Морфофункциональные изменения внутренних органов и некоторых биохимических показателей в динамике острой алкогольной интоксикации

Алябьев Ф.В.; Крахмаль Н.В.; Арбыкин Ю.А.; Серебров Т.В.; Поверинов С.Н.; Вогнерубов Р.Н.

МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ И НЕКОТОРЫХ БИОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ В ДИНАМИКЕ ОСТРОЙ АЛКОГОЛЬНОЙ ИНТОКСИКАЦИИ

Ф.В. Алябьев, Н.В. Крахмаль, Ю.А. Арбыкин, Т.В. Серебров, С.Н. Поверинов, Р.Н. Вогнерубов

ГБОУ ВПО "Сибирский государственный медицинский университет" Минздравсоцразвития России, Томск

E-mail: [email protected]

THE MORPHOFUNCTIONAL CHANGES IN INTERNAL ORGANS AND BIOCHEMICAL INDICATORS DURING ACUTE ALCOHOL INTOXICATION

F.V. Alyabyev, N.V. Krakhmal, Yu.A. Arbykin, T.V. Serebrov, S.N. Poverinov, R.N. Vognerubov

Siberian State Medical University, Tomsk

Статья посвящена изучению изменений морфофункционального состояния внутренних органов и некоторых биохимических показателей крыс, полученных в ходе экспериментального исследования. В течение 6 ч после однократного введения различных доз этанола с интервалом в 60 мин проводилась оценка морфологических критериев в головном мозге, печени и почках. Установлено, что наличие и выраженность патоморфологических изменений в исследуемых органах и значения определенных биохимических показателей зависят от вводимой дозы этанола и времени его воздействия на организм. Морфологические изменения исследуемых органов, свидетельствующие о токсическом воздействии этанола, развиваются параллельно и взаимосвязано.

Ключевые слова: морфологические изменения головного мозга, печени, почек, острая алкогольная интоксикация.

The study addresses the dynamic morphofunctional changes in internal organs and biochemical indicators in acute alcohol intoxication in rats. After a single intragastric administration of various doses of ethanol, the morphological changes in the brain, liver, and kidneys were evaluated every 60 minutes during six consecutive hours. Data showed that manifestation and severity of pathological changes in morphology of internal organs and values of a number of biochemical indicators

depended on alcohol dose and exposure time. Morphological changes that reflected toxic effect of alcohol developed in parallel and were interrelated.

Key words: morphological changes in brain, liver and kidneys; acute alcohol intoxication.

Введение

В последние годы на фоне резкого увеличения общего количества острых отравлений наблюдается значительный рост числа интоксикаций, обусловленных употреблением алкогольных напитков [3]. Одновременно экспертная практика неуклонно свидетельствует об увеличении числа случаев различных видов смерти на фоне алкогольной интоксикации [6, 8]. В связи с этим для судебно-медицинской экспертизы особенно важной задачей является разработка объективных критериев для посмертной диагностики острой алкогольной интоксикации не только как причины смерти, но и как сопутствующего и/или фонового состояния.

В практической деятельности при диагностике алкогольной интоксикации судебно-медицинские эксперты пользуются данными, приведенными в “Методических указаниях о судебно-медицинской диагностике смертельных отравлений этиловым алкоголем и допускаемых при этом ошибках”, выпущенных под кураторством главного судебно-медицинского эксперта Минздрава СССР в 1974 г. Наряду с этим существует и комплексный подход диагностики смертельных отравлений этанолом с обязательным учетом толерантности к нему. В качестве критериев такой диагностики рекомендуется использовать сочетание макро- и микроскопических морфологических признаков, результаты количественного определения этилового алкоголя в крови и моче, а также данные биохимических исследований отдельных показателей углеводного, жирового и белкового обменов [4, 5]. Поэтому изучение биохимических показателей и морфологических изменений различных органов и тканей организма с целью судебно-медицинской диагностики острой алкогольной интоксикации является весьма актуальным.

Цель исследования: оценка морфофункциональных изменений внутренних органов в динамике острой алкогольной интоксикации.

