Соотношение и физиологические свойства лейкоцитов периферической крови и красного костного мозга в условиях повышенной концентрации кальция питьевых вод и кратковременной интенсивной мышечной деятельности

Соотношение и физиологические свойства лейкоцитов периферической крови и красного костного мозга в условиях повышенной концентрации кальция питьевых вод и кратковременной интенсивной мышечной деятельности

С.В. Надеждин, М.З. Федорова, Л.Ф. Перистая

Белгородский государственный университет

Изучалось общее число и соотношение различных форм лейкоцитов с оценкой физиологических свойств белых клеток крови под влиянием алиментарного кальция и интенсивной мышечной деятельности. Кальциевая нагрузка вызывает изменения общего числа и соотношения различных форм лейкоцитов с развитием лимфоцитоза и нейтропении как в периферической крови, так и в костном мозге. Активность белых клеток крови возрастает при повышении концентрации кальция в плазме крови и становится более выраженной после интенсивной мышечной деятельности.

Введение

Исследования последних лет наглядно продемонстрировали роль белых клеток крови в адаптации организма к воздействиям неблагоприятных условий среды. Спектр этиологических факторов, влияющих на защитные свойства организма достаточно широк, среди них особое место в формировании нарушений занимает алиментарное поступление макро- и микроэлементов. Среди современных исследований особый интерес представляют данные о воздействии кальция, поступающего в организм алиментарным путем, на показатели клеточного иммунитета сенсибилизированных животных [5]. Являясь активным в биологическом отношении элементом, кальций участвует в запуске физиологических функций лейкоцитов [13], способствует пролиферации Т-клеток [9], влияет на миграцию нейтрофилов [11]. Многие авторы подчеркивают необходимость расширения научных изысканий в этом направлении. В связи с этим целью настоящего исследования было изучение количественных характеристик и физиологических свойств лейкоцитов периферической крови и красного костного мозга в условиях повышенной концентрации Ca2+ в сыворотке крови.

Материалы и методы

В экспериментальном исследовании использованы лабораторные белые крысы линии «Вистар». Подбор животных и формирование групп, а также сроки воздействия экзогенного фактора, осуществлялись согласно рекомендациям И.М. Трахтенберга и соавт. [6]. Период акклиматизации животных составил один месяц, в течение этого времени крысы получали стандартный рацион вивария и питьевую воду, соответствующую СанПин 2.1.4.559-96 «Вода питьевая». Животные были поделены на 3 группы: 1-я группа (контроль) - употребляли воду с концентрациейCa2+=9,75мг/л;

я группа животных получала имитаты питьевой воды с повышенным содержанием Ca2+=66,5 мг/л; 3-я группа крыс подвергалась сочетанному воздействию питьевой воды с повышенным содержанием кальция и однократной физической нагрузке (плавание до полного утомления). Все манипуляции с животными осуществлялись с учетом этических требований к работе с ними [10]. Контроль содержания Ca2+ в имитатах питьевой воды проводился с использованием комплексонометрического метода [7].

Кровь для исследования получали путем декапитации с предварительной передозировкой парами эфира. В цельной крови подсчитывали количество и соотношение различных форм лейкоцитов унифицированным методом. В сыворотке крови определяли концентрацию Ca2+ колориметрическим методом на полуавтоматическом анализаторе ФП-90П «Лабсистемс». Суспензию лейкоцитов использовали для оценки функциональных свойств клеток. Локомоционную активность лейкоцитов оценивали по площади миграции под агарозой [8]. Исследование поглотительной способности лейкоцитов крови проводили с использованием пекарских дрожжей [4]. Для оценки адгезионных свойств клетки инкубировали в капилляре при 37°С в течение 60 мин. Затем капилляр перфузировали изотоническим раствором при напряжении сдвига 30 Н/м . Подсчитывали число клеток в исходной суспензии и в смыве после инкубации (неадгезировавшие клетки) [12]. Пунктат клеток костного мозга получали согласно стандартным методикам из эпифизарной части бедренной кости крыс [1], в суспензии клеток определяли процентное соотношение лейкоцитов. Для оценки развития стресс-реакции изучали морфологические изменения в надпочечниках крыс [2].

