Вплив антропогенно навантаженого атмосферного повітря на цинкметаболізуючі клітини людини і тварин - Автореферат

Особливе значення в таких дослідженнях мають клітини, здатні акумулювати цинк у високих концентраціях. До таких клітин належать нейтрофільні гранулоцити крові, ?-клітини острівців Лангерганса підшлункової залози, клітини гіпокампу, базальних відділів кишкових крипт (клітини Панета) і кінцевих відділів передміхурової залози (Prasad Дисертацію виконано відповідно до основного плану науково-дослідної роботи Запорізького національного університету, біологічного факультету, кафедри фізіології людини і тварин з курсом ЦО, вона є фрагментом держбюджетних тем № 14/03 “Стрес і клітинний метаболізм металів” (№ держреєстрації 0103У000723) та № 6/06 “Розробка та обґрунтування методів оцінки функціонального стану клітин за допомогою хелантів-хромофорів” (№ держреєстрації 01069008392). Запоріжжя та експериментальних моделей дослідити вплив техногенного навантаження атмосферного повітря, як стресового чинника, на процес акумуляції цинку в клітинах, здатних активно нагромаджувати і метаболізувати цей елемент в організмі людини і тварин; проаналізувати вплив вдихання антропогенно забрудненого повітря на внутрішньоклітинний баланс цинку і міді та зясувати змогу корекції порушень метаболізму застосуванням цинквмісних препаратів. Дослідити процес акумуляції цинку та міді в нейтрофільних гранулоцитах та інших клітинах, здатних активно нагромаджувати й метаболізувати Zn2 (?-інсулоцити панкреатичних острівців, клітини гіпокампу, базальних відділів кишкових крипт та кінцевих відділів передміхурової залози) в організмі піддослідних тварин за умов впливу антропогенного забруднення атмосферного повітря та дії стресових чинників.Запоріжжя та динаміки вмісту цинку в клітинах крові мешканців районів з різним рівнем антропогенного забруднення атмосфери, а також з використанням експериментальних моделей, запропоновано новий підхід до розвязання проблеми - застосування еколого-фізіологічного аналізу для комплексної оцінки ризику відхилень у стані здоровя населення екологічно небезпечних територій, експериментально обґрунтовано доцільність цитологічного визначення вмісту цинку в клітинах як біологічного індикатора ранніх метаболічних порушень за умов вдихання забрудненого повітря та дії інших стресових чинників, доведено ефективність вживання цинквмісних препаратів для нормалізації вмісту цинку у клітинах. Застосуванням селективних металохромних індикаторів - дитизону та 8-(n-толуолсульфоніламіно)-хіноліну показано, що в нейтрофільних гранулоцитах мешканців Заводського району концентрація катіонів цинку, вміст цинквмісних секреторних гранул та рівень включення мікроелемента до складу секреторного матеріалу клітин вірогідно менші (Р <0,05-0,001), ніж у лейкоцитах мешканців Хортицького району. З використанням піддослідних тварин установлено, що вдихання забрудненого техногенними викидами атмосферного повітря призводить до зменшення вмісту цинку, секреторних гранул та продуктів секреції в нейтрофільних гранулоцитах, ?-клітинах панкреатичних острівців, нейронах гіпокампу, базальних крипт тонкої кишки та передміхурової залози (Р <0,05-0,001), до зменшення вмісту молекул інсуліну в ?-інсулоцитах. У дослідах на лабораторних мишах установлено, що стресові чинники різної природи зумовлюють вірогідне зменшення вмісту цинку та секреторного матеріалу в нейтрофільних гранулоцитах, ?-інсулоцитах панкреатичних острівців, клітинах гіпокампу, базальних крипт тонкої кишки та передміхурової залози (Р <0,05-0,001). Свідченням цієї закономірності є такі результати: 1) у нейтрофільних гранулоцитах мешканців Заводського району вміст катіонів купруму вірогідно більший, ніж у клітинах жителів Хортицького району; 2) у нейтрофільних гранулоцитах лабораторних мишей зменшення вмісту цинку супроводжується підвищенням вмісту катіонів купруму; 3) дія на організм тварин деяких стресових чинників зумовлює, одночасно із зменшенням вмісту цинку, збільшення рівня внутрішньоклітинної акумуляції катіонів купруму; 4) надходження до організму аліментарних добавок цинку (препарат “Цинктерал”, цинку ацетат) зумовлює вірогідне зниження вмісту катіонів купруму в клітинах людей і тварин, що зазнають впливу забрудненого атмосферного повітря.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

