Експериментальне моделювання апластичної анемії

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДУ «Інститут гематoлoгії та трансфузіoлoгії НАМН України», Київ

Експериментальне моделювання апластичної анемії

І.І. Лановенко

Резюме

моделювання апластичний анемія

Огляд літератури і власних даних про експериментальне відтворення (моделювання) апластичної анемії у лабораторних тварин за допомогою хімічних, фізичних, патофізіологічних та комбінованих пошкоджуючих впливів.

Ключові слова: апластична анемія, експериментальне моделювання.

Экспериментальное моделирование апластической анемии

И.И. Лановенко

ГУ «Институт гематологии и трансфузиологии НАМН Украины», Киев

Резюме

Обзор литературы и собственных данных об экспериментальном воспроизведении (моделировании) апластической анемии у лабораторних животных с помощью химических, физических, патофизиологичних и комбинированных повреждающих воздействий.

Ключевые слова: апластическая анемия, экспериментальное моделирование.

The experimental modeling of aplastic anaemia

I.I. Lanovenko

SI "Institute of Haematology and Transfusiology NAMS of Ukraine", Kyiv

Summary

Review of the literature and our own experimental data playback (modeling) of aplastic anaemia in laboratory animals using chemical, physical, pathophysiological and combined damaging influences.

Key words: aplastic anaemia, experimental modeling.

Анемії та анемічні стани, внаслідок значної поширеності та недостатньої ефективності лікування, складають величезну медичну і соціальну проблему. Особливо це стосується анемій апластичного ґенезу, які відрізняються надто тяжким перебігом і несприятливим прогнозом [1, 2, 4, 19, 20].

Апластична анемія (АА) - стан панцитопенії периферичної крові, обумовленої глибоким пригніченням всіх паростків кісткового мозку. За сучасними уявленнями, АА відносять до категорії мієлодисплазій; вона виникає в результаті пошкодження стовбурової клітини крові, наслідком чого є якісні та кількісні зміни клітин гемопоезу та їх мікрооточення, гіпоклітинність та жирова інфільтрація кісткового мозку. АА досить рідкісне захворювання, її частота складає 5 випадків на 1 млн. населення у рік; зустрічається частіше у осіб молодого віку, однаково часто у чоловіків і жінок [1, 10, 20].

Проведення ефективного патогенетичного лікування АА є невирішеною проблемою в зв'язку з тим, що до теперішнього часу відсутнє єдине уявлення про етіологію цього захворювання, не з'ясованими залишаються чисельні питання патогенезу. Патогенетичною основою анемій є гемічна гіпоксія. Для визначення ґенезу гемічної гіпоксії надзвичайну важливість має комплексне вивчення механізмів адаптації до гіпоксії, висвітлення системних, тканинних, клітинних і молекулярних механізмів розвитку гіпоксичного синдрому при анеміях взагалі і при апластичній анемії, зокрема. Нами доведено, що експериментальне вивчення можливостей корекції гемічної гіпоксії має значну актуальність для вирішення проблеми анемій [7].

Моделювання апластичних анемій, в першу чергу - відтворення захворювання в експерименті на лабораторних тваринах, є необхідним підґрунтям для вирішення складних питань патогенезу і пошуку нових шляхів і методів підвищення ефективності терапії цього захворювання.

Для відтворення АА в експерименті застосовуються різні підходи. Це обумовлено тим, що, за багаточисельними клінічними спостереженнями, до аплазії кістковомозкової тканини можуть призводити різноманітні етіологічні чинники: дія хімічних речовин, в тому числі лікарських засобів; іонізуюча радіація, інфекційні агенти, імунологічні розладнання, спадкові фактори та інші причини. У половині випадків причину розвитку цієї патології з'ясувати не представляється можливим.

Важкість вибору методу експериментального моделювання АА, таким чином, полягає не тільки в поліетіологічності цього захворювання й тому, що різні відомі методи моделювання анемій можуть бути застосовані для з'ясування тих чи інших конкретних задач, але і в зв'язку з вимогами, які пред'являють до будь-якої експериментальної моделі при проведенні експериментально-терапевтичних досліджень. Сюди відносяться: простота виконання, високий відсоток відтворювання і можлива найбільш повна відповідність моделі клінічній картині захворювання у людини.

