Морфологические изменения в легких крысы при воздействии веществ, содержащих лантан и фталат свинца

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Морфологические изменения в легких крысы при воздействии веществ, содержащих лантан и фталат свинца

03.03.04 - клеточная биология, цитология, гистология

14.03.01 - анатомия человека

На правах рукописи

Пискарева Евгения Ивановна

Волгоград - 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Ставропольская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения и социального развития РФ».

Научные руководители: доктор медицинских наук, профессор Коробкеев Александр Анатольевич

кандидат медицинских наук, доцент Радцева Галина Львовна

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор Краюшкин Александр Иванович

доктор медицинских наук, профессор Дубовая Татьяна Клеониковна

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет»

Защита диссертации состоится «____» ____________ 2010 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д-208. 008. 01 при : ГОУ ВПО «Волгоградский государственный медицинский университет Росздрава» по адресу: 400131, г. Волгоград, пл. Павших борцов, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Волгоградского государственного медицинского университета.

Автореферат разослан «____» ____________ 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор медицинских наук, доцент Н.В. Григорьева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования

В развитии многих хронических заболеваний человека важную роль играет экология. Химические вещества, являющиеся продуктами переработки различных отраслей промышленности и универсальными загрязнителями, поступают в окружающую среду, способствуют нарушению экологического баланса (Доронина О. Д., 2003; Гутникова А.Р. с соавт., 2009; Torfs R. et al., 2004) и представляют собой риск для здоровья людей, контактирующих с ними (Омирбаева С.М., 2004; Захарина Л.И. с соавт., 2009; Jarup L., 2003). Даже в малых дозах, не вызывающих выраженных токсических эффектов, ксенобиотики (тяжелые металлы, редкоземельные элементы и др.) могут оказывать действие, приводящее к дезадаптации организма (Трахтенберг И.М., 2004; Мукашева М.А., Кулкыбаев Г.А., 2006; Никитин А.И., 2006). Данные вещества способны накапливаться в биологических средах человека (Черных Н.А. с соавт., 2004; Мукашева М.А., Кулкыбаев Г.А., 2006; Zientek H.t, Brzozowski M., 2003) и, обладая полиорганным влиянием, вызывать нарушение целостности тканей и органов, завершающееся возникновением разнообразных патологий (Черных Н.А., Баева Ю.И., 2004; Тараненко Н.А. с соавт., 2009; Calvert G.M. et al., 2003).

Изменение строения одного из тканевых компонентов отражается на функциональных и структурных свойствах других тканевых систем, проявляющихся в дисгармонии межтканевых взаимоотношений. Вопрос взаимодействия между тканями до настоящего времени остается крайне актуальным (Гаршин В.Г., 1939; Лазаренко Ф.М., 1939, 1947; Студитский А.Н., 1948, 1965; Заварзин А.А., 1953; Пальцев М.А., Северин Е., 2003; Разумов В.В., 2006; Sakakura, T., 1991; Desmouliere A. et al., 2004), так как выяснение биологических механизмов воздействия токсических веществ на межклеточном и межтканевом уровнях имеет большое значение для понимания патогенеза различных заболеваний.

Основной путь поступления ксенобиотиков в организм человека - ингаляционный, поэтому в структуре заболеваемости преобладают болезни органов дыхания (Коган Е.А. с соавт. 2003; Колпакова А.Ф., 2004; Вострикова Е.А. с соавт., 2005; Кузьмина Л.П. с соавт., 2008). Морфологическим изменениям, возникающим в воздухоносных путях и респираторных отделах легкого при вдыхании токсических веществ, посвящено значительное число работ (Али-Риза А.Э. с соавт., 2002; Ахметжанова Б.Т. с соавт., 2005; Сюрин С.А. с соавт., 2008; Шерхов З.Х. с соавт., 2009; Bogdaffy Matthew S., 2003). В немногочисленных исследованиях по изучению влияния лантана и различных соединений свинца на дыхательную систему картина нарушений структур дыхательной системы представлена не полностью (Журба О.М. с соавт., 2005; Лебедько О.А., Рыжавский Б.Я., 2005; Антонюк С.В., 2006), что делает актуальным изучение данного вопроса.

Вместе с тем, данные по сравнительной характеристике ингаляционного воздействия лантана и фталата свинца в различных концентрациях и возникающих под их влиянием межклеточных и межтканевых взаимодействий в тканях легкого в литературе отсутствуют. Не освещена степень выраженности морфологических изменений со стороны компонентов органов дыхания через определенное время после прекращения ингаляционного воздействия вышеуказанных веществ.

Отсутствие литературных данных о морфологических изменениях и межтканевых взаимодействиях в легких, возникающих при ингаляционном воздействии лантана и фталата свинца, определило цель и задачи настоящего исследования.

Цель исследования

Выявить закономерности изменений структурных компонентов легкого при хроническом ингаляционном воздействии лантана и фталата свинца в различных концентрациях.

Задачи исследования

1. Изучить морфологическое состояние легких крысы при хроническом ингаляционном воздействии люминофоров, содержащих лантан и фталат свинца в малой (0,5 мг/м3), средней (5 мг/м3) и большой (50 мг/м3) концентрациях.

2. Представить сравнительную характеристику изменений в тканях легкого при воздействии лантана и фталата свинца в различных концентрациях.

3. Провести исследование морфометрических показателей структурных компонентов легких крысы в норме и в условиях эксперимента.

4. Определить степень выраженности морфологических изменений и их влияние на возникновение хронических воспалительных процессов в легких по истечении 4-х месячной хронической ингаляционной затравки животных и через 30 дней после прекращения ингаляции.

