Полиорганный эффект обедненного урана в эксперименте Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

рушения.

Литература

1. Автандилов, Г.Г. Основы количественной патологической анатомии: учебное пособие / Г.Г. Автандилов.- М.: Медицина, 2002.- 240 с.

2. Accumalation and distribution of uranium in rats after im-plantanion with depleted uranium fragments. / G. Zhu [et al.] // J. Radiat. Res.- 2009.- Vol. 50, N3.- P. 183- 192.

3. Воронцова, З.А. Системный анализ морфофункциональных изменений в щитовидной железе при хроническом воздействии электромагнитных полей: автореф. дис.... дра биолог. наук /

З.А. Воронцова.- Тула, 2004.- 34с.

4. Хрипков, И.С. Состояние местных регуляторных систем щитовидной железы при экспериментальном бластомогенезе / И.С. Хрипков // Карповские чтения: материалы 3 Всеукраинской научной морфологической конференции.- Днепропетровск: Пороги, 2006.- С. 77-78.

INCORPORATE OF LONG-TERM EFFECTS DEPLETED URANIUM ON THE ENDOCRINE GLANDS

DA. LUTFULLINА, D.S. STEPANOV

Voronezh State Medical Academy named after NN Burdenko Health Ministry of Russian Federation, department of Histology

Morfologostatistichesky analysis of thyroid and adrenal glands after a single oral administration of an aqueous solution of depleted uranium oxides in the dynamics of long-term periods of observation. The revealed changes in the dynamics study of the morphological criteria of the thyroid and adrenal glands noted chronodynamic prolonged sensitivity of the experiment, changes in the morphofunctional state in response to a single oral administration of an aqueous solution of depleted uranium oxide, apparently, against the cumulative effect of indirectly inducing process violation.

Key words: depleted uranium, thyroid gland, adrenal gland.

УДК: 546.791-001.42

ПОЛИОРГАННЫЙ ЭФФЕКТ ОБЕДНЕННОГО УРАНА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

З.А.ВОРОНЦОВА, Г.М. НАБРОДОВ, С.А.КОСОБУЦКАЯ, С.С.СЕЛЯВИН*

В эксперименте проведено исследование органов-мишеней после однократной инкорпорации обедненного урана в отдаленные сроки. Нарушение метаболизма структурных образований органов - мишеней взаимоотягощали друг друга на фоне радиотоксического воздействия обедненного урана, формируя полиорганный эффект поражения.

Ключевые слова: обедненный уран, печень, почка, околоушная железа.

Во всех объектах биосферы: почве, воде, воздухе, минералах, живых организмах содержатся в естественной форме природные радионуклиды. Одним из трех существующих в природе радионуклидов и представляющих подавляющую часть, является уран 238 (99,3%). Обеднённый уран состоит почти полностью из U238 и его радиоактивность составляет около 60% от радиоактивности природного урана. Причинная значимость эффектов облучения обеднённого урана не установлена, но сказывается на состоянии здоровья людей, проживающих в зонах вооружённого конфликта, попадая в организм вместе с водой в виде оксида, образующегося при взрывах снарядов. С этих позиций, он может представлять серьезную опасность при производстве и испытании ядерного оружия, авариях на атомных электростанциях в результате его расщепления [3]. Обеднённый уран может вызвать как функциональные, так и органические изменения при попадании в организм. Острая урановая интоксикация характеризуется политропным действием на различные системы и механизм действия его соединений весьма разнообразен [1].

Печень как центральный орган метаболизма объединяет весь организм. По мощности ферментативных систем детоксикации, она является крупным барьером на пути чужеродных и токсических веществ из просвета кишки во внутреннюю среду орга-

* ГБОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия имени Н.Н. Бурденко», 394036, Воронежская обл., г. Воронеж, ул. Студенческая, д. 10

низма, при этом, пораженная печень может быть сама мощным источником аутоинтоксикации, прямо или опосредованно индуцируя развитие процессов полиорганной недостаточности.

