CC BY
7
CHRONIC ACTION OF SULPHUROUS GAS ON ANIMALS WITH REPRODUCED
PATHOLOGIC PROCESSES
V. A. Chizhikov
In course of continuous poisoning with sulphurous gas for a period of 67 days of healthy animals (albino rats) and of animals with reproduced models of pathologic processes (hepatitis, nephrosis, silicosis and radiation lesions) the results obtained testify to a considerable fall of the threshold value of action of investigated concentrations on animals with weakened healtht. The high sensitivity of a weakened body to the action of noxious factors of the environment should be taken into account in elaborating hygienic standards of atmospheric pollutions.
УДК 614.72-07:616.24-091/-092-07
Т. И. Бонашевская НЕКОТОРЫЕ ИТОГИ МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ЛЕГКИХ ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ АТМОСФЕРНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина, Москва
Одним из критериевтгигиенической оценки атмосферных загрязнений является гистологический анализ легких. Если детальные морфологические исследования легочной ткани при изучении влияния различных пылевых факторов широко представлены в отечественной и зарубежной литературе, то вопрос о характере действия паров органических веществ менее изучен. Нам встретились отдельные работы, касающиеся морфологического исследования легких при изучении органических веществ как факторов производственной вредности (В. И. Анрейченко и А. И. Разкладка; В. И.Кузьмин; В. А. Яакмеэс). В зарубежной литературе наиболее подробно освещен вопрос о действии на легкие газов (ЬообП и соавт.). В работах по гигиеническому нормированию ПДК токсических агентов в атмосферном воздухе дается обычно очень краткая морфологическая характеристика легких, документирующая отсутствие в них неблагоприятных изменений при минимальных и усиление инфильтративно-десквамативных процессов при больших уровнях воздействия. Ряд этих работ выполнен с нашим участием. В связи с тем что в литературе отсутствуют специальные морфологические исследования о реактивности легочной ткани при гигиенической оценке атмосферных загрязнений, мы попытались обобщить наш экспериментальный материал, касающийся морфофункционального анализа легких крыс при ингаляционном воздействии малых концентраций различных углеводородных соединений. В таблице представлены исследуемые вещества и их концентрации. Ингаляционное воздействие осуществлялось круглосуточно в течение 3 мес. Прослеживались реакции бронхов, бронхиол и паренхимы легких. Были использованы выборочной гистохимические методы (метод Браше для выявления РНК, РАБ-реакция на нейтральные мукополиса-хариды, альциановый синий для обнаружения кислых мукополисахаридов) и в большинстве опытов — гистоферментативные (определение СДГ, НАД- и НАДФ-диафораз, ЛДГ, Г-6-ФДГ с использованием в качестве акцептора водорода соли нитротетразолие-вого синего).
Исследуемые вещества и их концентрации
М> опыта Вещество Концентрация, в мг/м*
1 Бензол 1,5; 3; 15
2 Толуол 0,6; 15
3 Ксилол 0,2; 15
4 Смесь гексана и пен-
тана (1:1) 3; 50,9; 94,7
5 Формальдегид 0,012; 0,035; 1; 3
6 Хлорофос 0,02; 0,2; 1
7 Трихлорпропан 0,45; 2
8 Перхлорэтилен 4,5; 19
9 4,4-Диаминодифенил-
сульфон 0,05; 0,1; 0,5
10 Диметил ацетам ид 0,1; 0,5; 1
Состояние воздухоносных и респираторных отделов легких при воздействии максимальных
из исследуемых концентраций веществ. а — бронхиальный эпителий в контроле; 6— в опыте ЛГ» 5. Отсутствие мерцательной каймы, пикноэ. очаговая пролиферация; « — бронхиолярный эпителий в контроле; г — в опыте Л"» 2. Дистрофическое изменение клеток Клара и их отторжение; д — перипаскулярная и перибронхнолярпая инфильтрация в опыте /А 3; е — септальные отделы легкого в контроле;
У многих из интактиых крыс в различных отделах легких обнаруживались небольшие реактивные изменения, которые характеризовались наличием мелких лимфоидно-плазмоцитарных инфильтратов в перибронхи-альных и периваскулярных отделах, появлением отдельных макрофагов. Реактивные сдвиги в легких, по-видимому, были связаны с вдыханием обычного атмосферного воздуха с определенной степенью химической и бактериальной загрязненности и оставались в рамках процессов физиологической адаптации организма. В просвете бронхов и бронхиол контрольных крыс выявлялось небольшое количество клеток десквамированного эпителия как отражение нормальной жизнедеятельности эпителиальной ткани, обладающей высокой пластичностью. Сравнительная оценка легких подопытных крыс показала определенные закономерности в реакции легочной ткани в связи с длительным воздействием низких концентраций углеводородов. При минимальных уровнях воздействия структура легких не отличалась от таковой контрольных крыс, и только в отдельных опытах (см. таблицу, опыты 7 и 9) удавалось обнаружить незначительные изменения.
