CC BY
21
УДК 612-08; 591.08
С.В. Нюкодубова, Н.М. Шевцова'*, Ю.М. Падеров"'’, А.Н. Байте**, 0.3. Шарапова'
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РЕАКЦИЯ ПЕЧЕНИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ПЬЕЗОКЕРАМИКИ
‘Томский государственный педагогический университет "Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск
В последние годы в мире резко возрос объем работ, посвященных исследованию методов получения и практическому применению ультрадисперсных материалов. В США, Японии, Германии, Швеции, Франции, Китае, Индии сформированы национальные программы по их исследованию и применению. По оценке международного центра изучения технологических тенденций, ультра- и нанотехнологии являются одним из ключевых технологических направлений, которое определяет уровень всего научно-технического прогресса в мире [1]. Однако с медицинской точки зрения вопрос о влиянии ультрадисперсных материалов на организм чс:~г="" и ж.-3~——тается практически не изуче-.._ ¡во» ' . что в их состав
вхс • ~ . таен . . л ты.
Таг ,; - _ . сомпоне_ _ . - -шх
по| : пьезоке,.-.......с_-.;лды
св1- -64 %), циркония (19-21 %), титана (11 %)
и в _ 0.5 %). Суммарное содержание других ком-
понентов (оксиды кадмия, марганца, стронция, хрома) не превышает 3.6 % [2, 3]. Из данных литературы известно о специфике действия многих из перечисленных оксидов металлов на биологические объекты [4-7]. Ряд авторов отмечали токсичное воздействие пыли свинца и полиметаллических смесей на печень экспериментальных животных и человека, вызывающее дистрофические нарушения функции печени, что, в свою очередь, приводило к развитию хронического гепатита и замещению гепатоци-тов соединительной тканью [8-10]. Сведения же о влиянии полиметаллических смесей на основе цир-коната-титаната свинца, да еще и в ультрадисперс-ном состоянии, когда средний диаметр частиц оксидов составляет 0.014 мкм, на живые организмы в доступной литературе практически отсутствуют.
Методика исследования. Исследования выполнены на 24 крысах-самцах массой 180-200 г (ФГУП питомник «Рассвет» ФГУП НПО «Вирион», г. Томск). Животные опытной группы (п = 12) в течение четырех месяцев 5 дней в неделю подвергались 4-часовым ингаляциям УДП в дозе 150 мг/м3. Контрольную группу составили 12 интактных крыс, содержащихся в идентичных условиях. Через 1 и 4 мес от начала затравки животных забивали методом декапитации и забирали для исследования сыворотку крови и кусочки
печени, в которых методом эмиссионного спектрального анализа определяли микрозлементный состав. Анализ полученных данных осуществляли с помощью программы Statistica for Windows 6.0 (Stat Soft Inc., США). Для проведения гистологического исследования кусочки печени фиксировали в 12 % нейтральном формалине в течение 48 ч, после чего заключали в парафин. Гистологическую оценку материала выполняли на фронтальных срезах, проходящих через весь орган, толщиной от 5 до 7 мкм, окрашенных гематоксилином Карачи и эозином' при увеличении хЗОО. Оценивали сохранность гистологического строения органа, а ччественно (+-т - выраженная, -н- - ; .' - слабая степень, — отсутствие pea \ степень выраженности па-
тсшогиче< ■ - дистрофии, альтерации,
воепаленп-., T...t____________________________гл выявлении воспалительной
инфильтрации уч i ее локализацию, распространенность и клет остав. Ввиду отсутствия унифицированной гистологической оценки пече-
ни грызунов при описании морфологических изменений данного органа использовали классификацию хронического гепатита (Лос-Анджелес, 1994), а также шкалу оценки морфологической активности и стадий хронизации вирусного гепатита, предложенную French METAVTR Cooperative Study Group (1994).
Исследование микрозлементного состава сыворотки крови у крыс, подвергавшихся ингаляциям УДП пьезокерамики, выявило резкое увеличение содержания в ней свинца и хрома на протяжении всего эксперимента. Через месяц непрерывных ингаляций в сыворотке крови у подопытных животных содержание свинца в 3 раза превышало соответствующее контрольное значение (р < 0.05), оставаясь на этом уровне и через 4 мес от начала эксперимента (табл. 1). Показатели содержания хрома в сыворотке крови у подопытных крыс в 2 раза превышали его уровень у интактных животных (р < 0.05) как через 1, так и. через 4 мес ингаляций УДП. Через 4 мес от начала затравки в сыворотке крови у крыс, подвергавшихся ингаляциям УДП пьезокерамики, регистрировались статистически значимые увеличения содержания марганца и титана. В этот период изучаемые показатели у подопытных крыс превышали соответствующие значения у контрольных животных на 27.7 и 57.1 % соответственно (табл. 1 ).
