2013 год № 3

Теоретическая и экспериментальная медицина

УДК 616.831.71-053.31-092.9:599.323.4]:546.815

И.Р. Еременко, Е.В. Васильева, Б.Я. Рыжавский, О.В. Демидова

Влияние поступления свинца крысам в молочном периоде на концентрацию липидов в полушариях мозга и мозжечка в препубертатном периоде онтогенеза

Резюме:

Исследован головной мозг 40-дневного потомства самок крыс, которым в первые 10 дней после родов (во время вскармливания молоком потомства) в воду добавляли нитрат свинца в концентрации 0,25 % и 0,5 %. Подопытные животные имели уменьшенную массу мозга и полушария, достоверно сниженную концентрацию суданофильных липидов в молекулярном слое коры и белом веществе полушарий, более выраженные при концентрации нитрата свинца в воде 0,5 %. Концентрация липидов в молекулярном слое и белом веществе полушария мозжечка была значительно снижена в равной степени при использовании токсиканта в концентрации 0,25 % и 0,5 %. Эти изменения свидетельствуют о существенном замедлении миелинизации в исследованных отделах мозга под влиянием нитрата свинца.

Ключевые слова:

мозг, кора, мозжечок, свинец, липиды, миелинизация

I.R. Eremenko, E.V. Vasilyeva, B.Ya. Ryzhavsky, O.V. Demidov

The effect of lead in milk period in lipid concentration on the cerebral hemispheres and cerebellum in the prepubertal rat ontogeny

Summary:

We studied the brain of 40 days rats posterity of females offspring in the first 10 days after birth (during milk feeding). Lead nitrate concentration of 0,25 % and 0,5 % was added to water. Experimental animals demonstrated reduction in brain and hemisphere mass, significantly reduced concentration of lipids in the molecular layer of the cortex and white matter of the cerebral hemispheres that were more pronounced when the concentration of lead in water was 0,5 %. The concentration of lipids in the molecular layer and the white matter of the cerebella hemisphere was significantly reduced equally when fluorine in a concentration of 0,25 % and 0,5 % was used. These changes indicate a significant slowing of myelinization in the studied compartment of the brain under the influence of lead nitrate.

Key words:

brain, neocortex, cerebellum, lead, lipids, myelinization

Введение

Основным маркером воздействия свинца на здоровье детей является уровень его содержания в крови, причем постоянно происходит пересмотр рекомендуемого норматива данного показателя. Результаты ряда крупных международных и национальных проектов подтвердили, что при увеличении концентрации свинца в крови ребенка с 10 до 20 мкг/дл отмечается снижение коэффициента умственного развития (IQ) (1,11). По данным ВОЗ наиболее выражены изменения психоневрологического статуса у детей, проживающих вблизи аккумуляторных заводов в Санкт-Петербурге и Саратове и металлургических заводов в Белово и Красноуральске. В г. Белово Кемеровской области (среднее содержание свинца в крови детей 9,9±0,5 мкг/дл) показатель тревожности детей встречается чаще, чем в других городах; болезни нервной системы у детей первого года жизни в этом городе представлены преимущественно энцефалопатиями и судорожным синдромом, а у детей старшего возраста - неврозами, энурезами, эписиндромом. В г. Красноуральске (среднее содержание свинца в крови детей 13,1±0,5 мкг/дл) у 76 % детей отмечается задержка психического развития [1].

С. Ким и соавт. [12, 15] изучали данные МРТ подростков в возрасте 15-17 лет, родившихся в неблагополучном районе штата Огайо в то время, когда имело место повышенное содержание свинца в жилых домах. Было обнаружено, что повышенное содержание свинца коррелировало с уменьшением объема головного мозга, преимущественно у лиц мужского пола. Этот "эффект" являлся дозозависимым, то есть объем мозга пациента был тем меньше, чем больше было содержание свинца в месте его проживания. Помимо этого имеются экспериментальные работы, демонстрирующие у лабораторных животных выраженное и стойкое повреждающее пренатальное воздействие на мозг соединений свинца [2, 7, 9, 13].

Одним из важных показателей созревания структур мозга является процесс миелинизации нервных волокон, который, в свою очередь, непосредственно связан с формированием соответствующих функций. Ранее нами было показано, что получение небольших доз свинца через материнское молоко в раннем молочном периоде вызывает замедление процессов миелинизации в основных волокносодержащих структурах больших полушарий -белом веществе и молекулярном слое коры -в отдаленные периоды онтогенеза, и влияет на поведение животных [8]. Настоящая работа является продолжением предыдущих исследований, направлена на изучение миелинизации не только в больших полушариях, но и в других областях головного мозга, в частности в полушариях мозжечка. При этом в работе делается попытка сопоставить зависимость нарушений процесса миелинизации и концентрации вводившегося токсиканта (PbN0₃).