Вместе с тем на фоне устойчивости гистоструктурной организации легких в ряде экспериментов (опыты 7—10) при вдыхании минимальных концентраций органических соединений в них обнаруживались гистохимические и гистоферментативные сдвиги. Эти метаболические изменения отмечались следующими особенностями: 1) топически были связаны с эпителием бронхов, бронхиол, альвеолярной тканью; 2) развивались еннхронно в различных отделах воздухоносной и респираторной системы легкого; 3) имели одинаковую направленность; 4) характеризовались увеличением содержания РНК и повышением активности всех исследуемых ферментов.
ж — в опыте Л'« 4. Расширение межальвеолярных перегородок за счет гипертрофии и пролиферации альвеолярного эпителия; э — иакрофагальная реакция в опыте Л» 2; и — в опыте № 8; к — активность НАД-диафоразы в контроле; а — в опыте № 1; м — реактивные изменения мезотелия плевры с индукцией НАД-диафоразы в опыте № 1. Везде, кроме а. уп. 900; д — ув. 200; а—и — окраска
гематоксилин-эозином.
Концентрации веществ, которые индуцировали активность окислительных и пластического процессов, были недействующими по ряду других показателей. Таким образом, биологический эффект минимальных концентраций химических веществ улавливался по гистоферментативным сдвигам, документирующим интенсификацию дыхательных энзимов (СДГ, НАД- и НАДФ-диафораз), ферментов пентозного цикла (Г-6-ФДГ) и анаэробного гликолиза (ЛДГ). При более высоких и особенно максимальных из исследуемых концентраций в легких выявлялись гистоструктурные, гемодина-мические, гистохимические и гистоферментативные изменения, которые носили умеренно выраженный характер. Морфологические реакции на воздействие обнаруживались со стороны бронхов, где усиливались в сравнении с контролем десквамативные процессы, наряду с этим отмечалась очаговая пролиферация эпителиальных клеток. В отдельных полях зрения можно было наблюдать участки метаплазии цилиндрического эпителия в многослойный или однослойный плоский. В мерцательном эпителии местами отторгалась ресничная кайма, реснички выглядели деформированными, склеенными. Эпителий был набухшим или пнкноморфным (см. рисунок, а, б). В некоторых экспериментах (см. 1,6, 7 и 8) можно было наблюдать увеличение в составе эпителиального слоя крупных бронхов секретирующих Г элементов, хотя оно и не носило резко выраженного характера. Секрет PAS был позитивен и указывал также на присутствие кислых мукополиса-харидов.
В респираторном отделе легких наиболее отчетливые изменения выявлялись в бронхиолах. Здесь следует отметить высокую реактивность клеток Клара, которые претерпевали характерные изменения. Именно этим клеткам было свойственно раннее развитие реакций повреждения. На базаль-
ной мембране бронхиол нередко выделялись только клетки мерцательного эпителия. Отмечалась также очаговая гиперплазия эпителиальных клеток (см. рисунок, б). Вокруг бронхов, бронхиол, а также в периваскулярной ткани увеличивались круглоклеточные инфильтраты.
Сетальные отделы легкого расширялись вследствие гипертрофии и продуктивных реакций альвеолярного эпителия (см. рисунок, ж) и усиления инфильтративных процессов. Здесь увеличивалось содержание лимфоидно-гистиоцнтарных элементов, нейтрофилов и тучных клеток. Последние формировали также «цепочки» под плеврой. Характерной реакцией на воздействие исследуемых веществ являлась активация макрофагальной системы (з, и). Содержание макрофагов увеличивалось в межальвеолярных перегородках, просвете бронхиол и альвеол. Среди них встречались сидерофаги (см. таблицу, опыты 1 и 10).Появлениемакрофаговтакжеотноситсякинфильтратив-ным процессам, поскольку преобладает точка зрения, что они не имеют сеп-тального генеза, а происходят из моноцитов костного мозга (Velo и Spector).
Частой реакцией на химическое воздействие являлась реакция со стороны висцеральной плевры. Клетки мезотелия плевры были гипертрофированы и умеренно пролнферированы. Можно было наблюдать также умеренное расширение капиллярной сети межальвеолярных перегородок. Гистохимические и гистоферментативные исследования показали, что при 3-месячном воздействии максимальных из исследуемых концентраций во многих экспериментах (7—9) сохранялся более высокий по сравнению с контролем уровень содержания РНК и активности ферментов (см. рисунок, к, л). При этом нередко обнаруживалась неравномерная активность энзимов в различных участках и наряду с повышением активации окислительных ферментов выявлялись также зоны с ее понижением. Среди клеток альвеолярного эпителия особенно была заметна динамика ферментов в альвео-цитах второго порядка и макрофагах, где отмечалась индукция ферментативных процессов дыхательной и гликолитической систем, а также пентозо-фосфатного пути окисления глюкозы. Отчетливо возрастала активность окислительных ферментов (особенно НАД- и НАДФ-диафораз) в клетках мезотелия плевры и в меньше степени — в стенках кровеносных сосудов (см. рисунок, м).
