Сравнительное изучение действия полного длительного голодания И белковой недостаточности на состав периферической крови мышей СС57 Вr И. Л. ПОВЕРИЙ и В. И. ПРИЛЯЦКИЙ (Москва)

Сравнительное изучение действия полного длительного голодания И белковой недостаточности на состав периферической крови мышей СС₅₇Вr

И. Л. ПОВЕРИЙ и В. И. ПРИЛЯЦКИЙ (Москва)

Полное или частичное голодание является удобной экспериментальной моделью для изучения влияния обменных процессов на разнообразные формы жизнедеятельности организма, в том числе на клеточный состав кроветворных органов.

Как показали исследования XIX века (9, 12, 15, 18) и многочисленные материалы сравнительно последних лет (2, 8, 11, 13, 23 и др.) в разные стадии полного голодания в периферической крови различных млекопитающих наблюдаются определенные изменения концентрации и состава лейкоцитов. При этом концентрация лимфоцитов в отдаленные периоды голодания, как правило, уменьшается, а изменения лейкоцитарной формулы зависят, по-видимому, как от видовых особенностей животного, так и от фазы процесса.

Г. Селье (19, 25) полагал, что полное голодание является «стрессовым» фактором, воздействие которого на животных сопровождается нейтрофилезом, лимфопенией и эозинопенией.

Лимфатическая ткань у млекопитающих тонко реагирует на голодание. Так, при полном лишении животного пищи в тимусе, селезенке и лимфатических узлах возникают (особенно отчетливо заметные в терминальные периоды голодания) атрофические и дегенеративные явления (6, 16, 17, 25 и др.).

В то же время имеются данные об относительной устойчивости к голоданию циркулирующих лимфоцитов (1, 4, 21). Так, было отмечено повышение относительной концентрации лимфоцитов в крови голодающих крыс и людей (1, 23). У отдельных животных и людей доля лимфоцитов в формуле крови достигла 98—98,5%. Однако, у голодающих молодых кроликов подобных сдвигов не отмечалось (7).

Целью настоящей работы являлось изучение морфологических изменений в периферической крови мышей СС₅₇Вr при содержании животных на различных диетах и при полном голодании.

Выяснялись следующие вопросы:

а) зависимость морфологических показателей периферической крови мышей от содержания белка в диете и сравнение этих особенностей у животных, находящихся на безбелковой диете, с изменениями, происходящими при полном голодании;

б) в какой степени проявляются «стрессовые» изменения в периферической крови мышей при разных степенях белковой недостаточности и при полном голодании.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Эксперименты проведены на 91 мышах-самцах линии СС₅₇Вr, возраст животных 2—3 и 4—6 месяцев. Мыши данной линии устойчивы к различным воздействиям (14).

Опыты состояли из нескольких серий: в серии 1—животные лишались всякой пищи, кроме воды (полное голодание). Часть опытов этой серии была проделана в июле (6 мышей — подсерия 1а), часть — в ноябре-декабре (40 мышей — подсерия 16); в серии 2 мыши содержались на стандартизированной безбелковой диете, включавшей жиры и углеводы в количестве достаточном для стабилизации энергетического баланса в организме мышей. Эта серия также имела подсерии — 2а (июль, 5 животных) и 26 (ноябрь, декабрь — 5 животных); в серии 3 (июль) 5 мышей содержались в течение 4 дней на стандартизированной диете с 5% белка; в серии 4, часть которой проводилась в течение марта—апреля—мая (подсерия 4а — 30 мышей), а часть в течение ноября (подсерия 46 — 5 животных) мыши, в течение месяца, находились на стандартизированной диете, с 5% белка; в серии 5 (20 животных в марте—апреле—мае—подсерия 5а, и 5 мышей в ноябре — подсерия 56) животные получали в течение месяца стандартизированную диету с 20% белка[11]. Мыши более старшего возраста были использованы в опытах летних серий в связи с тем, что эти животные в силу большей упитанности и оптимальных температурных условий лета, позволяли выяснить предельную устойчивость мышей к голоданию.

