Доктор ахборотномаси № 3—2018
36
УДК 618.2-3:616-097:616.43
ИММУНОТОКСИЧЕСКИЙ И ЭНДОКРИН-РАЗРУШАЮЩИЙ ЭФФЕКТЫ
ПЕСТИЦИДОВ НА ПОТОМСТВО В УСЛОВИЯХ ИХ ПОСТУПЛЕНИЯ
ЧЕРЕЗ ОРГАНИЗМ МАТЕРИ
Н.К. Тухтаев, Н.Б. Зокирова
Ташкентская медицинская академия
Ключевые слова:
иммунотоксический эффект, пестициды, потомство.
Таянч сўзлар:
иммунотоксик таъсир, пестицидлар, авлодлар.
Key words:
immunotoxic effect, pesticides, posterity.
Целью исследования было выявление токсического эффекта внутриутробного и раннего постнатального воз-
действия пестицидов на развитие эндокринной и иммунной системы потомства. Эксперименты проводили на
белых взрослых самцах крыс, которые соответственно получали пестициды ламбда-цигалотрин или фипронил
в период беременности и лактации. Потомство от экспериментальных и контрольных животных изучался на 3,
7, 14, 21 и 30 дни после рождения с использованием методов морфологии, электронной микроскопии, имму-
ногистохимии и биохимии. Было показано, что токсический эффект воздействия пестицидов во время бере-
менности и лактации проявляется в виде замедления роста и формирования тимуса, лимфатических узлов,
селезенки и щитовидной железы потомства. В механизме токсического действия пестицидов на иммунно-
эндокринную систему, ведущую роль играет дисбаланс между пролиферацией и апоптозом клеток, вызванный
как прямым токсическим действием препаратов, так развивающимся гипотиреозом и окислительным стрессом
у матери и потомства. Это обуславливает необходимость раннего выявления гипотиреоза и окислительного
стресса у беременных женщин и новорожденных, с последующей их фармакологической коррекцией.
ОНА ОРГАНИЗМИ ОРҚАЛИ КИРГАН ПЕСТИЦИДЛАРНИНГ АВЛОДГА КЎРСАТАДИГАН
ИММУНОТОКСИК ВА ЭНДОКРИН БУЗУВЧИ ТАЪСИР САМАРАЛАРИ
Н.Қ. Тўхтаев, Н.Б. Зокирова
Тошкент тиббиѐт академияси
Тадқиқот мақсади – эмбрионал ва илк постнатал даврларда она организми орқали таъсир эттирилган
пестицидларнинг авлод эндокрин ва иммун тизимлари тараққиѐтига кўрсатадиган токсик самарасини
аниқлашдир. Тажрибалар вояга етган урғочи оқ каламушларда олиб борилиб, улар ҳомиладорлик ва лактация
даврларида ламбда-цигалотрин ѐки фипронил пестицидлари билан заҳарланди. Заҳарланган ва назорат
гуруҳларидан туғилган авлоддан олинган материал туғилишнинг 3, 7, 14, 21 ва 30 кунларида морфологик,
электрон
микроскопик,
иммуногистокимѐвий
ва
биокимѐвий
усуллар
ѐрдамида
текширилди.
Пестицидларнинг токсик самараси авлод тимуси, лимфа тугунлари, талоқ ва қалқонсимон безининг
шаклланиши суръатининг сезиларли даражада сусайиши билан ифодаланиши аниқланди. Иммун-эндокрин
тизимга кўрсатилган токсик таъсир механизмида ҳужайралар пролиферацияси ва апоптози орасидаги
мувозанатнинг бузилиши (дисбаланс) асосий ўрин тутиши, бу эса ўз навбатида, заҳарнинг бевосита таъсири
билан бир қаторда, она ва болада ривожланувчи гипотиреоз ва оксидланиш стресси билан чамбарчас
боғлиқлиги очиб берилди. Буларнинг бари ҳомиладор аѐллар ва чақалоқларда гипотиреоз ва оксидланиш
стресси ривожланишини эрта аниқлашни ва уларни фармакологик йўл билан тезкор бартараф қилишни тақозо
этади.
