CC BY
31
Проблемные статьи
© Б. Т. ВЕЛИЧКОВСКИП. 1994 УДК 613.632.4-003.62/.68-07
Б. Т. Величковский
О МЕХАНИЗМЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ФИБРОГЕННОЙ ПЫЛИ НА ОРГАНИЗМ
Российский государственный медицинский университет, Москва
В изучении патогенеза заболеваний органов дыхания, вызываемых фиброгенной пылью, в последние годы достигнуты существенные успехи. Прежде всего выяснено, каким образом мелкодисперсные, практически нерастворимые и не оказывающие механического травмирующего влияния пылевые частицы реализуют свое пагубное воздействие на организм и раньше всего на фагоцитирующие их моно- и полинуклеарные лейкоциты. Установлено, что ведущей причиной патогенного действия фиброгенной пыли является ее способность стимулировать избыточное образование в легких активных форм кислорода (АФК). В основе этого свойства пыли лежат 3 механизма. Первый из них связан с характером активации фагоцитов пылевыми частицами, второй — с каталитическими свойствами их поверхности, третий — с декомпенсацией чрезмерно гипертрофированных кониофагов [7, 18, 23, 32].
Рассмотрим вначале механизм генерации АФК, связанный с фагоцитозом. При контакте возбудителя инфекции, иммунного комплекса или пылевой частицы с мембраной фагоцита уровень потребления кислорода повышается так интенсивно, что это явление получило название «дыхательный взрыв». И практически весь этот дополнительный кислород не используется на энергетические потребности клетки. Особые ферментные системы фагоцита изменяют электронную структуру молекулы кислорода, превращая его в главное оружие бактерицидной защиты клетки — кислородные радикалы [15, 36, 43, 46].
Одноэлектронный радикальный путь восстановления кислорода включает несколько этапов (рис. 1). Активация фермента НАДФ-Н-оксида-зы, встроенного во внешнюю клеточную мембрану, катализирует присоединение одного электрона к молекуле кислорода и приводит к образованию супероксидного анион-радикала (супероксида) — 0¿ . Он обладает повышенной химической активностью и амфотерными окислительно-восстанови-
/7еромсид Гидроксил-Сулероксид водорода радикал
-ог—■нго
к
к
Синглетно/й иислород
Рис. 1. Схема одноэлектродного пути восстановления молекулы кислорода.
тельными свойствами, что дает ему возможность участвовать во многих биохимических реакциях.
Присоединение второго электрона к молекуле кислорода приводит к образованию пероксида водорода — Нг02. Синтез пероксида осуществляется ферментом супероксиддисмутазой (СОД). Пероксид водорода в отсутствие ионов металлов переменной валентности достаточно стабилен и, мигрируя в клетке и тканях, вызывает инактивацию ферментов и окислительную модификацию белков.
Продуктом третьей стадии восстановления молекулы кислорода является гидроксильный радикал — НО'. Он образуется из пероксида водорода в присутствии ионов или комплексов переходных металлов в низшей степени валентности, главным образом иона железа — Ре2+. Гидроксильный радикал обладает чрезвычайно высокой химической активностью и вступает в реакции со всеми биологическими соединениями в момент и на месте своего возникновения, в частности запускает перекисное окисление фосфолипидов клеточных мембран. В организме имеется и другой путь превращения перекиси водорода, минуя образование радикалов, непосредственно в молекулу воды с помощью фермента каталазы [37, 44, 56].
Изучение процессов образования АФК возможно с помощью биохимических и биофизических методов [20, 24, 27]. Так, рекомбинация кислородных радикалов сопровождается выделением квантов света — хемилюминесценцией (ХЛ). По кинетике свечения можно судить о взаимодействии объекта фагоцитоза с клеткой [13, 48, 51, 53, 55].
Методом ХЛ обнаружено 2 основных типа изменения метаболической активности фагоцитов при контакте с пылью различной степени цито-токсичности (рис. 2). Первый тип ХЛ-ответа — медленный. При нем наблюдается постепенное развитие свечения с небольшой амплитудой и медленным достижением максимума за 6—8 мин. Интенсивность ХЛ после достижения максимума длительное время остается практически постоянной. Такой ХЛ-ответ можно, по-видимому, расценить как наиболее физиологичный. Макрофаг при этом сохраняет жизнеспособность и адекватно отвечает на дополнительные стимулы.
Второй тип ХЛ-ответа — быстрый. Он характеризуется высокой амплитудой, коротким временем достижения максимума за 1—3 мин и последующим быстрым снижением интенсивности свечения. Быстрая кинетика ХЛ отражает состояние чрезмерной активации макрофага, сопряженное с опасностью повреждения клетки [6, 11].
ч
Рис. 2. Основные типы ХЛ-ответа фагоцитов при контакте
с пылью различной степени цитотоксичности (1хл — интен-
сивность ХЛ).
