CC BY
18
© Hourani I.F.
УДК: 616.24:615.849.1:599.323.4
ПАТОМОРФОЛОПЧШ ЗМ1НИ У ЛЕГЕНЯХ ЩУР1В ПРИ ДЛ 1ОН1ЗУЮЧОГО ВИПРОМ1НЮВАННЯ I ВВЕДЕННЯ ЦИКЛОФОСФАМ1ДУ
Хурат 1.Ф.
Вшницький нацiональний медичний ушверситет iM. М.1. Пирогова, Вiнниця
Исследование посвящено изучению влияния облучения и цитостатиков на легочную ткань крыс различных генетических линий. Исследование проводилось на белых линейных крысах-самцах массой 200-300 гр. Животные были разделены на несколько групп: А - контрольная группа; В - крысы, которым облучали легкие в суммарной дозе 40 Гр.; С - крысы, которым вводили внутрибрюшинно циклофосфамид в дозе 100 мг/кг дважды; D -крысы, которым облучали легкие и одновременно вводили циклофосфамид; В каждой группе содержалось по 10 крыс разных генетических линий (Fisher, Wistar, спонтанно гипертензивных). Проводилось морфологическое исследование легких. Гистологические срезы окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофуксином по Ван Гизону. При световой микроскопии оценивали состояние и состав тканей легких, наличие и характер патологических, и репаративних изменений. Выявлено, что облучение приводит к увеличению количества коллагено-вых волокон в бронховаскулярной строме, инициирует развитие пневмофиброза, введение циклофосфамида вызывает истощение и дегенерацию лимфоидной ткани легких, а сочетание облучения с введением цитостатиков значительно усиливает степень развития в них склероза и делимфатизации. Легкие крыс разных генетических групп по разному реагируют на облучениение и введения циклофосфамида, что доказывает роль генетических факторов в радио-и химиорезистентности легочной ткани.
Ключевые слова: легкие крыс, облучение, циклофосфамид.
Вступ
Променева i цитостатична терап1я в1д1грають ви-значну роль в сучасному лкуваны злоягасних пухлин. Але поряд i3 покращенням загальних результат ль кування, подовження безрецедивного перюду i вижи-ваност хворих, обидва методи волод^ть рядом побь чних ефекпв та токсичними проявами, яга часто лiмi-тують Тх застосування [3].
При опромшеш грудноТ кгмтки променевi пошко-дження легень у виглядi пульмонтв та альвеолтв в^^чаються майже у 100% хворих, при застосуванн алгалюючих цитостатигав - у 34%. Як правило вони заганчуються розвитком пневмосклерозу i пневмофiб-розу [2, 1].
Значну роль в розвитку пульмонтв, альвеолтв i пневмофiброзу в^фграе втьно радикальне пошко-дження ендотелю, що веде до секреци прозапальних та профiброгенних медiаторiв. Актива^я оксидатив-ного стресу проходить, як пщ впливом опромшення, так i завдяки дм деяких цитостатигав. Так токсичнi ефекти циклофосфамiду також реалiзуються через втьно радикальне пошкодження клiтин. Бiоактивацiя циклофосфамщу вiдбуваеться за допомогою моноок-сигеназ цитохрому Р-450, якi в значшй кiлькостi про-дукуються в печшщ легенях, м'язах та iнших органах [6]. Це очевидно пояснюе високий токсичний вплив метаболiтiв циклофосфамiду саме на ц органи.
Мета дослщження: оцiнити патоморфологiчнi змь ни, що виникають в легенях при дм юызуючого ви-промiнювання та при введены цитостатика циклофосфамщу.
