THE IMPACT OF THE LOW-FREQUENCY ROTATING ELECTRIC FIELD ON THE «MOTHER - PLACENTA - FETUS» SYSTEM IN RATS WITH VARIOUS PROGNOSTIC STRESS RESISTANCE

Full Text

В настоящее время интенсивное использование электрической энергии в промышленности и в быту обуславливает многократное увеличение действия электромагнитного фона Земли. Неприспособленность живых организмов к резкому повышению уровня электромагнитного излучения приводит к увеличению нагрузки на организм, напряжению его компенсаторных возможностей с включением в процесс адаптации комплекса регуляторных систем. Результатом негативного действия электромагнитных излучений являются изменения на физиологическом, биохимическом и морфологическом уровнях [4, 5, 10, 22]. При этом репродуктивная система страдает раньше других, что проявляется снижением генеративной способности и увеличением частоты патологии беременности [19, 20]. По данным А. Д. Белкина [1], Ю. Г. Рябова и др. [14], Г. В. Ломаева и др. [6], наиболее опасными для человека являются вращающиеся электромагнитные поля. Эти поля образуются между любыми электропроводниками, на которые подаются напряжения, сдвинутые электрически по фазе и которые разнесены в пространстве. В незащищенных экраном помещениях вращающиеся электромагнитные поля могут 3 Окружающая среда Экология человека 2016.08 составлять до 80 % всех электромагнитных излучений [14]. В отличие от переменных электромагнитных полей механизмом действия ВЭП является не уровень поглощения энергии, а уровень энергетической насыщенности биообъекта и его структурная организация, поэтому эффект вращающихся полей проявляется даже при подпороговых значениях энергии [10]. Цель исследования: изучить морфофункциональные изменения в системе «мать - плацента - плод» при действии изолированного техногенного вращающегося электрического поля (ВЭП) и в сочетании его с иммобилизацией экспериментальных животных с разной индивидуальной стрессоустойчивостью. Методы Эксперименты проведены на белых беспородных беременных крысах-самках массой 180 - 220 г в осенне-зимний период с 10-го дня беременности. Животных содержали в виварии в стандартных условиях температурного и светового режима на достаточно калорийном рационе. Протокол эксперимента и выведение животных из опыта осуществляли в соответствии с принципами биоэтики, изложенными в «Международных рекомендациях по проведению медико-биологических исследований с использованием животных» (1985) и приказе Министерства здравоохранения Российской Федерации № 708н от 23.08.2010 г. «Об утверждении правил лабораторной практики». Для получения беременности к самкам в стадии проэструса-эструса подсаживали самцов в соотношении 1: 4. Беременность устанавливали на основании мониторинга кольпоцитограммы и обнаружения сперматозоидов в вагинальных мазках экспериментальных животных [2]. До начала опытов всех животных тестировали по методике «открытого поля». При тестировании регистрировались следующие поведенческие показатели: горизонтальная и вертикальная двигательная активность, латентный период первого движения, латентный период выхода в центр, количество пересеченных квадратов, количество стоек, общее время груминга и вегетативные показатели (число болюсов). Процесс регистрации и оценка поведенческих показателей животных проводилась с использованием программного комплекса RATTEST [19]. В зависимости от результатов поведенческих тестов животных делили на «активных» - стресс-устойчивых и «пассивных» - стресс-неустойчивых. Проведены две серии опытов. В первой серии беременных крыс (n = 27) подвергали действию техногенного ВЭП. Во второй беременных самок (n = 29) подвергали сочетанному действию техногенного ВЭП с хронической прерывистой иммобилизацией. Действие техногенного ВЭП осуществляли, помещая беременных крыс в центральную часть установки, моделирующей ВЭП. Используемая установка представляла один из вариантов физической модели высоковольтной линии электропередач, дополненной фазовращателем [11] (регистрационный номер заявки 2016100293 от 11.01.2016). Хроническую прерывистую иммобилизацию моделировали путем жесткой фиксации животных к лабораторным станкам за 4 конечности брюшком кверху, ежедневно по 60 минут в течение 10 дней. В опыт животных брали с 10-го дня беременности. Группой контроля служили «активные» и «пассивные» беременные самки (n = 32), не подвергавшиеся экспериментальным воздействиям. На 10-й день опытов животных выводили из эксперимента путем введения этаминал-натрия в дозе 60 мг/кг внутрибрюшинно и осуществляли забор крови из полостей сердца, а также проводили аутопсию самок и плодов. При макроскопическом