Таким образом, экспериментальная модель однократного перорального введения водного раствора оксидов обедненного урана в алгоритме математических решений позволит интерпретировать нарушения.

Цель исследования — выявить морфофункциональные особенности реагирования в хронодинамике отдаленных сроков органов-мишеней, испытавших пероральное однократное введение водного раствора оксидов обедненного урана.

Материалы и методы исследования. В экспериментальном исследовании было использовано 180 половозрелых белых беспородных крыс-самцов с начальным возрастом 4 месяца. Экспериментальным животным однократно перорально вводили водный раствор оксидов обедненного урана (ОУ) в дозе

0,1 мг на 100 г массы животного. Период наблюдения после введения ОУ составил 1, 3 и 6 месяцев и этим срокам соответствовал возрастной контроль 5, 7 и 10 месяцев. Таким образом, было сформировано 6 групп (табл.). Эвтаназию экспериментальных и контрольных животных осуществляли декапитацией.

Таблица

Модель эксперимента

сроки взятия материала (мес) количество животных в группах

контрольные экспериментальные

1 10 50

3 10 50

6 10 50

всего 30 150

Итого животных: 180

Протокол эксперимента в разделах выбора, содержания и выведения животных из опыта был составлен в соответствии с принципами биоэтики и правилами лабораторной практики, которые представлены в «Руководстве по содержанию и использованию лабораторных животных» и приказе МЗ РФ № 267 от 19.06.2003 г «Об утверждении правил лабораторной практики», а также с соблюдением правил гуманного обращения с животными (Report of the AVMA Panel on Euthanasia JAVMA, 2001).

Для исследования извлекали фрагменты правой доли печени, фрагменты почки и околоушной железы. Часть из них замораживали и формировали блоки с заливкой в Kilik для гистохимических исследований, другие - фиксировали в жидкости Буэна и осуществляли стандартную проводку, с последующей заливкой в парафин. На криостатных срезах были проведены гистохимические реакции для выявления активности фосфомоноэстераз и дегидрогеназ по светооптической плотности распределения ферментов, определяющих функциональность паренхимы ацинусов печени и внутридольковой системы желчевыведения, секреторных отделов и выводных протоков околоушной железы, а также канальцев коры почки. Щелочная фосфатаза (ЩФ) является маркерным ферментом желчных капилляров ЖК и холангиол (Х) в печени; канальцев почки - определяющим транспортные процессы. Глюкоза 6-фосфатдегидрогеназа (Г6-ФДГ) - маркерный фермент, определяющий содержание гликогена и окислительное повреждение мембран и являющийся ведущим диагностическим признаком состояния печени. Сукцинатдегидрогеназа (СДГ) и лактатдегидрогеназа (ЛДГ) - для выявления активности ферментов аэробного и анаэробного процессов цикла Кребса в паренхиме печени и околоушной железе [2,7]. Для обзора и качественной оценки структурной организации, кровенаполнения в ацинусах, изменения структуры цитоплазмы гепатоцитов парафиновые срезы печени окрашивали гематоксилином-эозином. Специальный метод полихроматофильной окраски ядер гепатоцитов по методике Balogh, модифицированной А.Н. Яцковским, использован для выявления хромосомного аппарата с оценкой его биосинтетической активности по морфофункциональным особенностям хроматина. Методы окраски по Маллори и по Ван-Гизону использованы для выявления фиброзирования печени с развитием в ее паренхиме соединительной ткани, способствующей возникновению функциональной недостаточности гепатоцитов и нарушению архитектоники сосудистого русла. Для оценки портального гомеостаза проводили качественную и количественную оценку тучных клеток (ТК) при окраске основным коричневым с докраской гематоксилином по Шубичу М. Г. В выборе

критериев для оценки морфофункционального состояния печени учитывался клинико-лабораторный подход.