Матерiали i методи дослiдження
Дослiдження проводилось на бтих лiнiйних щу-рах-самцях масою 200-300 гр. Тварини були роздтеы на декiлька груп: А - контрольна група; В - щури, яким опромшювали леген в сумарнш дозi 40 Гр.; С -щури, яким вводили внутршньочеревно циклофосф-
мiд в дозi 100 мг:кг двiчi; D - щури, яким опромшювали леген та одночасно вводили циклофосфмщ; В кожшй групi мiстилось по 10 щурiв рiзних генетичних лiнiй (Fisher, Wistar, спонтанно-ппертензивних). Виве-дення тварин з експерименту проводилось пщ калт-соловим наркозом (75 мг:кг п:ш), шляхом декаттацп. Проводилось морфологiчне дослiдження легень. Пс-тологiчнi зрiзи фарбували гематоксилшом i еозином, пiкрофуксином за Ван Пзоном, мiкроскопiю i фотог-рафування пстолопчних препаратiв проводили за допомогою св^лового мiкроскопа OLIMPUS BX 41 при збтьшеннях у 40, 100, 200 i 400 разiв. При мiкроскопiТ оцiнювали стан i склад тканин легень, наявнiсть i характер патологiчних i репаративних змш.
Результати дослiдження та Тх обговорення
Леген контрольних тварин мають типову пстолоп-чну будову, ч^ко виражену градацiю на респiраторний вщдт i судинну мережу. Всi елементи об'еднанi стро-мою i нервовою системою легенк За топографiею строму можна роздтити на бронховаскулярну (най-бiльш розвинена, складае 1 : 10 вщ загального об'ему паренхiми) i строму респiраторних вiддiлiв. Бронхова-скулярна строма тiсно пов'язана з плеврою i рихлою клiтковиною в дтянц кореня легенi. Фiброзна тканина строми представлена переважно паралельно розта-шованими пучками колагенових волокон, вiдрiзняеть-ся вираженим превалюванням мiжклiтинноТ речовини над малочисленними штинними елементами. Серед особливостей будови легень щурiв слщ вiдзначити: вiдносно товстi мiжальвеолярнi перегородки; наяв-нiсть, поряд з типовим для ссав^в дихотомiчним дь ленням бронхiв, кущовидного подiлу бронхосудинного компонента; виражену складчастють слизовоТ оболо-нки бронхiв; вiдсутнiсть бронхiальних залоз; виявлен-ня невеликого числа хрящових пластинок, виключно в проксимальних вiддiлах бронхiального дерева. У спо-лучнотканиннiй строму переважно бронховаскулярнiй, i в самм стiнцi бронхiв добре виражена лiмфоТдна
тканина, яка мюцями iнфiльтруe CTiHKy бронха на всю товщу - вщ слизовоТ оболонки до адвентицií (Рис 1).
Рис. 1. Леген щура контрольноi групи лш Wistar. Добре виражена перибронх1альна i периваскулярна л1мфоТдна тканина. (Забарвлення гематоксилн i еозин.
Збльшення 40).
Ктьгасть лiмфоТдноТ тканини прогресивно зменшу-еться вiд кореня леген до дистальних вiддiлiв i в суб-плевральних вiддiлах практично не виявляеться. Од-нак у периферичних вщдтах легень спонтанно-ппертензивних щyрiв мозаТчно розташовуються вира-зн дiлянки i3 збiльшеною кiлькiстю лiмфоТдних еле-ментiв у бронховаскyлярнiй стромк Лiмфатичнi фоль кули лiмфоТдноТ тканини значно вар^ють по величину кiлькостi i виразностi кордонiв. МНтози в клiтинах внyтрiшньолегеневоТ лiмфоТдноТ тканини практично вщсутнк Низька мiтотична активнють клiтин лiмфати-чних фолiкyлiв створюе передумови до загальноТ стш-кост лiмфоТдноТ тканини легень до юызуючого ви-промiнювання, збереження здатностi ТТ до подальшоТ реактивноТ гiперплазiТ. У свою чергу вiдомо, що ппер-пластичнi процеси в лiмфатичнiй тканин легень щyрiв е еволюцiйним генетично обумовленим адаптивним проявом у вщповщь на тривалий вплив несприятли-вих факторiв, зокрема таких, як дегщрата^я [5].
