилата и тимидинкиназы и соответственно репарации и репликации молекул ДНК [2,4-6].
    По данным медицинской статистики Министерства Здравоохранения Республики Алтай в районе где расположено с. Чаган-Узун, среди населения повышена частота гематологических патологий, что, не исключено, может быть связано с высоким уровнем в окружающей среде этой местности месторождений кадмия [7].      
    В связи с изложенным целью настоящей работы явилось изучение  состояния эритроцитов периферической крови у жителей села Чаган-Узун  Республики Алтай, расположенного в районе повышенного содержания в почве и геологических породах кадмия,   в сравнении с другим поселением (село Турочак) этого региона, где в окружающей среде содержание кадмия находится на уровне фона.
Материал и методы исследования
   Всего обследовано 148 человек, жителей села Чаган-Узун, расположенном в зоне кадмиевой геологической аномалии и 145 жителя  села Турочак (контроль), находящегося в в экологически благоприятном регионе Республики Алтай с фоновым содержанием в окружающей среде кадмия.  В настоящем исследовании были обследованы только те лица, которые подписали добровольное информирование согласие относительно  забора у них из локтевой вены 20 мл крови с последующим определением содержания в крови кадмия и уровня патологически измененных эритроцитов. Анализ был проведен методом «случай-контроль» (жители проживающие в селе Чаган-Узун  и популяционный контроль - жители села Турочак). В связи с тем, что кадмий аккумулируется в организме человека [3], то в настоящей работе всех обследованных мы подразделили на 4 группы:  коренные жители, приезжие, прожившие  в данной местности менее 5 лет, от 5 до 10 лет и более 10 лет.    Анализ эритроцитов проводили на стандартных гематологических мазках окрашенных по Романовскому-Гимза. Учитывали следующие патологические формы эритроцитов: акантоциты, эхиноциты, стоматоциты, дакриоциты, дрепаноциты и прочие аномальные формы мембраны, а также размерные изменения эритроцитов (микроциты, макроциты, макроовалоциты,мпегалоциты) согласно критериев изложенных [8]. Изменение размеров эритроцитов прегистрировали при помощи эритроцитометрии с использованием окулярного микрометра. Кроме того проведена оценка цитогенетических изменений путем регистрации числа эритроцитов с микроядрами [9]. У каждого обследованного изучено не менее 10000 эритроцитов.
Содержание кадмия в крови определяли колометрическим методом с использованием спектрофотометра. Все пробы высушивались в муфельной печи при температуре 50°С до твердого состояния и истирались в порошок. Аликвотную часть пробы, содержащую ионы кадмия обрабатывали аммиаком и подвергали экстракции хлороформом, содержащим 0,004 % дитизона. Определение концентрации осуществлялось при длине волны 508 нм на СФ-46 [10].
    Все данные обрабатывали статистически с применением критерия Стьюдента для независимых выборок и корреляционного анализа по Спирмену, используя пакет статистических компьютерных программ [11]. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез в исследовании принималась равным 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение

Т а б л и ц а   1

Число патологических форм эритроцитов в крови

(M ± m) у жителей населенных пунктов Чаган-Узун и Турочак (контроль)  Республики Алтай

