CC BY
4
УДК 614.71/.73-07:[618.33+ 618.36
Т. И. Бонашевская, Т. Г. Ламентова, П. И. Цапок
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОЦЕНКИ ИЗМЕНЕНИЙ В ФЕТОПЛАЦЕНТАРНОЙ СИСТЕМЕ ПОД ВЛИЯНИЕМ
ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва; Кемеров
ский медицинский институт
Химические загрязнения атмосферного воздуха оказывают неблагоприятное действие на организм человека на протяжении всей его жизни, включая период внутриутробного развития. Это обусловливает необходимость оценки влияния вредных факторов окружающей среды на фетоплацентарную систему, что особенно важно при наличии и составе загрязнений компонентов, обладающих эмбриотоксическим действием.
Поиски показателей раннего неблагоприятного влияния ксенобиотиков на фетоплацентарную систему заставляет использовать высокочувствительные методы структурно-функционального и биохимического анализа на стадии донозоло-гических форм изменений, т.е. до появления токсикозов, аномалий и задержки развития плода, осложненных родов и т.д.
Целью настоящей работы явилось обследование практически здоровых женщин с нормально протекающими беременностью и родами, отсутствием вредных привычек и контактов с химическим производством. Для вычленения влияния изучаемых факторов — атмосферных загрязнений — проводилось уравнивание всех
остальных условии.
Обследовано 88 здоровых первобеременных женщин в возрасте от 18 до 30 лет. Из них 40 обследованных составляли контрольную, 44 — основную группу (район проживания с повышенным уровнем загрязнения атмосферного воздуха по окиси углерода, фенолу и др.)- Биохимические исследования проведены в районе с повышенным содержанием аммиака и окислов азота, где, как правило, уровни загрязнений превышали максимальную разовую ПДК. В контрольной зоне концентрации вредных веществ как при изолированном, так и при соче-танном их воздействии были значительно ниже
у •, - | • ж'\ • 4
утвержденных предельно допустимых, максимальные концентрации практически не выходили за пределы безразмерной суммарной ПДК. Роды у всех женщин проходили через естественные родовые пути в сроки 39—40 нед. Все
дети родились живыми, состояние их оценено по шкале Апгар в 9—10 баллов. Масса детей при рождении колебалась от 3000 до 4250 г и составила в среднем в контрольной группе 3380±85 г, в основной — 3420±78 г.
Объектом структурно-функционального анализа была плацента, в которой количественно оценивали содержание средних и конечных ворсин, процентное распределение интактных и измененных по ряду признаков конечных ворсин, соотношение площади из различных компонентов — синцития, стромы, капиллярного русла.
Особенности метаболизма в фетоплацентар-ной системе изучали по гистохимическим и биохимическим показателям [1]. При гистохимическом исследовании особое внимание уделяли изучению хорионального эпителия конечных ворсин, где наиболее интенсивно протекают обменные процессы между матерью и плодом; биохимические исследования проводили при изучении плаценты, а также биологических жидкостей — сыворотки крови беременных женщин и амниотической жидкости.
Использованы показатели, отражающие особенности метаболизма нуклеиновых кислот, — концентрация РНК, определяемая в синцитио-трофобласте с помощью цитофотометра МУФ-5, количество нуклеиновых кислот, определяемое спектрофотометрически, активность б'-нуклео-тидазы — НК(НФ 3.1.3.5), специфически гидро-лизующей дезоксирибо- и рибонуклеотиды пуринов и пиримидинов с фосфатным радикалом, расположенным в положении 5, активность РНКазы (КФ 3.1.4.1) —деполимеразы рибонуклеиновой кислоты. Кроме того, с помощью гисто-и биохимических методов определяли активность (КФ 1.1.1.27), Г-6-ФДГ (КФ 1.1.1.49) и щелочной фосфатазы — (КФ 3.1.3.1), а также проводили биохимическое исследование активности сорбитолдегидрогеназы — СоДГ (КФ 1.1.1.14), гистидазы (КФ 4.3.1.3) и урокиназы (КФ 4.2.1.49) —специфических ферментов печени. Для оценки гормональной функции фетопла-
Таблица 1
Количество различных ворсин хориона плаценты человека на условной единице площади среза (х ± т)
Ворсины
Группа обследуемых % Тип ворсин Всего с синцитиальными почками со слущенным эпителнем с расширенными сосудами • с отложением фибриноидных масс
Контрольная Основная Конечные Средние Конечные Средние 65,04=1,3 20,04=1,9 71,1±0,8*** 15,0±0,7* 26,04=1,5 9,04=1,4 30,0±1,5 8,04=0,5* 10,0-М ,5 5,04=0,7 17,04=0,6*** 7,04=0,4* 5,04=1,2 1,5±0,5 3,0ч=0,8*** 2,04=0,5 2,0+0,6 1,04=0,2 3,04=0,5 2,0=1=0,2**
Примечание. Здесь и в табл. 2 и 3 одна звездочка р < 0,05, две—при р<0,01, три — при /?< 0,001.