У щyрiв лiнiТ Fisher вщзначаеться недостатнiсть лiмфовiдтокy, формування обмежених лiмфоТдних iнфiльтратiв в легенях. Поряд з функцюнуючими роз-правленими альвеолами виявляються так званi фiзiо-лопчш ателектази (зони напiвспавшихся альвеол), яга розташовуються в основному в периферичних зонах легень i спiввiдносяться до пов^ряноТ паренхiмi як 1:15. Ширина просв^у капiлярiв в дiлянках функцюна-льних ателектазiв бiльше, нiж у зонах здуття, що про-являеться ступенем Тх кровонаповнення (Рис.2).
Рис. 2. Легенi щура контрольно'1' групи лш Fisher.
Фiзiологiчнi ателектази в периферичних вiддiлах легень.
(Фарбування пкрофуксином за Ван Пзоном.
Збльшення 100).
Пщ впливом юызуючого опромшення в легенях пщдослщних тварин на 30 добу вщ початку експери-менту визначаються рiзнi морфологiчнi змiни, най-бтьш вираженими з яких е збтьшення кiлькостi лiм-фоТдноТ тканини i одночасне збiльшення кiлькостi стромальноТ фiброзноТ пiкрофyксинофiльноТ тканини. Найбiльш значним, у порiвняннi з контролем, було збтьшення ктькост лiмфоТдноТ тканини в грут спон-танно-гiпертензивних тварин - в 1,5 рази. В Ыших трупах цей показник не мав вiрогiдного статистичного rn-дтвердження, але, в той же час, слщ вiдмiтити появу периваскулярних скупчень лiмфоцитiв у виглядi муфт у периферичних вщдтах легень щyрiв лiнiТ Fisher (Рис 3).
Рис. 3. Леген щура лiнí' Fisher на 30 добу псля опромнення. Поява скупчень лiмфоцитiв навколо судин у периферичних вiддiлах легень. (Фарбування гематоксилном i еозином.
Збльшення 100).
Зазначен змши в рiзних групах тварин можна напевно пояснити Тх рiзною генетично обумовленою ре-зистентнютю до променевого пошкодження i, вщповщ-но, рiзними проявами компенсаторно-пристосувальних реакцiй. По топографп надмiрна кiлькiсть фiброзноТ тканини спостер^алося переважно периваскулярно i перибронхiально. У спонтанно-гiпертензивних щyрiв бронховаскулярна строма становила 1:7 вщ загального обсягу паренхiми, сумарна - 1:65, у щyрiв лiнiТ Fisher -1:8 i 1:77, а у тварин лУТ Wistar - 1:9 i 1:85, вiдповiдно. Як i в контрольна грyпi фiброзна тканина в^зняеться вкрай малою кiлькiстю клiтинних елемен^в. Тобто морфологiчно мае мiсце розвиток поширеного пнев-мофiброзy i пневмосклерозу, найбiльш вираженого у грyпi спонтанно-ппертензивних щyрiв i найменш у тварин лiнiГ Wistar (Рис 4).
Рис. 4. Легенi спoнmаннo-гiперmензивнoгo щyра на 30 дoбy псля опромнення. Збльшення клько^i колагенових волокон в бронховаскулярнй сmрoмi. (Забарвлення пкрофуксином за Ван Пзоном. Збльшення 100).
Нeзaлeжнo вщ гpyпoвoï пpинaлeжнocтi збтьшення галь^ст! фyкcинoфiльних вoлoкoн вiдбyвaлocя y вах вiддiлaх фiбpoзнoï cтpoми, aлe б1льш виpaжeнo в 6po^ хoвacкyляpнiй. CaMi вoлoкнa знaчнo втpaчaють впopяд-кoвaнicть (пapaлeльнicть) cвoгo poзтaшyвaння.