Во всех сериях опытов у мышей производились регулярные исследования концентраций гемоглобина, эритроцитов и лейкоцитов в периферической крови, а также определялись лейкоцитарные формулы, по данным которых вычислялись абсолютные концентрации нейтрофилов (палочко-ядерные + сегментоядерные), лимфоцитов и эозинофилов.

Так как в сериях 1, 2 и 3 наблюдения продолжались не более 6 дней, то за контроль были приняты значения соответствующих показателей до качала опыта, а также данные специального исследования сезонной периодичности гематологических показателей у здоровых мышей СС₅₇Вr (данные от 83 мышей для ноября—декабря и данные от 20 мышей для июля). Эти же показатели (для ноября—декабря) приняты за контрольные для подсерий 46 и 56.

Контролем для подсерий 4а и 5а служила специальная группа из 55 мышей, получавших обычную полноценную диету, содержавшую зерно, овощи, молочные продукты и т. п, наблюдения над которыми проводились синхронно, с опытом.

Количественные данные подвергались биометрической обработке. При большом количестве наблюдений (п>10) вычислялась стандартная ошибка средней арифметической, при анализе малых выборок использовались непараметрические критерии. Производился коррелятивный анализ.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Среднестатистические показатели периферической крови у мышей СС₅₇Вr в июле были следующими: концентрация гемоглобина 15,4±0,09 г% (вариации 14,8—16,4 г%), концентрация эритроцитов — 11,1±0,21 млн. на мм³ (вариации 10,0 • 10⁶ — 12,7 • 10⁶ на мм³), концентрация лейкоцитов — 15,4 + 0,10 тыс. на мм³ (14,5 • 10³ — 16,1 • 10³ на мм³), концентрация нейтрофилов (суммарно палочкоядерные и сегментоядерные) 6,3±0,5 тыс. на мм³ (1,9 • 10³ — 9,0 • 10³), концентрация лимфоцитов — 8,3±0,6 тыс. на мм³ (4,9 • 10³ — 13,6 • 10³), концентрация эозинофилов — 0,55 тыс. на мм³ (0,15-10³— 0,95-10³).

Аналогичные показатели в ноябре-декабре были следующими: гемоглобин — 14,7±0,05 г% (13,8—15,0 г%), эритроциты 12,1 ±0,14 млн. на мм³ (10 • 10 — 13 • 10 на мм³), лейкоциты 15,2±0,18 тыс. на мм³ (12,8 • 10³ — 16,9 • 10³ на мм³), нейтрофилы 6,0±0,48 тыс. на мм³ (4,1 • 10³ — 8,7 • 10³ на мм³), лимфоциты 7,5±0,43 (5,0 • 10³ — 10,2 • 10³ на мм³, эозинофилы — 0,3 тыс. на мм³ (0,14 • 10³ — 0,55 • 10³ на мм³).

В первой серии опытов голодающие животные в группе 1а (июль) жили не более 5 суток, а в группе 16 (ноябрь-декабрь) не более 2 суток. Потеря веса у мышей при полном голодании достигала 20—30% от исходного.

В сериях 2 и 3 опыт был прекращен на 4—6 день и животные были забиты для гистологического исследования. Потеря веса в этих сериях колебалась от 7% до 21% от исходного.

Изменения гематологических показателей у мышей в 1, 2 и 3 сериях опытов представлены в таблицах 1 и 2.

Как следует из таблиц 1 и 2, в отдаленные сроки полного голодания у мышей наблюдается тенденция к уменьшению концентраций гемоглобина и эритроцитов в периферической крови, причем у животных, погибших от истощения на 6 день (июль, упитанные мыши 4—6 месяцев), анемичность к концу опыта была выражена в большей степени, чем у животных, погибших на 2 день голодания (ноябрь-декабрь, мыши 2—3 месяцев).