Стрелкой обозначен момент введения 1 мг/мл пылевого образца в суспензию макрофагов концентрации 5-Ю5 в I мл. Среда: ИОмММаО; 10 мМ трнс рН 7.4;
5 мМ глюкозы; 5-10~5 М люмннола.
Медленный ХЛ-ответ характерен для пыли, контактирующей с клеточной мембраной за счет неспецифических дисперсионных и/или гидрофобных взаимодействий. Наиболее типичными примерами аэрозолей такого рода являются углеродные пыли, оксид титана и др. Все подобные виды пыли обладают низкой цитотоксичностью.
Быстрая кинетика ХЛ присуща пылевым частицам, контакт которых с клеточной мембраной фагоцита осуществляется за счет относительно специфических взаимодействий — главным образом электростатических сил или водородных связей. Типичными видами пылей такого рода являются аэрозоли кварца и других разновидностей кремнезема, асбеста, цеолитов и др. Все они отличаются высокой цитотоксичностью [5, 11, 47, 58].
Таким образом, фиброгенные пыли способны в разной степени активировать фагоцитирующие клетки и вызывать генерацию АФК. Интенсивность этих процессов зависит от химического состава, кристаллического строения и свойств поверхности пылевых частиц.
Неодинаковый тип взаимодействия поверхности пылевой частицы с наружной клеточной мембраной порождает различия в ферментативных путях метаболической активации клетки. Так, интенсивность «пылевого» гемолиза эритроцитов при откачке воздуха из среды инкубации или замене его на инертный газ снижается у тех видов высокофиброгенной пыли, которые взаимодействуют с клеточной мембраной за счет электростатических сил: асбестовый гемолиз подавляется в 2,9 раза, цеолитовый — в 4,1 раза. Кварц, взаимодействующий с клеточной мембраной с помощью водородных связей, гемолитическую активность сохраняет практически полностью, она уменьшается лишь на одну четверть. Иными словами, гемолиз эритроцитов, вызываемый кварцевой пылью, в меньшей степени зависит от количества растворенного в среде кислорода [26].
Изучение кинетики ХЛ-ответа позволяет быстро получить представление о степени цитотоксичности производственной пыли. Нельзя, однако, считать, что степень биологической опасности аэрозоля можно прогнозировать только по характеру и интенсивности вызываемой ХЛ. Во-первых, цитотоксичность пыли не всегда соответствует уровню ее фиброгенности. Во-вторых (и это главное), фиброгенностью не исчерпываются патоло-
гические эффекты и клинические проявления воздействия минеральной пыли на организм.
Имеет значение не только количество, но и состав возникающих форм активного кислорода. Природу их определяет главным образом второй механизм процесса генерации АФК под влиянием фиброгенной пыли. Он заключается в развитии на поверхности пылевых частиц каталитических реакций трансформации относительно устойчивых форм активного кислорода, особенно Н202 [16].
Особый интерес представляет сравнение каталитической способности кварца и асбеста (рис. 3). Генерация 01 за 60 мин активации перитонеаль-ных макрофагов асбестом — крокидолитом (1ЛСС, Канада) и люберецким кварцем в 2,5—3 раза превышает контроль. При изучении образования пероксида водорода наблюдаются на первый взгляд парадоксальные результаты. Содержание пероксида водорода при инкубации (15 мин) нейтрофилов человека с асбестом практически не отличается от контроля. Кварц, напротив, вызывает накопление Н2О2 в количествах, превышавших контроль в среднем в 2 раза. Надо полагать, что при активации клеток асбестом не удается зарегистрировать пероксид водорода в связи с тем, что каталитические центры на поверхности асбестового волокна трансформируют его в более агрессивный гидроксильный радикал. Это положение подтверждается при исследовании генерации гидроксильного радикала. В присутствии макрофагов и пылевых частиц кварца содержание НО", определяемое по разрушению 2-дезокси-0-рибозы (ДОР), превышает контроль только на 18 %. Инкубация клеток с волокнами асбеста увеличивает деградацию ДОР на 63 %, т. е. в 3,5 раза больше, чем при контакте с кварцем. К тому же половина гидроксильных радикалов, образующихся под влиянием крокидолита, не взаимодействует с этанолом, добавленным в среду, т. е. они являются не свободными, а так называемыми «сайтспецифическими» или «криптогидроксилами», возникающими непосредственно в точке контакта с поверхностью частицы. Подобный тип гидроксильных радикалов более чем в 2 раза активнее индуцирует усиление перекисного окисления липи-дов (ПОЛ). Действительно, пероксидация липи-дов перитонеальных макрофагов, определяемая по количеству малонового диальдегида (МДА), под влиянием кварца увеличивается только на 53%, а при контакте с волокнами асбеста — в 3 раза.
Таким образом, действие пыли кварца на организм опосредовано главным образом перокси-дом водорода, а влияние волокон асбеста связано
Антибиринущая ЛО/ЛО ЩОг НО МДА
Кбарц зоо 203 //<? 153
Кронидолит- асбест 25О 36 /53 ЗОО
Рис. 3. Образование активных форм кислорода и продуктов перекисного окисления липидов в суспензии фагоцитов под влиянием пыли кварца и крокидолнт-асбеста (в % от контроля — клетки без пыли).