Пнeвмocклepoз e п1зн1м ycклaднeнням пpoмeнeвoï тepaпiï тa poзвивaeтьcя нa тл1 бтьш paнньoгo npoMe-нeвoгo ypaжeння дpiбних кpoвoнocних cyдин. У cвoю 4epry нapiвнi з poзвиткoм пнeвмocклepoзy зaзнaчaють-cя зм1ни в aльвeoлaх 3a ™noM вeнтиляцiйнo-циpкyлятopних poзлaдiв. У легеневм пapeнхiмi визнa-чaютьcя дтянки aтeлeктaзy i диcтeлeктaзy, щo 4epry-ютьcя з дiлянкaми пiдвищeнoï пнeвмaтичнocтi легене-вoï ткaнини. Пpocвiти aльвeoл звyжeнi, a мicцями взa-гал1 не визнaчaютьcя. Д1лянки cпaдaння лeгeнeвoï тга-нини cпiввiднocятьcя дo пoвiтpянoï пapeнхiмi як 1:11 y cпoнтaннo-гiпepтeнзивних щypiв, 1:13 - y щypiв л iнiï Fisher i 1:14 y л1ни Wistar. У 3o^ диcтeлeктaзiв i aтeлeк-тaзiв вicцepaльнa плeвpa нaбyвae хapaктepний cклaд-чacтий вигляд (Pиc 5).
Рис. 5. Леген спoнmаннo-гiперmензивнoгo щура на 30 добу псля опромнення. Длянка дисmелекmазiв в периферичному eiddrni легеш, складча^^ь вюцерально)' плеври.
(Забарвлення гемаmoксилiнoм i еозином. Збльшення 200).
Пepифoкaльнo вiдзнaчaютьcя дтянки пiдвищeнoï пнeвмaтизaцiï (eмфiзeмaтoзнocтi) лeгeнeвoï пapeнхiми, щo пpoявляютьcя poзшиpeнням вхoдy i пpocвiтy aль-вeoл з oднoчacним cтoншyвaнням мiжaльвeoляpних пepeгopoдoк, aж дo пopyшeння ïx цiлicнocтi. Для кpoвo-нocниx cy^rn зoкpeмa кaпiляpiв, в дiлянкax aтeлeктaзiв i диcтeлeктaзiв вiдзнaчaeтьcя piзкe пoвнoкpoв'я i нaвiть нaявнicть дpiбнoвoгнищeвиx дiaпeдeзниx кpoвoвиливiв, xapaктepнa piзнa шиpинa пpocвiтy i cтyпiнь кpoвoнaпo-внення. Peштa cyдини пoмipнoгo i мaлoгo кpoвoнaпoв-нення. Це yзгoджyeтьcя з фyнкцioнyвaнням кaпiляpiв пpи нaявнocтi aтeлeктaзiв, oднaк, зaзнaчeний xapaктep кaпiляpнoгo кpoвoтoкy, мoжливo oбyмoвлeний змiнaми п1д 4ac aгoнaльнoгo пepioдy.
Mexaнiзми poзвиткy aтeлeктaзiв i дистелект^в, взa-гaлi i пpи дiï ioнiзyючoгo випpoмiнювaння зoкpeмa, cirna-дн1. Boни oбyмoвлeнi нeeфeктивнicтю фaктopiв, щo пщт-pимyють динaмiчнy фopми i poзмipiв тepмiнaль-
них пoвiтpяниx пpocтopiв. Однaк бeзyмoвнo, щo зaзнa-чене нaми нaдмipнe poзpocтaння фiбpoзнoï ткaнини cтpoми леген1в пpизвeдe дo пopyшeння дм тaкиx вaжли-вих cтaбiлiзyючиx фaктopiв як eлacтичнicть cтpoми i то-нyc гладких м'яз1в диcтaльниx в1дд1л1в бpoнxiaльниx струк^. Нeпpямим пiдтвepджeнням цьoгo мoжe отужи-ти тoй фaкт, щo aтeлeктaзи i диcтeлeктaзи y eкcпepимe-кгальних твapин кiлькicнo знaчнo пepeвищyють функцю-нэльне cпaдaння пpocвiтiв pecпipaтopнoгo вщдту y юэн-
тpoльниx твapин. KpiM тoгo, виникнення aтeлeктaзiв i ди-cтeлeктaзiв мoжe бути нacлiдкoм nepernecernoï nocrnpo-мeнeвoï iнтepcтицiaльнoï пнeвмoнiï [4].
