Биология ва тиббиёт муаммолари 2018, №3 (102)
147
УДК: 612.017.1+616-007.95(612.438)
ВЛИЯНИЕ ВНУТРИУТРОБНОГО И РАННЕГО ПОСТНАТАЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
ПЕСТИЦИДОВ НА РОСТ И СТАНОВЛЕНИЕ ВИЛОЧКОВОЙ ЖЕЛЕЗЫ ПОТОМСТВА
Н.К. ТУХТАЕВ
Ташкентская медицинская академия, Республика Узбекистан, г. Ташкент
ҲОМИЛАДОРЛИК ВА ИЛК ПОСТНАТАЛ ДАВРЛАРДА ОНА ОРГАНИЗМИ ОРҚАЛИ ЎТГАН
ПЕСТИЦИДЛАРНИНГ АВЛОД АЙРИСИМОН БЕЗИНИНГ ЎСИШИ ВА ШАКЛЛАНИШИГА
ТАЪСИРИ
Н.Қ. ТЎХТАЕВ
Тошкент Тиббиёт Академияси, Ўзбекистон Республикаси, Тошкент ш.
INFLUENCE OF INTRAUTERINE AND EARLY POSTNATAL EXPOSURE TO PESTICIDES ON
THE GROWTH AND FORMATION OF THE THYMUS GLAND OF OFFSPRING
N.K. TUKHTAEV
Tashkent Medical Academy, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Тадқиқот мақсади – эмбрионал ва илк постнатал даврларда она организми орқали таъсир
эттирилган пестицидларнинг авлод айрисимон бези (тимус) тараққиётига кўрсатадиган токсик
самарасини аниқлашдир. Тажрибалар вояга етган урғочи оқ каламушларда олиб борилиб, улар
ҳомиладорлик ва лактация даврларида ламбда-цигалотрин ёки фипронил пестицидлари билан
заҳарланди. Заҳарланган ва назорат гуруҳларидан туғилган авлоддан олинган материал туғилгандан
сўнг 3, 7, 14, 21 ва 30 кунларда морфологик, электрон микроскопик ва иммуногистокимёвий усуллар
ёрдамида текширилди. Пестицидларнинг токсик самараси авлод тимуси шаклланиши суръатининг
сезиларли даражада сусайиши билан ифодаланланди. Шу билан бирга пестицидлар таъсири тимус
эпителио-ретикуляр ҳужайралари секретор фаоллиги сусайишига ва оқибатда тимус бошқарув
фаолияти бузилишига олиб келди. Иммун тизимга кўрсатилган токсик таъсир механизмида
ҳужайралар пролиферацияси ва апоптози орасидаги муносабатниг 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 аёллар ва чақалоқларда гипотиреоз ва оксидланиш стресси ривожланишини эрта
аниқлашни ва уларни фармакологик йўл билан тезкор бартараф қилишни тақозо этади.
Калит сўзлар:
пестицидлар, лимфа тугунлари, талоқ, ҳужайра апоптози.
The aim of the study was to identify the toxic effect of intrauterine and early postnatal exposure to
pesticides on the development of the thymus gland of offspring. The experiments were performed on white adult
male rats, who respectively received pesticides 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 and immunohistochemistry. It was shown that the
toxic effect of pesticide exposure during pregnancy and lactation is manifested in the form of slowing growth
and formation of the thymus of offspring. Along with the increase in death of thymocytes within the div, the
action of pesticides leads to a decrease in the secretory activity of epithelio-reticular cells Tm, indicating
violations of the regulatory function of the thymus. In the mechanism of toxic effect of pesticides on the immune
system, the imbalance between proliferation and apoptosis of cells is caused by both direct toxic effects of
drugs, both developing hypothyroidism and oxidative stress in mother and offspring. This causes the need for
early detection of hypothyroidism and oxidative stress in pregnant women and newborns, followed by their
pharmacological correction.
Key words:
pesticides, lymph nodes, spleen, apoptosis cell.
Введение.
Одной из особенностей развива-
ющейся иммунной системы является ее чрезвы-
чайно повышенная чувствительность, по сравне-
нию с иммунной системой взрослого организма, к
большинству загрязняющих окружающую среду
химикатов
[1, 2, 3].