Степень достоверности различий оценивали по критерию Стьюдента, наличие связей между отдельными признаками - по коэффициенту линейной корреляции.

Результаты исследования и их обсуждение

В ходе работы было установлено увеличение концентрации Ca2+ в сыворотке крови подопытных животных по сравнению с его содержанием у крыс контрольной группы (2,23±0,04 ммоль/л).Так,во 2-й группе она составила 2,52±0,1ммоль/л, а в 3-й - 2,63±0,1 ммоль/л при р< 0,01.

Среди животных, использованных в эксперименте, наиболее выраженные изменения морфологии надпочечников по сравнению с 1-й группой отмечались в 3-й группе, подвергшейся однократной физической нагрузке (рис).

Соотношение коркового и мозгового вещества надпочечников

Диаметр клеток пучковой зоны у крыс 3-й группы составил 5,35±0,01 мкм по сравнению с поперечным сечением клеток животных 1-й группы -5,13 ±0,01 мкм при р < 0,01. Митотический индекс для клеток 3-й группы равнялся 0,14±0,01 %с при р < 0,01, тогда как в 1-й группе - 0,112±0,01 %с. Ионы кальция обладают таким же действием в отношении клеток, как фибронектин: улучшают адгезию клеток с их окружением, активируют пролиферацию и дифференцировку клеток [3, 10]. Морфологические изменения со стороны надпочечников у крыс 3-й группы характеризуют развитие стресс - реакции, что в свою очередь тормозит дифференцировку клеток.

Количество и соотношение различных типов лейкоцитов у интактных крыс не отличались от данных, полученных П. Д. Горизонтовым и соавт. [3]. Однако по сравнению с 1-й группой животных у крыс 2-й и 3-й групп отмечаются снижение содержания нейтрофилов и увеличение количества лимфоцитов в крови. Также были установлены достоверные различия по показателям лейкоцитарной формулы между 2-й и 3-й группами (табл. 1).

Количество разных видов лейкоцитов в цельной крови, %

Примечание: ** - достоверность различий по критерию Стьюдента в сравнении с 1-й группой (р<0,01); о - то же между 2-й и 3-й группами (р<0,05).

В мазках костного мозга наиболее выраженные достоверные различия по сравнению с 1-й группой выявлены у животных 3-й группы. Как и в цельной крови, отмечаются увеличение количества лимфоцитов при снижении числа нейтрофилов. По этим же показателям установлены существенные различия между 2-й и 3-й группами (табл. 2).

Таблица 2

Доля зрелых форм лейкоцитов в мазках костного мозга, %

Примечание: ** - достоверность различий по критерию Стьюдента в сравнении с 1-й группой (р<0,01); о - то же между 2-й и 3-й группами (р<0,01).

Алиментарная кальциевая нагрузка оказывает выраженное влияние на количественный состав белой крови и проявляется в виде лимфоцитоза и нейтропении во всех экспериментальных группах. В мазках костного мозга изменение соотношения разных форм лейкоцитов имеет ту же направленность (лимфоцитоз и нейтропения), но более выраженную - у животных 3-й группы, что может быть обусловлено гормональной стимуляцией со стороны надпочечников, вызванной интенсивной мышечной нагрузкой.