Качественная и количественная характеристика микрообъектов органов была проведена от каждого животного с использованием бинокулярного микроскопа ОРТІКА 8егіе ЭМ-15&20, снабженного цифровой видеофотокамерой и применением имидж-анализа. Объем материала, необходимого для исследования, определен методом аккумулированных средних. Полученные данные статистически обрабатывали с использованием методов вариационной статистики и корреляционного анализа с учетом коэффициента диагностической значимости морфоэнзиматических критериев. С целью выявления индивидуальных особенностей реагирования, позволяющих сделать корректную оценку проведенных исследований, использован дополнительный статистический метод -кластерный анализ по иерархическому алгоритму показателей. Для интерпретации компартментных характеристик был использован итеративный алгоритм среднесвязывающих [4]. Для выявления степени развития риска поражения в ацинусе печени был вычислен коэффициент обусловленного риска.

Результаты и их обсуждение. Анализируя морфологические признаки начального периода поражения печени, можно предположить, что механизм действия урана является результатом сложного переплетения функциональных и структурных нарушений, возникающих в результате прямого или опосредованного воздействия фактора или продукта их взаимодействия. Это может быть связано с нарушением барьерной функции слизистой оболочки тонкой кишки за счет повышения ее проницаемости: нарушением обмена желчных кислот, являющихся естественными детоксикантами. Считается, что токсины переносятся по механизму диффузного транспорта. Присутствие токсинов в воротной вене отражает нарушение барьерной функции кишки и может рассматриваться как неблагоприятный прогностический фактор в развитии заболеваний [5]. По результатам исследования тощей кишки в работе Воронцовой З.А., Проскуряковой Е.Е. эффекты обедненного урана вызывали разнонаправленность и несогласованность взаимодействий в гистоэнзиматических реакциях, несмотря на протективный характер, проявляющийся активизацией секреции бокаловидными клетками по качественной и количественной характеристике. Печень является вторым на пути развития токсикопоражения и крайне затруднительно является однозначно оценить ее морфофункциональное состояние при токсических поражениях, ввиду чего используются информационные характеристики зон ацинусов. Их динамическая гетерогенность изменений была подтверждена в данном исследовании по состоянию хромосомного аппарата, отражающего содержание генетических потенций, которые проявлялись в преимущественном поражении центральной зоны, непосредственно связанной с системой притока крови, возрастанием числа гетерохроматичных ядер гепатоцитов, предполагающих развитие апоптотического процесса.

Рис. 1. Соотношение ядер гепатоцитов в эксперименте Примечание: # - р<0,05, по отношению к центральной зоне ацинуса в контроле, * - р<0,05, по отношению к контролю соответствующей зоны.

В условиях инкорпорации обедненного урана не обнаружено апоптотических телец, которые могут длительно сохранять жизнеспособность, однако ядра гепатоцитов с признаками апоп-тоза изредка обнаруживались вблизи возникающих инфильтратов. Можно было наблюдать некоторую дезинтеграцию клеток в области инфильтрации паренхимы преимущественно центральной зоны с просматривающимися в ней лейкоцитами. Для более доказательных выводов о повреждении печени был проведен

гистоэнзиматический анализ по количественной оценке состояния паренхимы, позволяющий выявить с морфофункциональных позиций характер и степень ее поражения. В работе были установлены изменения активности ферментов паренхимы ацинусов с нарушением внутриацинарного градиента активности дегидрогеназ со смещением к центральной зоне. При исследовании желчевыводящих структур перипортального пространства по ферментативной активности ЩФ было обнаружено значительно большее число холангиол (р<0,05), констатирующих образование ложных желчных ходов, что видимо индуцировало фиброзирование паренхимы с последующим нарушением ее метаболизма. Представленная модель обусловленного риска поражения ацирусов печени позволила определить его высокую степень за счет образования ложных желчных ходов, изменяющих протяженность холангиол с усилением эффекта до 100% спустя шесть месяцев, и желчных канальцев с показателями выше 60%.