Пестициды являются одним
из наиболее распространенных загрязнителей
окружающей среды. Широкое использование пе-
стицидов в сельском хозяйстве, в повседневной
жизни и общественном здравоохранении вызыва-
ет неизбежное их попадание, хотя и в малых ко-
личествах, в организм человека и животных. Воз-
действие малых доз пестицидов может негативно
отражаться на заболеваемости населения в целом,
и особенно, на показателях здоровья женщин и
детей [8]. В этом плане пестициды представляют
наибольшую опасность для беременных женщин
и их потомства в связи с высокой чувствительно-
стью развивающихся эндокринной и иммунной
систем плода и новорожденного к токсическим
Влияние внутриутробного и раннего постнатального воздействия пестицидов на рост и …
148 2018, №3 (102) Проблемы биологии и медицины
воздействиям.
Показано, что введение даже ма-
лых доз пестицидов в организм беременных и
кормящих грудью самок отрицательно влияет на
состояние щитовидной железы их потомства
[11,
12].
В этой связи в настоящее время весьма акту-
альна проблема изучения механизмов иммуноток-
сического действия пестицидов, поиска средств и
методов выявления доклинических негативных
изменений в организме человека и животных
[5,
7, 14]. Следует отметить, что подавляющее боль-
шинство работ по изучению механизмов иммуно-
токсичности проводилось на половозрелых осо-
бях животных или в условиях in vitro. В то же
время проблема «иммунотоксичности развития»
(developmental immunotoxicity), то есть, механиз-
мов неблагоприятного эффекта пестицидов на
развивающуюся иммунную систему потомства,
все еще остается недостаточно изученной [3, 15].
Н
есомненно, разработка данной проблемы будет
способствовать
раскрытию
механизмов
иммуннотоксического эффекта пестицидов и
позволяет разработать меры вторичной профи-
лактики и патогенетической терапии иммуноток-
сических эффектов.
Цель работы
– выявление структурно-
функциональных особенностей постнатального
роста и становления вилочковой железы потом-
ства, полученного в условиях воздействия пести-
цидов через организм матери.
Объект и методы исследования.
Для экс-
периментов был использован инсектицид титан,
производимый в республике Узбекско-Германским
ООО «Euro-Team». Действующим веществом тита-
на является пиретроидный пестицид ламбда-
цигалотрин (ЛСТ). Другим препаратом, регистри-
рованным в нашей Республике в качестве эффек-
тивного инсектицида, является вигор, действую-
щим веществом которого является пестицид бензо-
пиразолового ряда фипронил (ФПН). Опыты про-
водились на белых половозрелых нерожавших
крысах самках Вистар массой тела 150-180 г, по-
ловозрелые крысы самцы использовались только
для оплодотворения. Крысы самки были разделе-
ны на три группы по 45 крыс в каждой. Первой (I
опытной) группе крыс вводили через рот с ис-
пользованием зонда разбавленный в физиологи-
ческом
растворе
ЛСТ
из
расчета
8
мг/кг/ежедневно. Второй (II опытной) группе
крыс таким же способом вводили ФПН из расчета
3,6 мг/кг/ежедневно. Доза обоих препаратов со-
ставляла 1/100 часть от ЛД
50
препарата. Третья
группа (контрольная) получала равный объем
стерильного физиологического раствора. Введе-
ние обоих пестицидов опытным группам крыс
проводилось ежедневно в течение 75 дней вплоть
до окончания экспериментов. На 31 день опытов
самки всех групп соединялись с самцами для
оплодотворения. Наступление беременности кон-
тролировали по наличию сперматозоидов во вла-
галищных мазках. После наступления беременно-
сти самки отделены от самцов и помещены в от-
дельные клетки для дальнейших исследований.
Забой 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 или тимус (Тм)
изучали с помощью морфометрических, уль-
траструктурных и иммуногистохимических мето-
дов. Кроме того, у всех животных определяли
концентрацию тироидных и тиреотропного гор-
монов, а также основные показатели свободно
радикального окислительного стресса [9, 10, 11,
12]. Все цифровые данные статистически обрабо-
таны с использованием пакета компьютерных
программ, достоверными считались различия,
удовлетворяющие P<0,05.