Исследование поглотительной способности лейкоцитов показало, что только у животных й группы отмечается увеличение фагоцитарной активности нейтрофилов с достоверными различиями (3-я группа - 34,7+1,4 %, 1-я группа - 28,83+1,42 % при р<0,01) по сравнению с контролем. Анализ результатов локомоционной активности показал, что существенные изменения стимулированной миграции свойственны всем экспериментальным группам по сравнению с контрольной при р<0,01. Площадь миграции клеток, стимулированной дрожжевым супернатантом, во 2-й группе составила 9,5+0,3 мм , в 3-й - 10,4+0,6 мм , а в 1-й группе равнялась 8,1+0,43 мм2 при р<0,01. По площади спонтанной миграции достоверные различия наблюдаются между 2-й группой (8,9+0,3 мм2), и 1-й группой (6,3+0,35 мм2), а также 2-й и 3-й группами(3-ягруппа-7,4+0,4ммпри р < 0,01). В качестве тенденции проявлялось снижение адгезионных свойств у лейкоцитов животных 2-й и 3-й групп (34,4+10,1 % и 27,6+7,2 % соответственно), тогда как в 1-й группе количество адгезировавших клеток было равно 48,8+12,2 %. Возрастание фагоцитарной и локомоционной активности при снижении адгезионных свойств белых клеток крови может быть связано с увеличением концентрации Ca2+ в сыворотке крови опытных животных, приводящим к активации физиологических реакций лейкоцитов.

Выводы

Увеличение концентрации кальция в крови приводит к изменениям общего числа и соотношения различных форм лейкоцитов как в периферической крови, так и в костном мозге.

Кальциевые нагрузки вызывают повышение поглотительной способности и существенное увеличение миграционной активности лейкоцитов.

При интенсивной мышечной деятельности на фоне кальциевых нагрузок выявленные количественные и функциональные сдвиги становятся более выраженными.

Список литературы

Алексеев Н.А. Кинические аспекты лейкопений, нейтропений и функциональных нарушений нейтрофилов. - СПб.: Фолиант, 2002. - 416 с.

Виноградов В.В. Стресс: Морфобиология коры надпочечников. - Мн.: Беларусская навука, 1998. - 319 с.

Горизонтов П.Д., Белоусова О.И., Федотова М.И. Стресс и система крови. - М.: Медицина, 1983. - 239 с.

Иммунологические методы / Под ред. Г. Фримеля. - М.: Медицина, 1987. - 472 с.

Суханов Б. П.,Горшков А. И., Королев А.А. Влияние рационов питания сразличным содержанием кальция на показатели клеточного иммунитета сенсибилизированных крыс // Гигиена и санитария. -1995. - № 3. - С.22-23.

Трахтенберг И.М., Сова Р.Е., Шефтель В.О. Проблемы нормы в токсикологии. - М.: Медицина, 1991. - 208 с.

Установки дистилляционные опреснительные стационарные // Методы химического анализа соленых вод: ГОСТ 26449.1-85. - М., 1985. - С.23-29.

Федорова М.З.,Левин В.Н. Спонтанная миграция нейтрофилов крови всмешанной популяциилейкоцитов иее изменения под влиянием веществ аутоплазмы приразличных функциональных состояниях организма // Клиническая лабораторная диагностика. - 2001. - № 5. - С. 16-19.

Chaturvedi P., Saxena V., Dhawan R., Chaturvedi U. Role of calcium in induction of dengue virus-specific helper T cells // Indian J. Exp. Biol. - 1995. - № 11. - Р. 809-815.

Howerd-Ojones N. The ethical code SMMNS on experimental procedures with use of animals // The chronicle WHO. - 1985. - Vol. 39, № 3. - Р. 3-9.

Mandeville T.H., Maxfield R. Effects of buffering intracellular free calcium on neutrophil migration through three-dimensional matrices // J. Cell. Physiol. - 1997. - N 2. - Р. 168-178.

Mege J.-L. et al. Inhibition of granulocyte adhesion by pentoxifylline // Pentoxilylline and analogues: Effects of leukocyte function. Proceedings of the workshop. Saint Paul-de-Vence, France. - 1989. - P. 17-23.

Tuominen-Gustafsson Н.В. Calcium signalling pathways in human neutrophils // Acta acad. aboen. B. - 1998. - № 2. - Р.1-72.