Патологические формы эритроцитов	с. Турочак (контроль)				с. Чаган-Узун
	Корен-ные жители       n=34	Приезжие			Корен-ные жители         n=29	Приезжие
		прожив-шие менее 5 лет n=35	прожив-шие 5-10 лет     n=32	прожив-шие более 10 лет n=44		прожив-шие менее 5 лет  n=36	прожив-шие 5-10 лет   n=34	прожив-шие более 10 лет n=35
Акантоцит	0,51± 0,13	0,63± 0,12	0,57± 0,11	0,48± 0,10	0,51± 0,12	3,54± 0,43*	4,32± 0,45*	0,51± 0,52
Эхиноцит	0,72± 0,06	0,88± 0,05	0,76± 0,04	0,69± 0,08	0,70± 0,03	4,72± 0,56*	5,86± 0,67*	0,72± 0,39
Стоматоцит	0,53± 0,08	0,49± 0,09	0,56± 0,11	0,44± 0,09	0,57± 0,07	3,56± 0,34*	5,12± 0,45*	0,53± 0,54
Дакриоцит	0,01± 0,01	-	0,02± 0,02	-	0,02± 0,01	2,12± 0,12*	2,37± 0,18*	1.30± 0,12
Дрепаноцит	0,01± 0,01	0,01± 0,01	-	0,03± 0,02	0,08± 0,03	0,12± 0,03*	0,19± 0,04	0,17± 0,02*
Дегенеративные патологии	0,01± 0,01	0,02± 0,01	0,03± 0,02	-	0,12± 0,01*	0,28± 0,09*	0,32± 0,07*	0,30± 0,05*
Микроовалоцит	3,22± 0,62	3,48± 0,66	3,64± 0,54	2,82± 0,61	3,32± 0,54	6,28± 0,82**	8,45± 0,92*	7,93± 1,22*
Макроовалоцит	3,56± 0,25	4,61± 0,14	4,12± 0,34	3,86± 0,35	3,55± 0,25	7,12± 0,65**	8,41± 0,75*	7,36± 0,85*
Микроцит	12,10±1,20	12,34± 1,33	13,15± 1,42	12,45± 1,35	19,10± 2,02**	22,20± 3,20*	24,33± 3,44*	28,18± 4,18*
Макроцит	10,12±1,87	11,18± 1,54	11,32± 1,62	12,08± 2,43	15,23± 2,28**	18,52± 3,87*	17,22± 2,87*	16,42± 2,87*
Мегалоцит	0,08± 0,02	0,09± 0,03	0,14± 0,02	0,11± 0,06	0,10± 0,04	0,18± 0,09*	0,23± 0,09*	0,24± 0,08*
Эритроцит с микроядром	0,01± 0,01	0,02± 0,02	0,01± 0,01	0,03± 0,02	0,08± 0,02*	0,15± 0,04*	0,18± 0,06*	0,16± 0,05*
Всего	30.80±4,2	33,75± 3,8	34,32± 4,5	32,99± 4,1	43,38± 5.4	68,79± 6,6	77,00± 8,4	63,82± 5.9

 

Примечание:  Достоверные отличия от контроля (жители с. Турочак) отмечены: ** P<0,05; *P<0,01.

   Полученные данные свидетельствуют (табл.1), что в периферической крови коренных и пришлых лиц, проживающих в с. Турочак практически нет различий по уровню  патологически измененных эритроцитов. В то же время  в с. Чаган-Узун у пришлых жителей отмечается достоверное повышение числа такого рода клеток. При сравнении числа дефектных эритроцитов, наблюдаемых в крови у коренных жителей с. Чаган-Узун и Турочак по большинству изученных показателей достоверные различия отсутствовали, за исключением числа дрепаноцитов, микро- и макроцитов и  эритроцитов с микроядрами.
Высокий уровень патологически измененных эритроцитов наблюдался у приезжих жителей, особенно в группах  проживших в с. Чаган-Узун  менее 5 лет и от 5 до 10 лет.  Наиболее существенно было повышение числа эритроцитов с патологией морфологии оболочки клетки. Число акантоцитов, эхиноцитов, стоматоцитов дакриоцитов увеличивалось почти в 7 раз, а дрепаноцитов в 12 раз по сравнению с аналогичными показателями в соответствующих группах у жителей с. Турочак (Р во всех случаях <0,01). Изменения в крови приезжих жителей с. Чанан-Узун коснулись и размерных показателей эритроцитов.  Установлено, что число микро- и  макроцитов возрастает по сравнению с контролем практически в 1,5 – 2 раза (табл. 1).
У лиц проживших в данной местности более 10 лет (в среднем 15,6+_3,6 года) наблюдаемые изменения морфологических деформаций оболочки эритроцитов (аканто-, эхино-, стомато-, дакрио- и дрепаноциты) были сопоставимыми с аналогичными показателями у коренных жителей этого поселения. В то же время число клеток с размерными аномалиями у приезжих было достоверно выше, чем соответствующие изменения в крови у коренных жителей с. Чаган-Узун (табл. 1).

Т а б л и ц а   2

Число эритроцитов с патологическими изменениями

(M ± m) у жителей села Чаган-Узун в связи с содержанием в крови кадмия (мкг/л)

 

Патологические формы эритроцитов	Число патологически измененных эритроцитов у жителей села Чаган-Узун в связи с содержанием в периферической крови кадмия (в мкг/л)
	1-я группа > 0,5	2-ая группа 0,5 – 1,0	3-яя группа < 1,0
	n=51	n=48	n=46
Акантоцит	0,54±0,11	3,65±0,41*	4,89±0,40*
Эхиноцит	0,74±0,06	4,88±0,50*	5,89±0,64*
Стоматоцит	0,51±0,08	3,57±0,32*	5,48±0,46*
Дакриоцит	0,01±0,01	2,09±0,13*	2,48±0,16*
Дрепаноцит	0,01±0,01	0,14±0,02*	0,44±0,05
Дегенеративные патологии	0,01±0,01	0,29±0,09*	0,36±0,07*
Микроовалоцит	3,27±0,62	6,33±0,81**	8,09±0,90*
Макроовалоцит	3,48±0,25	7,22±0,63**	8,09±0,72*
Микроцит	12,00±1,20	22,04±3,20*	24,12±3,43*
Макроцит	10,12±1,87	18,11±3,77*	17,03±2,86*
Мегалоцит	0,08±0,02	0,17±0,09*	0,26±0,08*
Эритроцит с микроядром	0,01±0,01	0,12±0,04*	0,22±0,05*
Всего	30.78±4,6	68,6± 6,8	68,79±6,6

 

Примечание:  Достоверные отличия от контроля (жители с. Турочак) отмечены: ** P<0,05; *P<0,01.