Результаты и их обсуждение.
Воздействие
пестицидов через организм матери в период бе-
ременности и лактации существенно снижало
темпы роста и становления Тм у потомства. Мор-
фометрические исследования показали, что темпы
роста общей площади дольки тимуса под воздей-
ствием ЛСТ на 10-15%, а при воздействии ФПН -
на 15-30% отстают от контрольных параметров.
Наибольший пик уменьшения средней площади
дольки тимуса у потомства опытных животных
отмечен на 14-21 сутки после рождения, к 30 сут-
кам этот показатель достоверно не отличался от
контроля. Уменьшение средней площади долек
сопровождалось выраженным снижением площа-
ди корковой зоны. Темпы роста средней площади,
занимаемой корковой зоной тимуса под влиянием
ЛСТ на 15-25%, а при применении ФПН - на 20-
40% отставали от контрольных параметров. При
этом относительная площадь мозговой зоны не-
сколько увеличивается. Наряду с этим, выявлены
определенные нарушения постнатального роста и
развития клеток микроокружения Тм потомства.
Начиная с момента рождения, в Тм опытных жи-
вотных наблюдалась тенденция к уменьшению
числа эпителио-ретикулярных клеток (ЭРК) на
единицу площади дольки. Причем, среднее коли-
чество ЭРК более наглядно уменьшалось в корко-
вой зоне тимуса. При электронной микроскопии в
ЭРК опытных животных обнаружена гипоплазия
эндоплазматической сети и комплекса Гольджи, а
также гетерогенность секреторных вакуолей, ука-
зывающие на нарушение секреторной активности
клеток. В паренхиме тимуса, особенно в корковой
его зоне, обнаруживалось большое количество
макрофагов с ультраструктурными признаками
высокой функциональной активности. В их цито-
плазме выявлялось большое число гетерофагосом
с остатками апоптозных и лизированных тимоци-
тов. Все это указывало на то, что воздействие пе-
стицидов через организм матери оказывает имму-
Н.К. Тухтаев
Биология ва тиббиёт муаммолари 2018, №3 (102)
149
нотоксический эффект, который проявляется в
замедлении роста и формирования тимуса на
потомство, снижении секреторной активности
эпителио-ретикулярных клеток и усилении гибе-
ли тимоцитов внутри органа. Следует также отме-
тить, что воздействие пестицидом ФПН оказывал
более выраженный иммунотоксический эффект
по сравнению с пиретроидным пестицидом ЛСТ.
Воздействие пестицидов через организм
матери в период беременности и лактации приве-
ло к выраженному дисбалансу между процессами
пролиферации и апоптоза (запрограммированной
гибели) тимоцитов. Иммуногистохимические ис-
следования показали, что воздействие пестицидов
приводит к ингибированию пролиферативной ак-
тивности лимфоидных клеток тимуса (тимоци-
тов), особенно, в корковой зоне органа. При воз-
действии ЛСТ пролиферативный индекс клеток в
этих зонах на 35-40%, а при воздействии ФПН –
на 45-55% был ниже показателей контроля (P
1
,
P
2
<0,05). Одновременно с этим, иммунотоксиче-
ское воздействие пестицидов способствовало зна-
чительному усилению апоптоза тимоцитов. Клет-
ки, подвергнутые апоптозу, наиболее часто встре-
чались в корковой зоне тимуса. Количественный
подсчет показал, что при воздействии ЛСТ индекс
апоптоза тимоцитов в этой зоне в среднем на 40-
45%, а при воздействии ФПН – на 50-55% пре-
вышал показатели контрольной группы (P
1
,
P
2
<0,05).