различия по сравнению с контролем достоверны при
центарнои системы определяли содержание эстрогенов и холестерола б амниотической жидкости, эстрогенов в моче и сыворотке крови беременных женщин. Содержание плацентарного лактогена, характеризующего лактогенсинтези-рующую активность синцитиотрофобласта, определяли радиоиммунологическим методом.
Морфологическое исследование показало, что все плаценты обследуемых женщин имели округлую форму, их диаметр составлял 15—21 см, толщина в центральных отделах колебалась от 1,6 до 2,5 см. Масса плаценты у женщин контрольной и основной групп была равна 480=Ы9 г, средняя масса оболочек и пуповины — 944=11 г плацентарно-плодовой коэффициент — 0,1424= ±0,002; при визуальном исследовании плацент патологических изменений не обнаружено.
При морфологическом исследовании плацент
женщин контрольной группы в материнской и плодной частях отмечены слабо выраженные ин-волютивные процессы. В плацентах обследуемых основной группы повышаются встречаемость ворсин с различными типами изменений и вариабельность ядер синцития — выявляются пикно-тические, лизированные и гипертрофированные их формы. В эпителиальном покрове ворсин чаще, чем в контрольной группе, встречаются безъядерные участки. В плодной и материнской частях увеличено отложение фибриноидных масс. По данным морфометрического анализа в плацентах обследуемых основной группы установлено повышенное содержание конечных и средних (в меньшей степени) ворсин с десква-мацией синцитиотрофобласта (табл. 1), а также пролиферирующих ворсин и элементов с расширенной капиллярной сетью; количество средних ворсин с отложениями фибриноидных масс увеличено в 2 раза.
При планиметрическом анализе отдельных компонентов конечной ворсины выявлены различия между контрольной и основной группами. Так, если в контрольной группе площадь эпителия конечных ворсин составляла 23,2=4=0,3 %, то в основной группе она снижалась до 18,1 ±0,8% (р<0,001). У обследуемых основной группы на 6,4 % увеличивалась также площадь, занимаемая стромой конечных ворсин (р
0,001). При стабильном показателе общей площади сосудистого русла конечных ворсин менялся характер расположения сосудов: в плацентах лиц контрольной группы доля ворсин с субэпителиальным расположением капилляров составляла 11,74=2,0%, а в плацентах обследуемых основной группы была выше—18,5+1,2% (р<0,001).
Помимо структурной реорганизации, воздействия загрязнений атмосферного воздуха вызывают метаболические нарушения в фетопла-центарной системе.
Изменяются показатели, характеризующие обмен нуклеиновых кислот. В основной группе статистически достоверно снижается содержание РНК и ДНК в гомогенатах плаценты при возрастании их количества в ядерных фракциях (табл. 2). Это хорошо коррелирует с данными гистохимических исследований, показавших, что концентрация РНК в синцитиотрофобласте конечных ворсин в основной группе снижается до 9,64=1,2 ед. опт. пл. по сравнению с 18,54= 1,2 ед. опт. пл. в контроле (р<0,05). Полученные данные могут свидетельствовать об усилении процессов катаболизма нуклеиновых кислот в плаценте под влиянием атмосферных загрязнений. Это подтверждается также увеличением активности РНКазы и б'-нуклеотидазы в гомогенатах плаценты, способствующих распаду
Влияние атмосферных загрязнений на новых кислот в гомогенатах и ядрах ность ферментов нуклеинового обмена
кости (х 4= ш)
Таблица 2
содержание нуклеи-плаценты и актив-в околоплодной жид-
Группа
Показатель контрольная основная
РНК, мкгРн/г ДНК, мкг Р„/г РНК/ДНК РНК ядер, мкг ДНК ядер, мкг РНК/ДНК ядер РНКаза, мг РНК/(л-ч) НК, ммоль Рн/г (л-ч) 4 -л • Л 162,794=5,52 312,624=7,96 0,524=0,02 60,52=Ы,72 359,104=12,44 0,174=0,01 216,04=7,6 0,704=0,06 • «. | |9 4 ш • 130,964=8,62** 236,314=15,09*** 0,554=0,02 118,41±3,42*** 630,234=27,23*** 0,194=0,01 372,54=21,1* 1,674-0,14*** • 9 | •
Активность ферментов в плаценте по гистохимическим и
биохимическим показателям (х =Ь т)
Показатель
Г-б-ФДГ, усл. ед Никотинамид-адениндинук-леотиддиафораза, усл. ед. ЩФ, усл. ед.
