низкорезистентной группы (0,342±0,0121 г%; п = 78), по сравнению с таковым потомства высокорезистентной группы (0,309±0,0175 г%; п= = 27). Однако статистической значимости этого различия не установлено. Распределение животных по уровню метгемоглобинемии представлено на рисунке.
Оценка количества крысят с уровнем метгемо-глобина выше М + т показала преобладание их в низкорезистентной группе (55,1%) по сравнению с выборкой высокорезистентной группы (22,2%). В группе потомства, генерированного от высокорезистентных самок, больше было крысят с уровнем метгемоглобина ниже М — т (63%), чем низкорезистентных крысят (38,5%).
После преобразования выборок по методу нормирования уровни метгемоглобина в 1-й и 2-й группах составили соответственно 0,417± ±0,0105 г% (я = 43) и 0,261 ±0,0085 г% (« = 17).
При сравнении низкорезистентного (1-я группа) и высокорезистентного (2-я группа) потомства Р2, полученного от самок популяции Рь установлено превышение (р <0,01) величины метгемоглобинемии у животных 1-й группы (0,502±0,0237 г%; л = 30) по сравнению с этим показателем во 2-й группе (0,418±0,0206 г%; л = 29).
Животных с уровнем метгемоглобина выше М + т значительно больше (р<0,025) было в 1-й группе (53,3%), чем во 2-й (24,1%).
Изучение корреляционных' взаимосвязей уровней метгемоглобина в крови у особей второй популяции и их матерей из первой популяции, а также у животных третьей популяции и их родителей популяций Р и Р| показало наличие статистически значимых корреляций между исследуемыми показателями у животных популяции Р и генерированных от них особей р!
(/• = 0,243; р<0,05), животных Fi и генерированных от них особей F2 (л=0,335; р<0,01), а также между показателями у животных популяций Р и F2(г=0,297; р<0,05).
Таким образом, результаты проведенного исследования указывают на наличие связи между уровнем резистентности организма потомства к химическому веществу и уровнем исходной резистентности организма самок. Это делает оправданным и необходимым разработку методических подходов к проведению широких эпидемиологических исследований установленной связи родители — дети для определенных групп населения, находящихся в условиях химических воздействий различного уровня.
Литература
1. Андреещева Н. Г.// Материары научных исследований по гигиене атмосферного воздуха, гигиене воды и санитарной охране водоемов. — М., 1972. — Ч. 1.—С. 112—114.
2. Данциг Н. А)., Прокопенко Ю. И., Забалуева А. П.// Вестн. АМН СССР,— 1977, —№ 2, —С. 42—46.
3. Ильин В. П., Журков В. С.. Поокопенко Ю. И. // Гиг. и сан,— 1985. — № 3. — С. 78—79.
4. Порошенко Г. Г. // Итоги науки и техники: Сер. Генетика человека. — М„ 1982.— Т. 6. —С. 72—89.
5. Прокопенко Ю. И., Ильин В. П., Журков В. С. // Гиг. н сан,—1981, —№ 7, —С. 12—15.
6. Хачатрян Т. С. //Там же. — 1982, — № 7, —С. 48—50.
Поступила 19.03.87
Summary. Proceeding from the experimental study carried out on the model of aniline methemoglobinemia, it was shown that (he animals with low aniline-related resistance also had aniline low-resistant posterity during two following generations and vice versa high-resistant animals had the more aniline-resistant posterity. It was determined both by methemoglobin levels and by the number of animals with different methemoglobin levels. According to the degree of aniline-induced methemoglobinemia the correlation among three generations of animals was established.