Таблица 1
Содержание микроэлементов в сыворотке крови контрольных животных (числитель) и крыс, получающих ингаляции УДП (знаменатель), М ± т, ммоль/л
Срок исследования, мес РЬ Мп ТІ Сг
1 0.17 ±0.04 0.58 ±0.17* 1.20 ±0.07 1.12 ± 0.12 4.91 ±2.82 4Л4± 6.35 7.36 ±0.93 17.23 ± 4.32*
4 0.20 ± 0.03 0.51 ±0.09* 1.12 ± 0.10 1.43 ± 0.14* 3.78 ±0.27 5.94 ± 1.34* 7.71 ± 1.22 15.91 ±4.19*
Примечание; * - р < 0.05. Таблица 2
Содержание микроэлементов в печени контрольных животных (числитель) и крыс, получающих ингаляции УДП (знаменатель), М± т, ммоль/л
Срок исследования, мес РЬ Мп Ті Сг
1 0.31 ±0.34 0.59 ±0.11 5.70+1.85 9.63 ± 2.84й 1.81 ±0.20 2.23 ±0.19* 2.24 ± 0.27 2.50 ± 0.33
4 0.33 ±0.14 0.20 ± 0.08 бЖ±і!шГ 11.25 ± 3.91* [Л5±021 2.17 ±0.30 2.28 ± 0.44 3.64 ±0.21*
Примечание: * - р < 0.05.
Ежедневные ингаляции УДП пьезокерамики приводили к изменению содержания изучаемых микроэлементов и в печени (табл. 2),
Через месяц от начала ингаляций наблюдалась тенденция к увеличению уровня всех исследованных микроэлементов, а содержание марганца и титана в печени подопытных крыс в этот период достоверно (р < 0.05) превышало аналогичное значение у интак-тных животных на 68.9 и 23.2 % соответственно. В дальнейшем концентрация марганца и хрома в печени крыс, подвергавшихся ингаляциям УДП, продолжала нарастать, достигая к 4 мес исследования значений, превышающих показатели контроля на 86.6 и 59.6 % (р < 0.05) соответственно. В отношении свинца и титана в этот срок наблюдения статистически значимых изменений выявить не удалось. Однако отмечалась тенденция к снижению их концентраций в печени у подопытных животных по сравнению с контрольной группой, и содержание свинца к моменту окончания эксперимента было даже несколько ниже соответствующего показателя в контроле (табл. 2).
Гистологическая картина печени интактных животных не выявила наличия патологических процессов, а строение органа соответствовало физиологическому возрасту животных,
Гистологическая картина печени у крыс, подвергавшихся ингаляциям УДП, через месяц после воздействия характеризовалась наличием у всех животных слабой, реже умеренной, степени внутридольковой воспалительной инфильтрации. Клеточный состав инфильтрата был представлен преимущественно лимфоцитами, изредка встречались единичные эозинофилы и мононуклеары. Лимфоциты располагались преимущественно равномерно по срезу органа, локализуясь в слабо расширенных синусоидах в виде «цепочек» из
3-4 клеток (рис. 1). В 17 % случаев наряду с вышеописанной картиной отмечались единичные небольшие очаговые лимфоидные инфильтраты округлой формы с четкими границами (рис. 2), Цитоплазма гепатоци-тов, в с от контроля, становилась неоднородной, фу ерсной (зернистая дистрофия). Умерен*
но увели-.«- л «д “н'>'отическая активность клеток. Встречалис :чатые некрозы. Выявленные изм . читать морфологичес-
кую картину печени экспериментальных животных через месяц ингаляций УДП соответствующей хроническому гепатиту слабой степени активности. Индекс гистологической активности - 5-8 баллов. Стадия хро-низации (степень фиброза) - 0. А 1, ¥ 0.