Рис. 4. Генерация радикалов кислорода компонентами асбестового волокна.
а—в бесклеточной среде: по оси абсцисс — концентрация (в м-/мл); по оси ординат — Э•104— светосумма вспышки ХЛ за 3 мин. Среда: 154 мМ КНзРО«, рН 7.4; Ю-' М лероксидаэы хрена. Ю-5 М люмннола; 5-10~5 М Гч'АОРН; б — в суспензии макрофагов; по оси абсцисс — время (в мин); по оси ординат — 1хл — интенсивность ХЛ. / — кятнонная часть, 2 — асбестовое волокно, 3 — кремнекнслородная часть. Среда та же. что и
на рнс. 2.
прежде всего с образованием гидроксильных и особенно «криптогидэоксильных» радикалов [40, 54].
Какова роль компонентов асбестового волокна в генерации АФК? На рис. 4, а показано, что каталитическая способность асбеста целиком обусловлена перешедшей в раствор катионной составляющей волокна. Однако при контакте с макрофагами (рис. 4, б) выясняется, что катионная часть волокна не способна вызывать активацию клеток. Таким образом, кремнекислородный скелет минерала активирует фагоциты и генерацию ими АФК, а на поверхности волокна последние превращаются в гидроксильные и «криптогид-роксильные» радикалы. Поэтому нативное волокно в наибольшей степени опасно для организма. Как уже говорилось выше, каталитические свойства особенно присущи ионам металлов переменной валентности, в частности железа. На связь каталитической способности асбеста с присутствием ионов железа в структуре поверхности волокна указывает тот факт, что она подавляется хелатором железа дезоксиферритином [4, 12, 17, 50, 57].
Однако каталитические процессы на поверхности пылевых частиц не всегда ведут к повышению их биологической активности. Например, кристаллическая окись алюминия разлагает пероксид водорода до воды, подобно ферменту каталазе, без образования свободных радикалов кислорода. В этом случае содержание АФК вокруг частицы уменьшается и одновременно снижается ее цитотоксичность. Не случайно окись алюминия используется в производстве вакцин. Популярная в свое время алюмопрофилактика силикоза также, по-видимому, обусловлена способностью пленки окиси алюминия разлагать генерируемые кварцем АФК без образования свободных радикалов [16].
Каков же молекулярный механизм повреждения фагоцитов фиброгенной пылью? Из всего вышесказанного следует, что его первичным пусковым звеном является генерация АФК ферментами, локализованными в наружной клеточной мембране. Кислородные радикалы вызывают усиление ПОЛ и повышение проницаемости клеточных мембран. Все это приводит к тому, что большая часть энергетических ресурсов фагоцита расходуется не на дыхание, а на образование АФК и работу ионных насосов, восстанавливающих внутриклеточное ионное и осмотическое равнове-
сие. В клетке развивается энергодефицитное состояние. Происходит значительное и быстрое снижение уровня энергетической «валюты» клетки— аденозинтрифосфата — АТФ (рис. 5). При инкубации с асбестом и кварцем содержание АТФ уменьшается до 10—20 %, в то время как частицы угля и диоксида титана или не изменяют, или даже повышают уровень АТФ в клетке. Последнее указывает на различие механизмов повреждения фагоцитов высоко- и низкофиброгенными пы-лями [31].
Одновременно с развитием энергодефицитного состояния в фагоците нарастает внутриклеточная гипоксия, первопричина которой заключается в том, что весь потенциал «дыхательного взрыва» расходуется на генерацию бактериоцидных радикалов, а не на нужды жизнедеятельности клетки.
Переключение в активно фагоцитирующей клетке энергетического метаболизма с аэробного на анаэробный тип лишь временно задерживает развитие внутриклеточной гипоксии, при которой возникают серьезные повреждения митохондрий, ведущие к разобщению окислительного фосфори-лирования и нарушению их структуры [9, 39]. Именно поэтому одним из первых морфологических проявлений повреждения макрофагов, фагоцитирующих высокофиброгенную пыль, является набухание митохондрий, потеря ими крист и в конечном итоге образование на их месте электронно-прозрачных полостей. Поврежденные митохондрии сами становятся источником генерации большого количества супероксида, который в норме является лишь подобным минорным продуктом восстановления кислорода в дыхательной цепи. Так в клетке формируется второй очаг образования АФК- Третий очаг образования кислородных радикалов возникает в цитоплазме клетки при взаимодействии фермента ксантиноксидазы с продуктами глубокого распада АТФ ксантином и гипоксантином [21].