УДК 616.24-003.66-07:616.2-008.953-092.19
Л. И. Привалова
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЗАЩИТНОЙ РЕАКЦИИ ФАГОЦИТОСПОСОБНЫХ КЛЕТОК ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЕЙ НА ОТЛОЖЕНИЕ ЦИТОТОКСИЧЕСКИХ ПЫЛЕВЫХ ЧАСТИЦ И ЕЕ РЕГУЛЯЦИИ
Свердловский НИИ гигиены труда и профзаболеваний
Для количественного описания и математического моделирования кинетики малорастворимых частиц, которые отлагаются из ингалиро-ванного аэрозоля в глубоких дыхательных путях (так называемой «пульмонарной», или «альвеолярной», области) у человека, обычно принимается, что не менее 80 % отложившегося здесь вещества выводится посредством трахеобронхи-ального мукоцилиарного транспорта и поступает в глотку и желудочно-кишечный тракт [19]. Оставшаяся небольшая часть аэрозоля проника-
ет в легочную интерстициальную ткань, а с током лимфы — в лимфоузлы и вызывает развитие патологических процессов, в частности силикоза И ДРУГИХ П
Физиологические механизмы самоочищения альвеолярной области тесно связаны с мобилизацией на ее свободной поверхности дополнительного количества фагоцитоспособных клеток. Эту клеточную популяцию обычно исследуют путем промывания дыхательных путей (бронхо-альвеолярный лаваж — БАЛ) с последующим
цитологическим исследованием мазков отцентри-^ фугированного осадка. В норме она почти целиком представлена альвеолярными макрофагами (АМ) и лишь небольшим количеством нейтро-фильных лейкоцитов (НЛ). Во многих экспериментах, проведенных в основном на крысах, показано, что при ингаляционном и интратрахе-альном введении различных пылевых частиц не только возрастает число АМ, но и увеличивается вклад НЛ в фагоцитоз пыли [2—4, 7, 8, 16, 17, 23—27]. Установлено, что отношение НЛ/АМ тем выше, чем больше выражено повреждение АМ поглощенными ими пылевыми частицами [16]. Это повреждение отражает определенное свойство частиц—их цитотоксичность, которая играет ключевую роль в патогенезе легочных заболеваний пылевой этиологии.
В целом реакцию мобилизации АМ и НЛ на поверхности глубоких дыхательных путей и поглощение ими отложившихся частиц принято называть реакцией альвеолярного фагоцитоза (РАФ). Необходимость РАФ для самоочищения Л от пыли доказана многими убедительными аргументами. Чем интенсивнее повреждение АМ данной пылью, тем выше задержка частиц в легочном интерстиции и лимфоузлах, причем защита АМ от этого повреждения, например при действии противосиликотических полимеров [3] или глутаминовой кислоты [26], наоборот, уменьшает как легочную задержку, так и проникновение частиц в лимфоузлы. Аналогично действуют некоторые факторы, влияющие на общую реактивность организма и через нее на резистентность АМ к цитотоксическому действию частиц [2]. Таким образом, целостность АМ, обеспечивающая не только поглощение частицы, но и сохранение ее в фагоцитированном состоянии, является предпосылкой эффективного самоочищения альвеолярной области легких (так называемого «пульмонарного клиренса пыли»).
Участие АМ в процессе самоочищения, очевидно, связано с тем, что эта клетка не способно» на к обратной миграции в легочный интерсти-ций. Тем самым акт фагоцитоза делает невозможной пенетрацию частицы, повышая вероятность ее пассивного продвижения вместе с клеткой в зону действия мукоцилиарного транспорта [4, 20]. Разрушение же клетки, приводя к освобождению частицы, вновь способствует пе-нетрации ее в интерстициальную ткань и лим-фоток.
Усиленная мобилизация НЛ в ответ на отложение кварцевых и других цитотоксичных частиц обычно характеризуется зарубежными исследователями как «воспалительная реакция» [25]. Однако грань между таким «воспалением» (т.е. процессом патологическим) и защитной реакцией мобилизации АМ весьма условна. Увеличение отношения НЛ/АМ есть постоянная характеристика РАФ даже при минимальных - отложениях цитотоксичных частиц [16, 29]. Еди-
ничный НЛ может поглотить их значительно меньше, чем единичный АМ, однако за счет увеличения отношения НЛ/АМ суммарное число частиц, обнаруживаемых внутри всех НЛ, вполне соизмеримо с тем, которое наблюдается внутри всех АМ [8, 27]. Кроме того, меньшая нагрузка единичного НЛ снижает вероятность его цитотоксического повреждения, и в БАЛ у крыс, ингалировавших кварц, отмечается большое число явно дегенерированных АМ, но почти не видно поврежденных НЛ. Таким образом, усиленная мобилизация НЛ играет роль резервного физиологического механизма пульмонарного клиренса.
Особенно велико значение такой нейтрофиль-ной компенсации при развитии силикоза. Как показано в эксперименте [13, 29], усиленная мобилизация АМ в ответ на продолжающуюся ингаляционную пылевую экспозицию на определенной стадии поражения легких практически прекращается, в то время как мобилизация НЛ продолжает нарастать. Кинетическим анализом установлено, что при этом константа скорости пульмонарного клиренса кварцевой пыли не снижается, несмотря на резкое повреждение его макрофагального, т. е. основного, механизма. Это подтверждает высокую компенсаторную эффективность резервного нейтрофильного механизма РАФ.