Материалы и методы

Известно, что одним из путей выведения солей свинца из организма, является молоко кормящей самки [6]. В связи с этим, изучался мозг экспериментальных животных, матерям которых в течение 10 дней после родов, т. е. во время вскармливания крысят, в период интенсивно протекающих процессов миелинизации нервных волокон у потомства [5], в воду добавляли нитрат свинца. Его концентрация составляла в 1-й группе (n=9 из двух пометов) - 0,25 %, во 2-й группе (n=21 из двух пометов) - 0,5 %. Контролем служило потомство (n=17 из двух пометов) интактных крыс. В 40-дневном возрасте животных забивали декапитацией, определяли массу тела, мозга и правого полушария мозга. Криостатные срезы полушария мозга и мозжечка толщиной 20 мкм окрашивали на липиды (для суждения об интенсивности миелинизации нервных волокон) Суданом черным. О количестве липидов судили по интенсивности реакции, которую измеряли цитофотометрическим способом на аппаратном комплексе Мекос, как описано ранее [3], выражали в условных единицах и обрабатывали с помощью программы Statistica 6.

Результаты и обсуждение

У подопытных животных наблюдалось снижение массы головного мозга и полушарий, более выраженное при использовании нитрата свинца в концентрации 0,5 % (табл. 1). Масса тела у крыс, получавших 0,25 % раствор свинца, не отличалась от контрольной, при введении 0,5 % раствора свинца - была уменьшена на 19,7 %.

Таблица 1. Влияние введения свинца на некоторые показатели развития крыс
	Контроль	Введение свинца в концентрации 0,25 %	Введение свинца в концентрации 0,5 %
Масса тела, г	66±2,4	66±1,7	53+1,3*
Масса мозга, мг	1459±9,5	1411+10,3*	1308+14*
Масса полушария, мг	519±8,5	492±7,8	472±7,6*

Примечание. * - различия между контролем и опытом статистически достоверны (р<0,05).

Изучение концентрации суданофильных липидов в полушариях мозга показало, что в молекулярном слое неокортекса она уменьшилась по сравнению с контролем на 22,5 % после затравки матерей 0,25 % раствором нитрата свинца. Падение этого показателя у потомства самок, получавших 0,5 % раствор, составило 20,5 % по сравнению с первой экспериментальной группой. Сходные изменения наблюдались и в белом веществе. У потомства самок, получавших 0,25 % раствор нитрата свинца, показатель содержания липидов снизился на 18,4 % по сравнению с контролем. У потомства матерей, получавших 0,5 % раствор, - на 12 % по сравнению с первой экспериментальной группой.

Таблица 2 . Содержание липидов в структурах головного мозга 40-дневного потомства самок-крыс, получавших воду со свинцом в раннем послеродовом периоде (% от контроля)
	Полушария мозга		Полушария мозжечка
	молекулярный слой	белое вещество	молекулярный слой	белое вещество
Введение свинца в концентрации 0,25 %	77,5	81,6	14,3	17,4
Введение свинца в концентрации 0,5 %	61,6	71,9	14,3	17,2

Эти результаты позволяют считать, что в данном случае имелась выраженная зависимость изменений показателя от дозы: при увеличении концентрации токсиканта (нитрата свинца) наблюдалось уменьшение изучавшегося показателя -концентрации липидов.

При определении содержания суданофильных липидов в полушариях мозжечка обнаружилось гораздо более значительное, чем в полушариях мозга, уменьшение данного показателя при затравке матерей раствором нитрата свинца. При этом выраженность изменений практически не зависела от дозы токсиканта. Так, в молекулярном слое коры мозжечка уменьшение концентрации липидов составило 85,7 % по сравнению с контролем, как в первой, так и во второй экспериментальных группах. А снижение этого показателя в белом веществе коры мозжечка для обеих экспериментальных групп составило 82,6 % по сравнению с контролем.

Различия степени снижения концентрации липидов в полушариях мозга и мозжечке экспериментальных животных, по-видимому, могут быть связаны с различной динамикой их роста и созревания в постнатальном органогенезе, а также с особенностями влияния яда на разные отделы мозга, что заслуживает дальнейшего специального изучения.

С другой стороны, снижение концентрации липидов в подопытных группах может расцениваться как свидетельство замедления миелинизации, являющегося важным компонентом онтогенетического развития мозга. Это подтверждают данные A. Toews и соавт., которые обнаружили, что при дозе 400 мг/кг наблюдался дефицит миелина в основании переднего мозга на 50 %, в зрительном нерве - на 30 % [14].

