Существует высокая вероятность регулярной экспозиции населения нано- и микроразмернымми частицами CaO при употреблении продуктов, напитков и питьевой воды. Такое хроническое воздействие с достаточно высокой вероятностью приводит к изменению химических и физических параметров эритроцитов, что влияет на реологические свойства крови.

Цель работы. Определить как хроническое воздействие нано- и микроразмерного оксида кальция, поступающего из окружающей среды, влияет на морфологические, физические и химические параметры эритроцитов крови.

Материалы и методы исследования. Объектом исследования была кровь половозрелых самок белых крыс линии Wistar. Экспериментальные животные были разделены на три группы по 12 особей в каждой. Животным группы опыта вводили суспензию нанодисперсного оксида кальция (10-70 нм). Животным группы сравнения в аналогичной дозе и способом вводили суспензию микродисперсного оксида кальция (100-250 нм). Животным группы контроля вводили основу суспензии (дис. вода) без веществ в эквивалентном объёме. Схема эксперимента соответствовала определению кумуляции методом Лимма. В первые 4 дня ежедневно вводится доза равная 1/10 ЛД50 (ЛД50 - 2000 мг/кг), затем дозу повышали в 1,5 раза и вводили последующие 4 дня, при таком последовательном повышением дозы каждые 4 дня эксперимент был завершен на 20 день.

Физические и химические параметры эритроцитов определяли стандартизированными методами лабораторной диагностики, учитывали следующие параметры: количество эритроцитов в литре крови, концентрация гемоглобина, гематокрит, средний объем эритроцита, среднее содержание гемоглобина в отдельном эритроците и средняя концентрация гемоглобина в эритроцитарной массе.

Морфологический анализ эритроцитов проводили на изображениях гематологических мазков, окрашенных по методу Романовского–Гимзы, полученных на поляризационном микроскопе (Carl Zeiss, Германия Nikon Eclipse LV100NPOL). Учитывали следующие параметры формы эритроцитов: приведенный диаметр Ферет, коэффициент сферичности, соотношение сторон и коэффициент выпуклости. Обработка изображений проводилась с помощью расчетного блока, встроенного в универсальное программное обеспечение ImageJ. Статистическая обработка результатов была проведена методом однофакторного дисперсионного анализа.

Результаты и их обсуждение. Общая тенденция такова, что количество эритроцитов при воздействии как микро-, так и нанодисперсного оксида кальция, возрастает на 6%, а содержание гемоглобина в отдельном эритроците снижается на 4%, концентрация гемоглобина в крови при этом снижается на 8-9%.

Средний объем эритроцита снизился относительно контрольного показателя в группе сравнения и опыта на 3,8 и 4,7 фл, соответственно. Аналогичное явление обнаружено при оценке среднего содержания гемоглобина в отдельном эритроците, величина которого статистически значимо снижается в группе сравнения на 1,2 пг и в группе опыта на 1,7 пг относительно контроля.

При исследовании морфологии выявлено, что морфологические изменения эритроцитов при воздействии микроразмерного оксида кальция проявляются в сокращении диаметра на 0,5 мкм и показателя соотношения сторон на 0,03. При воздействии наноразмерных частиц статистически значимо отличаются все морфологические показатели: диаметр уменьшается относительно контрольной группы в 1,2 раза, а относительно группы сравнения в 1,1 раз, коэффициент сферичности увеличивается относительно контрольного показателя на величину 0,1, соотношение сторон – на величину 0,1, коэффициент выпуклости – на 0,01.

В совокупности анализ изменений физических, химических и морфологических характеристик позволил установить, что воздействие оксида кальция при многократном пероральном поступлении приводит к уменьшению размера эритроцитов и снижению их насыщенности гемоглобином. Морфологические изменения свидетельствуют о том, что при воздействии наноразмерных частиц оксида кальция эритроциты приобретают более сферическую форму, это указывает на преждевременное старение эритроцитов, сферическая форма старых эритроцитов препятствует их прохождению через внутриэндотелиальные синусы селезенки.