Таким образом, внутриутробное и раннее
постнатальное воздействие пестицидов суще-
ственно нарушает равновесие между процессами
пролиферации и апоптоза, которое проявляется в
виде подавления процессов пролиферации при
усилении апоптоза тимоцитов. Развивающийся
дисбаланс между этими процессами, в определен-
ной мере позволяет объяснить обнаруженные
нами морфометрические изменения в виде сни-
жения темпов роста корковой зоны тимуса, при
относительном увеличении показателей мозговой
зоны. Нарушения равновесия между процессами
пролиферации и апоптоза клеток тимуса являют-
ся, на наш взгляд, одной из причин гипоплазии и
атрофии корковой зоны тимуса.
Анализ полученных нами и литературных
данных показывает, что механизмы токсического
эффекта пестицидов на развитие иммунной си-
стемы потомства неоднозначны и обусловлены
рядом метаболических изменений в органах и
тканях. Выявлено, что некоторые пиретроидные
пестициды в условиях in vitro блокируют рецеп-
торы CD4, CD8 клеток (Т-лимфоцитов) тимуса и
селезенки, вызывают развитие окислительного
стресса и выраженную индукцию апоптоза клеток
[5]. Усиление апоптоза иммунных клеток при
воздействии пестицидов отмечено и другими ав-
торами [4; 5]. Это объясняется, прежде всего,
прямым цитотоксическим действием пестицидов
на иммунные клетки и развивающимся окисли-
тельным стрессом [4, 8, 13, 15]. Нами раннее по-
казано, что пестициды ФПН и ЛСТ обладают эн-
докрин-разрушающим,
точнее,
тироид-
разрушающим действием, что проявляется в виде
различной степени гипотиреоза, как у матери, так
и у потомства [11, 12]. Известно, что тироидные
гормоны, наряду с регуляцией процесса пролифе-
рации клеток, обладают выраженным антиапо-
птотическим действием [6]. Отсюда следует, что
индукция апоптоза у потомства обусловлена не
только, и не столько прямым токсическим эффек-
том пестицидов. Усиление апоптоза , по нашим
данным, в значительной степени опосредуется
ослаблением антиапоптотической функции гор-
монов щитовидной железы вследствие гипотирео-
за, а также увеличением числа свободных радика-
лов в результате окислительного стресса [9, 10,
11, 12, 14].
Выводы:
1.
Токсический эффект воздействия пестицидов
через организм матери во время беременности и
лактации проявляется в виде замедления роста и
формирования вилочковой железы потомства.
2.
Воздействие пестицидов приводит к снижению
секреторной активности эпителио-ретикулярных
клеток Тм, свидетельствующих о нарушениях ре-
гуляторной функции тимуса.
3.
В механизме токсического действия пестици-
дов на иммунную систему, ведущую роль играет
дисбаланс между пролиферацией и апоптозом
клеток, вызванный как прямым токсическим дей-
ствием препаратов, так развивающимся гипоти-
реозом и окислительным стрессом у матери и
потомства.
4.
Это обуславливает необходимость раннего вы-
явления гипотиреоза и окислительного стресса у
беременных женщин и новорожденных, с после-
дующей их фармакологической коррекцией.
Литература:
1.
Corsini E, Sokooti M, Galli CL, Morettoc A,
Colosio C. Pesticide induced immunotoxicity in hu-
mans: A comprehensive review of the existing evi-
dence//Toxicology. – 2013. - Vol. 307. – pp.123–
135.
2.
Dhouib I, Jallouli M, Annabi A, Marzouki S, et al.
From immunotoxicity to carcinogenicity: the effects
of carbamate pesticides on the immune system.
//Environ Sci Pollut Res Int. – 2016. – Vol.23. – pp.
9448-9458.
3.
Dietert RR. Role of developmental immunotoxici-
ty and immune dysfunction in chronic disease and
cancer. //Reprod Toxicol. -2011.- Vol.31. – pp. 319-
326.
4.
Fukuyama, T., Kosaka, T., Tajima, Y.,Ueda, H., et
al. Prior exposure to organophosphorus and organo-
Влияние внутриутробного и раннего постнатального воздействия пестицидов на рост и …
150 2018, №3 (102) Проблемы биологии и медицины
chlorine pesticides increases the allergic potential of
environmental chemical allergens in a local lymph
node assay. //Toxicol. Lett. – 2010. – Vol. 199. – pp.
347-356.
5.
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. –
pp. 33-41.