ЛДГ, мкмоль 2,6-дихлорфе-нолиндофенола на 1 мг белка за 1 ч
Г-б-ФДГ, мкмоль НАДФНх
ХН+ на 1 мг белка за 1 ч
ЩФ, мкмоль Ри на 1 мг белка за 1 ч
Группа
контрольная основная
2,40±0,15 2,80±0,17*
3,30±0,14 2,90±0,12*
4,50+0,40 3,60±0,21*
2,724=0,19 4,56±0,21***
0,50±0,03 0,86±0,09***
10,58±0,87 5,324=0,37***
РНК и пуриннуклеотидов. В конечном итоге установленные нарушения метаболизма нуклеиновых кислот могут приводить к торможению синтеза белковых молекул и снижению уровня специфических плацентарных протеинов, необходимых не только для роста плаценты, но и для развития плода.
Под влиянием загрязнений атмосферного воздуха изменяется также активность ферментов в плаценте (табл. 3). При этом обнаруживается четкая корреляция между гистохимическими и биохимическими показателями. Так, гистохими-чески отмечено снижение активности ЩФ в синцитии ворсин, что подтверждается низким уровнем активности этого фермента в гомогена-тах ткани плаценты. В качестве компенсаторных механизмов отмечается усиление реакций гликолиза .(аварийная реакция, способствующая меньшему повреждению тканей плода в условиях гипоксии), а также повышение активности Г-б-ФДГ, направленное на обеспечение ткани плаценты восстановленным НАДФ — необходимого субстрата для биосинтеза плацентарных гормонов и высших жирных кислот из низкомолекулярных предшественников.
Характерной особенностью, отмеченной в основной группе, было повышение активности
СоДГ [1,62±0,25 ммоль НАДН-Н+/(л-ч) против
0,14:4=0,03 ммоль НАДН-Н+/(л-ч) в контроле; р<0,001], урокиназы [3,87±0,36 ммоль урока-ната/(л-ч) против 0,124=0,04 ммоль урокина-за/(л-ч); р<С 0,001] и гистндазы [4,83+0,37 ммоль уроканата/(л-ч) против 0,35±0,12 ммоль уроканата/(л-ч); р<0,001]. Появление под влиянием атмосферных загрязнений органоспе-цифических ферментов печени в околоплодной жидкости объясняется повышением проницаемости мембран гепатоцитов плода с выходом ор-ганоспецифических энзимов в биологическую жидкость.
К высокоинформативным показателям неблагоприятного действия химических факторов ок-
Тэблица з ружающей среды на фетоплацентарную систему
следует отнести гормональные сдвиги в изучаемой системе. Так, у женщин основной группы отмечено снижение уровня суммарных эстрогенов в околоплодной жидкости до 6,78±0,40 ммоль/л (контроль — 9,94±0,26 ммоль/л; р<0,001) и содержания эстерифицированного холестерола до 0,0454=0,010 ммоль/л (контроль — 0,110± ±0,012 ммоль/л; р<0,001) и повышение уровня свободного холестерола до 0,264=1= ±0,032 ммоль/л (контроль — 0,187± 0,016 ммоль/л; р<0,001). Увеличение уровня свободного холестерола в амииотической жидкости на фоне снижения содержания эфиров холестерола коррелирует с понижением содержания суммарных эстрогенов и свидетельствует о нарушении процессов стероидогенеза в фетопла-центарной системе под влиянием атмосферных загрязнений.
Тем не менее усиление компенсаторно-приспособительных реакций структурного и метаболического характера обеспечивает нормальное развитие плаценты и рождение здоровых детей.
Проведенное исследование показало необходимость оценки состояния фетоплацентарной системы в гигиенических исследованиях на основе использования методов структурно-функционального и биохимического анализа.
Таким образом, в результате комплексного морфофункционального и биохимического исследования установлены ранние изменения в фетоплацентарной системе, вызванные загрязнением атмосферного воздуха. Эти изменения выражаются в структурной перестройке конечных ворсин плодной части плацент, а также метаболических нарушениях обмена нуклеиновых кислот, процессов биоэнергетики и стероидогенеза.
Выводы. 1. Загрязнения атмосферного воздуха вызывают изменения в фетоплацентарной системе, выявляемые на стадии предпатологии с помощью структурно-функциональных и биохимических показателей.
2. К ранним изменениям в плаценте относятся увеличение доли конечных и средних ворсин с различными типами изменений (с десквамацией синцития, пролиферирующих, полнокровных, с фибриноидными превращениями), снижение площади синцитиотрофобласта, перелокализация капилляров ворсин.
3. Выявленные структурные сдвиги, возникшие под влиянием загрязнений атмосферного воздуха, сопровождаются нарушениями метаболизма и проявляются в изменениях показателей обмена нуклеиновых кислот, биоэнергетики, органоспецифических ферментов печени плода и гормонального гомеостаза, выявляемыми в плаценте, амниотической жидкости и в сыворотке крови беременных женщин.
