ТОКСИКОЛОГІЯ ПЕСТИЦИДІВ

УДК 612.35+591.132

Н.О. Карпезо, к.б.н, Г.В. Островська, к.б.н, О.М. Гурняк, В.К. Рибальченко, д.б.н.

МОРФО-ФУНКЦІОНАЛЬНІ ЗМІНИ У ПЕЧІНЦІ ЩУРІВ ПІД ВПЛИВОМ ГЕРБІЦИДУ 2,4-Д ТА СТИМУЛЯТОРА РОСТУ РОСЛИН ІВІНУ

НДІ фізіології Київського національного університету ім. Тараса Шевченка

Широке застосування у сільському господарстві різних за призначенням пестицидів спонукає вивчати не тільки дію кожного з них окремо, а й одночасний їх вплив на організм теплокровних. Досі першочергову увагу дослідники звертали на вивчення шляхів надходження пестицидів в організм, їх акумуляцію і розповсюдження у навколишньому середовищі, на визначення токсичних доз. Проте механізм їх дії на організм залишається значною мірою не з'ясованим. Вивчення впливу пестицидів на характеристики двофазної водно-ліпідної системи свідчить про те, що вони є мембранотропними речовинами, отже можуть розглядатись як потенційно небезпечні по дії на біологічні мембрани і клітини [8, 9].

Токсикологія гербіциду 2,4-Д (2,4-дихлорфеноксиоцтова кислота) досить добре вивчена. Він не накопичується в навколишньому середовищі, оскільки легко руйнується під впливом фізичних, хімічних і біологічних факторів. 2,4-Д та її похідні можуть надходити в організм через шкіру, при інгаляції та пероральному поглинанні [7]. LD50 для щурів-самців складає 375 мг/кг маси тіла. При дії високих доз 2,4-Д та її похідних пригнічується центральна нервова система. У щурів, які отримували токсичні дози 2,4-Д, виявлено розвиток токсичного гепатиту, застій в кровоносних судинах печінки, місцевий некроз, дегенерацію або атрофію гепатоцитів [1]. 2,4-Д має помірну цитогенетичну токсичність [4].

Інформація про найбільш типові зміни у внутрішніх органах теплокровних тварин при дії хлорорганічних пестицидів, до яких належить і 2,4-Д, стосується переважно високих доз пестицидів протягом тривалого часу. При одноразовому введенні пестицидів ранніми ознаками токсичного впливу є спазм артерій, нерівномірне розширення та спадання судин, а також нерівномірний розподіл в них плазми та формених елементів крові [5, 6]. Тривала дія хлорорганічних пестицидів призводить до повнокрів'я внутрішніх органів, дрібних крововиливів у капсулах печінки та нирок. Повного відновлення судин навіть через тривалий час не відбувається [3].

Встановлено, що навіть одноразове надходження пестицидів у організм викликає істотні зміни біоенергетичного обміну в печінці [2]. Виявлено фазність у реакції печінки на дію пестицидів [11]. При гострому отруєні щурів 2,4-Д поряд з порушенням енергетичних процесів відбувається активна детоксикація пестициду [13].

Велика роль у підвищенні врожайності належить стимуляторам росту рослин. Вони дедалі більше стають невід'ємними елементами технологій вирощування сільсько-господарських культур. Регулятор росту рослин івін (N-оксид 2,6-диметилпіридин) належить до помірно токсичних препаратів. LD50 для самців щурів складає 1700 мг/кг, для самиць — 1300 мг/кг [12]. Івін не має мутагенної активності в умовах in vivo, в культурі кісткового мозку щурів, не викликає порушення репродуктивних функцій тварин, він не накопичується в продуктах харчування. Фізіологічні ефекти івіну схожі до дії фітогормонів. Івін легко проходить через напівпроникні мембрани рослинних клітин, змінюючи їх склад і підвищуючи проникність. Це прискорює транспортні процеси у мембранах і посилює входження в клітину окремих метаболітів та субстратів живлення [10].

Поза увагою дослідників залишається вивчення реакції організму на одночасну дію гербіцидів і регуляторів росту рослин, наприклад 2,4-Д та івіну. Найбільш чутливим до шкідливих факторів органом є печінка. Саме в ній відбувається детоксикація ксенобіотиків.

Матеріали і методи дослідження

Досліди проводили на білих щурах-самцях масою 150—200 г. Щурів утримували на стандартному харчовому раціоні, при нормальному світловому дні. Досліджувані речовини вводили інтрагастрально щодня зранку до годування за допомогою зонду протягом 1 міс. Гербіцид 2,4-Д вводили у дозі 10 мг/кг маси тіла, стимулятор росту рослин івін — 50 мг/кг у 1 мл дистильованої води. При дослідженні сумісної дії пестицидів препарати в тій же дозі вводили одночасно в 1 мл дистильованої води. Контрольна група тварин одержувала у вищезазначений спосіб дистильовану воду (1 мл).