Научная новизна работы

Впервые описаны морфологические изменения компонентов легкого, возникающие при хроническом ингаляционном воздействии лантана и фталата свинца в различных концентрациях, проведен статистический подсчет морфометрических показателей (перибронхиальных инфильтратов в области корня легкого; перибронхиальных инфильтратов легких среднего калибра; периваскулярных инфильтратов; высоты эпителия бронхов среднего калибра; количества бокаловидных клеток на 100 мкм базальной мембраны; площади ядер эпителия бронхов среднего калибра) и дана их сравнительная характеристика.

Впервые показано, что при использовании малых, средних и больших доз лантана или фталата свинца в легком возникают изменения, приводящие к развитию хронических воспалительных процессов. Установлено, что через 30 дней после прекращения ингаляции деструктивные изменения в легких продолжаются.

Научно-практическая значимость работы

Результаты исследования расширяют современные представления о структурных преобразованиях органов дыхания, о характере межклеточных и межтканевых взаимодействий в легких, возникающих при воздействии на них токсических веществ.

Полученные данные могут использоваться в учебном процессе на кафедрах гистологии, эмбриологии с цитологией; анатомии человека; патологической анатомии; общей гигиены с экологией, а также быть приняты во внимание при патогистологическом исследовании легких для уточнения вопросов этиологии, патогенеза, лечения и профилактики заболеваний органов дыхательной системы среди профессиональных групп населения.

Реализация результатов исследования

Материалы диссертации внедрены в учебный процесс на кафедрах гистологии, эмбриологии с цитологией; анатомии человека; патологической анатомии; общей гигиены с экологией Ставропольской государственной медицинской академии и в практику патологоанатомического отделения ГУЗ «Ставропольского краевого клинического центра специализированных видов медицинской помощи» г. Ставрополя.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Морфологические нарушения компонентов легкого, возникающие в результате ингаляционного воздействия люминофоров с содержанием лантана или фталата свинца в различных концентрациях, характеризуются изменениями морфометрических показателей, свидетельствующих о развитии в легких хронических воспалительных процессов.

2. Структурная перестройка клеточного и тканевого состава легких, сохраняющаяся через 30 дней после прекращения ингаляционной затравки животных, указывает на токсическое, фиброгенное, кумулятивное и сенсибилизирующее действия исследуемых веществ.

Апробация работы

Основные материалы диссертации доложены и обсуждены на заседаниях кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии (Ставрополь, 2005-2009), проблемной комиссии по «Физиолого-морфологическим направлениям» (Ставрополь, 2005), научно-координационном Совете СтГМА (Ставрополь, 2006), XIV итоговой (межрегиональной) научной конференции студентов и молодых ученых (Ставрополь, 2006), YI Всероссийском съезде анатомов, гистологов, эмбриологов (Саратов, 2009).

Апробация работы осуществлена на расширенном межкафедральном заседании с участием сотрудников кафедр гистологии, эмбриологии с цитологией, анатомии человека, патологической анатомии с курсом судебной медицины, биологии с экологией, гигиены с экологией Ставропольской государственной медицинской академии (Ставрополь, 2009).

Публикации результатов исследования

По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ, 1 из них - в журнале изданий, рекомендованных Перечнем ВАК РФ для публикации результатов кандидатских диссертаций.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 121 странице машинописного текста, иллюстрирована 48 рисунками, из них - 7 диаграмм. Состоит из введения, обзора литературы, главы материалов и методов исследования, собственных наблюдений, обсуждения полученных результатов, выводов. Список литературы содержит 242 источника (203 - отечественных и 39 - зарубежных).

Материал и методы исследования

Исследования носили экспериментальный характер. Протокол экспериментов по выбору, содержанию животных, моделированию патологических процессов и выведению животных из опыта составлен в соответствии с принципами биоэтики (GLP) и учетом приказа МЗ РФ № 267 от 19.06.2003 «Об утверждении правил лабораторной практики». Отбор, содержание и формирование групп опытных животных проводились по общепринятым положениям (Западнюк И.П., 1962).

Возникающие у лабораторных животных изменения сопоставляли с известными показателями нормы (Трахтенберг И.М., 1991). Программа эксперимента была согласована с Локальным независимым этическим комитетом по экспертизе диссертационных исследований Ставропольской государственной медицинской академии.

Концентрации и дисперсность пыли определялись по стандартным методикам (ГОСТ 12.1.005-88). Длительность хронического ингаляционного воздействия составила 4 месяца, так как при выборе режима ингаляции учитывалась средняя продолжительность жизни крысы (3-4 года), необходимая для выявления признаков интоксикации (Саноцкий И.В., 1970). После прекращения введения исследуемых веществ часть животных наблюдалась еще в течение одного месяца (30 дней). Поэтому общая продолжительность эксперимента составила пять месяцев. Производилось взвешивание контрольных и опытных животных.

Для проведения опыта были отобраны 105 здоровых половозрелых лабораторных белых крыс - самцов. Животных разбили на 13 групп.

Первая группа являлась контрольной, остальные - опытными. Животные со второй по седьмую группу подвергались хроническому ингаляционному воздействию пыли люминофора, содержащего лантан в малой (0,5 мг/м3), средней (5 мг/м3) и большой (50 мг/м3) концентрациях. Животные с восьмой по тринадцатую группу подвергались воздействию пыли фталата свинца в тех же дозировках. Ингаляция осуществлялась по 4 часа ежедневно 6 раз в неделю на протяжении 4 месяцев. Для проведения морфологических исследований 2, 3, 4, 8, 9, 10 группы животных забивали путем мгновенной декапитации под эфирным наркозом по истечении 4-х месячного эксперимента (4 месяца - первая серия опыта); 5, 6, 7, 11, 12, 13 - через месяц (30 дней) после ингаляционной затравки животных (4+1 месяц - вторая серия опыта) - таблица 1.