При сопоставлении полученных результатов с имеющимися в литературе наблюдениями о действии химических веществ на легкие следует отметить, что наши данные коррелируют с материалами американских исследователей, показавших высокую реактивность клеток Клара бронхио-лярного эпителия и повышение ферментативной и метаболической активности эпителия бронхов и альвеол под влиянием газов (Loosli и соавт.; Sherwin и соавт.). Следовательно, определенные структурные элементы легкого обладают «универсальной» реактивностью как на действие различных паров органических веществ, так и на газовую экспозицию. Таким образом, при ингаляционном воздействии малых концентраций химических веществ в легких развивается комплекс неспецифических реакций, характерных для действия широкого круга органических соединений. При минимальном уровне химического воздействия на фоне отсутствия или незначительных структурных сдвигов (а также отсутствия изменений ряда других показателей) в некоторых экспериментах обнаруживается увеличение содержания РНК и усиление активности окислительных ферментов в эпителии воздухопроводящих и респираторных отделов легких. Следовательно, концентрации химических веществ, оказавшихся недействующими по таким интегральным показателям, как СПП, холинэстераза, гематологические тесты, в ряде опытов являлись активаторами биоэнергетических процессов в эпителии, реализующем с ними непосредственный контакт.
Известно, что активность окислительных ферментов характеризует интенсивность синтетических и гнперпластических процессов в ткани органа. Поэтому повышение ферментативной активности следует расценивать как проявление компенсаторной реакции субклеточных структур. По-видимому,
гистоферментативные сдвиги также являются одним из ранних механизмов адаптации организма и изучаемой биосистемы к химическому воздействию. В чем смысл этих реакций? Известно, что легкие играют важную роль в биотрансформации токсических веществ (Bend и соавт.). При ингаляционном воздействии последних в этом органе индуцируется синтез микросомальных ферментов, реализующих процессы детоксикации. Однако это данные биохимических исследований, не позволяющих устанавливать связь метабо-лизирования чужеродных химических соединений с определенными структурными элементами органа. Обнаруженное нами сопряженное увеличение активности ферментов в эпителиальных клетках воздухопроводящих и респираторных отделов легких под влиянием химических веществ заставляет предположить, что в основе этого явления лежит окисление проникающих сюда токсических агентов, которое требует повышенного энергообеспечения клеток. Последнее, очевидно, достигается гиперплазией внутриклеточных органелл. Полученные данные согласуются с результатами наших предыдущих исследований (Т. И. Бонашевская), в которых мы обсуждали вопрос об участии эпителия слизистой оболочки носа в процессах детоксикации ксенобиотиков.
Устанавливается также корреляция с нашими ранее полученными данными о дифференцированной чувствительности к химическому воздействию различных типов эпителиальных клеток. В этих клетках в первую очередь развиваются реакции повреждения, что, по-видимому, связано с особенностями диффузии в них токсических веществ и локализацией соответствующих систем детоксикации. Приоритетность определенных структур в биотрансформации химических соединений не исключает участия в защитной функции организма всего эпителиального барьера, о чем свидетельствует увеличение содержания РНК и окислительных ферментов во всех клетках эпителиального пласта. В отличие от реакций повреждения, которые улавливаются в клетках Клара, усиление десквамативных процессов мерцательного эпителия, по-видимому, можно связать с укорочением цикла жизнедеятельности эпителиальных клеток из-за повышения их функциональной активности.
Следующим барьером после эпителия воздухоносных и респираторных отделов легких на пути проникновения химических веществ являются их базальные мембраны и элементы подлежащей соединительной ткани. «Выселение» гематогенных элементов в воздухоносные пути относится также к одному из механизмов адаптации. Формирование лимфоидно-плазмоци-тарных инфильтратов в периваскулярных пространствах, по мнению Nair, реализуется биологически активными веществами, выделяющимися при дегрануляции базофилов. Такая ориентация обеспечивает дополнительный барьер и возможность рециркуляции этих элементов в кровь при устранении необходимости в них. Реакции мезотелия плевры и скопления в субплевральных отделах тучных клеток, являющихся продуцентами биологически активных веществ, носят защитно-приспособительный характер.