Итак, отложение пылевых частиц при дыханцц— (а также при модстгароваШГй его путем интра-трахеального введения небольшой массы пыли) вызывает в здоровых легких защитный сдвиг РАФ, который заключается в усиленной мобилизации АМ и НЛ с увеличением отношения НЛ/АМ. Этот сдвиг выражен тем больше, чем выше цитотоксичность пыли или чем ниже резистентность АМ к нему [2, 4, 7, 23, 27]. Отношение НЛ/АМ рекомендовано в качестве информативного критерия цитотоксичности аэрозолей [6, 24], который может использоваться для прогнозирования фиброгенности пыли и оценки эффективности средств, предназначенных для повышения резистентности организма в целях профилактики и лечения пневмокониозов [5].
Особенности РАФ свидетельствуют о существовании физиологического управления этой реакцией. Было высказано предположение, что регулирующим фактором может являться количество продуктов разрушения макрофага (ПРМ), образующихся под влиянием аэрозольных частиц [16]. Дальнейшие исследования подтвердили эту гипотезу. Установлено, что при интра-трахеальном введении различных количеств сип-генных ПРМ, полученных физическим разрушением (с помощью повторного замораживания — оттаивания или ультраозвучивания) альвеолярных или перитонеальных макрофагов, через-24 ч в клеточном составе БАЛ, наблюдаются дозозависимые сдвиги, которые полностью воспроизводят зависимость РАФ от цитотоксиче-
ского эффекта пылевых частиц [7, 8, 23, 27]. При этом число АМ в БАЛ с увеличением дозы ПРМ увеличивается ступенчато (что, возможно, отражает мобилизацию АМ из разных источников, рассматриваемую ниже), а число НЛ нарастает непрерывно, как и отношение НЛ/АМ.
При сочетании ингаляционного запыления двуокисью титана, обладающей малой цитоток-сичностью, с интратрахеальным введением ПРМ развивается РАФ, в обычных условиях характерная для ингаляционного воздействия высокоци-тотоксичной кварцевой пыли. Такие сдвиги (увеличение числа АМ и в еще большей степени числа НЛ) благоприятны для пульмонарного клиренса, что подтверждается данными по химической задержке титана в легочной ткани, которая у крыс, получавших ПРМ, значительно снижена. При подсчете фагоцитированных частиц в клетках БАЛ суммарное число их оказалось резко увеличенным, хотя единичный АМ содержал меньше частиц. В естественных условиях ПРМ образуются в результате цитотоксического действия пылевых частиц на АМ. Поэтому снижение «пылевой нагрузки» АМ ослабляет это действие, и тем самым повреждение основного механизма клиренса является благоприятным. Происходит же оно не только в результате распределения отложившихся частиц на большее число АМ и особенно НЛ, но, вероятнее всего, также в связи с некоторой функциональной незрелостью усиленно мобилизуемых АМ.
По современным представлениям, АМ имеют общее для всех макрофагов костномозговое происхождение, но отличаются от них и моноцитов крови, являющихся транспортной формой клеток системы фагоцитирующих мононуклеаров (СФМ), рядом ультраструктурных, метаболических и функциональных особенностей. Эти особенности приобретаются в процессе созревания и размножения макрофагов легочного интерсти-циального пула [18], который служит одним из основных источников мобилизации АМ. Однако при повышенной потребности в АМ могут быть мобилизованными не только недостаточно созревшие клетки-предшественники из этого пула, но и непосредственно моноциты крови [21].
В экспериментах с ПРМ показано, что пролиферация легочных интерстициальных макрофагов, судя по включению в них меченого тими-дина, усиливается. Кроме того, большие дозы ПРМ могут вызвать компенсаторный сдвиг и со стороны СФМ в целом, и со стороны системы гранулоцитов, при этом не только повышается число моноцитов и нейтрофилов в периферической крови, но и усиливается пролиферация гра-нулоцитарно-моноцитарного ростка костномозгового кроветворения [27]. Аналогичные сдвиги в костном мозге крыс наблюдались при внутри-брюшинном введении кварцевой пыли и в значительно меньшей мере — пыли двуокиси титана, т. е. реакция на ПРМ и в этом случае яв-
ляется моделью реакции на цитотоксичную пыль. Показано также, что в костном мозге у ^ мышей ПРМ вызывает пролиферацию и направленную дифференциацию плюрилотентной стволовой клетки в сторону гранулоцито-моно-цитопоэза [27].
В экспериментах с экстракцией липидов из ПРМ установлено, что именно они являются действующим началом по крайней мере в осуществлении аттракции АМ и НЛ в дыхательные пути [9, 27]. В то же время, активируя жизнеспособные АМ, ПРМ усиливают захват ими жира, т. е. еще одну реакцию, характерную для изменений, вызываемых кварцевой пылью [9]. Таким образом, последующее - разрушение такого обогащенного жировыми включениями АМ может дать ПРМ с повышенной функциональной активностью.