Таблица 1

Изменения концентраций гемоглобина, эритроцитов и лейкоцитов в периферической крови у мышей СС₅₇Вr при полном голодании, безбелковой диете и при диете 5% белка (показатели в конце опыта)

* Достоверное отличие от исходного показателя;

** В % к исходному показателю;

*** Индивидуальные вариации.

Общая концентрация лейкоцитов в те же сроки  голодания значительно снижается, причем в осенней подгруппе животных этот показатель уменьшается быстрее, чем у  голодающих мышей из летней подгруппы. Концентрация нейтрофилов у мышей, голодавших в июле, уменьшается к  концу опыта в той же степени, что и у животных, голодавших в ноябре-декабре, но лимфопения при голодании выражена значительно больше у- животных из осенней подгруппы.  Изменения концентрации эозинофилов у голодающих  животных подсерии 1а (июль) малодостоверны, однако у животных подсерии 16 (ноябрь-декабрь) к концу опыта отмечается значительная эозинопения (в среднем 0,05 • 10³ эозинофилов на мм³).

Таблица 2

Изменения концентраций нейтрофилов и лимфоцитов в периферической крови у мышей СС₅₇Вr при полном голодании, при безбелковой диете и при диете с 5% белка (показатели по дням опыта)

Примечания: Форма таблицы и обозначения аналогичны табл. 1. 

**** «3,5; 9,8» — выборочные средние арифметические для групп животных, на которых опыт был поставлен в ноябре или декабре соответственно.

6.3 — общая средняя арифметическая.

Корреляционный анализ показал, что в течение голодания в серии 1 (а, б) отмечается положительная корреляция концентраций эозинофилов и лимфоцитов (р>0) и отрицательная корреляция концентраций эозинофилов r<0).

При кормлении мышей безбелковой диетой в течение 4—6 дней (серия 2 (а, б)) отличия в показателях гемоглобина и эритроцитов были незначительны. У мышей, содержавшихся на диете без белка в июле, наблюдалось увеличение общей концентрации лейкоцитов, которое связано с лимфоцитозом, в то время как концентрация нейтрофилов у них или не изменяется или уменьшается. У мышей, содержавшихся на безбелковой диете в ноябре-декабре, отмечается незначительная лейкопения за счет некоторой лимфопении. Концентрация эозинофилов у животных серии 2 (а, б) существенно не меняется. Коррелятивный анализ не дал определенных результатов.

При содержании мышей в течение 4 дней на диете с 5% белка (серия 3, июль) у них возникает незначительная анемия, сочетающаяся с тенденцией к лимфоцитозу; концентрация эозинофилов достоверно не менялась. Коррелятивный анализ позволил обнаружить в серии 3 отрицательную зависимость между относительными величинами лимфоцитов и нейтрофилов, и эозинофилов и нейтрофилов, и положительную зависимость концентраций эозинофилов и лимфоцитов.

Изменения гематологических показателей у мышей в 4 и 5 сериях опытов представлены в таблице 3.

Месячное содержание мышей на стандартизированных диетах с 5% и 20% белка в течение весеннего периода не привело к существенным изменениям состава периферической крови животных. В серии 4а обнаружена достоверная эозинофилия (6% эозинофилов в формуле и 0,7 тыс. на мм³).

Кормление мышей стандартизированными диетами в осенний период вызывает у них тенденцию к лимфоцитозу, которая лучше выражена при содержании животных на диете (5% белка). В серии 56 наблюдается также нейтропения. Кроме того, в сериях 46 и 56 была достоверная эозинофилия (0,8 тыс. на мм³ и 0,65 тыс. на мм³ соответственно).

Таблица 3

Изменение гематологических показателей периферической крови мышей СС₅₇Вr при месячном кормлении их стандартизованными диетами с различным содержанием белка

* Отличия от контроля достоверны.