Незважаючи на важливість проблеми вивчення патогенезу і лікування АА та значну кількість публікацій відносно клінічних досліджень, повідомлення про експериментальні роботи в даній галузі малочисельні. Можливо, це пов'язано з деякою недосконалістю відомих до теперішнього часу експериментальних моделей АА.

Класичним підходом до моделювання АА можна вважати підгостру і хронічну інтоксикацію бензолом. Підставою для застосування цієї речовини в експерименті слугували дані клінічних спостережень про масове професійне отруєння і розвиток АА у робітників гумової, взуттєвої, лакофарбової промисловості та інших виробництв, пов'язаних із застосуванням бензолу. У випадках підгострого або хронічного отруєння у постраждалих клінічно виявляється панцитопенія з розвитком тромбогеморагічного синдрому та анемії, яка досягає дуже високого ступеня - із зниженням гемоглобіну до 20%, і лейкопенії, при якій у важких випадках може розвинутися картина тяжкого септичного захворювання [1, 20].

Як правило, в експериментальних дослідженнях бензол застосовується для моделювання змін клітинного складу лейкоцитів периферичній крові. Причому, для досягнення результату досить ефективним вважається як метод відтворення лейкопенії (7 підшкірних введень бензолу кролям в дозі 0,1 мл/кг маси тварин впродовж тижня), так і лейкоцитозу (3 підшкірних введення в дозі 0,2 мл/кг маси) [3, 15].

Про стимулюючу дію малих доз бензолу на лейко- і еритропоез свідчать дані деяких клінічних спостережень, а також результати Американської бензольної комісії, яка проводила масові обстеження робітників, які працювали з бензолом. Розвиток симптомів АА при бензольній інтоксикації починається через тривалий термін, дія бензолу і його похідних на кістковий мозок прогресує повільно, зниженню кількості клітин в периферичній крові звичайно передує період їх збільшення [15, 20].

Відмічені вище факти, звичайно, ускладнюють задачу експериментатора і знижують відтворюваність даної моделі. Тим більш, що в процесі моделювання відмічається висока летальність тварин через нейротоксичну дію бензолу, та, в залежності від індивідуальної реактивності організму, відтворити АА вдається не у всіх тварин.

Найбільш зручним об'єктом при моделюванні АА слід вважати кролів. При моделюванні отруєння бензолом цитопенію викликає підшкірне введення кролям бензолу в дозі 1 мл/кг маси щоденно або через день. Зміни клітинного складу периферичної крові відбуваються переважно за рахунок псевдоеозинофілів. При розтині у частини тварин спостерігались атрофія кісткового мозку, нерідко з великою кількістю лейкоцитів з пікнотичними, поруйнованими ядрами. Більшість тварин при такій постановці досліду гинуло впродовж двох тижнів, а у частини тварин не спостерігалось значних змін ні в периферичній крові, ні в кістковому мозку, що вказує на виражену індивідуальну стійкість до отрути.

За даними інших керівництв по відтворенню захворювань у тварин, навіть невеликі дози бензолу (0,5 мл/кг підшкірно, через день, протягом 20-25 днів) викликають зниження кількості еритроцитів і вмісту гемоглобіну на 30-40%. Відновлення ж цих показників відбувається дуже повільно, не раніше 8-10 тижнів після припинення введень бензолу. Однак ще більше зменшення дози бензолу (0,1 або 0,05 мл/кг протягом 8 місяців і більше) не призводило ні до анемії, ні до лейкопенії, ні до тромбоцитопенії [15]. Модель бензольної інтоксикації, відтворену у кролів (бензол 1 мл/кг маси, введення протягом 10-12 діб), визнано як працездатну для доклінічного вивчення антианемічних засобів при АА з періодом анемізації більше 20 діб [8].

Менш коштовними, в порівнянні до кролів, є експерименти на дрібних лабораторних гризунах. В дослідах на мишах щоденним підшкірним введенням бензолу протягом 12 днів досягнуто достовірне, досить тривале зниження показників еритроцитів (на 30%), гемоглобіну (на 41%), тромбоцитів і лейкоцитів (до 14% і 17% вихідної кількості, відповідно).