Важным, на наш взгляд, является то, что повреждающее действие свинца регистрируется и через 30 суток после прекращения поступления нитрата свинца в организм матерей подопытных крысят, т. е. их мозг имел отдаленные по времени "следы" воздействия токсиканта. Анализ литературы дает основания предполагать, что выявленные отсроченные эффекты могли бы быть следствием: 1) программирующего влияния токсиканта на траекторию последующего развития головного мозга, отклонение которой от нормальной прослеживается вплоть до препубертатного периода; 2) "следами" повреждающего воздействия свинца во время его поступления в течение 10 суток в организм матери; 3) повреждающим воздействием свинца в течение всего периода его поступления от матери (1 месяц молочного вскармливания), поскольку свинец при поступлении с водой аккумулируется в организме [4, 10]. При этом перечисленные механизмы не являются взаимоисключающими.

Литература

1. ВОЗ. Обзор проблемы загрязнения кадмием, свинцом и ртутью окружающей среды в России и yKpaHHe.Intergovemmental Forum on Chemical Safety Global Partnerships for Chemical Safety Contributing to the 2020 Goal. Room Document. - July 2008.
2. Говорин H.B., Злова Т.П. Экологически обусловленные нарушения интеллекта у детей. - Новосибирск: Наука, 2007.
3. Еременко И.Р., Васильева Е.В., Рыжавский Б.Я., Литвинцева Е.М. Содержание липидов в полушариях мозга и мозжечка у крыс в молочном и препубертатном периоде в норме и при экспериментальном увеличении массы мозга // Дальневосточный медицинский журнал. -2010. -№ 4. -С. 109-111.
4. Иванов С.Д. Влияние возраста, пола и курения на содержание свинца и марганца в крови человека / С.Д. Иванов, Е.В. Семенов, В.А. Ямшанов, А.С. Иванова, Т.М. Иванова, Р.К. Глушков, А.Н. Петров // Токсикологический вестник. -2005. -№ 1. -С. 21-27.
5. Пигарева З.Д. Биохимия развивающегося мозга. - М.: Медицина, 1972.
6. Ревич Б.А. Биомониторинг токсичных веществ в организме человека // Гигиена и санитария. -2004. - № 6. -С. 26-31.
7. Рыжавский Б. Развитие головного мозга. Отдаленные последствия влияния некомфортных условий. -2011. -LambertAcademicPress. Saarbrucken, Deutschland.
8. Рыжавский Б.Я., Лебедько О.А., Еременко И.Р., Васильева Е.В., Демидова О.В. Влияние свинца в молочном периоде онтогенеза на морфометрические, гистохимические и биохимические показатели развития головного мозга // Дальневосточный медицинский журнал. - 2013. -№ 4. -С. 98-105.
9. Узбеков М.В., Кропачевская И.К., Бубнова Н.И, Куликова Г.В. Активность супероксиддисмутазы в мозге потомства крыс при антенатальном воздействии свинца // Бюлл. экспер. биол. имед. -1999. -Т. 128. - № 12. -С. 667-669.
10. Campbell J.R. The association between environmental lead exposure and bone dentisy in children / Campbell J.R., Rosier R.N., Novotny L., Puzas J.E. // Environ Health Perspect. - 2004. -Aug; 112. -P. 1200-1203.
11. Chiodo L.M. Neurodevelopmental effects of postnatal lead exposure at very low levels / L.M. Chiodo,
12. Kim M. Cecil, John С. Egelhoff, Kim N. Dietrich et al. Structural Neuroimaging Evaluation of Adults with Childhood Lead Exposure // Environmental Research. -2010.
13. Ryzhavskii B.Yа., Lebedko O.A., Belolyubskaya D.S., Baranova S.N. Long-term consequences of prenatal exposure to lead on brain development in rats // Neuro-15. Weihong Yuan, Scott K. Holland, Kim M. Cecil, et sci. Behav. Physiol. -2008. -№ 2. -P. 145-149. al. The Impact of Early Childhood Lead Exposure on Brain
14. Toews A.D. Effect of inorganic lead exposure Organization: A Functional Magnetic Resonance Imaging on myelination in the rat / A.D. Toews, M.R. Krigman, Study of Language Function // Pediatrics. -2006. - 118. -
15. Weihong Yuan, Scott K. Holland, Kim M. Cecil, et al. The Impact of Early Childhood Lead Exposure on Brain Organization: A Functional Magnetic Resonance Imaging Study of Language Function // Pediatrics. - 2006. - 118. -P. 971-977.