Материал и методы

Исследование выполнялось в лаборатории кафедры судебной медицины с курсом токсикологической химии ГБОУ ВПО “СибГМУ” Минздравсоцразвития России (Томск). Объектом исследования явились половозрелые (в возрасте 3 мес.) беспородные белые крысы-самцы массой 250-280 г (п=100). Контрольную группу составили 10 интактных крыс-самцов. Выбор данного вида лабораторных животных обусловлен, в первую очередь, возможностью экстраполяции алкогольобусловленных органных и тканевых изменений у крыс на таковые у человека. Кроме того, этому способствовали морфофизиологические особенности беспородных белых крыс (отсутствие отвращения к этанолу, отсутствие рвотного рефлекса на его действие, постоянная наполненность желудка пищей), простота содержания и легкость выполнения с ними различных процедур (фиксация, введение растворов веществ

с помощью зонда и т.д.). Животных содержали в клетках с опилками по 5 особей при температуре +20-22 °С при свободном доступе к воде и пище, одинаковой для всех крыс.

Эксперимент проведен в осенний период с сентября 2011 г. по ноябрь 2011 г. За сутки до эксперимента животных лишали пищи. Для изучения алкогольной интоксикации крысам интрагастрально через зонд вводился 40%-й раствор этанола из расчета 2, 4 и 8 мл 100%-го этанола на 1 кг массы животного. Однократное введение этанола каждому животному производилось с 9 до 10 ч утра. Крыс выводили из эксперимента в течение 6 ч с интервалом 1 ч путем декапитации под эфирным наркозом. При вскрытии органы выделялись единым органокомплексом с последующим взвешиванием каждого органа и визуальной оценкой их состояния (наличие признаков алкогольной интоксикации). Материалом для гистологического исследования послужили фрагменты внутренних органов (печень, почки, головной мозг), изъятые при вскрытии у экспериментальных животных.

В момент декапитации производили забор крови в стерильные герметично упакованные пенициллиновые флаконы с добавлением 2 капель гепарина. Концентрацию глюкозы в цельной крови измеряли с помощью системы определения глюкозы крови Optium Omega с использованием тест-полосок Optium Omega с кулонометрической технологией. Концентрацию этанола в крови определяли методом газожидкостной хроматографии на хроматографе ЛХМ-8МД на базе судебно-химического отделения БСМЭ ФГУ КБ-81 ФМБА России Северска.

Фрагменты органов фиксировали в нейтральном 10%-м формалине, осуществляли стандартную парафиновую проводку с последующей окраской полученных срезов гематоксилином и эозином. Микроскопическое исследование проводилось на стандартном бинокулярном микроскопе Karl Zeiss ‘Axiolab A1”.

При оценке морфологических изменений печени нами учитывались такие критерии, как степень дистрофических изменений в гепатоцитах, выраженность ли-пофусциноза, выраженность некроза, очаговой и диффузной инфильтрации, степень кровенаполнения сосудов, наличие желчных пигментов, выраженность фиброза и холестаза.

При оценке морфологических изменений почек учитывались такие параметры, как нейтрофильная, моно- и лимфоцитарная инфильтрация мезангия, лимфоцитарная инфильтрация боуменовой капсулы, фиброз. При исследовании канальцев оценивалась выраженность дистрофических и некротических изменений. При оценке состояния интерстиция учитывались наличие и выраженность очаговой и диффузной лейкоцитарной инфильтрации, кровоизлияний, степень кровенаполнения капилляров межканальцевой сети коркового и мозгового вещества.

При оценке морфологических изменений коры головного мозга учитывались такие критерии, как выражен-

Ф.В. Алябьев и соавт.

МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ..

ность отека ткани и дистрофических изменений нейронов, степень кровенаполнения кровеносных сосудов, наличие и степень выраженности диапедезных кровоизлияний, а также мононуклеарной инфильтрации. Оценка каждого морфологического признака проводилась в соответствии с 4-балльной системой [7].

Статистическая обработка результатов проведена с использованием пакета программ 5ТЛТ15Т1СЛ 6.0 с вычислением для каждой выборки следующих параметров: среднее арифметическое (М) и ошибка среднего арифметического (т). Данные, полученные на экспериментальном материале, обработаны с помощью тестов Вилкоксона и Манна-Уитни, корреляционного анализа по Спирмену. Статистически значимыми результаты считались при р<0,05.