Різниці в реакції тварин при інтоксикації бензолом можуть бути пов'язані з відмінностями у видовій та індивідуальній чутливості до отрути, в застосованих дозах (однократних чи сумарних), термінах спостереження (підгостре і хронічне отруєння), інтенсивності затравки (введення щоденні або через день), шляхах введення (внутрішньо - очеровинне, підшкірне, пероральне, інгаляційне) [3, 9, 15].

В зв'язку з тим, що проблема лікування АА набуває особливої актуальності, відбувається постійне удосконалення і відпрацювання більш адекватних експериментальних моделей апластичної анемії токсичного ґенезу.

Ретельно досліджена експериментальна АА на моделі у щурів, індукованої пероральним та підшкірним введенням бензолу. Самцям щурів Вістар вводили бензол підшкірно (п/ш) в дозі 2 мл/кг або перорально (п/о) в дозах 1,14 и 2 мл/кг. Протягом 4 тижнів виявлені зниження концентрації гемоглобіну, тромбоцитопенія, мікро- і макроцитоз в групах п/ш застосування бензолу в дозі 1,14 мл/кг і п/о в дозі 2 мл/кг. Впродовж 60 діб в групі п/ш застосування спостерігалось зменшення концентрації гемоглобіну, кількості еритроцитів і тромбоцитів, макроцитоз, лімфопенія та відносна нейтропенія. Протягом 120 діб зберігалася гипоклітинність кісткового мозку. Модель відповідала АА [12]. Rovira E. та співавт. [18] вивчали перебіг АА, індукованої похідним бензолу - альбендазолом. Визначені умови і дози, які призводять до розвитку стійкої трицитопенії з можливістю наступного застосування для проведення наукових досліджень.

Автори обговорюють працездатність моделей АА для скринінгу та тестування фармакологічних антианемічних засобів [12, 18].

Окрім хімічних речовин, зокрема бензолу і його похідних, в спеціальних фундаментальних і фармакологічних дослідженнях розробляють або удосконалюють методи моделювання АА із застосуванням ураження кісткового мозку за допомогою опромінення, лікарських заходів, хіміотерапевтичних препаратів, колонієстимулюючих факторів гемопоезу, інтерлейкинів, порушення імунологічної реактивності і зриву імунологічного захисту. Враховуючи той факт, що природньо в оточуючому людину середовищі діють асоціації шкідливих чинників та екологічних обставин, при моделюванні АА іноді застосовують комбінації різних токсичних впливів чи уражень (наприклад, опромінення з хімічною речовиною).

Наводимо найбільш цікаві, на наш погляд, розробки в цьому напрямку.

Jongen-Lavreneic M. та співавт. [13] досліджували анемію у щурів, яку викликали інтерлейкином-6 (ІЛ-6). Автори вказують на можливий патогенетичний зв'язок цієї експериментальної моделі з анемією, яка спостерігається при хронічному запаленні. Ю.В. Ніколаєнко та співавт. [9] доліджували особливості еритропоезу і перебіг постгеморагічної анемії у щурів, які знаходились протягом 100 днів в умовах обмеженої рухової активності. В огляді Lu G. та Liu J. [14] стисло викладені дані про зміни вмісту в еритроцитах хворих на АА білків, фосфоліпідів, жирних кислот. Представлена модель розвитку АА у щурів, які вдихали бензин впродовж 4 місяців. Розглянуті зміни вуглеводного і нуклеотидного обміну в еритроцитах. Автори аналізують вплив введення препарату Sheng-Mai на функції еритроцитів при АА у щурів. Raja K.B. та співавт. [16] спостерігали значні порушення метаболізму заліза у трансгенних мишей з гіпопластичною анемією, яка виникає внаслідок неповного дефіциту еритропоетину. Rodriques J.N. та співавт. [17] визначили взаємозв'язок тіклопідину і важкої АА. Звертається увага на можливість відтворення відповідної експериментальної моделі АА.