Не дивлячи^ нa низьку м1тотичну aктивнicть кл1тин в лiмфaтичниx фoлiкyлax лiмфoïднoï ткaнини легень, збepeжeння i нaвiть зб1льшення ïï пicля ^^зую^и^ oпpoмiнeння, введення твapинaм цитocтaтикa ^^o-фocфaмiдy пpизвoдить дo знaчнoгo зменшення ïï кть-кocтi як в cтpoмi, тaк i в стш^х бpoнxiв i зaмiщeння ïï жиpoвoю ткaнинoю. Збepeжeннi лiмфaтичнi фoлiкyли пooдинoкi, визнaчaютьcя пepeвaжнo в цeнтpaльниx вiддiлax легень (Pиc б).
Г,
Рис. 6. Легеш щура лш Wistar. на 30 добу псля введення циклoфoсфамiдy. Замщення лiмфoïднoï mканини жировою кл^ковиною. (Забарвлення пкрофуксином за Ван Пзоном.
Збльшення 100).
У той же чac вiдзнaчeнa piзнa ступ1нь зменшення кь льюст! лiмфoïднoï тганини y piзниx гpyп твapин: rna^ б1льш збepeжeнoю вoнa виявилacя y щypiв л i н iï Wistar, нaймeнш - y cпoнтaннo-гiпepтeнзивниx. Твapини лiнiï Fisher зaймaли пpoмiжнe cтaнoвищe. Кpiм тoгo, в oднo-гo щypa л i н iï Wistar виявлeнo ocepeдoк пнeвмoнiï в пе-pифepичниx вiддiлax леген1 з вiднocнo дoбpe виpaжe-rnorci лiмфoïднoю ткaнинoю в зoнi зaпaлeння.
Кoмбiнoвaнe зacтocyвaння ioнiзyючoгo oпpoмiнeн-ня i впливу цитocтaтикa циклoфocфaмiдy викликaлo y eкcпepимeнтaльниx твapин нa 30 дoбy пaтoлoгiчнi зм1ни в легенях, aнaлoгiчнi oпиcaним - poзвитoк пнев-мocклepoзy i вeнтиляцiйнo-циpкyлятopнi poзлaди в aльвeoлax, пpигнiчeння лiмфoïднoï ткaнини. 3a пoши-peнicтю i лoкaлiзaцieю xapaктep ïx збepiгaвcя, пpoтe виpaжeнicть цих пaтoлoгiчниx зм1н бyлa б1льш знaч-нoю (нaйбiльш виpaжeнi y cпoнтaннo-гiпepтeнзивниx щypiв, нaймeнш - y щypiв лiнiï Wistar). Тaк нaдмipнe poзpocтaння фiбpoзнoï ткaнини зaзнaчaлocя не ттьки пepивacкyляpнo i пepибpoнxiaльнo, aлe i в caмiй cтiнцi cyдин i бpoнxiв. Чepeз cклepoз cтiнки бpoнxiв cлизoвa oбoлoнкa ïx нa знaчнoмy пpoтязi втpaчaлa cвoю xapa-ктерну складчастють^(Р_ис 7).
вд ¥
циркуляторними розладами в альвеолах i реактивною riперплазieю лiмфоíдноí тканини.
2. Введення циклофосфамщу викликае депресiю лiмфоíдноí тканини легень, а поеднання опромшення i3 введенням циклофосфамщу взаемно посилюе ix патогенний вплив на леген й значно посилюе стутнь розвитку склерозу и делiмфатизацií.
3. Всi патологiчнi змЫи в легенях найбiльш вира-жен у групi спонтанно-гiпертензивниx щурiв i най-менш - у щурiв групи Вiстар, що доводить роль гене-тичних факторiв у розвитку постxiмiопроменевиx ле-геневих ускладнень.
Вивчення генетичних передумов розвитку xiмiо-променевих пошкоджень може допомогти у виявленнi груп ризику та розробц профiлактичниx заxодiв у он-кологiчниx хворих.
Лiтература
1. Булдагов Л.А. Медицинские последствия радиационных аварий для населения / Л.А. Булдагов // Мед. радиология и радиационная безопасность. - 2002, - №2, - С. 7-17.