Результаты и обсуждение

В результате проведенного в ходе эксперимента микроскопического исследования были получены следующие результаты. Острая алкогольная интоксикация, вызванная введением этанола в дозах 2, 4 и 8 мл/кг приводила к морфологическим изменениям, отражающим деструктивное действие этанола на печень. Это проявлялось очаговой мононуклеарной и лимфоцитарной инфильтрацией, кровенаполнением сосудов высокой степени, а также некротическими изменениями клеток паренхимы печени. Эти изменения регистрировались уже через 1 ч после введения алкоголя, а выраженность их была выше при увеличении дозы вводимого этанола. Острая алкогольная интоксикация, вызванная введением этанола в дозе 8 мл/кг, приводила к образованию дистрофических изменений в гепатоцитах (появление включений липофусцина и усиление развития липофусциноза с увеличением длительности алкогольного опьянения). Диффузная лимфоцитарная инфильтрация различных структурно-функциональных отделов печени оказалась слабо выраженной вне зависимости от дозы вводимого этанола и длительности воздействия. Признаки явлений холестаза в процессе изучения фрагментов ткани печени ни у одной особи отмечены не были.

Результаты нашего исследования также показали, что в динамике алкогольной интоксикации в ответную реакцию вступают гепатоциты разных зон ацинуса печени. При алкогольной интоксикации, вызванной интрагаст-ральным введением 40%-го раствора этанола в дозах 2 и 4 мл/кг массы тела, в цитоплазме гепатоцитов обнаруживались жировые вакуоли и гранулы липофусцина. Не-кротизированные клетки паренхимы печени располагались преимущественно в центролобулярной зоне ацину-са. При введении этанола в дозе 8 мл/кг гепатоциты с признаками альтерации и некроза на большем протяжении выявлялись в центролобулярной и промежуточной зонах ацинуса. Повышение функциональной нагрузки на печень экспериментальных животных при алкогольной интоксикации вело к образованию в ней единичных мелких гранул липофусцина в периферических зонах цитоплазмы гепатоцитов, в сравнении с контрольной группой. Но экспериментальные группы отличались по времени регистрации наличия гранул липофусцина: при дозе этанола 2 мл/кг массы тела липофусциноз регистриро-

вался к 4 ч воздействия, при дозе 8 мл/кг массы тела - к 2

ч, а при дозе 4 мл/кг массы тела - через 1 ч от начала эксперимента интоксикации этанолом. Первичные гранулы липофусцина появлялись перинуклеарно в зоне наиболее активно протекающих обменных процессов. При интоксикации этанолом в дозах 2, 4 и 8 мл/кг выявлена статистически значимая положительная корреляционная взаимосвязь (г=0,43-0,49; р<0,05) между выраженностью липофусциноза и жировой дистрофии гепатоци-тов.

Установлено, что при увеличении дозы вводимого этанола его токсический эффект на структурные элементы почек усиливался, что проявлялось более ранним и выраженным развитием дистрофических и некротических изменений клеток канальцев. Введение этанола в дозе 2 мл/кг вызывало минимальные структурные изменения. Интоксикация, вызванная введением этанола в дозах 4 мл/кг и 8 мл/кг, к 1-му ч после воздействия характеризовалась резким увеличением дистрофических изменений и формированием некрозов эпителиоцитов канальцев с их плавным нарастанием до конца эксперимента. Максимальное кровенаполнение органа при введении этанола в дозах 2, 4 и 8 мл/кг отмечено к 3-му ч наблюдения, а к 4-му ч начиналось постепенное уменьшение диаметра просвета сосудов и, соответственно, снижение степени кровенаполнения, не достигавшее нормализации к концу наблюдений.