Обсуждение результатов

Как следует из полученных данных, изменение состава периферической крови в отдаленные сроки полного голодания (с водой) у мышей СС₅₇Вr заключается в тенденции к анемии и в существенной лейкопении. При этом концентрация лимфоцитов уменьшается в большей степени, чем концентрация нейтрофилов. Изменения концентрации эозинофилов при полном голодании находятся в положительной корреляции с изменениями концентрации лимфоцитов.

Таким образом, для состава лейкоцитов в периферической крови у голодающих мышей характерно: снижение абсолютных количеств нейтрофилов, лимфоцитов и эозинофилов (в 1 мм³ крови) и относительный нейтрофилез. Эти данные соответствуют в качественном и количественном отношении динамике показателей периферической крови при других острых «стрессовых» состояниях у мышеи. В то же время сведения об относительной устойчивости к голоданию концентрации лимфоцитов в периферической крови (полеченные в эксперименте на других животных: собаки, кролики, крысы, а также при голодании людей) не подтверждаются нашими данными, полученными при голодании мышей.

Устойчивость мышей СС₅₇Вr к голоданию зависит от состояния животных. В летнее время животные старшего возраста (4—6 месяцев) более устойчивы к голоданию. Они могут жить при полном отсутствии пищи (но с водой) до 6 суток. В конце осени мыши линии СС₅₇Вr (2—3 месяца) погибают после 2 дней полного голодания, что соответствует распространенным для этих животных литературным данным, где, очевидно, авторы изучали продолжительность жизни голодающих белых мышей в осенне-зимний период (10, 24).

Не исключено, что различное отношение к голоданию мышей в связи с сезоном находится в известной прямой зависимости изменения показателей крови и других параметров физиологических процессов грызунов от времени года (3, 20 и др.).

У животных из летней и осенней подгрупп в терминальный период полного голодания лимфопения и эозинопения в серии 16 достигают максимальной степени. Таким образом, эти показатели отражают степень тяжести состояния подопытных животных.

При содержании мышей в течение 4—6 дней на безбелковой диете или на рационе, содержащем 5% белка, показатели концентраций гемоглобина и эритроцитов существенно не меняются, концентрации нейтрофилов и эозинофилов в целом остаются стабильными, концентрация лимфоцитов или возрастает (до 175%) или падает (до 82%). Различия в изменениях числа лимфоцитов также зависят от сезонного фактора.

При длительном содержании мышей на диете с 5% белка (до 1 мес.) концентрация лимфоцитов повышается к концу опыта до 147% у осенней подгруппы животных, но остается стабильной у животных весенней подгруппы. Напротив, у мышей, длительно получавших дефицитную по белку пищу в весенний период, отмечается эозинофилия. Прочие гематологические показатели в таких случаях были относительно стабильны.

У мышей, получавших в течение месяца диету с 20% белка в весенний период, исследованные показатели существенно не изменились, однако, у животных из осенней подгруппы месячное содержание на данной диете вызывает нейтропению и лимфоцитоз, при стабилизационной суммарной концентрации лейкоцитов. Таким образом, лимфоцитоз у мышей является не только реакцией на белковую недостаточность, но и на изменения качественного состава пищи.

Из серии 2, 3, 4 следует, что мыши СС₅₇Вr устойчивы к белковой недостаточности.

Основные морфологические показатели периферической крови при диете с низким содержанием белка, как правило, поддерживаются на уровне не ниже «нормальных» цифр данного показателя.

Выводы

1. Устойчивость мышей СС₅₇Вr к полному голоданию зависит от состояния животных, в частности, от возраста и сезонного фактора.

2. Изменение состава лейкоцитов в периферической крови мышей СС₅₇Вr при полном голодании напоминает сдвиги, полученные при острых «стрессовых» реакциях: снижение абсолютных концентраций нейтрофилов, лимфоцитов и эозинофилов и относительный нейтрофилез.