Таким образом, фагоцит все более активно продуцирует средства своей бактерицидной защиты — кислородные радикалы. Но если для микробного, вирусного или грибкового возбудителя они губительны, то пылевая частица к ним нечувствительна. В этом случае эволюционно выработанный стандартный ответ альвеолярных фагоцитов
Рис. 5. Изменение количества АТФ в суспензии макрофагов при инкубации с различными образцами фиброгенной пыли. Концентрация пыли I мг/мл, концентрация макрофагов 0,75-107 клеток в 1 мл.
По оси абсцисс — время (в мин); по оси ординат - концентрация АТФ (в % от контроля). / — ТЮ2, 2 — уголь. 3 — кварц, •/ — асбест. 5 - контроль: количество АТФ в клетках без пыли, принятое за 100 %.
не срабатывает. Напротив, при большой пылевой нагрузке ситуация становится опасной как для самой клетки, так и для окружающих тканей.
При фагоцитозе низкоцитотоксичной пыли механизм гибели кониофага иной. Клетки, поглотившие большое количество такого рода частиц, не только длительное время остаются жизнеспособными и подвижными, но даже увеличиваются в объеме, в них возрастают число и размеры митохондрий и лизосом. Происходит типичная «рабочая» гипертрофия кониофага на внутриклеточном уровне. Однако гипертрофированные макрофаги нуждаются в потреблении повышенного количества кислорода. А чрезмерное увеличение размеров клетки создает все большие затруднения для его диффузии в цитоплазме. В результате со временем поступление кислорода к митохондриям становится недостаточным, гипоксия нарушает режим их работы и начинается усиленное образование супероксидного радикала со всеми вытекающими отсюда последствиями. При этом избыточное образование АФК происходит не при первичной активации фагоцитов, как при контакте с высокоцитотоксическими пылевыми частицами, а в терминальном периоде жизни гипертрофированного кониофага [33, 34, 38].
Полученные данные позволяют сделать важное, с нашей точки зрения, заключение — безвредной пыли нет. Гибель кониофага может произойти под влиянием любых практически нерастворимых пылевых частиц. Для этого требуются только различные уровни запыленности воздуха и различная длительность пребывания в запыленной атмосфере.
Свободнорадикальный первичный механизм повреждения фагоцитов пылью модифицируется и дополняется разнообразными видами регуляции, формируя ответную реакцию организма и кли-нико-морфологические особенности возникающего заболевания. Поэтому необходим анализ роли АФК и в формировании опосредованных клинически выраженных проявлений профессиональных заболеваний пылевой этиологии. В этом плане остановимся на участии АФК в развитии 4 характерных для указанной патологии изменений: аутоиммунных сдвигов, первичной пылевой эмфиземе с обструктивным синдромом, мутагенных эффектах и хроническом воспалении бронхов. Значение АФК в развитии пылевого фиброза органов дыхания освещено нами ранее [14, 32], поэтому здесь мы не будем касаться данного вопроса.
АФК имеет непосредственное отношение к возникновению иммунологических сдвигов при пылевой патологии. Частицами кварца можно стимулировать выработку в культуре макрофагов интерлейкина-1 (ИЛ-1)—регулятора роста и дифференцировки лимфоцитов [30]. В связи с этим представляет интерес установленный в лаборатории факт, что внесение в такую культуру веществ, ингибирующих АФК (СОД, каталаза и др.), практически полностью подавляет выработку ИЛ-1. Таким образом, частицы кремнезема обладают свойствами активировать иммунную систему без участия иммунных комплексов, подобно адъюванту [1], и указанная способность опосредована генерацией АФК [32].
Но еще важнее, на наш взгляд, что АФК могут играть роль и в формировании специфического ответа иммунной системы. В наибольшей степени черты аутоиммунного заболевания с гиперчувствительностью замедленного типа характерны для узелковой формы силикоза. При активации макрофагов кварцевой пылью, как показано выше, характерна усиленная индукция такой формы активного кислорода, как пероксид водорода. Последний способен к активной диффузии и окислительной модификации эндогенных макромолекул [2, 29]. В результате в легких, по-видимому, могут появиться тканевые структуры со свойствами аутоантигенов. Указанный механизм аутоиммунных изменений в первую очередь характерен именно для силикоза, обусловливая развитие как силикотической эпителиоидноклеточ-ной гранулемы, так и часто сопутствующих силикозу различных системных коллагенозов. Представление о пероксиде водорода как о причине окислительной модификации эндогенных макромолекул в аутоантигены пока еще гипотеза. Привлекательность ее, однако, заключается в том, что, поскольку АФК являются обязательными медиаторами воспалительной реакции, подобный механизм образования аутоантигенов может быть ведущим при формировании многих, если не всех, аутоиммунных процессов.