Таким образом, во внутрилегочных воздухоносных путях и респираторных отделах легких при ингаляционном воздействии малых концентраций углеводородных соединений развивается состояние адаптации, реализуемое рядом сложных механизмов. Одним из ведущих звеньев адаптации является повышение пластического и окислительного потенциала в эпителии бронхов, бронхиол и респираторного отдела легких, усиление в нем пролиферативных процессов. В основе этого механизма адаптации лежит гиперплазия внутриклеточных органелл и самих клеток. Реакции повреждения выражены слабо и связаны с определенными наиболее чувствительными клеточными структурами. Усиление инфильтратнвных процессов в строме органа, миграция тучных клеток, реактивные изменения со стороны мезотелия плевры также служат, по-видимому, задачам повышения барьерных функций легочной ткани в условиях воздействия атмосферных загрязнений.
ЛИТЕРАТУРА. Андрейченко В. И., Разкладка А. И. — В кн.: Профессиональные заболевания лорорганоо и некоторые вопросы их профилактики и лечения. Киев, 1968, с. 88—95. — Б о н а ш е в с к а я Т. И. — «Цитология», 1975, т. 17, № 12, с. 1351—1356. — К у з ь м и н В. И, —«Научи, труды Омск. мед. ин-та», 1969, № 88, с. 215—219. — Я а к м е э с В. А.— В кн.: Легочная патология, Вып. 3. Таллин, 1973, с. 138—141. — Bend J. R., Hook G. E. R., Easter-ling R. E. et a.— «J. Pharmacol exp. Ther.», 1972, v. 183, p. 206—217. —Loose i C. G„ Buckley R. D„ Her t week M. S. — «Ann. occup. Hyg.», 1972, v. 15, p. 251—260. —Nair M. K. — «Acta vet. scand.», 1973, Suppl. 42.— She г-win R. P., Margolic J. В., Azen S. P.— «Arch. env. Ironm. Hlth», 1973, v. 26, p. 297—299. — V e 1 о Y. P., Spec tor W. G. — «J. Path.», 1973, v. 109, p. 7—19.
Поступила 13/IV 1976 r.
RESULTS OF MORPHOLOGICAL AND FUNCTIONAL INVESTIGATIONS OF THE LUNGS IN HYGIENIC ASSESSMENT OF ATMOSPHERIC POLLUTIONS
Т. I. Bonashev kay
The paper presents a comparative morphological and functional analysis of the rats' lungs in case of inhalation action of vapours of certain hydrocarbon compounds at low concentrations. The author noted the development of a number of histological and histoenzymatic shifts that were peculiar for the state of adaptation of the lungs to a chemical action. The reactions of damage were of a limited nature.
удк 628.349:546.13
Проф. Е. В. Штанников, канд. мед. наук Я- М. Морозов
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ТОКСИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ С ПОМОШЬЮ ХЛОРСОДЕРЖАЩИХ ПРЕПАРАТОВ
Саратовский медицинский институт
В настоящей работе представлены материалы экспериментальных исследований по обезвреживанию воды, зараженной токсином ботулинуса, с помощью широко используемых химических реагентов. Обезвреживание воды, содержащей токсин ботулинуса, с помощью хлорсодержащих препаратов в гигиеническом отношении не апробировано. Поэтому изучение этих вопросов представляет не только теоретический, но и практический интерес. Моделирование процессов, имеющих место при инактивации токсина, осуществлялось с учетом многообразия факторов, влияющих на эффективность обезвреживания воды хлорсодержащими препаратами. В опытах изучалась эффективность очистки воды в зависимости от ее физических свойств (температура, цветность, мутность) и химического состава (активная реакция и жесткость), а также выяснялась возможность деструкции токсина в естественных условиях под действием некоторых водных факторов.
Было проведено сравнительное изучение эффективности различных хлорсодержащих препаратов: хлорной извести, ДТС-ГК и газообразного хлора. В экспериментах применялись частично очищенные ботулинические токсины типов А и С. Использование этих токсинов связано с тем, что токсин А является наиболее частым этиологическим агентом ботулинической интоксикации людей (Т. И. Булатова и К. И. Матвеев), а тип С способен длительно сохраняться во внешней среде без изменения токсических свойств. Изучаемые образцы воды заражались заведомо токсическими концентрациями яда, составляющими 2,5-104—2-Ю5 ДЛМ/л, а в отдельных случаях — 5- 10е—7,5- 10е ДЛМ/л. Обработка воды осуществлялась вопределен-ной последовательности: вначале вносили токсин, а затем—реагент. Токсичность растворов определялась титрованием на мышах: до введения реагента и спустя определенное время (через 15 и 30с, 1, 2, 4, 8, 16 и 32мин).
Установленная экспериментальным путем доза реагента (в мг/л), которая приводила к максимальной инактивации токсина (99,97%) в течение 30 мин, была названа нами эффективной или инактивирующей.