На підставі вивчення особливостей екологічного стану повітряного басейну м. Запоріжжя та динаміки вмісту цинку в клітинах крові мешканців районів з різним рівнем антропогенного забруднення атмосфери, а також з використанням експериментальних моделей, запропоновано новий підхід до розвязання проблеми - застосування еколого-фізіологічного аналізу для комплексної оцінки ризику відхилень у стані здоровя населення екологічно небезпечних територій, експериментально обґрунтовано доцільність цитологічного визначення вмісту цинку в клітинах як біологічного індикатора ранніх метаболічних порушень за умов вдихання забрудненого повітря та дії інших стресових чинників, доведено ефективність вживання цинквмісних препаратів для нормалізації вмісту цинку у клітинах.

1. У процесі еколого-гігієнічного аналізу атмосфери м. Запоріжжя встановлено істотні відмінності між окремими районами за рівнем антропогенного забруднення повітряного басейну, що зумовлено специфікою в концентрації окремих галузей промисловості та екологічними особливостями територій розміщення промислових підприємств. Як екологічно небезпечний визначено Заводський район м. Запоріжжя. Водночас встановлено, що стан атмосферного повітря в Хортицькому районі безпечний для здоровя населення.

2. Застосуванням селективних металохромних індикаторів - дитизону та 8-(n-толуолсульфоніламіно)-хіноліну показано, що в нейтрофільних гранулоцитах мешканців Заводського району концентрація катіонів цинку, вміст цинквмісних секреторних гранул та рівень включення мікроелемента до складу секреторного матеріалу клітин вірогідно менші (Р < 0,05-0,001), ніж у лейкоцитах мешканців Хортицького району. В групи осіб, які, проживаючи на території Заводського району, отримували впродовж 30 діб препарат „Цинктерал”, вміст цинку та кількість секреторних гранул у лейкоцитах наближались до значень, притаманних клітинам мешканців Хортицького району, яких вважали за контроль. Вживання препарату “Цинктерал” не призводило до нормалізації вмісту цинку в секреторному матеріалі лейкоцитів цих осіб, проте вірогідно збільшувало значення показника порівняно з мешканцями Заводського району, які не отримували препарату “Цинктерал”.

3. З використанням піддослідних тварин установлено, що вдихання забрудненого техногенними викидами атмосферного повітря призводить до зменшення вмісту цинку, секреторних гранул та продуктів секреції в нейтрофільних гранулоцитах, ?-клітинах панкреатичних острівців, нейронах гіпокампу, базальних крипт тонкої кишки та передміхурової залози (Р < 0,05-0,001), до зменшення вмісту молекул інсуліну в ?-інсулоцитах.

4. У дослідах на лабораторних мишах установлено, що стресові чинники різної природи зумовлюють вірогідне зменшення вмісту цинку та секреторного матеріалу в нейтрофільних гранулоцитах, ?-інсулоцитах панкреатичних острівців, клітинах гіпокампу, базальних крипт тонкої кишки та передміхурової залози (Р < 0,05-0,001). За умов введення цинку ацетату на фоні дії стресових чинників, зокрема забрудненого атмосферного повітря, відбувається нормалізація вмісту цинку та секреторного матеріалу в нейтрофільних гранулоцитах крові та інших цинкметаболізуючих клітинах внутрішніх органів тварин.

5. Установлено обернено пропорційну залежність між рівнем внутрішньоклітинної акумуляції катіонів цинку і купруму. Свідченням цієї закономірності є такі результати: 1) у нейтрофільних гранулоцитах мешканців Заводського району вміст катіонів купруму вірогідно більший, ніж у клітинах жителів Хортицького району; 2) у нейтрофільних гранулоцитах лабораторних мишей зменшення вмісту цинку супроводжується підвищенням вмісту катіонів купруму; 3) дія на організм тварин деяких стресових чинників зумовлює, одночасно із зменшенням вмісту цинку, збільшення рівня внутрішньоклітинної акумуляції катіонів купруму; 4) надходження до організму аліментарних добавок цинку (препарат “Цинктерал”, цинку ацетат) зумовлює вірогідне зниження вмісту катіонів купруму в клітинах людей і тварин, що зазнають впливу забрудненого атмосферного повітря.