   Влияние кадмия, как  возможной первопричины повышения числа эритроцитов с аномалиями  в крови жителей с. Чаган-Узун видно из  данных приведенных в табл. 2. Особенно существенные изменения в числе эритроцитов с патологиями зарегистрированы у лиц с содержанием кадмия в крови в концентрации  более 1 мкг/л. Корреляционный анализ свидетельствует о том, что имеется достоверная прямая зависимость между частотой эритроцитов с акантоцитами, эхиноцитами, стомацитами  и концентрацией кадмия в крови у донора (соответственно r=0,89; 0,78 и 0, 66; P во всех случаях <0,01).  С частотой дакроцитов такой закономерности не отмечено (r=0,08; P>0,05). Корреляционный анализ числа клеток с измененным размером эритроцитов и концентрации в крови кадмия свидетельствует о том, что  прямая зависимость имеется в отношении числа регистрируемых макроцитов, макроовалоцитов и мегалоцитов (соответственно r=0,58; 0,62 и 0,54; P во всех случаях <0,05). В отношении же микроцитов таких закономерностей не наблюдалось (P>0,05).
Имеется достоверная прямая связь между числом эритроцитов с микроядрами и содержанием в крови кадмия (r=0,88; P<0,01).
    Нами проведен  анкетный опрос жителей с. Чаган-Узун.  Анализ частоты патологий эритроцитов и данных анкеты не позволил выявить связи между высоким уровнем цитогенетических нарушений в крови донора и  наличием бытовых, производственных вредностей, отягощенности анамнеза по онкозаболеваниям, мертворождениям и рождению детей с патологиями.
Таким образом полученные данные позволяют говорить о существовании в окружающей среде селения Чаган-Узун  фактора, способного вызвать у жителей существенные патологические изменения эритроцитов периферической крови. Корреляционный анализ свидетельствует о том, что высокая концентрация кадмия в крови может обусловить повышение некоторых регистрируемых показателей. Известно, что дрепаноциты или серповидные эритроциты могут являться результатом изменения молекулы гемоглобина, в результате нарушения конформационной структуры этой молекулы. [12]. Показано, что кадмий проявляет сродство к этой молекуле, влияя на SH- группы, что может вызвать изменение в процессах конформации и, как следствие, повлиять на фенотип эритроцита  [2,13.
При нарушении эритропоэза и различных видах анемии происходит сдвиг кривой Прайс-Джонса вправо (макроцитоз) или влево (микроцитоз). Более пологая ее форма, появляющаяся в результате увеличения числа как макроцитов, так и микроцитов, характерна для анизоцитоза [3].
Известна стимуляция перекисного окисления липидов кадмием, что связано с  его ингибирующим воздействием на некоторые ферменты-антиоксиданты. Известно, что активность эритроцитарной супероксид-дисмутазы и каталазы под воздействием кадмия уменьшается. [14-15].
Еще одна причина усиления окислительного повреждения клеток кроется в истощении содержания глутатиона в эритроцитах при кадмиевой обработке [16-18].
Глутатион принимает участие во всех основных процессах, связанных с сохранением структуры эритроцита. Способный легко окисляться, он защищает от окисления и инактивации ряд ферментов, содержащихся в эритроците и имеющих сульфогидрильные группы.
  Одним из гипотетических механизмов, приводящих к появлению клеток с патологиями при интоксикации кадмием является его способность  лабилизировать мембраны лизосом, что может сопровождаться выходом  ферментов, разрушающих структурные компоненты клетки [4,15,19]. Не исключено и непосредственное влияние кадмия на структуру клеток, за счет влияния на процессы биосинтеза ДНК [3-4].