Обратимся теперь к выяснению роли АФК в развитии обструктивных изменений воздухопрово-дящих путей и эмфиземы легких под воздействием фиброгенной пыли [22, 35]. Повышение сопротивления дыхательных путей является одним из ранних проявлений пылевой патологии. Любому профпатологу известны рабочие «пылевых» профессий, у которых подобные изменения длительное время остаются единственным симптомом заболевания. Функциональные возможности органов дыхания у них в достаточной степени понижены. Однако сегодня такие лица не подлежат ни социальной, ни трудовой реабилитации. Между тем усиление процессов свободнорадикального окисления, наблюдающееся в легких под воздействием фиброгенной пыли, имеет прямое отношение к развитию обструктивных изменений бронхолегоч-ной системы. Пероксид водорода и свободные радикалы кислорода угнетают активность ингибиторов протеаз в результате окислительной модификации их активного центра, в частности агантитрипсина (тип 22). Так, активность окислительного ингибитора по отношению к нейтро-фильной эластазе снижается почти в 2 тыс. раз [52]. Это приводит к усилению деструкции кол-лагенового и эластического каркаса легких. Повышенное выделение оксипролина с мочой в период префиброза многократно описано в клинике и эксперименте. Оксипролин обнаруживается не только в моче, но и в бронхоальвеолярных смывах. И то и другое служит прямым доказательством усиления Процессов деструкции легочной ткани, предшествующей развитию фиброза [5,42].
Патофизиологической основой обструктивных изменений дыхательных путей может быть не только бронхоспазм, но и пассивное сужение их просвета вследствие нарушения коллагеново-эла-стического каркаса легких (рис. 6). При абсолютном или относительном дефиците ингибиторов
Рис. 6. Возникновение обструкции дыхательных путей при нарушении эластического каркаса легких (по В. Ульмеру).
а — схема эластического натяжения легких, б — просвет бронхиолы в норме, в - сужение просвета бронхиолы вследствие нарушения эластического каркаса легких при профессиональной пылевой эмфиземе с обструктивным синдромом.
протеаз тонкие эластические волокна межальвеолярных перегородок разрушаются быстрее, чем их пучки в стенке бронхов [49]. Возникает пери-бронхиальная эмфизема и изменяется равновесие в эластическом натяжении паренхимы и дыхательных путей, что ведет к сужению последних, наиболее четко выраженному в бронхиолах, не имеющих хрящевого остова. Мышечный тонус бронхов при этом может оставаться неизменным и не принимать активного участия в развитии обструктивного синдрома. При спокойном дыхании и соответственно небольших объемах вдоха и выдоха сопротивление дыхательных путей может быть нормальным. При нагрузках вследствие невозможности заметно увеличить объемы вдоха и выдоха быстро развивается дыхательная недостаточность. Подобные лица, несомненно, являются больными и нуждаются в целенаправленной лечебной и социальной помощи. Прежде всего необходимо определить указанный симптомокомп-лекс как профессиональную эмфизему с обструктивным синдромом пылевой этиологии. Для коррекции обратимой обструкции дыхательных путей оправдано длительное применение бронходилата-торов пролонгированного действия, в частности типа российского препарата травентола [41, 45].
О мутагенном эффекте фиброгенной пыли и его связи с АФК в последнее время получены важные данные. Показано, что частицы хризотил-ас-беста, цеолита, кремнезема и ряда других материалов, в частности латекса, индуцируют хромосомные аберрации в культуре цельной крови человека. СОД предупреждает эффект хризо-тил-асбеста, кварца и латекса, каталаза — цеолитов. Это позволяет заключить, что мутагенный эффект пылевых частиц опосредован через образование АФК 1.28]. В эксперименте на линейных мышах (А57ВЬ/6) установлено, что внутрибрю-
шинное введение хризотил-асбеста и цеолитов приводит к зависимому от времени экспозиции увеличению уровня клеток с хромосомными аберрациями в перитонеальном экссудате и клетках костного мозга мышей. Таким образом, в организме хризотил-асбест и цеолиты оказывают не только местное, но и дистанционное мутагенное воздействие, т. е. указанный эффект носит генерализованный характер. Мы полагаем, что мутагенные изменения в организме реализуются через индукцию пылевыми частицами АФК и ПОЛ клеточных мембран, в результате чего образуются и накапливаются эндогенные мутагены — малоновый диальдегид и гидроперекиси липидов. Хотя в культуре цельной крови человека препараты, обладающие способностью инактивировать АФК, отчетливо снижают или полностью устраняют мутагенное действие фиброгенных пылей, возможностью предупреждать мутагенный эффект хризотил-асбеста in vitro из всех испытанных нами препаратов обладает только бемитил (рис. 7). Это было показано методом учета хромосомных аберраций в клетках костного мозга линейных мышей. Таким образом, не только по-новому встает вопрос о генерализованном мутагенном, а значит и канцерогенном эффекте фиброгенных видов пыли, но и найден препарат, способный предупреждать действие корпускулярных загрязнителей на генетические структуры целого организма [25].