Способность ПРМ активировать жизнеспособные макрофаги подтверждена в серии экспериментов in vitro [10, 27—29]. В частности, показано, что под влиянием ПРМ повышается миграционная активность макрофагов и нейтрофи-^ лов, увеличивается потребление и улучшается использование кислорода макрофагами, возрастает их суммарная дегидрогеназная активность, усиливается перекисное окисление липидов; в некоторых условиях стимулируется фагоцитарная активность макрофагов. В опытах in vitro под влиянием ПРМ макрофаги продуцируют фактор, вызывающий аттракцию НЛ в дыхательные пути [29]. Этот фактор, по всей вероятности, идентичен НЛ-аттрактанту, продуцируемому человеческими АМ в состоянии активации, вызываемой различными факторами [22]. Таким образом, усиленная мобилизация НЛ при отложении цитотоксичной пыли может быть связана не только с прямым аттрактантным действием ПРМ, но и с их активирующим влиянием на макрофаги, сохранившие жизнеспособность. Для патогенеза силикоза и асбестоза, характеризующихся выраженным участием иммунного компонента, важно то, что при активации ма- ^ крофага действием ПРМ стимулируется его взаимодействие с Т-лимфоцитами [15, 28].
Поскольку рассмотренные сдвиги РАФ, как правило, направлены на компенсацию того нарушения клиренса пыли, которое возникает вследствие разрушения АМ, и в то же время управляются образующимися продуктами этого разрушения, постолько можно предположить наличие ауторегуляторного управления РАФ. Следует подчеркнуть, что компенсация повреждения, регулируемая по принципу обратной свя^ зи, в условиях продолжающегося действия повреждающего фактора может быть лишь частичной. Действительно, хорошо известно, что кварцевая пыль, несмотря на активное включение и компенсаторную перестройку РАФ, выводится из пульмонарной области менее эффективно, чем любая пыль с меньшей цитотоксичностью.
Необходимо иметь в виду и то, что гиперстиму-1 ляция РАФ может оказаться вредной, способст-* вующей задержке пыли в «переполненной» мобилизованными клетками альвеоле (например, при действии кварцевой пыли на фоне холодо-вой акклиматизации) [2]. В условиях акклиматизации отмечается усиление мобилизации НЛ в ответ на введение стандартной дозы ПРМ. Подобные эксперименты позволили установить, что регулирующие системы организма могут перестраивать ауторегуляторное управление РАФ, влияя на чувствительность тех или иных звеньев этой реакции к действию ПРМ [11, 12, 23]. При этом оказалось, что звеном РАФ, наиболее чувствительным к такой системной регуляции, является мобилизация НЛ. Она усиливается под влиянием минералокортикоидов и ослабляется под влиянием глюкокортикоидов, усиливается под влиянием холиномиметиков и адрено-блокаторов и ослабляется под влиянием холи-ноблокаторов и симпатомиметиков. Отмечаются также половые и возрастные различия РАФ в ответ на действие ПРМ. РАФ может измениться также на фоне активации иммунной системы.
Экспериментальные данные, которые демонстрируют зависимость мобилизации НЛ под влиянием ПРМ от вегетативного тонуса, представляют особый интерес, если учитывать важное компенсаторное значение этой мобилизации, особенно при развитии силикоза. Изучение «вегетативного портрета» по методу А. М. Вейна и соавт. [1] у рабочих силикозоопасного производства показало, что выраженных симпатото-ников среди заболевших силикозом значительно больше, а выраженных парасимпатотоников — значимо меньше, чем в контрольной группе, подобранной по принципу копия — пара. Очевидно, такое изучение «вегетативного портрета» могло бы быть включено в комплекс тестов для выявления лиц, имеющих повышенный риск развития профессионального заболевания. Что же касается различных средств, предлагаемых для прямого воздействия на физиологические механизмы самоочищения легких от пыли, то их предварительное экспериментальное испытание и отбор должны проводиться с обязательным изучением влияния на РАФ и механизм ее ауторе-гуляции [5, 14].
Л итература
1. Вейн А. М., Соловьева А. Д., Колосова О. А. Вегето-сосуднстая дистопия. — М., 1981.
2.Кацнельсон Б. А. // Комбинированное действие химических и физических факторов производственной среды. — Свердловск, 1972.—С. 10—19.