6. Еколого-фізіологічним аналізом статусу цинку в організмі мешканців м. Запоріжжя та моделюванням стресових станів у лабораторних мишей доведено, що тривале інгаляційне надходження забрудників атмосферного повітря призводить до хронічного стресу в організмі людини і тварин і супроводжується розвитком неспецифічного адаптаційного синдрому клітинної системи, однією з ланок якого є зменшення вмісту катіонів цинку в клітинах.

1. Григорова Н. В. Вплив охолодження на вміст цинку в клітинах щурів різного віку/ Н. В. Григорова, К. П. Миргородська, Ю. В. Єщенко, В. Д. Бовт, В. А. Єщенко, О. В. Важненко// Питання біоіндикації та екології. - 2006. - Вип. 11, № 2. - С. 140-145. (Дисертант -виконання цитохімічних реакцій).

2. Важненко О. В. Використання цитохімічної біомаркерної моделі гранулоцитів крові людини при оцінці стану забруднення атмосферного повітря м. Запоріжжя/ О. В. Важненко, Ю. В.Єщенко, В. Д. Бовт, В. А.Єщенко// Довкілля та здоровя. - 2007. - № 2 (41). - С.66-68. (Дисертант - ідея, збір матеріалів, проведення цитохімічних реакцій, статистична обробка та аналіз результатів).

3. Григорова Н. В. Вплив охолодження та алоксану на вміст цинку та секреторного матеріалу в клітинах/ Н. В. Григорова, Ю. В. Єщенко, В. Д. Бовт, В. А. Єщенко, К. П. Миргородська, О. В. Важненко, В. Ю. Задорожня// Питання біоіндикації та екології. - 2007. - Вип. 12, №2. - С. 159-166. (Дисертант - проведення частини експерименту, збір експериментального матеріалу).

4. Важненко О. Оцінка стану атмосферного повітря Запорізької області та зміни гранулоцитів крові людей, які мешкають на територіях з високим рівнем техногенного навантаження/ О. Важненко, Ю. Єщенко, В. Бовт, В. Єщенко// Вісник Львівського університету. Серія біологічна. - 2007. - Вип. 45. - С. 109-114. (Дисертант - ідея, збір матеріалів, проведення цитохімічних реакцій, статистична обробка та аналіз результатів).

5. Важненко О. В. Стан повітряного басейну Запорізької області та вміст цинку в гранулоцитах крові людей, які мешкають на території з високим рівнем забруднення атмосферного повітря/ О. В. Важненко, Ю. В. Єщенко, В. Д. Бовт, В. А. Єщенко// Проблеми екології та медицини. - 2007. - Т. 11, № 3-4. - С. 21-25. (Дисертант - ідея, збір матеріалів, проведення цитохімічних реакцій, підготовка матеріалів для друку).

6. Важненко О. В. Дослідження цинкової недостаньості у людей, що виникає в умовах впливу техногенно навантаженого середовища індустріального центру/ О. В. Важненко, Ю. В. Єщенко, В. Д. Бовт, В. А. Єщенко// Проблеми екології та охорони природи техногенного регіону. -2008. - Вип. 8. - С. 310-317. (Дисертант - ідея, проведення частини експерименту, збір матеріалів, підготовка матеріалів для друку).

7. Важненко О. В. Комплексна оцінка забруднення атмосферного повітря м. Запоріжжя/ О. В. Важненко// Питання біоіндикації та екології. - 2008. - Вип. 13, № 2. - С. 196-203.

8. Важненко О. В. Розвиток дефіциту цинку в гранулоцитах крові під впливом забруднення атмосферного повітря/ О. В. Важненко, Ю. В. Єщенко, В. Д. Бовт, В. А. Єщенко// Питання біоіндикації та екології. - 2008. - Вип. 13, № 1. - С. 126-132. (Дисертант - ідея, проведення цитохімічних реакцій, підготовка матеріалів для друку).