Литература
1. Методические рекомендации к морфо-биохимическому изучению влияния химических факторов окружающей среды на фетоплацентарную систему / Бонашевская Т. И., Ламентова Т. Г., Милованов А. П. и др. — М., 1984.
Поступила 05.05.86
Summary. By means of a complex morphofunctional and biochemical analysis there were demonstrated early changes in the fetoplacental system caused by air pollution.
The above changes consisted in the structural reconstruction of the fetal placenta terminal villi, disorders in nucleic acid metabolism and bioenergetic and steroidogenesis processes.
УДК 614.72:[547.264 + 547.422.22]-02:613.165.2
М. Т. Дмитриев, Т. А. Кулеш, Е. Г. Растянников
ФОТОХИМИЧЕСКАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ ПРОИЗВОДСТВА БУТИЛОВЫХ СПИРТОВ
И 2-ЭТИЛГЕКСАНОЛА
НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Изучение процессов трансформации, в частности в результате фотохимических реакций, промышленных загрязнений, поступающих в атмосферу с выбросами предприятий, является одним из актуальных вопросов гигиены атмосферного воздуха населенных мест. Во многих исследованиях доказана возможность химической и фотохимической трансформации в воздушной среде городов органических и неорганических соединений [2, 3, 6—8]. Важное значение имеют изучение механизмов трансформации в атмосферном воздухе выбросов конкретных промышленных предприятий и разработка теоретических моделей превращения специфических производственных выбросов, позволяющие рекомендовать эффективные оздоровительные мероприятия [6]. Однако фотохимическая трансформация производственных выбросов одного из наиболее современных производств — оксосинте-за (производство бутиловых спиртов и 2-этил-гексанола) еще не исследована. Успешной идентификации новых веществ, образующихся в результате фотохимических преобразований, способствует применение современного аналитического оборудования, в первую очередь хромато-масс-спектрометров.
Изучение фотохимических реакций проводили непосредственно на промышленной площадке предприятия в реакционной камере, изготовленной из химически инертной полиэтилентерефта-латной пленки. Вместимость камеры 25 л. В качестве источника света в установке использовали ультрафиолетовую лампу ДРВ с диапазоном излучаемых волн 250—400 нм. Избранная интенсивность излучения — 2 кал/(см2-мин) — характерна для солнечного излучения. Температура воздуха в реакционной камере —25—35°С. Длительность облучения воздуха 60—120 мин. Результаты эксперимента обрабатывали статистическим методом размаха с использованием /-критерия Стыодента. Исследование проб воздуха из реакционной камеры и с промышленной площадки проводили на хромато-масс-спектро-метре 1ДВ-2091 (Швеция). Идентификацию за-
регистрированных соединений проводили по каталогу масс-спектров [9], а также по хромато-графическим параметрам удерживания [1]. Чувствительность определения составляла 1 мкг/м3
м-
Установлено, что среди производственных выбросов оксосинтеза присутствуют органические соединения различных классов: предельные (этан, пропан) и непредельные (пропилен, этилен) углеводороды, ароматические углеводороды (толуол, этилбензол), альдегиды (масляный, 2-этилгексаналь), спирты (бутанол, 2-этилгек-санол), кислоты (масляная, нафтеновая), простые эфиры (бутилбутираты и бутилформиаты)
и др. [5].
После облучения проб воздуха, взятых с промышленной площадки предприятия, в реакционной камере идентифицировано 99 веществ, из них 58 углеводородов и 41 кислородсодержащее соединение. Из углеводородов 24 представлены предельными нециклическими, 6 — предельными циклическими, 10 — непредельными, 15 — ароматическими веществами и 3 — терпенами. Из кислородсодержащих соединений 5 представлены спиртами, 3 — эфирами простыми, 5 — эфирами сложными, 14 — альдегидами, 14 — кетонами.
Выявлено совпадение ряда идентифицированных в реакционной камере веществ с химическими соединениями, прогнозируемыми как продукты фотохимических реакций в теоретической модели трансформации производственных выбросов, — альдегидами (гептаналь, а-метакро-леин), кетонами (ацетон, 2-бутанон), спиртами (н-бутанол, изобутанол, изопропанол), эфирами (диизопропиловый эфир).
При количественной оценке продуктов трансформации в реакционной камере после облучения в течение 1 ч в пробах в значительных концентрациях обнаружены как вещества, преобладающие по валовому выбросу в технологическом цикле (пентан, гексан, триметилциклопен-тан, стирол, о-, м-, п-ксилолы, бутаналь, бута-пол), так и вещества, не учтенные в технологическом регламенте предприятия (этанол, бен-