Вывод. При хроническом воздействии нано- и микроразмерного оксида кальция, поступающего из окружающей среды, уменьшается диаметр и изменяется форма эритроцитов крови, при этом уменьшается содержание гемоглобина как в отдельных эритроцитах, так и в эритроцитарной массе крови в целом, снижается гематокрит. Выявленные изменения могут приводить к нарушению газового обмена крови и отклонению её реологических свойств от нормальных показателей, в совокупности воздействие характеризуется, как преждевременное старение эритроцитов.

There is a high probability of regular exposure of the population to nano- and micro-sized CaO particles when consuming food, beverages and drinking water. Such chronic exposure with a sufficiently high probability leads to a change in the chemical and physical parameters of red blood cells, which affects the rheological properties of blood.

The purpose of the work. To determine how chronic exposure to nano- and micro-sized calcium oxide coming from the environment affects the morphological, physical and chemical parameters of red blood cells.

Materials and methods of research. The object of the study was the blood of sexually mature female white rats of the Wistar line. The experimental animals were divided into three groups of 12 individuals each. The animals of the experimental group were injected with a suspension of nanodispersed calcium oxide (10-70 nm). A suspension of microdispersed calcium oxide (100-250 nm) was administered to animals of the comparison group in a similar dose and method. The animals of the control group were injected with a suspension base (dis. water) without substances in an equivalent volume. The experimental scheme corresponded to the definition of cumulation by the Limm method. In the first 4 days, a dose equal to 1/10 LD50 (LD50 - 2000 mg / kg) was administered daily, then the dose was increased 1.5 times and the next 4 days were administered, with such a sequential dose increase every 4 days, the experiment was completed on day 20.

Physical and chemical parameters of erythrocytes were determined by standardized methods of laboratory diagnostics, the following parameters were taken into account: the number of erythrocytes in a liter of blood, the concentration of hemoglobin, hematocrit, the average volume of erythrocytes, the average hemoglobin content in a single erythrocyte and the average concentration of hemoglobin in the erythrocyte mass.

Morphological analysis of erythrocytes was performed on images of hematological smears stained by the Romanovsky–Giemza method obtained using a polarization microscope (Carl Zeiss, Germany Nikon Eclipse LV100NPOL). The following parameters of the erythrocyte shape were taken into account: the reduced diameter of the ferrets, the sphericity coefficient, the aspect ratio and the convexity coefficient. Image processing was carried out using a calculation unit built into the ImageJ universal software. Statistical processing of the results was carried out by the method of single-factor analysis of variance.

Results and their discussion. The general trend is that the number of red blood cells under the influence of both micro- and nanodispersed calcium oxide increases by 6%, and the hemoglobin content in a single erythrocyte decreases by 4%, while the concentration of hemoglobin in the blood decreases by 8-9%.

The average volume of red blood cells decreased relative to the control indicator in the comparison group and the experiment by 3.8 and 4.7 fl, respectively. A similar phenomenon was found when assessing the average hemoglobin content in a single erythrocyte, the value of which statistically significantly decreases in the comparison group by 1.2 pg and in the experimental group by 1.7 pg relative to the control.

In the study of morphology, it was revealed that morphological changes in erythrocytes under the influence of micro-sized calcium oxide are manifested in a reduction in diameter by 0.5 microns and the aspect ratio by 0.03. When exposed to nanoscale particles, all morphological indicators differ statistically significantly: the diameter decreases relative to the control group by 1.2 times, and relative to the comparison group by 1.1 times, the sphericity coefficient increases relative to the control indicator by 0.1, the aspect ratio by 0.1, the convexity coefficient by 0.01.

Together, the analysis of changes in physical, chemical and morphological characteristics allowed us to establish that the effect of calcium oxide with repeated oral intake leads to a decrease in the size of red blood cells and a decrease in their saturation with hemoglobin. Morphological changes indicate that when exposed to nanoscale calcium oxide particles, erythrocytes acquire a more spherical shape, this indicates premature aging of erythrocytes, the spherical shape of old erythrocytes prevents their passage through the intraendothelial sinuses of the spleen.

Conclusion. With chronic exposure to nano- and micro-sized calcium oxide coming from the environment, the diameter decreases and the shape of red blood cells changes, while the hemoglobin content decreases both in individual red blood cells and in the red blood cell mass as a whole, hematocrit decreases. The revealed changes can lead to a violation of blood gas metabolism and a deviation of its rheological properties from normal parameters, in aggregate, the effect is characterized as premature aging of red blood cells.