3. При значительном снижении количества белка в диете, организм мышей СС₅₇Вr способен стабилизировать основные морфологические показатели периферической крови.

4. При содержании мышей СС₅₇Вr на стандартизованных диетах с 5% и 20% белка (полное покрытие суточного количества требуемого белка) в периферической крови животных часто отмечается лимфоцитоз. В одной из серий опытов с кормлением животных белководефицитной диетой наблюдалась статистически значимая эозинофилия.

5. Лимфоцитоз и эозинофилия находятся в некоторой зависимости от сезонного фактора и отражают или реакцию организма на белковую недостаточность или изменившийся качественный состав пищи.

6. Отсутствие белка в диете не препятствует возникновению лимфоцитарной реакции.

ЛИТЕРАТУРА

1. Агамова К. А. Костномозговое кроветворение при голодании и влияние на него внутривенных вливаний видовонеспецифической сыворотки. Экспериментальное исследование. Автореферат дисс. канд., М., 1955.

2. А г а м о в а К. А. Ученые записки 2 Моск. мед. ин-та, 1958, 16, 7.

3. Б а ш е н и и а Н. В. Экология обыкновенной полевки. М., 1962.

4. Бекенская А. И. Сб. научн. труд. Гос. ин-та усоверш. врачей им. Кирова, за 2-ой год Отеч. войны. Л,, 1944, 212.

5. В о л г а р е в Н. М. Бюлл. эксп. биол. и мед., 1957, 99, 12. 108.

6. Воронцова М. А. и Лиознер Л. Д. Физиологическая регенерация. М., 1955.

7. Зайцева Р. А. Регенерационные процессы в костном мозгу у молодого организма в норме, при голодании и парентеральном питании. Автореферат дисс. канд. М., 1956.

8. Зайцева Р. А. Ученые записки 2 Моск. мед. ин-та, 1958, 16, 30.

9. Каган Я. А. Кровь и кровяное давление у голодающих. СПБ. 1884.

10. К о н с т а н т и н о в В. А. В кн.: Механизмы патологических реакций. Л., 1950, 16, 180.

11. Кочарова Е. А. В кн.: Труды V Всесоюзного съезда анатомов, гистологов, и эмбриологов. Л., 1951, 502.

12. Любомудров П. В. Изменение крови и некоторых органов при голодании. Дисс. СПБ, 1893.

13. М а ч а в а р и а и и Э. Н. Морфологич. изменения периферической крови и кроветворного аппарата при экспериментальной алиментарной дистрофии. Автореферат дисс. канд., Тбилиси, 1952.

14. Медведев Н. Н. Вопросы онкологии, 1962, 8, 7, 120.

15. Окончиц Е. С. К вопросу об изменении морфолог, состава крови у кроликов при полном голодании и послед, откармливании. Варшава, 1893. Отуиск из «Архива лаборатории общей патологии» при Варшавском университете.

16. Поберий И. А. Ученые записки 2 Мск. мед. ин-та, 1958, 16, 63.

17. Полетаев П. И. Морфологический состав крови при полном и неполном (с водой) голодании у собак. Дисс. Сиб., 1894.

18. Селье Г. Бюлл. эксп. биол. и мед., 1939, 8, 9, 11, 339.

19. С л о н и м А. Д. Частная экологическая физиология млекопитающих. М.,—Л., 1962.

20. Чельцова О. Н. Журн. теор. и практ. мед., 1925, 1, 3—4, 363.

21. Ч е р к е с Л. А., С т р у к о в А. Й*., В о л г а р е в М. Н., Смирно в В. П. Вопросы питания, 1960, 19, 1, 3.

22. Шапиро Ю. Л. Патол. физиология и эксперимент, терап. 1963, 7 1 39.

24. D i 11 е г J. Anat. Rec., 1946, 96, 4, 562.

25. S е 1 у е Н. Physiolegy and pathology of the expesure to stress. Montreal, 1948.