исследовании последов оценивали степень их кровенаполнения, форму, цвет и консистенцию, а также осуществляли органометрию (измерение массы, объема и площади последов). У извлеченных плодов оценивали внешний вид и определяли массу тела. Показатель общей эмбриональной смертности рассчитывали по формуле Щербака [21]. В плодовой части плаценты определяли площадь околоворсинчатого пространства посредством наложения на цифровое изображение 100-точечной измерительной сетки в программе Adobe Photoshop CS2, используя формулу Пика S = n + k / 2 - 1, где n - число узлов внутри многоугольника, k - число граничных узлов. Цифровое изображение микроскопических срезов плацент получали с помощью цветной видеокамеры ^anon ЕОS 5D MK III». В плазме крови беременных самок (опытной и контрольной групп) определяли уровень 11-оксикор-тикостероидов (11-ОКС) [13]. Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием U-критерия Манна - Уйтни. Различия выборок считали достоверными при уровне значимости p < 0,05. Результаты обработаны с использованием программ Microsoft Excel 2005, Statistica 6,0. Результаты Техногенное ВЭП вызывало изменение содержания кортикостероидов в плазме крови беременных самок. Так, у опытной группы животных по сравнению с группой контроля наблюдалось повышение содержания гормонов на 7,8 % (Шмп =7 7, U кр = 47 < 62, р > 0,05) у «активных» и на 71,7 % (Шмп = 116, U кр = 182 < 216, р < 0,01) у «пассивных» особей (таблица). В условиях сочетанного с иммобилизацией экспериментальных животных действия ВЭП содержание 11-ОКС у стресс-устойчивых крыс повышалось на 63,8 % (Шмп = 62, Шр = 52 < 69, р < 0,05), у стресс-неустойчивых на 35,4 % (Шмп = 173, Шр = 154 < 185, р < 0,05). Сравнительный анализ эмбриологических данных показал снижение численности помета и уменьшение массы плодов, полученных как от «активных», так и от «пассивных» экспериментальных самок (см. таблицу). Так, при изолированном действии техногенного ВЭП 4 Экология человека 2016.08 Окружающая среда Содержание 11-оксикортикостероидов в плазме крови беременных самок и морфометрические показатели их последов и плодов при действии вращающегося электрического поля Показатель Контроль ВЭП ВЭП в сочетании с иммобилизацией животных СУ (n=13) Œ (n = 19) СУ (n=12) СН (n=15) СУ (n=13) СН (n=16) 11-ОКС, мкг/л 282 ± 33,7 328,21 ± 46,3 304,2 ± 19,7 563,7 ± 26** 462,05 ± 46,8* 444,1 ± 44,6* Площадь МВП, мкм2 44874 ± 3998 42763 ± 3522 623094 ± 97298** 596162 ± 98863** 183283 ± 24593** 199387 ± 28911** Масса плаценты, г 0,57 ± 0,04 0,61 ± 0,06 0,47 ± 0,015* 0,42 ± 0,01** 0,55 ± 0,02 0,48 ± 0,03 Площадь плаценты, см2 1,77 ± 0,15 1,76 ± 0,14 1,33 ± 0,06* 1,44 ± 0,06 1,65 ± 0,09 1,39 ± 0,19 Объем плаценты, см3 0,56 ± 0,05 0,58 ± 0,08 0,32 ± 0,045* 0,42 ± 0,04 0,61 ± 0,08 0,48 ± 0,09 Масса плода, г 4,11 ± 0,62 3,0 ± 0,58 1,93 ± 0,14** 1,42 ± 0,08** 3,11 ± 0,16 1,23 ± 0,21* Общая эмбриональная смертность, % 18,6 ± 0,3 10,9 ± 0,3 54,8 ± 4,1** 47,9 ± 3,9** 78,4 ± 8,5** 82 ± 5** Примечания: Статистически значимые отличия от контроля: * - р < 0,05; ** - р < 0,01. СУ - стресс-устойчивые животные, СН - стресс-неустойчивые животные, МВП - межворсинчатое пространство. эмбриональная смертность у «активных» животных достигала (54,8 ± 4,1) % (Шмп = 20, Шр = 47 < 62, р < 0,01), «пассивных» - (47,9 ± 3,9) % (Шмп = 0, Шр = 87 < 107, р < 0,01), средняя масса плодов составляла (1,93 ± 0,1) г (Шмп = 31, Шр = 63 < 89, р < 0,01) и (1,42 ± 0,01) г (Шмп = 19, Шр = 9 < 15, р > 0,05) соответственно. При этом масса плодов контрольных самок составляла у «активных» (4,11 ± 0,62) г, у «пассивных» - (3,0 ± 0,58) г. При сочетанном с иммобилизацией животных влиянии ВЭП общая эмбриональная смертность еще больше возрастала. У стресс-устойчивых самок она достигала (78,4 ± 8,5) % (Шмп = 20, Шр = 47 < 62, р < 0,01), у стресс-предрасположенных - (82 ± 5) % (Шмп = 0, Шр = 87 < 107, р < 0,01). Средняя масса полученных плодов снижалась у стресс-устойчивых в 1,3 раза (Шмп = 55, Шр = 27 < 41, р > 0,05), у стресс-неустойчивых - в 2,4 раза (Шмп = 41, Шр = 35 < 50, р < 0,05) по сравнению с контролем. Морфологические изменения последов, полученных от экспериментальных самок, находившихся в период беременности в условиях изолированного и сочетанного с иммобилизацией животных действия ВЭП, характеризовались снижением массы, объема и площади последов, расширением межворсинчатого пространства (лакун) лабиринтной части плацент и стазом крови в них. Последы имели преимущественно овальную форму с эксцентричным прикреплением пупочного канатика. Материнская и плодовая поверхности их были ба-грово-цианотичного цвета с белесоватыми