2. Воротынцева Н.С. Рентгенопульмонология / Н.С. Воро-тынцева, С.С. Голев. - Москва: МИА. - 2009. - 280с.
3. Хуран 1.Ф. Легеневi ускладнення комбЫованого лкуван-ня онколопчних хворих/ 1.Ф. Хуранi // Новоутворення. -2010. - №6. - С. 20-23.
4. Does granulocyte colony-stimulating factor exacerbate radiation-induced acute lung injury in rats? / G. Miura, H. Awaya, T. Matsumoto et al. // Radiat Med. - 2000. Vol. 18(4). - P. 227-232.
5. Epstein-Barr virus-associated pneumonia in patients with post-transplant lymphoproliferative disease after hematopoietic stem cell transplantation / Q. Liu, Z. Fan, X. Luo et al. // Transpl Infect Dis. - 2010. Vol. 12(4). - P. 284-291.
6. The combined impact of CYP2C19 and CYP2B6 pharmacogenetics on cyclophosphamide bioactivation / N. Helsby, C. Hui, M. Goldthorpe et al. // Br J Clin Pharmacol. -2010. Vol. 70(6). - P. 844-853.
Summary
PATHOMORPHOLOGICAL CHANGES IN LUNGS OF RATS AT IONIZING RADIATION AND CYCLOPHOSPHAMIDE
INTRODUCTION
I.F. Khurani
Key words: lungs of rats, irradiation, cyclophosphamide.
The study investigates the effect of irradiation and cytostatics on lung tissue of rats of different genetic lines. The study was performed on the white line male rats weighing 200-300 g. The animals were divided into three groups: A -control group, B - rats the lungs of which were irradiated in the total dose of 40 Gy., C - rats injected with intraperitoneal cyclophosphamide at 100 mg / kg twice; D - rats the lungs of which were irradiated and simultaneously injected with cyclophosphamide. Each group contained 10 rats of different genetic lines (Fisher, Wistar, spontaneously hypertensive). The morphological study of the lungs was performed. The histological sections were stained with hematoxylin, eosin and Van Gieson's Stain. Via the light microscopy the condition and composition of lung tissue, the presence and nature of the pathological and reparative changes were assessed. It has been revealed that irradiation leads to the increase of collagen fibers in bronchovesicular stroma; it initiates the development of fibrosis; the administration of cyclophosphamide causes the depletion and degeneration of lymphoid tissue of the lung; the combination of irradiation with the introduction of cytostatics greatly enhances the degree of sclerosis and delymphatization development. Lungs of rats of different genetic groups respond differently to irradiation and introduction of cyclophosphamide, which proves the role of genetic factors in radio- and chemoresistance of lung tissue. National Pirogov Memorial Medical University, Vinnytsia
Материал над1йшов до редакцп 05.09.2011
Рис. 7. Легенi спонтанно-гпертензивного щура на 30 добу
Ысля опромнення i введення циклофосфамiду. Збльшення кiлькостi колагенових волокон в стнц бронха, згладжування його слизово) оболонки.
(Забарвлення пкрофуксином за Ван Пзоном.
Збльшення 200).
Виражений склероз стшки кровоносних судин на рiвнi ммкроциркуляци супроводжуеться осередковою Т'х облтера^ею. ГНмфо'Тдна тканина на значному протязi втрачае свою структуру i представлена лише скуп-ченнями нечисленних дисоцмованих лiмфоцитiв (Рис 8).
Рис. 8. Легенi спонтанно-гпертензивного щура на 30 добу псля опром1нення i введення циклофосфам1ду. На тл! пневмосклерозу л1мфо'1'дна тканина представлена дисоц1йованими нечисленними л1мфоцитами. (Забарвлення пкрофуксином за Ван Пзоном. Збльшення 100).
Висновки
1. ОпромЫення щурiв в дозi е^валентшй 40 Гр. на 30 добу викликае змЫи в легенях у виглядi склерозу 1'х фiброзноí строми з вентиляцшно-