легкое ингаляционный лантан свинец

Таблица 1. Характеристика групп подопытных животных и концентраций вводимых веществ

Группа	Вещество	Концентрация	Сроки эксперимента
1	Контроль	Контроль	5 месяцев
2	Лантан	Малая - 0,5 мг/м3	4 месяца
3	Лантан	Средняя - 5 мг/м3	4 месяца
4	Лантан	Большая - 50 мг/м3	4 месяца
5	Лантан	Малая - 0,5 мг/м3	4+1 месяц
6	Лантан	Средняя - 5 мг/м3	4+1 месяц
7	Лантан	Большая - 50 мг/м3	4+1 месяц
8	Фталат свинца	Малая - 0,5 мг/м3	4 месяца
9	Фталат свинца	Средняя - 5 мг/м3	4 месяца
10	Фталат свинца	Большая - 50 мг/м3	4 месяца
11	Фталат свинца	Малая - 0,5 мг/м3	4+1 месяц
12	Фталат свинца	Средняя - 5 мг/м3	4+1 месяц
13	Фталат свинца	Большая - 50 мг/м3	4+1 месяц

Выделенные кусочки легких фиксировали в 10% нейтральном формалине и заливали в парафин. Серийные парафиновые срезы толщиной 5-7 мкм окрашивались гематоксилином и эозином (Меркулов Г.А., 1969), по способам Маллори, Массона и муцикармином Мейера (Пирс Э., 1962).

Количественные показатели, полученные в процессе морфометрического исследования, обрабатывались с помощью лицензированных пакетов программ «Statistica for Windows V 6.0», «Statgraf-2007», «Biostat - 2007», «ВидеоТесТ - Морфология 5,0» на персональном компьютере Pentium-IV, при использовании стандартных установочных комбинаций и программно-аналитических пакетов. Микрофотосъемка гистологических препаратов производилась на микроскопе «Jenoptic» (Германия) с цифровой видеокамерой «Olympus» (Япония). Для морфологических исследований была использована микрофотометрическая система с сеткой Автандилова (Автандилов Г.Г., 1990). Для выявления свечения частиц люминофоров применялись люминесцентный микроскоп «Люмам Р-8» с фильтрами СЗС 24-4, СС 15-2, ЖС-18 и фотоаппарат «Nikon» с увеличением объектива 5.

Статистическая обработка данных морфометрического исследования сводилась к расчетам следующих показателей: для каждого параметра вычисляли среднюю величину (М) и стандартную ошибку среднего (m). Характеристики выборок приведены в соответствии с Mm и расчетам ошибок и отклонений средних величин (?, «правило трех сигм»). Значимость различий средних величин определялась на основании t-критерия Стьюдента с уровнем высокой степени достоверности при р<0,001; средней степени достоверности при р<0,01; низкой степени достоверности при р<0,05. Все полученные в ходе исследования данные являются статистически достоверными и репрезентативными как с позиций доказательной медицины, так и с позиции аналитического морфо-функционального анализа.

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Масса тела экспериментальных животных достоверно увеличивается при ингаляционном воздействии большой концентрации лантана в первой серии опыта; при ингаляционном воздействии средней концентрации фталата свинца - в первой серии опыта и большой концентрации - в обеих сериях эксперимента (таблица 2).

Таблица 2. Масса тела (г) экспериментальных животных, М±m

Группа	Первая серия опытов	Вторая серия опытов
	Лантан	Фталат свинца	Лантан	Фталат свинца
Контроль	196,0±7,4	196,0±7,4	196,0±7,4	196,0±7,4
Малая концентрация	201,3±6,4	205,8±6,7	182,3±7,7	192,7±5,3
Средняя концентрация	211,9±9,5	231,6±6,1*	193,2±8,1	203,6±5,0
Большая концентрация	239,5±3,2*	262,8±7,7*	200,2±6,2	235,8±9,6*

Примечание: достоверность различий * - при р<0,05

Нарушения структуры компонентов легкого наблюдаются под влиянием малой концентрации люминофора с содержанием лантана. По мере увеличения дозировки вещества изменения носят более выраженный характер. При люминесцентной микроскопии обнаруживается диффузное распределение частиц люминофора в полостях и всех слоях бронхов среднего и мелкого калибра, терминальных и респираторных бронхиол, альвеол, а также в межальвеолярных перегородках у животных первой серии эксперимента. Через 30 дней после прекращения ингаляционного воздействия частицы лантана сохраняются во всех отделах легкого. На фоне изменений со стороны сосудистого компонента в воздухоносных путях и респираторных отделах легкого происходит развитие хронических воспалительных процессов, образование безвоздушных и эмфизематозно измененных участков легкого.

Полиморфноцитарные инфильтраты увеличиваются в размерах и состоят из лимфоцитов, макрофагов, немногочисленных плазматических клеток, эозинофилов, нейтрофилов. Присутствие эозинофилов указывает на сенсибилизацию организма.

При использовании всех концентраций лантана в инфильтратах часто обнаруживаются скопления крупных многоядерных макрофагов, цитоплазма которых содержит частицы люминофора. Развивается ранняя макрофагальная реакция. В очаги воспаления мигрируют фибробласты, синтетическая активность которых приводит к увеличению количества коллагеновых волокон в стенках бронхов, артерий и интерстициальной ткани. Ранняя макрофагальная реакция, появление фибробластов, синтезирующих коллагеновые волокна, свидетельствуют о начинающемся развитии фиброза легкого.