Daiker D.H. та співавт. [11] досліджували генотоксичність комбінованої дії бензолу та опромінення. Тестування потенційного синергізму за генотоксичностю при дії бензолу (1, 10 і 50 ррт) і гамма- опромінення (0,1-0,2 Гр) проведено на лабораторних мишах лінії DBA/2; бензол вводили інгаляційним шляхом. Клітини кісткового мозку аналізували на присутність мікроядер і хромосомних аберацій; лімфоцити селезінки - на присутність мікроядер і сестринських хроматидних обмінів (СХО). Показано, що в обох мікроядерних тестах кожний з досліджених типів події обумовлюють сильний позитивний відгук, однак їхня комбінована дія не призводить до будь-якого суттєвого посилення генотоксичності. За двома іншими критеріями (СХО і аберації) отримані аналогічні результати, хоча в цих випадках відмічена менша чутливість і до бензолу, і до гамма-опромінення. В цілому, отримані результати підтвердили відсутність синергізму двох вивчених факторів в межах досліджених доз.

В роботі Putinsteva E. [15] здійснено критичний огляд і аналіз фізичних, хімічних, біологічних, біохімічних факторів та їх асоціацій, які інгібують гемопоез з наступним розвитком аплазії кісткового мозку; показано їх сучасне значення і майбутність, наведені узагальнення з проблеми.

Нами для проведення цілеспрямованих фундаментальних і прикладних наукових досліджень розроблені, вдосконалені та опрацьовані власні експериментальні моделі та модифікації апластичної анемії в дослідах на лабораторних мишах та щурах. Розроблені експериментальні моделі АА токсичного, токсико-радіаційного і комбінованого ґенезу. При моделюванні АА токсичного ґенезу застосовували хронічну інтоксикацію бензолом - підшкірне введення бензолу в дозі 0,2 мл на 100 г маси тварин, через добу протягом від одного (12 ін'єкцій) до двох місяців (24 ін'єкції). При утворенні моделі АА токсико-радіаційного ґенезу застосовували п'ять введень бензолу за аналогічним режимом, після чого через добу застосовували зовнішнє у-опромінення у дозі 5 Гр. Модель АА складного ґенезу (комбіноване ураження) створюється застосуванням бензолу (5-8 введень) з наступним одноразовим (через добу) застосуванням крововтрати (25% ОЦК) і фенілгідразину (5 мг/100 г маси, внутрішньоочеровинно). Після застосування бензольної інтоксикації відтворюється модель АА легкого ступеня важкості в стадії подразнення і гіпоплазії кістковомозкового кровотворення, а після застосування бензолу в комбінації з іншими ушкоджуючими агентами відтворюється модель АА середнього ступеня важкості в стадіях від подразнення до гіпоплазії з елементами аплазії (ознаками спустошення) кістковомозкового кровотворення [5-7].

На розроблених моделях здійснюються фундаментальні дослідження для вивчення закономірностей і механізмів пошкоджень кисневі-транспортної системи, тобто ґенезу гемічної гіпоксії, при апластичній анемії та можливості її корекції в умовах експериментальної терапії за допомогою застосування біологічно активних речовин (низькомолекулярних пептидів, антиоксидантів), регуляції метаболізму оксиду азоту та глутатіону, а також гіпоксичного тренування.

Література

1. Абдулкадыров К.М. Апластическая анемия / К.М. Абдулкадыров, С.С. Бессмельцев. - М.; СПб.: Наука: Изд-во KN, 1995. - 248 с.

2. Алексеев Н.А. Анемия: Практическое руководство / Н.А. Алексеев. - СПб.: Гиппократ, 2004. - 511 с.

3. Нарушение липидной пероксидации и ферментной антиоксидантной защиты в эритроцитах крыс с экспериментальной аплазией кроветворения; коррекция аскорбатом и глицином / М.И. Баканов, Л.П. Быкова, Ю.В. Герасимова [и др.] // Вестн. нов. мед. технол. - 1998. - 5, № 2. - С. 67-70.

4. Котоян Э.Р. Клиническая гематология: Руководство для врачей / Э.Р. Котоян. - М.: МИА, 2003. - 245 с.