IMMUNOTOXIC AND ENDOCRINE-DISRUPTING EFFECTS OF PESTICIDES ON OFFSPRING IN THE
CONDITIONS OF THEIR ENTRY THROUGH THE MOTHER'S ORGANISM
N.K. Tukhtaev, N.B. Zokirova
Tashkent Medical Academy
The aim of the study was to identify the toxic effect of intrauterine and early postnatal exposure to pesticides on the
development of the endocrine and immune system of offspring. The experiments were performed on white adult male
rats, who respectively received pesticides lambda-cyhalothrin or fipronil during pregnancy and lactation. Progeny
from experimental and control animals was studied on the 3rd, 7th, 14th, 21st and 30th days after birth using methods
of morphology, electron microscopy, immunohistochemistry and biochemistry. It has been shown that the toxic effect
of pesticide exposure during pregnancy and lactation is manifested in the form of growth retardation and formation of
the thymus, lymph nodes, spleen and thyroid glands of offspring. In the mechanism of toxic effect of pesticides on the
immune-endocrine system, the leading role is played by the imbalance between proliferation and apoptosis of cells,
caused both by direct toxic effects of drugs, both developing hypothyroidism and oxidative stress in mother and off-
spring. This causes the need for early detection of hypothyroidism and oxidative stress in pregnant women and new-
borns, followed by their pharmacological correction.
Оригинальная статья
Доктор ахборотномаси № 3—2018
37
Иммунная и эндокринная системы, наряду с нервной, являются чрезвычайно чувстви-
тельными к действию большинства загрязнителей окружающей среды химических веществ
[1;2;3]. Уже более трех десятилетий в литературе прочно закрепились термины
«иммунотоксичность» (ИТ, immunotoxicity) и «эндокрин-разрушающие химикаты» (ЭР, en-
docrine-disrupting chemicals or endocrine disruptors) [4;5]. Эндокрин-разрушающие химикаты
неблагоприятно влияют на различные этапы синтеза, транспорта и функции гормонов, а
также могут действовать как агонисты или антагонисты естественных гормонов, и вызывать
в организме определенный гормональный дисбаланс [15;16]. Под термином
«иммунотоксичность» подразумевается не только, и не столько прямое токсическое воздей-
ствие различных загрязнителей окружающей среды на иммунные клетки, но и нарушения
процессов регуляции иммуногенеза и иммунных реакций организма, включая иммуносу-
прессии, аллергические реакции, аутоиммунные заболевания и другие иммунопатологиче-
ские состояния. Преобладающую часть загрязнителей окружающей среды составляют пе-
стициды, без использования которых невозможно перспективное развитие сельского хозяй-
ства [8;9]. В настоящее время установлено, что ряд пестицидов, в том числе и последних
поколений, обладают иммунотоксическими и эндокрин-разрушающими свойствами [10].
Однако, подавляющее большинство работ по изучению механизмов иммунной и эндокрин-
ной токсичности пестицидов проведены у взрослых людей и на половозрелых особях жи-
вотных, или в условиях in vitro [9]. Между тем, иммуно-эндокринная система плода и ново-
рожденных несравненно более чувствительная к действию различных токсических веществ
по сравнению с взрослыми. За последние годы все больше появляется доказательств, что
воздействие пестицидов во внутриутробном или в раннем детском периоде приводит к су-
щественному возрастанию хронических заболеваний у детей, таких, как астма, аутоиммун-
ные, инфекционные и другие, включая онкологические заболевания [1;2]. К сожалению,
проблема «иммунотоксичности развития» (developmental immunotoxicity), то есть, механиз-
мов неблагоприятного эффекта пестицидов на развивающуюся иммунную систему потом-
ства, еще далека от окончательного решения [3]. Имеющиеся в этом плане исследования
носят фрагментарный характер и не дают полного представления о механизмах токсическо-
го воздействия пестицидов новорожденных и детей в условиях их поступления через орга-
низм матери [3;4]. Несомненно, выявление механизмов иммуннотоксического и эндокрин-
разрушающего эффектов пестицидов будут способствовать разработке способов вторичной
профилактики и патогенетической терапии токсических эффектов пестицидов на
подрастающее поколение в условиях интоксикации через материнский организм.