В просветах бронхов среднего и мелкого калибра выявляются частицы люминофора, макрофаги, слизь и слущенные клетки мерцательного эпителия. Многорядный мерцательный эпителий с собственной пластинкой слизистой оболочки образуют сосочковые выросты в полости бронхов. В этих участках эпителиальные клетки характеризуются картинами дискариоза, гипо- и гиперхроматоза.

Мерцательные клетки лишены ресничек.

Высота эпителия бронхов среднего калибра варьирует, местами встречаются участки однослойного плоского эпителия. Мышечная пластинка слизистой оболочки бронхов утолщается за счет гипертрофии гладкомышечных клеток. Ядра миоцитов также гипертрофируются, в них отмечается гипо-, гиперхроматоз и глубокие двусторонние амитотические перешнуровки.

В артериях, сопровождающих бронхи, выявляются изменения, характеризующиеся стазом, краевым стоянием лейкоцитов и диапедезом эритроцитов в соединительную ткань. В просветах и всех оболочках артерий видны частицы лантана.

Просветы некоторых мелких артерий сужены, иногда облитерированы. Средняя оболочка утолщена за счет гипертрофии гладкомышечных клеток. В рыхлой волокнистой соединительной ткани подэндотелиального слоя, средней и адвентициальной оболочек наблюдаются отек, разрыхление волокнистых структур и полиморфноклеточная инфильтрация.

Через 30 дней после окончания ингаляционной затравки выявленные нарушения по сравнению с первой серией опыта уменьшаются, но остаются значимыми при сравнении с контролем, что связано с продолжающимся токсическим воздействием лантана, частицы которого наблюдаются в тканях легкого по истечении данного срока.

Морфометрическое изучение полиморфноклеточных инфильтратов в первой серии опыта показало достоверное увеличение показателя средней площади перибронхиальных инфильтратов в области корня легких по сравнению с контролем (13370024860 мкм2): под влиянием малой концентрации лантана - 24620026230 мкм2 (р<0,01), средней - 32670041760 мкм2 (р<0,001), большой - 36460035180 мкм2 (р<0,001); при использовании малых доз - по сравнению с большой концентрацией: 24620026230 мкм2 и 36460035180 мкм2 (р<0,05) соответственно.

Во второй серии опыта данный показатель остается высоким под воздействием всех концентраций люминофора: малая - 245000±25330 мкм2 (р<0,01), средняя - 305000±34500 мкм2 (р<0,001), большая - 340630±29300 мкм2 (р<0,001); при сравнении малой и большой концентраций - 245000±25330 мкм2 и 340630±29300 мкм2 (р<0,05).

Величина средней площади перибронхиальных инфильтратов по ходу бронхов среднего калибра в обеих сериях опыта достоверно не значима (p 0,05). Увеличение средней площади периваскулярных инфильтратов по сравнению с контролем (4482959,3 мкм2) отмечается в первой серии эксперимента при использовании средней - 70951082 мкм2 (р<0,05) и большой - 88721146 мкм2 (р<0,01) концентраций лантана. Через 30 дней после окончания ингаляции этот показатель уменьшается, но превышает контрольные цифры при воздействии средней - 6232±998,5 мкм2 (р<0,05) и большой - 7564±1045 мкм2 (р<0,05) концентраций люминофора. Показатели параметров полиморфноцитарных инфильтратов указаны в таблице 3.

Таблица 3. Изменения средней площади полиморфноклеточных инфильтратов легких при воздействии различных концентраций лантана.

Экспериментальная серия	Средняя площадь перибронхиальных инфильтратов в области корня легких, мкм2	Средняя площадь перибронхиальных инфильтратов бронхов среднего калибра, мкм2	Средняя площадь периваскулярных инфильтратов, мкм2
Контроль	133700,024860,0	5040,01478,0	4482,0959,3
Лантан малая концентрация	4 месяца	** 246200,026230,0	5581,0711,4	5953,0982,7
	4+1 месяц	** 245000,0±25330,0	4985,0±989,8	5134,0±961,9
Лантан средняя концентрация	4 месяца	*** 326700,041760,0	5714,0477,0	* 7095,01082,0
	4+1 месяц	*** 305000,0±34500,0	5695,0±1032,0	* 6232,0±998,5
Лантан большая концентрация	4 месяца	*** # 364600,035180,0	6712,0880,4	** 8872,01146,0
	4+1 месяц	*** # 340630,0±29300,0	5856,0±1054,0	* 7564,0±1045,0

Примечание: достоверность различий:

* - между группами и контролем (* - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001)

# - между малой и большой концентрациями (# - р<0,05)

Изменения со стороны эпителиальной выстилки воздухоносных путей характеризуются достоверным снижением высоты многорядного мерцательного эпителия бронхов среднего калибра при сравнении с контролем (200,80 мкм) под влиянием средней концентрации вещества в первой - 15,90,47 мкм (р<0,05) и во второй - 14,3±0,35 мкм (р<0,05) сериях опыта, а также при использовании большой концентрации в первой - 15,60,72 мкм (р<0,05) и во второй - 13,9±0,38 мкм (р<0,01) сериях эксперимента.

Накопление слизи в просветах бронхов обусловлено увеличением количества бокаловидных клеток на 100 мкм базальной мембраны. Повышение данного показателя установлено при воздействии больших концентраций вещества в обеих сериях опыта как при сравнении с контролем: 50,57 и 8±0,65 (р<0,05) - первая серия, 50,57 и 8±0,7 (р<0,05) - вторая серия опыта; так и при сравнении малой и большой концентраций: 6±0,49 и 8±0,65 (р<0,05) - первая серия, 7±0,5 и 8±0,7 (р<0,05) - вторая серия эксперимента.