5. Моделирование апластической анемии в эксперименте / И.И. Лановенко, В.И. Федоров, С.Ю. Сергутина [и др.] // Актуальные вопросы гематологии и трансфузиологии: Материалы Рос. науч.-практ. конф. (Санкт-Петербург, 8-10 июня 2004 г.). - СПб., 2004. - С. 75.

6. Деклараційний пат. на корисну модель 9423 UA, МПК7 G 09 B 23/00.

7. Спосіб моделювання гіпопластичної анемії в експерименті / І.І. Лановенко, В.І. Федоров, Н.П. Доценко; заявник та патентовласник Інститут гематології та трансфузіології АМН України. - № u 200503481; заявл. 13.04.2005; опубл. 15.09.2005, Бюл. № 9.

8. Лановенко І.І. Реактивність кисневотранспортної системи та генез гіпоксії при гіпоплазії кровотворення / І.І. Лановенко, Г.П. Гащук // Доповіді національної академії наук України. - 2011. - № 11. - С. 160-168.

9. Доклиническое изучение антианемических средств, антикоагулянтов и фибринолитиков // Доклиническое исследование лекарственных средств: метод. рекомендации / Максимов Ю.Н., Лановенко И.И. - К.: ИД «Авиценна», 2002. - С. 302-310.

10. Влияние длительной гипоксии на эритроцитарную систему крыс / Ю.В. Николаенко, Л.С. Горожанина, Г.И. Кашманова, Л.А. Полумискова // Вестн. Иван. мед. акад. - 1997. - 2, № 1-2. - С. 24-27.

11. Шиффман Ф.Дж. Патофизиология крови: Пер. с англ. / Ф.Дж. Шиффман. - М., СПб.: Изд-во «Бином - Невский Диалект», 2000. - 448 с.

12. Genotoxic effects of combined exposure to benzene and radiation: Abstr. Environ. Mutagen Soc. 29th Annu. Meet., Anaheim, Calif., March 21-26, 1998 / D.

13. H. Daiker, E.M. Postlethwait, W.W. Au [et al.] // Environ. and Mol. Mutagenes. - 1998. - Vol. 31, Suppl. No 29. - P. 39.

14. Anemia aplastica: Modelo para su induccion con benceno por via oral y subcutanea en ratas / E.B. Escorcia, R.V. Lezama, A.M. Torres [et al.] // Sangre. - 1997. - Vol. 42, No 5. - P. 357-362.

15. IL-6-induced anaemia in rats: Possible pathogenetic implications for anaemia observed in chronic inflammentions / M. Jongen-Lavreneic, H.R.M. Peeters, Н. Rosenmuller [et al.] // Clin. and Exp. Immunol. - 1996. - Vol. 103, No 2. - P. 328-334.

16. Lu G. Membrane changes and metabolic disorders in erythrocytes of patients and rat models with aplastic anemia / G. Lu, J. Liu // Clin. Med. J. - 1996. - Vol. 109, No 1. P. 49-51.

17. Putinsteva E. Factores inhibidores de la hematopoyesis: Presente y futuro / Е. Putinsteva // Sangre. - 1996. - Vol. 41, No 6. - P. 459-463.

18. Iron metabolism in transgenic mice with hypoplastic anaemia due to incomplete deficiency of erythropoietin / K.B. Raja, P.U. Maxwell, P.J. Ratcliff [et al.] // Brit. J. Haematol. - 1997. - Vol. 96, No 2. - P. 248-253.

19. Ticlopidine and severe aplastic anemia / J.N. Rodriques, A. Fernandez-Jurado, J.C. Deguez [et al.] // Amer. J. Hematol. - 1994. - Vol. 47, No 4. - P. 332.

20. Rovira E. Anemia aplastica inducida por albendazol / E. Rovira, M. Garcia, D.E. Castera // Med. Clin. - 1998. - Vol. 110, No 12. - P. 477.

21. Tichelli A. Treatment of acquired aplastic anemia / A. Tichelli // The Hematology Journal. - 2003. - Vol. 4, Suppl. No 3. - P. 94-100.

22. Young N.S. The pathophysiology of acquired aplastic anemia / N.S. Young, І. Maciejewski // New Engl. J. Med. - 1997. - Vol. 336, No 19. - P. 1365-1372.

Размещено на Allbest.ru