очагами, бороздами и выраженным сосудистым рисунком. При действии изолированного ВЭП при микроскопическом исследовании в последах выявлены единичные узлы «регенераты» трофобласта и расширение площади материнских лакун лабиринтной части у «активных» самок до 623 094 ± 97 298 мкм2 (Шмп = 17, Шр = 533 < 60, р < 0,01), у «пассивных» до 596 162 ± 98 863 мкм2 (Шмп = 121, Шр = 329 < 380, р < 0,01). В последах, полученных от самок, находившихся в модели сочетанного с иммобилизацией животных воздействия ВЭП, обнаружено снижение количества материнских лакун и разрастание стромы. Площадь материнских лакун лабиринтного отдела плацент составила у «активных» (183 283 ± 24 593) мкм2 (Шмп = 130, Шр = 329 < 380, р < 0,01), у «пассивных» - (199 387 ± 28 911) мкм2 (Шмп = 19, Шр = 533 < 602, р < 0,01). Обсуждение результатов Техногенное вращающееся электрическое поле как при изолированном, так и при сочетанном с иммобилизацией животных действии вызывало повышение содержания кортикостероидов в крови «активных» и «пассивных» беременных самок, что позволяет верифицировать это влияние как стрессогенное. Разная степень повышения кортикостероидов в ответ на стрессорные воздействия у животных с разной прогностической устойчивостью к стрессу может объясняться особенностями реализации регулирующих систем, а именно генетически запрограммированной активацией нейромедиаторной системы в гипоталамо-лимбико-ретикулярных структурах мозга [3, 16, 17]. Патоморфологические изменения последов, наблюдаемые в наших опытах, при изолированном действии техногенного ВЭП (снижение массы, объема и площади) позволяют судить о формировании «экономичного режима» работы плаценты с выключением её периферической зоны и перераспределении тока крови к месту имплантации (централизация кровоснабжения), что необходимо для сохранения беременности. При замедлении роста последа уменьшается потребление кислорода клетками ворсин хориона и, как следствие, формируются условия для большей его отдачи плоду [7, 12]. Незначительные по сравнению с контролем изменения морфометрических показателей последов (масса, объем и площадь), наблюдаемые в условиях ВЭП с прерывистой иммобилизацией животных, можно объяснить процессом замещения паренхимы провизорного органа соединительной тканью, которая, вероятно, выполняет роль каркаса, но при этом не 5 Окружающая среда Экология человека 2016.08 обеспечивает достаточной функциональной активности плаценты. Расширение материнских лакун лабиринтной части плацент экспериментальных животных обусловлено растяжением их увеличенным притоком крови в результате включения компенсаторно-приспособительных механизмов системы «мать - плацента - плод». Это необходимо для сближения кровотоков матери и плода и создания оптимальных условий поступления кислорода к плоду [7, 8]. Агрегированные эритроциты и сладж, наблюдаемые при микроскопии в синусоидах последов опытных животных, свидетельствуют об изменении реологических свойств крови и нарушении микроциркуляции в плаценте. Эти нарушения приводят к трофическим и гипоксическим изменениям в ней, проявляющимся разрастанием клеток трофобласта с формированием узлов. В наших опытах структурные и гемодинамические изменения в последах, полученных от «активных» и «пассивных» самок, находившихся в период беременности в условиях действия изолированного и сочетанного с иммобилизацией ВЭП, приводят к нарушениям нутритивного статуса плаценты и снижению её функции, что проявляется низкой массой плодов и высокой эмбриональной смертностью и свидетельствует о развитии эмбрионов в условиях гипоксии [7, 8, 15]. Таким образом, результаты проведенных исследований показали, что техногенное ВЭП как изолированно, так и в сочетании с прерывистой иммобилизацией вызывает повышение содержания уровня кортикостероидов в плазме крови и формирует плацентарную недостаточность у самок-крыс. При этом наибольшие морфологические и функциональные изменения в системе «мать - плацента - плод» наблюдались в модели сочетанного с прерывистой иммобилизацией животных влияния ВЭП. У стресс-устойчивых самок сохранность репродуктивной функции была выше, чем у стресс-неустойчивых особей. Это подтверждает положение о том, что выраженность изменений в организме матери и плода при действии экстремальных факторов зависит не только от особенностей действующего стрессора (сила, модальность, длительность), но и от индивидуальной реактивности организма [18].

About the authors

T P Zajnaeva

Izhevsk State Medical Academy

Email: eristics@mail.ru
Izhevsk, Russia

S B Yegorkina

Izhevsk State Medical Academy

Izhevsk, Russia

References

Supplementary files