9. Важненко О. В. Зміна вмісту цинку та секреторного матеріалу в клітинах людей та тварин під впливом високого рівня забруднення атмосферного повітря в умовах м. Запоріжжя/ О. В. Важненко, Ю. В. Єщенко, В. Д. Бовт, В. А.Єщенко// Гігієна населених місць. - 2008. - Вип. 51. - С. 34-40. (Дисертант - ідея, проведення експерименту, підготовка тварин до досліду, підготовка матеріалів для друку).

10. Важненко О. Оцінка техногенного навантаження на атмосферне повітря та визначення стану гранулоцитів крові мешканців різних за рівнем забруднення районів м. Запоріжжя/ О. Важненко, Ю. Єщенко, В. Бовт, В. Єщенко// Вісник Львівського університету. Серія біологічна. - 2008. - Вип. 47. - С. 116-122. (Дисертант - ідея, збір матеріалів, проведення еколого-гігієнічного аналізу, проведення цитохімічних реакцій).

11. Важненко О. В. Еколого-гігієнічна оцінка повітряного басейну Запорізької області та м. Запоріжжя/ О. В. Важненко// Питання біоіндикації та екології. - 2009. - Вип. 14, № 1. - С. 151-159.

12. Єщенко В. А. Вплив екстремальних факторів на клітинний метаболізм цинку/ В. А. Єщенко, Н. В. Григорова, В. Д. Бовт, Ю. В. Єщенко, О. М. Кучковский, К. П. Миргородська, В. Ю. Задорожня, О. В. Важненко// Вісник Запорізького національного університету. Серія: фізико-математичні науки, біологічні науки. - 2007. - № 1. - С. 78-81. (Дисертант - збір експериментального матеріалу; виконання цитохімічних реакцій).

13. Григорова Н. В. Стан інсулярного апарату в живих тест-обєктах при дії шкідливих промислових речовин/ Н. В. Григорова, А. В. Важненко, В. Ю. Задорожня, О. М. Васічева// Збірник наукових праць Всеукраїнської наукової студентської конференції [“Актуальні проблеми дослідження довкілля”], (Суми, 13-14 трав. 2004 р.) - Суми: СУМДПУ. - 2004. - С. 153-156. (Дисертант - збір експериментального матеріалу, статистична обробка та аналіз результатів).

14. Григорова Н. В.Спосіб оцінки функціонального стану нейтрофілів крові/ Н. В. Григорова, Ю. В. Єщенко, В. Д. Бовт, В. А. Єщенко, В. Ю. Задорожня, О. В. Важненко// Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції [“Наука та інновації - 2005”], (Дніпропетровськ, 17-31 жовт. 2005 р.) - Дніпропетровськ: ДНУ. - Т.2 - С. 14-16. (Дисертант-проведення цитохімічних реакцій).

15. Григорова Н. В. Вміст цинку та інсуліну в клітинах мишей при введенні токсичних металів/ Н. В. Григорова, Ю. В. Єщенко, О. В. Важненко, В. Д. Бовт// ІІ Міжнародна науково-практична конференція. студентів і аспірантів [“Молодь та поступ біології”], (Львів, 21-24 бер. 2006 р.).- Львів: ЛНУ ім. І. Франка. - С. 415. (Дисертант - підготовка мазків для досліджування, підготова піддослідних тварин, виконання частини цитохімічних реакцій).

16. Григорова Н. В. Тестування по гранулоцитах крові для профілактики професійних захворювань/ Н. В. Григорова, Ю. В. Єщенко, В. Д. Бовт, В. А. Єщенко, К. П. Миргородська, О. Г. Михалевич, О. В. Важненко// Збірник наукових праць „Культура здоровя” за матеріалами V Міжнародної науково-методичної конференції [“Культура здоровя як предмет освіти”], (Херсон, 7-9 черв. 2006 р.).- Херсон: ХДУ. - 2006. - С. 64-66. (Дисертант - виконання цитохімічних реакцій).

17. Важненко О. В. Динаміка забруднення атмосферного повітря Запорізької області та зміни в організмі мешканців територій з високим рівнем техногенного навантаження/ О. В. Важненко, Н. В. Григорова, Ю. В. Єщенко// Міжнародна науково-практична конференція [“Екологія: наука, освіта, природоохоронна діяльність”], (Умань, 21-23 бер. 2007 р.) - Умань, 2007. - С. 11-12. (Дисертант - ідея, виконання цитохімічних реакцій).