Цель работы.
Выявление структурно-функциональных механизмов токсического эф-
фекта пестицидов на постнатальное развитие иммунной и эндокринной систем потомства в
условиях их воздействия через организм матери.
Материал и методы исследования. Для экспериментов были отобраны широко
применяемые в нашей стране и во всем мире пиретроидный инсектицид ламбда-
цигалотрин (ЛСТ) и пестицид бензопиразолового ряда фипронил (ФПН).
Опыты прово-
дились на белых половозрелых нерожавших крысах самках Вистар массой тела 150-180 г,
половозрелые крысы самцы использовались только для оплодотворения. Крысы самки были
разделены на три группы по 45 крыс в каждой. Первой (I опытной) группе крыс вводили
через рот с использованием зонда разбавленный в физиологическом растворе ЛСТ из расче-
та 8 мг/кг/ежедневно. Второй (II опытной) группе крыс таким же способом вводили ФПН из
расчета 3,6 мг/кг/ежедневно. Доза обоих препаратов составляла 1/100 часть от ЛД
50
препа-
рата. Третья группа (контрольная) получала равный объем стерильного физиологического
раствора. Введение обоих пестицидов опытным группам крыс проводилось ежедневно в те-
чение 75 дней вплоть до окончания экспериментов. На 31 день опытов самки всех групп со-
единялись с самцами для оплодотворения. Наступление беременности контролировали по
наличию сперматозоидов во влагалищных мазках. После наступления беременности самки
отделены от самцов и помещены в отдельные клетки для дальнейших исследований. Забой
Н.К. Тухтаев, Н.Б. Зокирова
Доктор ахборотномаси № 3—2018
38
потомства от всех групп животных было произведено на 7, 14, 21 и 30 дни после рождения,
в утренние часы, натощак, под легким эфирным наркозом. Вилочковую железу (тимус, Тм),
мезентериальные лимфатические узлы (Млу), селезенку (Сел) и щитовидную железу (Щж)
изучали с помощью морфометрических, ультраструктурных и иммуногистохимических ме-
тодов. Кроме того, у всех животных в сыворотке крови определяли концентрацию тироид-
ных и тиреотропного гормонов, а также основные показатели свободно радикального окис-
лительного стресса [9;10;11;12]. Все цифровые данные статистически обработаны с исполь-
зованием пакета компьютерных программ, достоверными считались различия, удовлетворя-
ющие P<0,05.
Результаты и обсуждение.
Воздействие пестицидов на потомство через организм ма-
тери приводило к иммунотоксическому эффекту, который проявлялся в виде нарушения
постнатального роста и становления органов иммунной системы. Формирование структур-
но-функциональных Т- и В-зависимых зон Млу и Сел у опытных крысят значительно отста-
вала, осуществляясь на 7-10 дней позднее по сравнению с контролем. Причем, замедление
темпов становления зон МЛУ было более выраженным при интоксикации ФПН по сравне-
нию с воздействием ЛСТ. Электронно-микроскопические исследования выявили высокую
функциональную активность макрофагов и деструктивные изменения субклеточных орга-
нелл лимфоидных клеток. Эти изменения преимущественно наблюдались в Т-зависимых
зонах (паракортикальная зона Млу и периартериолярная зона белой пульпы Сел) органов и
встречались значительно чаще при воздействии ФПН. Морфометрические исследования
также показали существенное снижение темпов роста и становления лимфоидной ткани ор-
ганов у потомства, полученного в условиях воздействия пестицидов через организм матери.