3. Кацнельсон Б. А., Бабушкина Л. Г., Аронова Г. В. и др.//Гиг. и сан.—1973, —№ 10, —С. 20—24.
4. Кацнельсон Б. А. // Гиг. труда.— 1974. — №11. — С. 1—6.
5. Методические подходы к выбору и экспериментальным испытаниям средств патогенетической терапии и профи-
лактики пневмокониозов: Метод, рекомендаций.'—М.г 1986.
6. Обоснование предельно допустимых концентраций (ПДК) аэрозолей в рабочей зоне: Метод, рекомендации. — М., 1983.
7. Привалова Л. И. // Профессиональные болезни пылевой этиологии, —М„ 1972.— Вып. 5. —С. 81—86.
8. Привалова Л. И., Кацнельсон Б. А. // Профессиональные болезни пылевой этиологии.—М., 1977. — вып. 4,— С. 85—92.
9. Привалова Л. И., Бабушкина Л. Г., Русяева Л. В. // Профессиональные болезни пылевой этиологии.— М., 1980, —С. 58—65.
10. Привалова Л. И., Морозова К■ И., Осипенко А. В., Кацнельсон Б. А. // Профессиональные болезни пылевой этиологии. — М., 1980. — Вып. 6. — С. 50—57. П. Привалова Л. И. // Профессиональные болезни пылевой этиологии. — М., 1982, —С. 79—86.
12. Привалова Л. И. // Профессиональные болезни пылевой этиологии. — М., 1984. — С. 10—15.
13. Привалова Л. И. // Профессиональные болезни пылевой этиологии. — М, 1986. — С. 48—55.
14. Привалова Л. И. // Гиг. труда.— 1986.—№ 1. — С. 45—47.
15. Привалова Л. И. // Гиг. труда,— 1987. — № 2. — С. 22—26.
16. Старикова С. К., Кацнельсон Б. А. //Гиг. труда.— 1970. — № 10, — С. 48—50.
17. Bergstrom R. // Scand. J. Work. Environm. Hlth. — 1977. — Suppl. 1, —P. 1—41.
18. Bowden D. H.. Adainson J. Y. R.J/ Amer. J. Path. — 1972.— Vol. 68,—P. 521—528.
19. Brain J. D„ Valberg P A.// Arch. Environm. Hlth. — 1974, —Vol. 28. — P. 1 — 11.
20. Brain J. D.. Godleski J. J., Sorokin S. P.// Respiratory Defense Mechanisms. — New York, 1977.— P. 849—892.
21. Brain 1. D. // Handbook of Physiology / Eds A. P. Fi-shman, A. B. Fisher. — Bethesda, 1985.— Vol. 1, —P. 447—471.
22. Hunninghake G. W„ Gadek J. E., Fales H. M.. Crystal R. // J. clin. Invest. — 1980, —Vol. 66.—P. 473—483.
23. Katsnelson B. A., Privalova L. /.//Environm. Hlth Per-spect.— 1984. — Vol. 55. — P. 313—325.
24. Katsnelson B. A., Privalova L. /., Kislitsina N. S.. Pod-gaiko G. A. U Med. Lavoro. — 1984, —Vol. 75. — P. 450—462.
25. Kavet R. J., Brain J. D., Levens D. /.//Lab. Invest. — 1978 —Vol. 38, —P. 312—319.
26. Morosova K. /., Katsnelson B. A., Rotenberg Yu. S., Belobragina G. V. // Brit. J. industr. Med. — 1984, —Vol. 41, —P. 518—525.
27. Privalova L. /., Katsnelson B. A., Osipenko A. V. et al.//Environm. Hlth Perspect. — 1980. — Vol. 23. — P. 205—218.
28. Privalova L. /.//Med. Lavoro. — 1986. — Vol. 77. — P. 613—621.
29. Privalova L. I., Katsnelson B. A., Yelnichnykh L. N. // Brit. J. industr. Med. — 1987. — Vol. 44. — P. 228—235.
Поступила 14.07.87
Summary. The relation of self-purification of the alveolar lung region from dust particles with mobilization and functional actvity of macrophages and neutrophils is presented. A special impetus has been given to neutrophils' contribution growing along with the increase of dust cytotoxicity or decrease of macrophage resistance to its effect. Protective and compensatory mechanisms of phagccytic-response to dust deposit in the lungs are governed by an autoregulatory way as a function of the amount of macrophage destruction products. The ratio of neutrophils and macrophages in a cellular population of the bronchoalveolar lavage can serve as an information criterion of dust cytotoxicity (fibrogenicity. respectively). The level of the above mechanism response to macrophage destruction products depends on the neurohormonal background.