Если механизму развития пневмокониоза под влиянием фиброгенной пыли посвящена обширная литература, то патогенез хронического пылевого бронхита освещен крайне мало. Достоверно известно лишь то, что удаление из легочной ткани частиц кремнезема и другой высокоцитотоксичной пыли осуществляется главным образом г.о внутритканевым лимфатическим путям в регионарные лимфатические узлы, вероятно, вследствие быстрого развития энергодефицитного состояния конио-фагов и их разрушения. В связи с этим фаго^ циты не успевают вынести подобные пылевые частицы на мукоцилиарный эскалатор слизистой бронхов. Пыль ископаемых углей и других низко-цитотоксичных веществ, напротив, удаляется из легких в основном внутриклеточно по воздухо-проводящим путям. При этом существенно, что развитие хронического пылевого бронхита обусловлено не столько процессом задержки пыли, сколько процессом ее выведения, так как нерастворимые пылевые частицы респирабельных фракций
s -
Рис. 7. Влияние различных препаратов на уровень хромосомных аберраций в клетках костного мозга, запыленных хри-зотил-асбестом, и интактных линейных мышей А57ВЬ/6.
По оси ординат — % поврежденных метафаз. / - контроль, 2 — асбест. 3 -- асбест + аскорбат, 4 — асбест + рутин. 5 — асбест 4- бемитил.
практически любого состава не оказывают существенного непосредственного повреждающего влияния на мукоцилиарный транспорт. Исключение составляют, по-видимому, только высокогигроскопические и набухающие виды пыли [5, 8, 10].
Три года назад в нашей лаборатории впервые было установлено угнетение кислородзависимой бактерицидной системы фагоцитов у больных хроническим пылевым бронхитом. Уровень ХЛ лейкоцитов крови у них был ниже, чем у здоровых доноров, не говоря уже о больных силикозом. Этот феномен был положен в основу разработанного способа дифференциальной диагностики указанных заболеваний по величине коэффициента активации ХЛ (Кхл)> представляющего собой отношение максимальной интенсивности активированного свечения клеток к уровню спонтанного свечения. При хроническом пылевом бронхите лейкоциты крови у 90 % больных имели Кх.ч<2,5, при силикозе свыше 80 % больных имели Кхп>3,5 [19].
Позднее супрессия свободнорадикального окисления фагоцитирующих лейкоцитов респираторного тракта у больных хроническим бронхитом не пылевой этиологии была показана другими авторами. При этом оказалось, что подавление свободнорадикального окисления лейкоцитов бронхоаль-веолярного смыва тем выраженнее, чем распространеннее атрофические изменения слизистой бронхов [3].
В легких концентрация аскорбиновой кислоты в 16 раз выше, чем в крови [55]. Она является единственным внеклеточным водорастворимым антиоксидантом нашего организма, занимающим вместе с сурфактантом поверхность альвеол и воздухопроводящих путей от окислительного стресса. При пылевом бронхите роль аскорбиновой кислоты заключается в предохранении легочной ткани от разрушительного влияния АФК, выделяемых гипертрофированными кониофагами, удаляемыми мукоцилиарным эскалатором респираторного тракта. Когда система антиоксидантной защиты истощается и развиваются атрофические изменения слизистой бронхов, в организме происходит изменение функционального состояния лейкоцитов с целью предотвращения свободнорадикального разрушения легочной паренхимы и формирования шокового легкого в процессе элиминации осевших в органах дыхания пылевых частиц и микробов. Это, однако, ослабляет защиту воздухопроводящих путей от проникновения воздушной инфекции, так как АФК являются основным цитотоксичным и бактерицидным «оружием» клетки, (декретируемые при фагоцитозе лизосо-мальные гидролазы обладают весьма слабой бактерицидностью и осуществляют в основном деградацию нежизнеспособных объектов. Таким образом, замыкается порочный круг, лежащий в основе-развития хронического бронхита: открываются входные ворота респираторной инфекции и процесс становится необратимым.
Выводы. 1. Первичные молекулярные механизмы патологического воздействия фиброген-ной пыли на организм заключаются в длительном избыточном образовании в легких активных форм кислорода, которые возникают, во-первых, при активации фагоцитов за счет слабых хими-
ческих взаимодействий поверхности частицы с клеточной мембраной, во-вторых, при трансформации активных форм кислорода на каталитических центрах поверхности пылинок и, в-третьих, при декомпенсации чрезмерно гипертрофированных кониофагов.
2. Преобладающая образующаяся форма активного кислорода зависит от химического состава, молекулярного строения и свойств пограничного слоя пылевых частиц. Угольная пыль генерирует преимущественно супероксидный анион-радикал (О2), кварцевая — пероксид водорода (Н2О2), асбестовая — гидроксильный радикал (НО).
3. Активные формы кислорода вызывают развитие в фагоцитах внутриклеточной гипоксии, энергодефицитного состояния, перекисное окисление липидов и нарушение проницаемости клеточных мембран, стимуляцию синтеза интерлейкина-1 и других интермедиатов, регулирующих рост лимфоцитов и фибробластов, возникновение относительной недостаточности ингибиторов протеаз, местных и системных мутагенных эффектов, а также образование аутоантигенов в результате окислительной модификации белков, по-видимому, пероксидом водорода.