Рис. 2. Модель обусловленного риска поражения печени по показателям светооптической плотности ЩФ желчевыводящих структур периопорталь-ного пространства долек печени

Именно эта ситуация предполагает возможность транслокации соединительной ткани по проложенному пути дополнительными желчевыводящими структурами с формированием базальной мембраны, наличие которой характерно только для эпителия желчевыводящего участка - холангиолы, связанного с портальными протоками. В этой связи были обнаружены признаки фиброзирова-ния паренхимы, которые подтверждены двумя методиками окраски: по Маллори и Ван-Гизону, однако не было обнаружено псевдодолек и деструкции портальных желчных протоков, несмотря на очаги инфильтрации. Таким образом, только некоторые морфологические признаки идентичны признакам, предполагающим развитие вторичного билиарного цирроза [6].

Взаимодействие стромы и паренхимы печени также подтверждалось динамическим изменением тучных клеток и лимфо-цитарно-макрофагального компонента. Проведенный корреляционный анализ является математическим обоснованием для предшествующих наблюдений за динамикой морфофункциональных характеристик структур ацинусов печени. Полученные при помощи анализа данные свидетельствуют о том, что общее число тучных клеток стромы и их морфофункциональные типы, определяющие местные регуляторные механизмы, коррелируют с изменением показателей характеризующих функциональность паренхимы на уровне общего статуса органа в условиях эксперимента. В зависимости от воздействующих факторов может происходить дегрануляция или лизис гранул тучных клеток с высвобождением гепарина или гистамина. В условиях эксперимента данной работы преобладал лизис гранул с высвобождением вазоактивного вещества - гистамина, который определял динамику структур портального тракта и паренхиматозных компонентов при миграции, вызывая повышенную сосудистую проницаемость.

Реакция стромы в данном исследовании проявляла активность как портальную, так и на уровне паренхимы. Именно в печени, являющейся главной частью ретикулоэндотелиальной системы, локализована значительная часть лимфоцитов, обеспечивающих иммунологическую толерантность к различным веществам. Вполне оправданным явилось использование качественных и количественных характеристик на основе морфологической статистики, подчеркивающей сущность явлений при инкорпорации обедненного урана, что было показано при исследовании оптической плотности Г6-ФДГ, где нормализация ее по средним значениям в перивенулярной зоне не решила судьбу гомеостаза, на фоне мозаичности ее распределения и дисгармонии других гистоэнзиматических реакций. Комплексный подход

с позиций выявления особенностей реагирования исследуемых критериев позволил обобщить биоэффекты инкорпорированного обедненного урана на морфофункциональное состояние печени, определив исход отдаленных последствий, предполагающий кумулятивный радиотоксический характер поражения.

Проведенный морфометрический анализ состояния корковой зоны почки на уровне извитых проксимальных и дистальных канальцев почки показал набухание эпителия проксимальных канальцев в хронодинамике эксперимента с наибольшей выраженностью спустя 1 и 6 мес., также необходимо отметить увеличение площади ядер нефроцитов (р<0,05) спустя 3 и 6 месяцев с превышением показателей контроля в 2 раза после урановой инкорпорации. В дистальных канальцах был увеличен диаметр и расширен просвет. Гистоэнзиматический анализ показал гетерогенность и гетерохронность интегральной яркости распределения щелочной фосфатазы (ЩФ) в проксимальных и дистальных канальцах.

Спустя месяц после инкорпорации наблюдалась гетерогенность распределения светооптической плотности ЩФ в коре почки и представлялась избирательным контурированием по периферии некоторых канальцев и диффузным распределением мелких и очень крупных гранул фермента, а также гомогенно в апикальной части нефроцитов, в совокупности превышая значения контроля (р<0,05).Спустя 3 месяца оптическая плотность распределения ЩФ была выше контрольных значений (р<0,05) и отличались в большей степени диффузностью. Неравномерность распределения ЩФ определялась сменой полярности в виде крупных и мелких гранул, плотно или рыхло упакованных в неф-роцитах. Спустя 6 месяцев светооптическая плотность ЩФ снижалась и представлялась пылевидным распределением и большей выраженностью по полюсам канальцев.