Уменьшение площади ядер клеток эпителия бронхов среднего калибра по сравнению с контролем(15,590,57 мкм2 ) выявлено при введении лантана в большой концентрации через 30 дней после ингаляционной затравки животных - 11,53±0,25 мкм2 (р<0,05). Анализ вышеуказанных величин отражен в таблице 4.

Таблица 4. Изменения морфометрических параметров эпителиальной выстилки бронхов среднего калибра при воздействии различных концентраций лантана

Экспериментальная серия	Средняя высота эпителия бронхов, мкм	Количество бокаловидных клеток на 100 мкм базальной мембраны	Площадь ядер эпителия бронхов, мкм2
Контроль	20,00,80	5,00,57	15,590,57
Лантан малая концентрация	4 месяца	18,90,69	6,0±0,49	14,85±0,63
	4+1 месяц	16,5± 0,5	7,0±0,5	13,73±0,48
Лантан средняя концентрация	4 месяца	*15,90,47	7,0±0,38	13,75±0,39
	4+1 месяц	*14,3±0,35	7,0±0,49	12,82±0,42
Лантан большая концентрация	4 месяца	*15,60,72	* #8,0±0,65	12,15±0,36
	4+1 месяц	**13,9±0,38	*#8,0±0,7	*11,53±0,25

Примечание: достоверность различий:

* - между группами и контролем (* - р<0,05; ** - р<0,01)

# - между малой и большой концентрациями (# - р<0,05)

В наших исследованиях деструктивные изменения в легких при воздействии люминофора, содержащего фталат свинца, отмечаются при ингаляционном введении малой концентрации, что показано в ряде других исследований при интратрахеальном введении оксида свинца (Дегтярева Б.А., 2000) и ацетата свинца (Антонюк, С.В., 2006) и нарастают с повышением дозировки люминофора.

В легких наблюдается образование безвоздушных участков, чередующихся с эмфизематозно расширенными. В обеих сериях эксперимента частицы фталата свинца обнаруживаются в просветах и стенках бронхов, респираторных отделах легкого, а также интерстициальной ткани и оболочках артерий, сопровождающих бронхи. Наличие частиц люминофора подтверждается исследованиями гистологических срезов легкого с использованием люминесцентного микроскопа.

Происходит формирование крупных перибронхиальных и периваскулярных инфильтратов, содержащих лимфоциты, макрофаги, нейтрофилы, немногочисленные плазматические клетки и эозинофилы. Преобладающими клетками инфильтратов являются лимфоциты и макрофаги. Присутствие эозинофилов указывает на сенсибилизирующее влияние фталата свинца.

Воздействие фталата свинца характеризуется более выраженной, чем под влиянием лантана, макрофагальной реакцией. Макрофаги фагоцитируют частицы люминофора, увеличиваются в размерах, образуют крупные скопления многоядерных клеток и обеспечивают появление фибробластов, окруженных тонкими пучками коллагеновых волокон, что может быть свидетельством фиброгенного действия фталата свинца.

В просветах бронхов среднего и мелкого калибра располагаются погибающие слущенные эпителиальные клетки, макрофаги с фагоцитированными частицами фталата свинца, слизь. Многорядный мерцательный эпителий с рыхлой волокнистой соединительной тканью собственной пластики слизистой оболочки образуют сосочковые выросты в полости бронхов. Клеточные элементы эпителия характеризуются явлениями дискариоза, гипо- и гиперхроматоза. Действие фталата свинца нередко приводит к потере ресничек мерцательными клетками, а повышение уровня его концентрации - к увеличению участков безреснитчатого эпителия. Это связано с токсическим воздействием исследуемого вещества на эпителиальные клетки, а также является результатом травмирования ресничек частицами люминофора.

В местах выраженного воспаления и отека собственной пластинки слизистой оболочки бронхов мерцательный эпителий пластами слущивается в просвет бронхов. Восстановление эпителия происходит со стороны неповрежденных участков эпителиальной выстилки, в которых наблюдается пролиферация эпителиальных клеток с образованием однослойного плоского эпителия, замещающего участки повреждения. Постепенно эпителий становится однослойным кубическим, переходит в однослойный однорядный призматический, затем - в однослойный многорядный мерцательный.

При воздействии больших концентраций фталата свинца нами отмечены интересные случаи врастания клеток мерцательного эпителия бронхов в подлежащую соединительную ткань с образованием сравнительно крупных скоплений, имеющих вид эпителиальных почек и тяжей. В этих участках эпителиоциты не содержат ресничек, в клетках наблюдаются дискариоз, гипо- и гиперхроматоз. Собственная и мышечная пластинки слизистой оболочки бронхов отечны. Миоциты гипертрофируются, в ядрах части клеток выявляются глубокие двусторонние перешнуровки.

Обращают на себя внимания изменения, возникающие в сосудистом русле. Наблюдается краевое стояние лейкоцитов, диапедез эритроцитов в окружающую сосуды соединительную ткань. Просветы мелких артерий сужены, в отдельных случаях до полной облитерации. Эндотелий и гладкомышечные клетки средней оболочки гипертрофированы. Отек рыхлой волокнистой соединительной ткани всех оболочек сосудов сопровождается разрыхлением волокнистых структур.

Патологические нарушения в легких под воздействием фталата свинца через 30 дней после окончания ингаляционной затравки животных несколько уменьшались по сравнению с 4-х месячной затравкой животных, но оставались значительными при сравнении с контролем.