18. Важненко О. В. Вивчення впливу викидів забруднюючих речовин на стан гранулоцитів крові/ О. В. Важненко, В. Д. Бовт, Ю. В. Єщенко, Н. В. Григорова, К. П.Миргородська, В. А Єщенко., І. М. Деревинська// Міжнародна конференція [“Сучасні проблеми біології, екології та хімії”], (Запоріжжя, 29 бер.-01 квіт. 2007 р.). - Запоріжжя: ЗНУ. - 2007. - С. 277. (Дисертант - ідея, збір експериментального матеріалу, статистична обробка та аналіз результатів).

19. Григорова Н. В. Цитохимическая реакция дитизона в гранулоцитах крови у работников металлургического объекта./ Н. В. Григорова, А. В. Важненко, Е. П. Миргородская, В. Ю. Задорожняя, А. К. Карпов, Ю. Г Апопий, А. М. Лукина, В. В. Порхоменко, И. Н. Деревинская// Міжнародна конференція [“Сучасні проблеми біології, екології та хімії”], (Запоріжжя, 29 бер.-01 квіт. 2007 р.). - Запоріжжя: ЗНУ. - 2007. - C. 278. (Дисертант - збір експериментального матеріалу, статистична обробка та аналіз результатів).

20. Важненко О. В. Деякі зміни гранулоцитів крові людей за негативних промислових факторів/ О. В. Важненко, В. Д. Бовт, Н. В. Григорова, В. А. Єщенко, Ю. В. Єщенко// ІІІ Міжнародна науково-практична конференція студентів і аспірантів [“Молодь та поступ біології”], (Львів, 23-27 квіт. 2007 р.).- Лвів: ЛНУ ім. І. Франка. - С. 457-458. (Дисертант - проведення цитохімічних реакцій, статистична обробка та аналіз результатів).

21. Єщенко Ю. В. Вміст цинку в клітинах при дії екологічних несприятливих факторів/ Ю. В. Єщенко, Н. В. Григорова, О. В. Важненко, І. М. Деревинська, Т. Ю. Чорна, Є. Ю. Гороховський, С. Ю. Синьока, К. М. Параєва// Материали ІІІ Міжнародної науково-практичної конференції [“Наука и образование без граница-2007”], (Болгарія, София, 16-27 груд. 2007 р.). - София, 2007. - Т. 15. - С. 62-68. (Дисертант - підготовка тварин до досліду, виконання цитохімічних реакцій).

22. Vazhnenko O. Blood granulocytes state of Zaporizhzhya citizens/ O. Vazhnenko, J. Eshchenko, N. Grigorova// IV Міжнародна науково-практична конференція студентів і аспірантів [“Молодь та поступ біології”], (Львів, 7-10 квіт. 2008 р.).- Львів: ЛНУ ім. І. Франка. - С. 244. (Дисертант - проведення частини експерименту, виконання цитохімічних реакцій, підготовка матеріалів для друку).

23. Важненко О. В. Стан гранулоцитів крові мешканців м. Запоріжжя в умовах підвищеного забруднення атмосферного повітря/ О. В. Важненко, Ю. В. Єщенко, В. Д. Бовт, В. А. Єщенко// Матеріали Міжнародної науково-практичної конференці [“Здорове довкілля-здорова нація”], (Бердянськ. 13-15 черв. 2008 р.). - Бердянськ: БПУ. - С. 142-148. (Дисертант - ідея, проведення цитохімічних реакцій, статистична обробка та аналіз результатів).

24. Важненко О. В. Оцінка токсичності викидів Заводського району м. Запоріжжя// VIII Міжнародна наукова конференція аспірантів і студентів [“Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів”], (Донецьк, 14-16 квіт. 2009 р.). - Донецьк: ДНУ. - С. 32-33.

25. Важненко О. В. Оцінка шкідливості викидів підприємств індустріального центру// Матеріали 1-го міжнародного конгресу [“Захист навколишнього середовища. Енергоощадність. Збалансоване природокористування”], (Львів, 28-29 трав. 2009 р.) - Львів: НУ “Львівська політехніка”. - С. 28.