 Полученные данные свидетельствуют о наличии резистентности к  повышенной концентрации в окружающей среде у коренных жителей обследованного поселения. Известно, что кадмий связывается в клетках с металлотионинами [20-21]. В экспериментах на животных исследователи вырабатывали толератность к кадмию. Повторые дозы кадмия вызывают активацию генов определяющих биосинтез металлотионинов с которыми связывается кадмий и это по мнению авторов существенно снижает его токсический эффект [22].  Не исключено, что устойчивость коренных жителей к кадмию может быть связана с диетой алтайцев-кижи, где практически 80-90% превалирует мясная пища. Установлено, что детоксикация кадмия наблюдается при большом содержании в рационе животного белка и цинка [23].  В связи с этим возможно, что толератность коренных жителей, испытывающих постоянное поступление в организм высоких доз кадмия, обусловлено как образом жизни так и процессами адаптации, что , по-видимому,  наблюдается у пришлых жителей, проживших в этой местности более 10 лет. Для коренных жителей не исключен также генетический механизм толератности, связанный с отбором  и  возможными микроэволюционными процессами.
Список литературы
1. О.А.Ельчининова,  Микроэлементы в наземных экосистемах Алтайской горной области. Автореф. д.с.-х.н, Барнаул, 2009, 3-35.
2. Р.С.Воробьева, Кадмий, М.,1984, 3-48
3. А.А.Тугарев, Влияние кадмия на морфофункциональные характеристики эритроцитов,  Автореф. к.б.н, М., 2009, 3-42.
4. Л.М.Михалева,  Арх. патологии,1988, 50, 9, 81-85.
5. Ю.А.Ершов, Т.В.Плетенева, Механизмы токсического действия неор¬ганических соединений, М., 1989, 45-270
6. A.Hartwig, M.Asmuss, I.Ehleben I., Environ. Health Perspect.,110, 5, 2002, 797-799.
7. Н.Н.Ильинских, Л.М.Огородова, П.А.Безруких, Эпидемиологическая генотоксикология тяжелых металлов и здоровье человека, Томск, 1998, 122-290.
8. M.Bessis, Nouv. Rev. Franc. Hematol.,1977,18,l,75-94.
9. Н.Н.Ильинских Н.Н., В.В.Новицкий, Н.Н.Ванчугова, И.Н.Ильинских,   Микроядерный анализ и цитогенетическая нестабильность, Томск, 1992, 89-268.
10. Е. Сендел, Колориметрические методы определения следов металлов, М., 1964, 567-672.
11. SAS Institute Inc., SAS/STAT TM User’s  Guide, Version 6, 1989, Fourth    Edition. Cary NC. N.Y. , SAS  Institute Inc. 1989, 3-24
12.  Дж. Харрисон, Дж. Уайнер,  Дж. Тэннер, Биология человека, М., 1979, 259-342.
13. Х.Зигель, А.Зигель, Некоторые вопросы токсичности ионов металлов, М., 1993, 147-152.
14. B.Braeckman, K.Brys, U.Rzeznik, Tissue and Cell, 1999, 31, 1, 45-52.
15. T.Hamada, A.Tanimoto, N.Arima,  Biochem. Mol. Biol. Int.,1998, 45, 4, 841 - 847.
16. M.H. Bhattachryya , Sci.Total Environ.,1983, 28,327 -342
17.M.D.Frame, M.A.Milanick, Am. J. Physiol.,1991,261, 3, 467 -475.
18. M.Lou, R.Garay, J.O. Alda J.O.,  J. Physiol.,1991,443, 11,123 - 136.
19. A.Al-Nasser   Ibrahim, J. Toxicol. Clin. Toxicol.,2000, 38, 4, 407-413.
20. E.C. Foulkes, Biol. Trace Elem.Res.,1989, 21, 4, 195-200.
21. K.S.Min, N.Ohyanagi, M. Ohta,  Toxicol. Appl. Pharmacol.,1995, 134, 2, 235 - 240.
22. K.Tanaka, K.S.Min, S.Onosaka, Toxicol. Appl. Pharmacol.,1985, 78, 1, 63 - 68.
23. Э.Н.Левина Общая токсикология металлов, Л.,1982, 31-68.

PATHOLOGICALLY ABERRANT ERYTHROCYTES FORMS IN RESUDENT OF ALTAY REPUBLIC LIVING IN AN AREA WITH HIGH NATURAL CADMIUM CONTENT
Ilyinskikh N.N., Kozlova S.A., Ilyinskikh I.N., Ilyinskikh E.N., Yurkin A.Yu.
Siberian State Medical University (Tomsk)

RESUME
     It has been found that most  residents of the settlement of Chagan-Uzun, Altay Republic, located in an area with high natural cadmium content in the environment were shown significantly high frequent  pathologically aberrant forms of the peripheral blood erythrocytes. The highest frequents of pathologically  aberrant erythrocytes worm were determined among recently moved -  in  and settled residents of Chagan-Uzun. There were positive correlations between the cadmium blood content and the levels of morphological  aberrant erythrocytes in the peripheral blood of the residents.
   Key words: pathologically aberrant erythrocyte worms, cadmium, Altay Republic