Рис. 1. Печень крысы через месяц от начала ингаляций УДП пьезокерамики (окраска гематоксилин-эозином, *800; лимфоциты и моноциты в синусоидах, располагающиеся нередко в виде мелких фокусов или цепочек)
Si»/
‘Ъ !*. и "Ч *
' & Я> ^ * - > ■ . *
СЛ£* ^ * я? 'г* f. »'
■* 4 t -4-* • * « -
\ -v*.v*«■
*•»* '»’■ • '^41 • • *i • • '
* ■ s ~*ÆesJbii V V ■»
î,;
Рис. 2. Печень крысы через месяц от начала ингаляций УДП пьезокерамики (окраска гематоксилин-эозином, *300; интролобулярный инфильтрат, состоящий из лимфоцитов и моноцитов, маскирующий моноцеллюлярные некрозы гепатоцитов)
Гистологическая картина печени через 4 мес от начала экспериментального воздействия характеризовалась сохранением у всех животных слабой воспалительной инфильтрации. Клеточных! состав инфильтрата, по сравнению с предыдущим сроком исследования, ее изменялся и был представлен преимущественно лимфоцитами. Лимфоциты располагались равномерно по срезу органа, локализуясь в слабо расширенных синусоидах в виде «цепочек» из 2-3 клеток. В отличие от предыдущей точки наблюдения, очаговые лимфоидные инфильтраты не выявлялись. Единичные зозинофилы и мононуклеары встречались в незначительном количестве. Цитоплазма гепатоцитов по-прежнему находилась в состоянии зернистой дистрофии. Сохранялась и умеренно увеличенная митотическая активность гепатоцитов. Ступенчатые некрозы, как и в предыдущем наблюдении, были единичными (1-2 ступенчатых некроза на 8 полей зрения). Однако, в отличие от предыдущего сро-
Рис. 3. Печень крысы через 4 мес от начала ингаляций УДП пьезокерамики (окраска гематоксилин-эозином, хЗОО; фиброз портальных трактов с образованием порто-портальных селт, диффузная инфильтрация фибробластами)
ка наблюдения, в печени отмечался портальный и перипортальный фиброз (рис. 3). У отдельных животных выявлялись единичные порто-портальные септы, что позволило отнести выявленные изменения к хроническому гепатиту с исходом в фиброз слабой и средней степени. Индекс гистологической активности - 5-6 баллов (А 1). Стадия хронизации (степень фиброза) - Р 1-2.
Таким образом, ежедневные ингаляции УДП пьезокерамики приводят не только к увеличению содержания в сыворотке крови подопытных животных отдельных элементов, входящих в их состав, но и к патогистологическим изменениям паренхимы печени. Отмеченное через 4 мес от начала эксперимента снижение концентраций свинца и хрома в печени у крыс, получающих ингаляции УДП, на фоне сохраняющихся высокими соответствующих показателей сыворотки крови, вероятно, может быть связано с развитием фазы привыкания в реакции адаптации.
Литература
1. Петрунин В.Ф. Тенденции развития научно-технического направления «Ультрадисперсные (нано-) материалы и нанотехнологии» // Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем: Мат-лы VI Всерос. (междунар.) конф. М., 2002.
2. Дедов Н.В., Дорда Ф.А., Коробцев В,П. и др. Плазмохимический способ получения ультра- и тонкодисперсных порошков оксидов металлов // Новые промышленные технологии. 1994. Вып. 1.
3. Yaparpalvi R. et al. Manufacture spherical Zr02-Ti203 and ZnO of particles // J. Biomed. Mater. Res. 1994. V. 28. № 9.
4. Авцын А.П., Жаворонков А.А.. Риш M.A., Сорочкова Л,С. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология. М., 1991.
5. Патоморфологические и гистохимические изменения в тканях органов дыхания экспериментальных крыс, длительно подвергавшихся воздействию пыли металлического титана и его двуокиси / Г,И. Белоскурская и др. // Вопросы гигиены труда и профзаболеваний рабочих химической промышленности. Т. 32. Алма-Ата, 1978.
6. Давыдова С.Л. О токсичности ионов металлов. М., 1991.
7. Мушина Е.В, Изучение совместного биологического действия свинца и кадмия в эксперименте на животных // Гигиена и санитария. 1989. № 9.
8. Бурханов А.И. Оценка токсичности пыли свинцово-цинкового концентрата // Гигиена труда и профзаболевания, 1988. № 3.
9. Зингер В.Э. и др. Влияние свинца и полиметаллических смесей на печень // Гигиенические вопросы производства цветных металлов в Казахстане. Алма-Ата, 1987.
10. Куценко Г.И., Здольник Т.Д. Заболеваемость рабочих болезнями органов пищеварения в условиях воздействия свинца // Гигиена и санитария. 2003. № 2.