6.
Lin HY, Glinsky GV, Mousa SA, Davis PJ. Thy-
roid hormone and anti-apoptosis in tumor cells.
//Oncotarget. - 2015. -Vol.17. - pp. 14735-14743.
7.
Mokarizadeh A, Faryabi MR, Rezvanfar MA,
Abdollahi M. A comprehensive review of pesticides
and the immune dysregulation: mechanisms, evi-
dence and consequences. //Toxicol Mech Methods. -
2015. Vol.25. – pp.258-278.
8.
Oripov F. S. Morphology of neuroendocrineim-
mune system of jejunum in early postnatal ontogene-
sis //European science review. – 2017. – №. 1-2. – С.
95-98.
9.
Skolarczyk J, Pekar J, Nieradko-Iwanicka B. Im-
mune disorders induced by exposure to pyrethroid
insecticides. //Postepy Hig Med Dosw. - 2017. –
Vol.8. – pp. 446-453.
10.
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 pe-
roxidation and antioxidant enzymes of the pregnant
rats and their offspring. //Medical and Health Science
Journal. – 2012. - Vol. 13. - pp. 93-98.
11.
Tukhtaev K. R., Tulemetov S. K., Zokirova N. B.,
Tukhtaev N. K. et al. Prolonged exposure of low dos-
es of Fipronil causes oxidative stress in pregnant rats
and their offspring. // The Internet Journal of Toxi-
cology. – 2013. – Vol. 10. - N. 1. www.ispub.com
/IJTO/10/1/14550.
12.
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 Science Journal – 2012. - Vol. 13. - pp. 86-92.
13.
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 Toxi-
cology. – 2013. – Vol. 10. - N. 1. www.ispub.com
/IJTO/10/1/14549.
14.
Tukhtaev N. K., Zokirova N. B. The influence of
in utero and early postnatal exposure to pesticides on
the process of cells apoptosis and proliferation in
immune and endocrine organs of the offspring
//European Science Review –Austria, Vienna, 2017. –
№3-4, – pp. 57-58.
15.
Tukhtaev N. K., Zokirova N. B., Tulemetov S. K.,
Tukhtaev K.R. Mechanisms of the toxic effect of in-
trauterine and early postnatal exposure to pesticides
on the development of the immune system of off-
spring//European Science Review –Austria, Vienna,
2018. – №3-4, – pp. 196-199.
ВЛИЯНИЕ ВНУТРИУТРОБНОГО И
РАННЕГО ПОСТНАТАЛЬНОГО
ВОЗДЕЙСТВИЯ ПЕСТИЦИДОВ НА РОСТ И
СТАНОВЛЕНИЕ ВИЛОЧКОВОЙ ЖЕЛЕЗЫ
ПОТОМСТВА
Н.К. ТУХТАЕВ
Ташкентская медицинская академия,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
Целью исследования было выявление ток-
сического эффекта внутриутробного и раннего
постнатального воздействия пестицидов на разви-
тие вилочковой железы (тимус) потомства. Экс-
перименты проводили на белых взрослых самцах
крыс, которые соответственно получали пестици-
ды ламбда-цигалотрин или фипронил в период
беременности и лактации. Потомство от экспери-
ментальных и контрольных животных изучался
на 3, 7, 14, 21 и 30 дни после рождения с исполь-
зованием методов морфологии, электронной мик-
роскопии и иммуногистохимии. Было показано,
что токсический эффект воздействия пестицидов
во время беременности и лактации проявляется в
виде замедления роста и формирования тимуса
потомства. Наряду с усилением гибели тимоцитов
внутри органа, воздействие пестицидов приводит
к снижению секреторной активности эпителио-
ретикулярных клеток Тм, свидетельствующих о
нарушениях регуляторной функции тимуса. В ме-
ханизме токсического действия пестицидов на
иммунную систему, ведущую роль играет дисба-
ланс 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 выяв-
ления гипотиреоза и окислительного стресса у
беременных женщин и новорожденных, с после-
дующей их фармакологической коррекцией.
Ключевые слова:
пестициды, лимфатиче-
ские узлы, селезенка, апоптоз клеток.