Иммуногистохимические исследования показали, что воздействие пестицидов приводит к
ингибированию пролиферативной активности лимфоидных клеток Млу и Сел, особенно, в
Т-зависимых зонах органов. При воздействии ЛСТ пролиферативный индекс клеток в этих
зонах на 10-15%, а при воздействии ФПН – на 15-30% был ниже показателей контроля. В то
же время внутриутробное и раннее постнатальное воздействие пестицидов привело к значи-
тельному увеличению степени апоптоза клеток. Апоптозные клетки наиболее часто встре-
чались в Т-зависимых зонах, по сравнению с лимфатическими фолликулами (В-зависимые
зоны). Наибольшее повышение индекса апоптоза наблюдалось на 14-21 сутки после рожде-
ния, когда показатели опытных животных в 3,2-4,3 раза превышали контрольные показате-
ли. При этом индукция апоптоза клеток проявлялась в существенно более высокой степени
при воздействии ФПН, нежели при интоксикации ЛСТ. Иммунотоксический эффект пести-
цидов в наибольшей степени проявлялся в вилочковой железе. Темпы роста средней площа-
ди дольки тимуса под влиянием ЛСТ на 10-15%, а при применении ФПН на 15-30% отста-
вали от контрольных параметров. Площадь, занимаемая корковой зоной тимуса, уменьши-
лась соответственно на 15-25% и 20-40%. Наряду с этим, были выявлены определенные
нарушения постнатального роста и развития клеток микроокружения Тм потомства. Начи-
ная с момента рождения, в Тм опытных животных наблюдалось тенденция к уменьшению
числа эпителио-ретикулярных клеток (ЭРК) на единицу площади дольки. Причем, среднее
количество ЭРК более наглядно уменьшалось в корковой зоне тимуса. При электронной
микроскопии в ЭРК опытных животных обнаружена гипоплазия эндоплазматической сети и
комплекса Гольджи, а также гетерогенность секреторных вакуолей, указывающие на нару-
шение секреторной активности клеток. В их цитоплазме выявлялось большое число гетеро-
фагосом с остатками тимоцитов. Воздействие пестицидов приводило к ингибированию про-
лиферативной активности лимфоидных клеток тимуса (тимоцитов), особенно, в корковой
зоне органа. При воздействии ЛСТ пролиферативный индекс клеток в этих зонах на 35-
40%, а при воздействии ФПН – на 45-55% был ниже показателей контроля. Одновременно с
этим, иммунотоксическое воздействие пестицидов способствовало значительному усиле-
нию апоптоза тимоцитов. Клетки, подвергнутые апоптозу, наиболее часто встречались в
корковой зоне тимуса. Количественный подсчет показал, что при воздействии ЛСТ индекс
Оригинальная статья
Доктор ахборотномаси № 3—2018
39
апоптоза тимоцитов в этой зоне в среднем на 40-45%, а при воздействии ФПН – на 50-55%
превышал показатели контрольной группы.