4. Клинико-морфологические проявления профессиональной пылевой болезни заключаются в развитии узелкового или диффузного фиброза легких (силикоз, антракоз и другие пневмоко-ниозы), экзогенного фиброзирующего альвеолита (асбестоз и другие силикатозы), хронического пылевого бронхита, первичной пылевой эмфиземы с обструктивным синдромом. Профессиональная пылевая болезнь легких сопровождается преждевременным биологическим старением организма, может осложняться системным коллагенозом и злокачественным перерождением плевры, легких и желудка.
5. Особенности первичного молекулярного механизма патогенного влияния фиброгенной пыли обусловливают необходимость уточнения критериев гигиенической регламентации подобных аэрозолей. При обосновании ПДК фиброгенной пыли необходимо учитывать не только химический состав и молекулярное строение вещества, определяющие характер активации фагоцитов, но и наличие каталитически активных примесей, вызывающих трансформацию форм активного кислорода на поверхности пылинки.
Литература
1. Алексеева О Г. Иммунология профессиональных хронических бронхолегочных заболеваний.— М., 1987.
2. Арчаков А. И. Оксигеназы биологическкх мембран.— М„ 1983,— С. 55.
3. Бейлина В. Б., Шеволев В. И., Андросов В. В., Веш-кина А. И. Ц Пульмонология,— 1992,—№ 1—С. 49—52.
4. Бриваба К. К. Влияние производных I, 4 дигидропиридина и ряда природных соединений на окислительный метаболизм фагоцитов при их активации волокнами асбеста: Автореф. дис. ... канд. мед. наук.— М., 1990.
5. Величковский Б. Т. Фиброгенные пыли. Особенности строения и механизма биологического действия.— Горький, 1980.
6. Величковский Б. Т. // Профилактическая токсикология,— М„ 1984,—Т. 2, ч. 1,—С. 63—74.
7. Величковский Б. Т. // Гиг. и сан.— 1Э92.— № 4.— С. 46—49.
8. Величковский Б. Т., Арутюнов В. Д., Кругликов Г. Г. и др. // Гиг. труда.— 1979,— № 4,—С. 31—36.
2 Гигиена и санитария № 2
9
9. Величковский Б. Т., Арутюнов В. Д., Кругликов Г. Г., Дацура Ю. Д. // Бюл. экспер. биол.— 1980.— № 1.— С. 53—57.
10. Величковский Б. Т., Кацнельсон Б. А. Этиология и патогенез силикоза.— М., 1964.
11. Величковский Б. Т., Владимиров 10. А., Коркина Л. Г., Суслова Т. Б. // Вести. АМН СССР,— 1982,— № ю,— С. 45—51.
12. Величковский Б. Т., Владимиров Ю. А., Коркина Л. Г. и др. // Всесоюзный биофизический съезд, 1-й: Тезисы докладов и стендовых сообщений.— М., 1982.— Т. 3.— С. 56.
13. Величковский Б. Т., Коркина Л. Г., Суслова Т. Б. // Гиг. труда,— 1983,— № 5,— С. 31—34.
14. Величковский Б. Т., Коркина Л. Г., Яхъяев А. В., Рошен-ко Л. Г. II Диагностика и лечение заболеваний легких с диффузным поражением.— Тбилиси, 1984.— С. 150—154.
15. Величковский Б. Т., Яхъяев А. В., Азизова О. А. и др. // Гиг. труда.— 1985,—№ 10,—С. 31—34.
16. Величковский Б. Т., Коркина Л. Г., Черемисина 3. П., Суслова Т. Б. II Борьба с силикозом.— М., 1986.— Т. 12,—С. 174—187.
17. Величковский Б. Т., Черемисина 3. П., Суслова Т. Б. и др. // Гиг. труда,— 1986,— № 9,—С. 5—9.
18. Величковский Б. Т.. Коркина Л. Г., Суслова Т. Б. и др. // Вестн. АМН СССР,— 1988.—№ 1,—С. 7—14.
19. Величковский Б. Т., Черемисина 3. П., Коркина Л. Г. и др. // Сов. мед.— 1990,— № 4,— С. 14—16.
20. Владимиров Ю. А., Потаналько А. Я. Физико-химические основы фотобиологических процессов.— М., 1989.
21. Владимиров Ю. А., Азизова О. А., Деев А. И. и др. // Итоги науки и техники. Биофизика.— М., 1991.— Т. 29.— С: 1—248.
22. Гольденберг Ю. М., Кокосов А. Н., Мищенко В. П., Родчиц И. В. II Пульмонология.— 1991.— № 4.— С. 50-56.
23. Гусев В. А., Даниловская Е. В. // Вопр. мед. химии.— 1987,— № 5,— С. 9—15.
24. Гусев В. А., Даниловская Е. В. // Гиг. труда.— 1988.— № 1,— С. 31—33.
25. Даугель-Дауг Н. О. Исследование мутагенеза, индуцированного минеральными пылями, и его модификация: Автореф. дис. ... канд. мед. наук.— М., 1992.