Таким образом, выявленные морфоэнзиматические изменения транспортных процессов констатируют о дисфункции на уровне коры почки и требуют расширения методов исследования.

Гистоэнзиматическое исследование околоушной железы показало нарушение аэробного и анаэробного процессов цикла Кребса и отмечалось изменением светооптической плотности сукцинатдегидрогеназы (СДГ) и лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в паренхиматозных структурах спустя 1 и 3 месяца после инкорпорации обедненного урана. СДГ в секреторных отделах достоверно повышалась, а на уровне исчерченных выводных протоков она не изменялась, однако увеличивалась их протяженность. Светооптическая плотность ЛДГ испытывала подобную динамику, но с меньшей выраженностью. Спустя 6 месяцев снижалась светооптическая плотность ферментов во всех структурах паренхимы. Таким образом, одновременное снижение СДГ и низкая активность ЛДГ свидетельствуют о снижении аэробного гликолиза. Изменение протяженности, констатирующее разрастание исчерченных выводных протоков, может свидетельствовать об изменении характера и концентрации секрета. Были обнаружены признаки ослизнения появлением белково-слизистых секреторных отделов спустя 3 и 6 месяцев. Таким образом, можно отметить продолжительный эффект изменений светооптической плотности дегидрогеназ в эксперименте.

Вывод. Нарушение метаболизма структурных образований органов-мишеней взаимоотягощали друг друга на фоне радио-токсического воздействия однократного перорального применения водного раствора обедненного урана, формируя пролонгированный полиорганный эффект поражения.

Литература

1. Белоус, Д.А. Радиация, биосфера, технология / Д.А. Белоус. - СПб.: Издательство ДЕАН, 2004. - 448 с.

2. Герок, В. Заболевания печени и желчевыделительной системы / Вольфган Герок, Хуберт Е. Блюм; пер. с нем.; под общ. ред. акад. РАМН В.Т.Ивашина, проф. А.А. Шептулина.- М.: МЕДпресс-информ, 2009.- 200 с.

3. Гребенюк, А.Н. Задачи медицинской службы в области обеспечения токсико-радиологической безопасности военнослужащих / А.Н. Гребенюк, В.В. Бояринцев, Д.А. Сидоров // Военномедицинский журнал.- 2009.- Т. 330, №4.- С. 12-16.

4. Гринхальх, Т. Основы доказательной медицины : пер. с англ. / под ред. И.Н. Денисова, К.И. Сайткулова.- М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008.- 288 с.

5. Мишнев, О.Д. Печень и почки при эндотоксинемии / О.Д. Мишнев, А.И. Щеголев, Лысова Н.Л., Тинькова И.О.- М.: Издатель-

ство «Виртуальная хирургия», Издательство РГМУ, 2003.- 212 с.

6. Панфилов, С.А. Диагностика заболеваний печени, билиарного тракта, поджелудочной железы, селезенки и надпочечников с курсом патологической анатомии / С. А. Панфилов, Е.В. Панфилова.- М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003.- 215 с.

7. Пасечник, И.Н. Печеночная недостаточность: современные методы лечения / И.Н. Пасечник, Д.Е. Кутепов.- М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2009.- 240 с.

MULTIPLE ORGAN EFFECTS OF DEPLETED URANIUM IN THE EXPERIMENT

Z.A. VORONTSOVA , G.M. NABRODOV, S.S. KOSOBUTSKAYA,

S.S. SELYAVIN

Voronezh State Medical Academy named after NN Burdenko Health Ministry of Russian Federation, department of Histology

In the experiment, a study of target organs after a single incorporation of depleted uranium in the late periods. Metabolic disorder of structural formations - vzaimootyagoschali targets against each other radiotoxic effects of depleted uranium, creating the effect of multiple organ failure.

Key words: depleted uranium, liver, kidney, parotid gland.