Результаты показали, что иммунная токсичность использованных пестицидов тесно
связана с их эндокрин-разрушающим (ЭР) действием, как на материнский организм, так и
на потомство. ЭР эффект пестицидов проявлялся главным образом в виде нарушения тиро-
идной функции у крыс самок и их потомства. Несмотря на высокий уровень тиреотропного
гормона (ТТГ), концентрация свободного тироксина (Т
4
), трийодтиронина (Т
3
) оставалась
значительно ниже по сравнению с контролем. Морфометрические исследования показали,
что темпы роста общей площади эпителия фолликулов под воздействием ЛСТ на 10-17%, а
при воздействии ФПН - на 15-30% отстает от контрольных параметров. Однако отрицатель-
ный эффект пестицидов не ограничивался только ингибированием образования новых фол-
ликулов. Было обнаружено, что воздействие пестицидов приводит к уменьшению площади
фолликула в целом, за счет снижения площадей эпителия фолликула и тироцита. Темпы ро-
ста средней площади тироцита при воздействии ЛСТ на 10-20%, и при воздействии ФПН -
на 15-30% отставали от контрольных показателей. Замедление роста и образование щито-
видной железы сопровождалось значительным снижением функциональной активности ор-
гана. Наиболее выраженный гипотиреоз наблюдался у потомства под влиянием ФПН по
сравнению с ЛСТ. Электронно-микроскопически было обнаружено уменьшение размеров
митохондрий, а также компонентов эндоплазматической сети и комплекса Гольджи тироци-
тов, что свидетельствовало о снижении секреторной активности клеток. Воздействие пести-
цидов привело к ингибированию пролиферативной активности клеток щитовидной железы.
В то же время внутриутробное и раннее постнатальное воздействие пестицидов привело к
значительному увеличению степени апоптоза клеток щитовидной железы. В щитовидной
железе потомства под воздействием ЛСТ индекс апоптоза в 3,5-4 раза, а при воздействии
ФПН - в 4,5-5 раза превышал показатели контроля.
Полученные данные показывают, что токсический эффект пестицидов на развитие эн-
докринной и иммунной системы потомства обусловлен рядом метаболических изменений в
органах и тканях. Наши исследования показали эндокрин-разрушающее, точнее, тироид-
разрушающее действие пестицидов, что приводило к развитию гипотиреоза у матери и
потомства [13; 14]. Кроме того, нами обнаружена важная роль окислительного стресса - как
основного индуктора апоптоза клеток [11;12]. Отсюда можно заключить, что индукция
апоптоза у потомства обусловлена не только, и не столько прямым токсическим эффектом
пестицидов. Индукция апоптоза в значительной степени опосредуется ослаблением регули-
рующей роли гормонов щитовидной железы на процессы пролиферации и апоптоза клеток
вследствие гипотиреоза, а также увеличением числа свободных радикалов в результате
окислительного стресса [6;7].
Выводы:
Воздействие даже относительно низких доз пестицидов в периоды беременности и
грудного вскармливания приводит к развитию иммунотоксического и эндокрин-
разрушающего эффектов у потомства; при этом пестицид ФПН оказывает более выражен-
ный токсический эффект по сравнению с ЛСТ.
Иммунотоксический эффект пестицидов проявляется в виде замедления постнатально-
го роста и становления периферических иммунных органов, нарушением секреторной функ-
ции тимуса и формирования тимус-зависимых зон Млу и Сел.
Эндокрин-разрушающий эффект обусловлен преимущественным нарушением струк-
туры и функции щитовидной железы, приводящим к развитию гипотиреоза как у матери,
так и потомства.
В патогенезе иммунотоксического и эндокрин-разрушающего эффектов ведущую роль
играют гипотиреоз и окислительный стресс, способствующие индукции апоптоза при по-
давлении процессов пролиферации клеток иммунно-эндокринной системы.
Раннее выявление гипотиреоза и окислительного стресса у беременных и новорожден-
Н.К. Тухтаев, Н.Б. Зокирова
Доктор ахборотномаси № 3—2018
40
ных, и своевременная их фармакологическая коррекция будут способствовать предотвраще-
нию или уменьшению негативных последствий токсических эффектов пестицидов на под-
растающее поколение.
Использованная литература:
1. Corsini E, Sokooti M, Galli CL, Morettoc A, Colosio C. Pesticide induced immunotoxicity in humans: A com-
prehensive review of the existing evidence//Toxicology. 2013. Vol. 307. p.123– 135.
2. Dhouib I, Jallouli M, Annabi A, Marzouki S, et al. From immunotoxicity to carcinogenicity: the effects of car-
bamate pesticides on the immune system. // Environ Sci Pollut Res Int. 2016. Vol.23. p. 9448-9458.