Для гістологічного аналізу печінку тварин (евтаназія — передозування наркозу) фіксували у суміші Буена, після стандартної гістологічної обробки заливали у парафін. Зрізи товщиною 5—7 мкм забарвлювали гематоксиліном Бемера з дофарбуванням еозином та оранжем G. Функціональний стан печінки визначали, базуючись на візуальному аналізі препаратів та морфометричних даних. Площі поперечного перетину гепатоцитів та їх ядер у центролобулярній та перипортальній зонах печінкової дольки вимірювали за допомогою цитологічного аналізатора "Интеграл-2MT", діаметр синусоїдів — за допомогою окуляр-мікрометру, рахували також кількість (%) двоядерних гепатоцитів у полі зору мікроскопу (ок. 15, об. 40). Статистична обробка результатів проведена за критерієм Ст'юдента.

Результати та їх обговорення

У інтактних тварин гепатоцити мають округло-полігональну форму і містять округлі ядра з чітко окресленими ядерцями. Площі поперечного перетину гепатоцитів (надалі будемо обмежуватись терміном "площі") центролобулярної зони печінкової дольки становлять 219,7±14,7 мкм2, а перипортальної — 273,3±19,4 мкм2. Площі ядер гепатоцитів дорівнюють, відповідно, 38,1±7,7 та 35,0±7,1 мкм2. Кількість двоядерних клітин становить 3,3±0,7%. Гепатоцити утворюють тяжі, що галузяться і сходяться до центральної вени. Синусоїди, які впадають у центральні вени, добре виражені. Вони містять формені елементи крові. Діаметри їх дорівнюють 4,5±1,3 мкм.

Після впливу гербіциду 2,4-Д протягом 1 міс у печінці спостерігаються ознаки запальних процесів. Особливо чітко запалення проявляється у периваскулярних ділянках, як у перипортальній, так і в центролобулярній зонах печінкової дольки, де має місце інфільтрація лімфогістіоцитами, які заповнюють також синусоїди. Просвіт синусоїдів вірогідно зменьшується і становить 1,0±0,3 мкм2. У синусоїдах перипортальної зони печінкової дольки видно активовані клітини Купфера. В окремих випадках у печінці є невеликі крововиливи. Спостерігається тромбоз окремих невеликих судин. Запалення жовчних протоків незначні.

Розміри гепатоцитів центролобулярної зони печінкової дольки збільшуються до 348,1±26,6 мкм2. У перипортальній зоні вони залишаються без змін і становлять 262,8±21,2 мкм2. Істотні зміни відбуваються в ядерному апараті гепатоцитів, де реакція роздвоюється. У частини клітин розміри ядер значно зменшуються. Одночасно збільшується кількість клітин з великими ядрами (рис. А, Б). Поява двох піків на графіках варіабельності площ ядер свідчить про наявність клітин з низькою функціональною та підвищеною активністю. Останнє є ознакою компенсаторних процесів у печінці. Про це ж свідчить і тенденція до зростання кількості двоядерних клітин (4,3±0,7%).

Стимулятор росту рослин івін не призводить до таких помітних пошкоджень печінки, як 2,4-Д. Під впливом івіну в печінці спостерігається потовщення клітинних мембран, розростання сполучної тканини у зоні портальних полів, навколосудинний набряк. На вплив івіну перш за все відреагували клітини центролобулярної зони печінкової дольки. Площі гепатоцитів вірогідно збільшуються і становлять 351,5±11,2 мкм2. Площі ядер гепатоцитів збільшуються до 51,5±8,1 мкм2 (рис. А). У перипортальній зоні печінкової дольки площі гепатоцитів істотно не змінюються і дорівнюють 289,3±12,2 мкм2. Розміри ядер гепатоцитів збільшуються до 44,6±8,5 мкм2 (рис. Б). Івін, на відміну від 2,4-Д, не викликає істотного звуження синусоїдів — їх діаметр дорівнює 3,2±2,1 мкм. При дії івіну вірогідно зростає кількість двоядерних клітин (6,4±0,9%), що свідчить про суттєве посилення компенсаторних реакцій у печінці.

При одночасному введенні 2,4-Д та івіну переважає вплив останнього. Запальні процеси у печінці виражені менше, рідше зустрічаються і менші за розмірами крововиливи. Проте прояви впливу івіну залишаються такими ж, як при дії одного івіну. На вплив 2,4-Д та івіну, як і в попередніх серіях дослідів, перш за все реагують гепатоцити центролобулярної зони: площі гепатоцитів вірогідно збільшуються (281,0±13,9 мкм2). Площі ядер гепатоцитів центролобулярної зони дорівнюють 44,6±6,3 мкм2, що більше за контроль. У перипортальній зоні спостерігається тенденція до зменшення площ гепатоцитів (227,6±22,6 мкм2), площі ядер гепатоцитів порівняно з контролем не змінюються (рис. А, Б). Синусоїди звужуються, але трохи менше, ніж при дії 2,4-Д, і дорівнюють 1,9±1,5 мкм. В цій серії дослідів спостерігається найбільша кількість двоядерних гепатоцитів — 9,5±0,5%. Тобто, компенсаторні процеси при сумісній дії 2,4-Д і івіну виражені максимально.