26. Деева И. Б. Кислород-зависимые реакции в процессе лизиса эритроцитов цитотоксическими пылями: Автореф. дис. ... канд. мед. наук.— М., 1990.
27. Дуглас С. Д., Куи П. Г. Исследование фагоцитоза в клинической практике: Пер. с англ.— М., 1983.
28. Дурнев А. Д., Суслова Т. Б., Черемисина 3. П. и др. // Экспер. экол,— 1990.—Т. 12, № 2.—С. 21—24.
29. Ковалев И. Е., Полевая О. Ю. Биохимические основы иммунитета к низкомолекулярным биологическим соединениям.— М., 1985.
30. Ковальчук Л. В., Чередеев А. И. Иммунорегуляторная роль моноцитов в норме и при иммунопатологии.— М„ 1991.
31. Коркина Л. Г., Ильинская О. П., Величковский Б. Т. // Гиг. труда.— 1983.— № 3,— С. 22—26.
32. Коркина Л. Г., Величковский Б. Т. // Кислородные
радикалы в химии, биологии и медицине.— Рига, 1988.— С. 153—162.
33. Кругликов Г. Г., Величковский Б. Т. // Гиг. труда.— 1986,— № 10,— С. 720—724.
34. Кругликов Г. Г., Величковский Б. Т. // Там же.— № 5.— С. 10—12.
35. Кубышкин А. В. И Сов. мед.— 1989.— № 6.— С. 26—30.
36. Маянский А. Н., Маянский О. Н. Очерки о нейтрофиле и макрофаге.— Новосибирск, 1983.
37. Метелица Д. И. Активация кислорода ферментными системами.— М., 1982.
38. Муравьева Л. Е. Роль свободнорадикального окисления в развитии антракоза и влияние на него биологически активных веществ: Автореф. дис. ... канд. биол. наук.— М„ 1988.
39. Павлова И. В., Мухина С. Т., Веретинская А. С., Гель-фон И. А. II Патогенез пневмокониозов.— Караганда, 1978,— С. 82—87.
40. Соодаева С. К-, Коркина Л. Г., Величковский Б. Т., Клегерис А. И. // Бюл. экспер. биол.— 1991.— № 9.— С. 252—254.
41. Сыромятникова Н. В., Гончарова В. А., Котенко Т. В. Метаболическая активность легких.— Л., 1987.
42. Райхлин Н. Т., Шнайдман И. М. Гистохимия соединительной ткани при силикозе.— М., 1970.
43. Фрейдлин И. С. Система мононуклеарных фагоцитов.— М„ 1984.
44. Фридович И. II Свободные радикалы в биологии: Пер. с англ.—М„ 1979,—Т. 1,—С. 272—314.
45. Ульмер В. Т. // Ингаляционный бронхоспазм: Симпозиум СССР—ФРГ,—М„ 1990,— С. 1—22.
46. Яхъяев А. В., Осипов А. Н., Азизова О. А. и др. // Бюл. экспер. биол,— 1985,— № 4,— С. 443—445.
47. Яхъяев А. В., Величковский Б. Т., Деева И. Б., Коркина Л. Г. И Гиг. и сан,— 1986,— № 6,— С. 34—37.
48. Allen R. С., Loose L. D. // Biochem. biophys. Res. Commun.— 1976,—Vol. 69,— P. 245—252.
49. Beatty K-, Bielh I., Travis I. // J. biol. Chem.— 1980.— Vol. 255.— P. 3931—3934.
50. Doll I. N.. Stankus R. P., Goldbach S. Ц Int. Arch. Allergy.— 1982,—Vol. 68.—P. 17—21.
51. Doll I., Bozelka В. E., Goldbach S. et al. 11 Ibid.— 1982.— Vol. 69,— P. 302—305.
52. Gulunian M., Kilroe-Smith T. A. // Environ. Res — 1987.— Vol. 43.— P. 267—273.
53. Korkina L. G., Velichkovski B. T., Suslova T. B. // Internat. Pneumokoniose Konf. Bochum.— 1983.— Bd 23.—S. 200.
54. Korkina L. G., Suslova T. В., Cheremisina L. P., Velichkovski В. T. H Stud, biophys.— 1988.—Vol. 126, N 2,— P. 99—104.
55. Levin S. A., Kidd P. M. Antioxidant Adaptation. Its Role in Free Radical Pathologies.— San Leandro, 1986.
56. Weitzmann S. A., Graceffa P. 11 Arch. Biochem.— 1984.— Vol. 228.— P. 373—376.
57. Willis R. Y„ Kratzing С. C. // Biochem. biophys. Res. Commun.— 1974,—Vol. 59,—P. 1250—1253.
58. Yakhyaev A. V., Arnold K-, Deeva /. B. et al. 11 Stud, biophys.— 1988.—Vol. 126, N 3,—P. 167—175.
Поступила 24.09.93