Морфометрический анализ полиморфноклеточных инфильтратов показал следующее. При воздействии всех концентраций фталата свинца средняя площадь полиморфноклеточных инфильтратов в области корня легких по сравнению с контрольными цифрами (13370024860 мкм2) резко возрастает как при 4-х месячной затравке животных, так и спустя месяц после ее прекращения. В первой серии опыта данный показатель под влиянием малой концентрации соответствует 29410048590 мкм2 (р<0,001), при использовании средней концентрации - 3266009756 мкм2 (р<0,001) и большой - 34300022090 мкм2 (р<0,001). Во второй серии опыта: 275200±26780 мкм2 (р<0,001) - малая; 288400±26700 мкм2 (р<0,001) - средняя; 325000± 20500 мкм2 (р<0,001) - большая концентрации.

Размеры средней площади перибронхиальных инфильтратов по ходу бронхов среднего калибра при сравнении с контролем (50401478 мкм2) в первой серии эксперимента увеличиваются при использовании всех концентраций люминофора: малая - 108202443 мкм2 (р<0,01), средняя - 110202536 мкм2 (р<0,01), большая - 137703306 мкм2 (р<0,001) и остаются достоверно значимыми во второй серии опыта: 9540±1654 мкм2 (р<0,01) - малая, 10543±1964 мкм2 (р<0,01) - средняя, 12980±2467 мкм2 (р<0,001) - большая концентрации.

Повышение средней площади периваскулярных инфильтратов нами отмечено при использовании большой концентрации фталата свинца: в первой серии опыта - 4482959,3 мкм2 - контрольная и 75361181 мкм2 (р<0,05) - экспериментальная группы; а также во второй серии эксперимента 4482959,3 мкм2 - контроль и 6210±945,3 мкм2 (р<0,05) - опыт. Параметры вышеописанных инфильтратов приведены в таблице 5.

Таблица 5. Изменения средней площади полиморфноцитарных инфильтратов легких при воздействии различных концентраций фталата свинца

Экспериментальная серия	Средняя площадь перибронхиальных инфильтратов в области корня легких, мкм2	Средняя площадь перибронхиальных инфильтратов бронхов среднего калибра, мкм2	Средняя площадь периваскулярных инфильтратов, мкм2
Контроль	133700,024860,0	5040,01478,0	4482,0959,3
Фталат свинца малая концентрация	4 месяца	*** 294100,048590,0	** 10820,02443,0	5299,0947,8
	4+1 месяц	*** 275200,0±26780,0	** 9540,0±1654,0	4500,0±951, 2
Фталат свинца средняя концентрация	4 месяца	*** 326600,02956,0	** 11020,02536,0	6676,01106,0
	4+1 месяц	*** 288400,0±26700,0	** 10543,0±1964,0	5569,0±985,4
Фталат свинца большая концентрация	4 месяца	***# 343000,022090,0	*** 13770,03306,0	* 7536,01181,0
	4+1 месяц	***# 325000,0± 20500,0	*** 12980,0±2467,0	* 6210,0±945,3

Примечание: достоверность различий:

* - между группами и контролем (* - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001)

# - между малой и большой концентрациями (# - р<0,05)

Введение фталата свинца вызывает достоверное снижение высоты многорядного мерцательного эпителия бронхов среднего калибра при сравнении с контролем (200,80 мкм) под влиянием всех доз люминофора в обеих сериях эксперимента. В первой серии данный показатель при использовании малой концентрации соответствует 17,60,69 мкм (р<0,05), средней - 14,90,49 мкм (р<0,01) и большой - 13,80,36 мкм (р<0,01). Достоверное снижение высоты эпителиального пласта наблюдается при сравнении малой и большой концентраций вещества: 17,60,69 мкм и 13,80,36 мкм (р<0,05) соответственно. Во второй серии опыта исследуемый показатель остается достоверно сниженным: при использовании малой концентрации он равен 15,5±0,5 мкм (р<0,05), средней - 13,0±0,25 мкм (р<0,01) и большой - 12,0±0,15 мкм (р<0,01).

Увеличение числа бокаловидных клеток многорядного мерцательного эпителия бронхов среднего калибра выявлено при воздействии средней концентрации фталата свинца в первой серии экспериментальных исследований: 50,57 - контроль и 8±0,37(р<0,05) - опыт. При использовании большой дозы вещества этот показатель увеличен как по сравнению с контролем - 9±0,41 (р<0,05), так и по сравнению с малой концентрацией - 6±0,35 (р<0,05). Во второй серии эксперимента данный показатель возрастает только при сравнении с контрольной группой животных 8±0,96 (р<0,05).

Величина площади ядер клеток мерцательного эпителия бронхов среднего калибра по истечении 4-х месячной затравки животных достоверно снижена по сравнению с контролем при ингаляционном введении средней концентрации фталата свинца: 15,590,57 мкм2 - контроль, 12,58±0,26 мкм2 (р<0,05) - опыт. При введении большой концентрации вещества снижение данной величины наблюдается как по сравнению с контрольными цифрами - 11,88±0,28 мкм2 (р<0,05), так и при сравнении с малой концентрацией: 14,03±0,53 мкм2 - малая и 11,88±0,28 мкм2 (р<0,05) - большая.

Во второй серии опыта изучение данного показателя выявило уменьшение площади ядер при использовании средней концентрации по сравнению с контролем - 11,38±0,65 мкм2 (р<0,05) и по сравнению с малой концентрацией - 14,75±0,74 мкм2 - малая и 11,38±0,65 мкм2 (р<0,05) - средняя.