Аналіз результатів проведених досліджень показав, що при дії пестицидів відбуваються зміни функціонального стану печінки. Про пошкоджуючий вплив 2,4-Д свідчить наявність запальних процесів, тромбоз окремих судин, зменшення розмірів ядер значної частини гепатоцитів, звуження синусоїдів. Під впливом івіну відбувається потовщення клітинних мембран, розростання сполучної тканини у зоні портальних полів, навколосудинний набряк. Івін, на відміну від 2,4-Д, не викликає істотного звуження синусоїдів. На вплив івіну, як і 2,4-Д, перш за все відреагували клітини центролобулярної зони печінкової дольки. При одночасному введенні 2,4-Д та івіну переважає вплив останнього. Запальні процеси виражені менше, проте синусоїди звужені, як при дії 2,4-Д. Одночасно з чіткими проявами пошкоджень в печінці відбуваються компенсаторні процеси, на що вказує зростання кількості двоядерних клітин та істотне збільшення об'ємів частини гепатоцитів та їх ядер. Найбільше виражені компенсаторні процеси при сумісній дії 2,4-Д та івіну. Переважну реакцію гепатоцитів центролобулярної зони можна пояснити тим, що саме тут найбільша концентрація цитохрому Р450, який відповідає за нейтралізацію ксенобіотиків.

Література
1. 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4-Д) // Всемирная организация здравоохранения, Женева, 1987. —132 с.
2. Абдуллаев Н.Х., Клейнер С.И., Рузыбакиев Р.М. Влияние различных пестицидов на функциональное состояние печени в зависимости от длительности их действия // Мед. журнал. —1985. —№7. —С. 45—47.
3. Ваколюк И.Д., Шамрай П.Д. Морфологические изменения кровеносных сосудов некоторых внутренних органов в условиях комбинированного воздействия пестицидов в эксперименте // Морфология. —1982. —Вып. 8. —С. 14—16.
4. Клисенко М.А., Пилинская М.А. Мутагенная активность и структура пестицидов // Цитология и генетика. —1989. —Т. 23, №5. —С. 64—68.
5. Маковская Е.И., Борейко Н.В., Бритвин И.Я. Морфологические и электронно-микроскопические изменения внутриорганных кровеносных сосудов при воздействии некоторых пестицидов // Морфология. —1988. —Вып. 8. —С. 30—33.
6. Маковская Е.И., Борейко Н.В., Бритвин И.Я., Пушкарь М.С. О структурных изменениях в печени и сердце крыс при воздействии пестицидов // ІІІ съезд патолого-анатомов УССР. —Київ, 1982. —С. 154—156.
7. Орел Л.В., Орел І.Л. Гербіциди — не панацея // Захист рослин. —2000. —№6. —С. 2—3.
8. Островська Г.В., Рибальченко В.К., Боровикова Г.С. і ін. Взаємодія регулятора росту рослин Івіну з модельними фосфоліпідними мембранами // І з'їзд токсикологів України. —Київ, 2001. —С. 62.
9. Островська Г.В., Рибальченко В.К., Яблонська С.В., Філінська О. M. Дослідження механізмів сумісної дії гербіциду 2,4-Д і регулятора росту рослин івіну // ІІІ з'їзд Укр.біофіз.тов-ва. —Львів, 2002. —С. 118.
10. Пономаренко С.П., Николаенко Т.К., Боровиков Ю.А., Троян В.М. Регуляторы роста растений на основе N-оксидов производных пиридина. Физико-химические свойства и механизмы действия // Сборник "Регуляторы роста растений". —1999. —272 c.
11. Турсунов Е.А. Цитофункциональные особенности адаптации печени к длительными воздействиями пестицидов // Компенсаторно-приспособительные процессы внутренних органов в клинике и эксперименте. —1989. —Т. 2, №3. —С. 65—68.
12. Шевченко А.О. Регулятори росту рослин у землеробстві // К.: Аграрна наука, 1998. —143 с.
13. Sulik M., Kisielevski W., Szynaka B., Kemona A., Sulkowska M., Sulik A., Baltaziak M. Ultrastruсtural changes in rat hepatocytes in acute intoxication with 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) // Rocz. Akad. Med. Bialist. —1998. —43. P. 314-326.


| Зміст |