3. Dietert RR. Role of developmental immunotoxicity and immune dysfunction in chronic disease and cancer. //
Reprod Toxicol. 2011. Vol.31. p. 319-326.
4. Hessel EV, Tonk EC, Bos PM, van Loveren H, Piersma AH. Developmental immunotoxicity of chemicals in
rodents and its possible regulatory impact. // Crit Rev Toxicol. 2015. Vol.45. p. 68-82.
5. Jabłońska-Trypuć A, Wołejko E, Wydro U, Butarewicz A.The impact of pesticides on oxidative stress level in
human organism and their activity as an endocrine disruptor. // J Environ Sci Health B. 2017. Vol.52. p. 483-
494.
6. Kumar A., Sasmal D., Sharma N. Mechanism of deltamethrin induced thymic and splenic toxicity in mice and
its protection by piperine and curcumin: in vivo study. // Drug Chem Toxicol. 2018. Vol.41. p. 33-41.
7. Lin HY, Glinsky GV, Mousa SA, Davis PJ. Thyroid hormone and anti-apoptosis in tumor cells. //Oncotarget.
2015. Vol.17. p. 14735-14743.
8. Mokarizadeh A, Faryabi MR, Rezvanfar MA, Abdollahi M. A comprehensive review of pesticides and the im-
mune dysregulation: mechanisms, evidence and consequences. // Toxicol Mech Methods. 2015. Vol.25. p.258-
278.
9. Mostafalou S, Abdollahi M. Pesticides and human chronic diseases: evidences, mechanisms, and perspec-
tives. // Toxicol Appl Pharmacol. 2013. Vol. 268. p. 157-177.
10. Skolarczyk J, Pekar J, Nieradko-Iwanicka B. Immune disorders induced by exposure to pyrethroid insecti-
cides. //Postepy Hig Med Dosw. 2017. Vol.8. pp. 446-453.
11. Tukhtaev K. R., Tulemetov S. K., Zokirova N. B., Tukhtaev N. K. Effect of long term exposure low doses of
lambda-cyhalothrin on the level of lipid peroxidation and antioxidant enzymes of the pregnant rats and their
offspring. //Medical and Health Science Journal. 2012. Vol. 13. p. 93-98. www.pradec.en
12. Tukhtaev K. R., Tulemetov S. K., Zokirova N. B., Tukhtaev N. K. et al. Prolonged exposure of low doses of
Fipronil causes oxidative stress in pregnant rats and their offspring. // The Internet Journal of Toxicology. 2013.
Vol. 10. №1. www.ispub.com /IJTO/10/1/14550.
13. Tukhtaev K. R., Zokirova N. B., Tulemetov S. K., Tukhtaev N. K.
Effect of prolonged exposure of low doses
of lamda-cyhalothrin on the thyroid function of the pregnant rats and their offspring //Medical and Health Sci-
ence Journal 2012. Vol. 13. p. 86-92. www.pradec.en
14. Tukhtaev K. R., Zokirova N. B., Tulemetov S. K., Tukhtaev N. K. Effect of prolonged exposure low doses of
fipronil on thyroid function of pregnant rats and their offspring. // The Internet Journal of Toxicology. 2013.
Vol. 10. №. 1. www.ispub.com /IJTO/10/1/14549.
15. Tukhtaev N. K., Zokirova N. B. The influence of in utero and early postnatal exposure to pesticides on the pro-
cess of cells apoptosis and proliferation in immune and endocrine organs of the offspring //European Science
Review –Austria, Vienna, 2017. №3-4, p. 57-58.
16. Tukhtaev N. K., Zokirova N. B., Tulemetov S. K., Tukhtaev K.R. Mechanisms of the toxic effect of intrauter-
ine and early postnatal exposure to pesticides on the development of the immune system of offspring//European
Science Review –Austria, Vienna, 2018. №3-4, p. 196-199.
Оригинальная статья