Воздействие большой дозы фталата свинца приводит к снижению площади ядер эпителия в обеих сериях эксперимента как по сравнении с контролем (11,88±0,28 мкм2 (р<0,05) - первая серия; 10,56±0,45 мкм2 (р<0,05) - вторая серия эксперимента), так и при сравнении с малой концентраций. Первая серия опыта: 14,03±0,53 мкм2 - малая и 11,88±0,28 мкм2 (р<0,05) - большая концентрации; вторая серия: 14,75±0,74 мкм2 - малая и 10,56±0,45 мкм2 (р<0,05) - большая концентрации. Изменения морфометрических параметров мерцательного эпителия бронхов показана в таблице 6.

Таблица 6. Изменения морфометрических параметров эпителиальной выстилки бронхов среднего калибра при воздействии различных концентраций фталата свинца

Экспериментальная серия	Средняя высота эпителия бронхов, мкм	Количество бокаловидных клеток на 100 мкм базальной мембраны	Площадь ядер эпителия бронхов, мкм2
Контроль	20,00,80	5,00,57	15,590,57
Фталат свинца малая концентрация	4 месяца	* 17,60,69	6,0±0,35	14,03±0,53
	4+1 месяц	* 15,5±0,5	7,0±0,45	14,75±0,74
Фталат свинца средняя концентрация	4 месяца	** 14,90,49	* 8,0±0,37	* 12,58±0,26
	4+1 месяц	** 13,0±0,25	7,0±0,45	* ^ 11,38±0,65
Фталат свинца большая концентрация	4 месяца	** # 13,80,36	* # 9,0±0,41	* # 11,88±0,28
	4+1 месяц	** 12,0±0,15	* 8,0±0,96	* # 10,56±0,45

Примечание: достоверность различий:

* - между группами и контролем (* - р<0,05; ** - р<0,01)

^ - между малой и средней концентрациями (^ - р<0,05)

# - между малой и большой концентрациями (# - р<0,05)

Ингаляционное воздействие и лантана, и фталата свинца вызывает однотипные изменения в легких, характеризующиеся различной степенью выраженности. Хроническая ингаляционная затравка лантаном приводит к образованию в легких безвоздушных участков, чередующихся с эмфизематозно измененными, что согласуется с результатами некоторых научных работ (Мезенцева Н.В. с соавт., 1964; Журба о.М. с соавт., 2005). Выявленная нами неравномерность воздушности легочной ткани при ингаляционном введении фталата свинца не нашла подтверждения в доступной нам литературе, хотя ряд исследователей наблюдали чередование безвоздушных участков легкого с эмфизематозно расширенными при ингаляционном воздействии нитрата свинца (Лебедько О.А., Рыжавский Б.Я., 2005) и цирконат-титаната свинца (Шевцова Н.М. с соавт., 2005).

Ранняя макрофагальная реакция, возникающая при использовании малых концентраций лантана и характеризующаяся образованием скоплений крупных многоядерных клеток, подтверждается экспериментальными исследованиями И.В. Рощина (Рощин И.В., 1961). Данные о ранней макрофагальной реакции при ингаляционном воздействии фталата свинца отсутствуют. Индуцирующее влияние макрофагов обеспечивает миграцию фибробластов в очаг воспаления и повышение их синтетической активности (Маянский Д.Н., 1991; Разумов В.В., 2000). По данным нашего исследования миграция фибробластов в очаги воспаления и усиление их активности приводит к увеличению количества коллагеновых волокон, что согласуется с литературными данными о фиброгенной особенности различных соединений свинца (Лебедько О.А., Рыжавский Б.Я., 2005; Шевцова Н.М. с соавт., 2005) и об умеренно выраженной фиброгенной активности лантана (Мезенцева Н.В., 1964; Бандман А.Л. с соавт., 1988), хотя часть авторов данную способность лантана отрицают (Журба О.М. с соавт., 2005).

Появление в полиморфноцитарных инфильтратах эозинофилов может быть свидетельством аллергизирующего действия исследуемых веществ. Сведений о данном свойстве лантана в изученной нами литературе не найдено. Данные о способности свинца вызывать сенсибилизацию подтверждаются результатами некоторых экспериментальных исследований (Косарев В.В. с соавт., 2001; Румянцева О.И. с соавт., 2005).

Выявленное нами снижение высоты многорядного мерцательного эпителия бронхов до однослойного плоского не нашли подтверждения в доступной литературе. Но некоторые авторы отмечают способность эпителия воздухоносных путей к метаплазии в многослойный плоский (Гаршин В.Г., 1939; Непомнящих Г.И. с соавт., 2000; Коган Е.А. с соавт., 2003).

Наличие в воздухоносных путях и респираторных отделах легкого частиц люминофоров, содержащих лантан и фталат свинца через 30 дней после прекращения ингаляции животных, а также продолжающиеся хронические воспалительные процессы свидетельствуют о токсическом и кумулятивном свойствах как лантана (Мезенцева Н. В.; 1964; Спасский, С. С., 1974; Бандман А. Л., 1988; Долгушин М. В. с соавт., 2005 ), так и фталата свинца (Гудзовский Г.А. с соавт., 2004; Китикова Н. В. с соавт., 2006; Мукашева М.А., Кулкыбаев Г.А., 2006; Бодиенко Г.М. с соавт., 2007; Мусаев Б.С. с соавт., 2008; Loikkanen Jarkko et al. 2003; Chang Wei et al., 2005).

Результаты наших исследований и их сопоставление с данными литературы позволили сделать приводимые ниже выводы и практические рекомендации.