При гистологическом изучении фрагментов головного мозга крыс более пристальное внимание уделялось исследованию коры. Было выявлено, что введение этанола в дозах 2, 4 и 8 мл/кг приводит к снижению количества нейроцитов во всех слоях коры в сравнении с ин-тактными животными. Дистрофические изменения нейронов оказались наиболее выраженными к 5 и 6 ч от начала эксперимента и проявлялись в приобретении клетками более вытянутой формы, сморщивании и извитости начальной части аксона (пикноморфные нейроны). Отек головного мозга, признаками которого служило появление различных по размеру зон просветления вокруг клеток мозга и в периваскулярных областях, в отличие от изменений в нейронах проявлялся уже на первых часах действия этанола в дозах 2, 4 и 8 мл/кг, с максимальной выраженностью к 3-му ч от начала его воздействия. Вне зависимости от дозы вводимого этанола максимальное кровенаполнение органа наблюдалось к 3-му ч наблюдения с дальнейшей тенденцией к снижению степени выраженности данного критерия.

При исследовании уровня глюкозы крови у экспериментальных животных выявлено, что динамика изменений ее концентрации была сходной при введении этанола в дозах 2, 4 и 8 мл/кг. Она характеризовалась статистически значимым (р<0,05) по сравнению с исходным значением снижением уровня глюкозы крови после

1-го ч наблюдения и подъемом до исходного уровня - ко

2-му ч с последующим постепенным снижением, статистически не отличающимся от исходного значения, что согласуется с литературными данными [1, 2].

При измерении концентрации этанола в крови крыс в процессе проведения эксперимента его максимальное содержание, независимо от вводимой дозы, отмечалось

через 1 ч от момента введения с последующим резким снижением данного показателя к 2 ч алкогольной интоксикации и дальнейшим постепенным уменьшением.

Корреляционный анализ выявил положительные взаимосвязи с концентрацией этанола в крови выраженности липофусциноза в печени (г=0,41-0,44; р<0,05) во всех экспериментальных группах, а также жировой дистрофии гепатоцитов в экспериментальных группах, подвергнутых введению этанола в дозах 4 и 8 мл/кг (г=0,39 и г=0,41 соответственно; р<0,05).

Заключение

Таким образом, исходя из полученных в результате экспериментального исследования данных, следует, что острая алкогольная интоксикация, вызванная однократным введением этанола, приводит к развитию морфологических изменений в ткани печени, почек и головного мозга, свидетельствующих о токсическом и деструктивном действии этанола. Эти токсические и деструктивные изменения на клеточном, тканевом и органном уровне характеризовались различной степенью выраженности, прямо зависящей от дозы вводимого этанола, концентрации алкоголя в крови и длительности алкогольной интоксикации.

Литература

1. Алябьев Ф.В., Климачевский А.А., Логвинов С.В. и др. Морфометрические показатели надпочечников крыс в динамике острой алкогольной интоксикации // Сибирский медицинский журнал (Томск). - 2008. - № 1, вып 1. - С. 30-33.

2. Алябьев Ф.В., Парфирьева А.М., Чесалов Н.П. и др. Функционально-морфологические изменения сердца при гипотермии // Сибирский медицинский журнал (Томск). - 2008. -№ 1, вып. 1. - С. 68-71.

3. Бонитенко Ю.Ю. Острые отравления этанолом и его суррогатами. - СПб. : ЭлБИ-СПб, 2005. - 224 с.

4. Гурочкин Ю.Д., Витер В.И. Судебная медицина. - М. : Право и закон. - 2005. - 320 с.

5. Зороастров О.М. Критерии диагностики острого отравле-

ния этиловым алкоголем как причины смерти // Судебномедицинская экспертиза. - 2005. - Т. 48, № 2. - С. 16-18.

6. Кильдюшов Е.М., Буромский И.В., Кригер О.В. К проблеме диагностики острой интоксикации этиловым алкоголем в экспертной практике // Судебно-медицинская экспертиза. - 2007. - Т. 50, № 2. - С. 14-16.

7. Науменко В.Г., Митяева Н.А. Гистологический и цитологический методы исследования в судебной медицине. - М. : Медицина, 1980. - 304 с.

8. Пермяков А.В., Витер В.И. Патоморфология и танатогенез алкогольной интоксикации. - Ижевск, 2002. - 98 с.

Поступила 29.05.2012

Сведения об авторах:

Алябьев Федор Валерьевич, докт. мед. наук, доцент, заведующий кафедрой судебной медицины с курсом токсикологической химии гБОу “СибШУ” Минздравсоцразвития России.