ВЫВОДЫ

1. При хронической ингаляционной затравке крыс пылью люминофора, содержащего лантан в различных концентрациях, в легких отмечаются дистрофические процессы, сопровождающиеся развитием хронического воспаления, макрофагальной реакцией, образованием безвоздушных участков, чередующихся с эмфизематозно измененными, степень выраженности которых усиливается по мере повышения концентрации лантана. При ингаляционном воздействии люминофора, содержащего фталат свинца, данные нарушения более интенсивны.

2. Наблюдается значительное увеличение размеров перибронхиальных инфильтратов в области корня легких по сравнению с контролем (133700,024860,0 мкм2) в первой серии опыта при использовании малых концентраций лантана - 246200,026230,0 мкм2 (р<0,01), фталата свинца - 294100,048590,0 мкм2 (р<0,001). Во второй серии опыта данный показатель остается высоким: при воздействии лантана - 245000,0±25330,0 мкм2 (р<0,01), фталата свинца - 275200,0±26780,0 мкм2 (р<0,001).

3. Структурная перестройка многорядного мерцательного эпителия бронхов среднего калибра при сравнении с контрольными цифрами (20,00,80 мкм) характеризуется снижением средней высоты эпителия при введении средней концентрации лантана в первой серии эксперимента до 15,90,47 мкм (р<0,05), во второй - до 14,3±0,35 мкм (р<0,05). Воздействие фталата свинца вызывает понижение данного показателя при воздействии малой концентрации до 17,60,69 мкм (р<0,05) - в первой серии опыта и до 15,5±0,5 мкм (р<0,05) - во второй. Увеличение количества бокаловидных экзокриноцитов на 100 мкм базальной мембраны отмечается в первой серии опыта при ингаляционной затравке животных большой концентрацией лантана: 5,00,57 - в контроле; 8,0±0,65 (р<0,05) - в опыте и под влиянием средней концентрации фталата свинца - 8,0±0,37 (р<0,05).

4. В результате интенсивного воспаления и отека собственной пластинки слизистой оболочки бронхов наблюдается гибель участков многорядного мерцательного эпителия с десквамацией его в полости бронхов. Регенерация эпителия осуществляется за счет неповрежденных участков эпителиальной выстилки с образованием однослойного плоского эпителия, постепенно переходящего в однослойный кубический и, далее, - в многорядный мерцательный.

5. Через 30 дней после прекращения ингаляционного воздействия люминофоров изменения в легких по сравнению с 4-х месячной затравкой уменьшаются, но остаются выраженными при сравнении с контрольной группой животных, что является свидетельством продолжающихся хронических воспалительных процессов.

Практические рекомендации

1. Сведения о деструктивных процессах, возникающих в легких при хроническом ингаляционном воздействии токсических веществ, рекомендуется использовать для уточнения вопросов патогенеза, лечения и профилактики профессионально обусловленных заболеваний органов дыхания.

2. Результаты морфологических исследований изменений, возникающих в легких при хронической ингаляционной затравке животных люминофорами с содержанием лантана и фталата свинца, могут быть использованы при проведении научно-исследовательских работ для дальнейшего изучения токсического, кумулятивного, фиброгенного и сенсибилизирующего свойств данных люминофоров.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Пискарева, Е.И. Характеристика инфильтратов в тканях легких крыс, образующихся при действии на них токсических веществ, содержащих металлы (лантан и фталат свинца) / Е.И. Пискарева, О.В. Здорнова, Г.Л. Радцева // XIV Итоговая (межрегиональная) научная конференция студентов и молодых ученых. Тезисы докладов. - Ставрополь. - Изд.: СтГМА. - 2006. - С. 566-567.

2. Пискарева, Е.И. Влияние сосудистых изменений на дистрофические процессы в тканях легкого крыс при воздействии токсических веществ, содержащих металлы / Е.И. Пискарева, О.В. Здорнова, Г.Л. Радцева // Морфологические ведомости. -2006. - № 1-2. - С. 233-234.

3. Пискарева, Е.И. Эпителио-соединительнотканные взаимоотношения в легких в экспериментальных условиях / Е.И. Пискарева, О.В. Здорнова, Г.Л. Радцева // Научный вестник Ханты-Мансийского гос. мед. института. - 2006. № 2. - С. 75-76.

4. Пискарева, Е.И. Изменения в тканях легких крыс, возникающих при воздействии малых доз фталата свинца / Е.И. Пискарева, О.В. Здорнова, Г.Л. Радцева // Вестник Российской военно-медицинской Академии. - 2008. - №3 (23). - С. 107.

5. Пискарева, Е.И. Сравнительная характеристика изменений в тканях легких при воздействии малых доз токсических веществ / Е.И. Пискарева, О.В. Здорнова, Г.Л. Радцева // Вопросы морфологии ХХ1 века. Сб. науч. трудов, посвященный 100-летию каф. мед. биол. СПбГМА им. И.И. Мечникова. - 2008. - Вып.1. - С. 242-244.

6. Пискарева, Е.И. Результаты хронического ингаляционного воздействия больших доз фталата свинца на ткани легкого спустя месяц после прекращения эксперимента / Е.И. Пискарева, О.В. Здорнова, Г.Л. Радцева // Однораловские морфологические чтения: сб. тр. - Воронеж. - Вып. 8. - 2009. С. 276-278.

7. Пискарева, Е.И. Ткани легкого в условиях токсического воздействия люминофора, содержащего лантан / Е.И. Пискарева, О.В. Здорнова, Г.Л. Радцева // Морфология. - 2009. - Т. 136. - № 4. - С. 114.

8. Радцева, Г.Л. Эпителиальные ткани в экспериментальных условиях / Г.Л. Радцева, Е.И. Пискарева, О.В. Здорнова // Морфология. - 2009. - Т. 136. № 4. - С. 120.

Размещено на Allbest.ur

...