CC BY
32
масла и транспорт. По мере удаления от предприятия уровни БП в почве часто снижаются до ПДК и ниже.
Максимальные разовые концентрации БП в атмосферном воздухе предприятий выше фонового (контрольного) уровня (до 16 ПДК для воздуха населенных мест).
В воде поверхностного водоема на территории СПХГ уровни БП составляют 1—3 ПДК.
Сопоставление полученных данных о загрязнении объектов окружающей среды в.зоне расположения предприятий по переработке природного газа с результатами ранее проведенного исследования относительно предприятий металлургической и коксохимической промышленности [4] показало, что переработка природного газа — более экологически чистый процесс.
Сравнение результатов проведенных ранее исследований [1, 3] показало, что загрязнение воздуха городской среды канцерогенными ПАУ в отходящих газах отопительных систем значительно выше при применении твердых видов топлива (уголь), чем при использовании жидкого топлива (нефтепродукты при центральном отоплении).
Результаты исследования показали, что наименьшую степень загрязнения канцерогенными ПАУ дает переработка природного газа. Однако, как мы видели, концентрации БП в выбросах газоперерабатывающих установок сравнимы по концентрациям БП с организованными выбросами ТЭС коксохимического завода, работающей на коксовом газе, а в зоне расположения газоперерабатывающего производства концентрации БП в несколько раз выше, чем в контрольных прилегающих районах, т.е. газопереработку следует рассматривать и контролировать как источник загрязнения.
© Т. М. Явишева, Е. Г. Хлынина, 1997 УДК 618.19-006.6-091
Т. М. Явишева, Е. Г. Хлынина
СРАВНИТЕЛЬНАЯ МОРФОМЕТРИЯ ТКАНИ ФИБРОАДЕНОМЫ, РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ С НОРМАЛЬНЫМ ЭПИТЕЛИЕМ
Отдел молекулярно-биологических и радиототопиых методов исследования
Известны различные механизмы регуляции процессов пролиферации и дифференцировки на популяционном уровне: нейрогормональные, механизмы поддержания общей массы клеток на постоянном уровне с помощью кейлонов, регуляция пролиферации клеток по принципу отрицательной обратной связи и др. Однако эти механизмы не в полной мере объясняют процессы неракового и ракового формообразования в тканях. Во многом это связано со сложностью восстановления динамических процессов по статическим картинам мор-фоструктур. Такая возможность появляется при структурном и количественном анализе популяции клеток в различные периоды их жизнедеятельности, что ведет к более глубокому проникновению в связи между изучаемыми процессами [1].
Заключение. Проведенное исследование подтвердило, что природный газ является одним из наиболее экологически чистых видов органического топлива (в сравнении с твердым, жидким и газообразным, таким как коксовый газ). Там, где это возможно, целесообразна замена на природный газ других видов органического топлива как твердого, так и жидкого. Однако установки, работающие на природном газе, также являются источником выбросов канцерогенных ПАУ, в частности БП. Учитывая, что предприятия газовой промышленности находятся либо в черте города среди жилых массивов, либо в области, где все более развивается фермерское и приусадебное хозяйство, следует учитывать возможность загрязнения среды канцерогенными углеводородами и контролировать их выброс в соответствии с действующими санитарными нормами для БП в объектах окружающей среды. Этот показатель должен быть включен в систему ПДВ для каждого из предприятий промышленности.
ЛИТЕРА ТУРА / REFERENCES
1. Косой Г. X., Хесиии А. Я. // Вести. ОНЦ РАМН.— 1994.— Приложение. Вып. 2.— С. 23—26.
2. Перечень веществ, продуктов, производственных процессов и бытовых факторов, канцерогенных для человека. Минздрав СССР (№ 6054—91 от 19.11).— М., 1991.
3. Сифаев Р. Д., Смирнов Г. А. II Научно-инф.бюл. «Проблемы окружающей среды и природных ресурсов». — М., 1986.— № 7. — С. 52—59.
4. Хесипа А. Я., Смирнов Г. А., Чиковапи Г. Р. и др.//Там же.— М., 1987. —№ 12.—С. 52—68.
Поступила 09.02.96 / Submitted 09.02.96
T. M. Yavisheva, E. G. Khlynina
COMPARATIVE MORPHOMETRY OF BREAST FIBROUS ADENOMA, BREAST CANCER AND NORMAL EPITHELIUM
Department for Molecular-Biological and Radioisotope Investigations
There are various populational regulatory mechanisms of proliferation and differentiation such as neurohormonal regulation, mechanisms of total cell mass maintenance, negative feedback regulation of cell proliferation and others. However, these mechanisms fail to explain in full processes of cancer and non-cancer tissular development, mainly because it is difficult to restore dynamic processes basing on static morphological structures. Structural and quantitative analysis of a cell population at different stages of life gives a good opportunity to study comprehensively relations between the processes in question [1].
The purpose of this investigation was to study other potential mechanisms responsible for proliferation and differentiation regulation in cancer and non-cancer development using methods of quantitative analysis.
Целью нашего исследования было изучение других возможных механизмов, ответственных за регуляцию процессов пролиферации и дифференцировки в нераковых и раковых формообразованиях с применением методов количественного анализа.
Материалы и методы. Исследовали опухолевую ткань 26 больных, страдавших раком молочной железы, и 11 пациенток с фиброаденомой молочной железы. В соответствии с международной классификацией ВОЗ по проблемам геронтологии больные были разделены на 3 возрастные группы: 20—40 лет (рак — у 6, фиброаденома — у 11), 41—60 лет (рак — у 13), 61—80 лет (рак — у 7). Изучали отпечатки ткани рака и фиброаденомы молочной железы, обработанные азотнокислым серебром по Ранвье. Морфометрический анализ материала проводили на анализаторе изображения «Коп1гоп» (Германия). Изучали площади клеток (Б), степень эллиптичности клеток (СЭ), углы наклона длинной оси клеток к оси абсцисс. В каждом конкретном случае исследовали 2 тыс. клеток. Определение доли различных клеток в популяции производили из расчета 250 клеток.
Результаты и обсуждение. Ранее [5] нами было показано, что в популяции базального слоя нормального эпителия имеются материнские клетки, состоящие из 2 фракций: основной, клетки которой совершают синхронные повороты, и второстепенной, не способной к синхронизации. В популяции материнских клеток эти две фракции представлены в равном количестве. Второстепенная фракция при дифференцирующем на нее воздействии клеток основной фракции преобразуется в дочерние клетки, которые идут по пути созревания и, пройдя ряд преобразований, трансформируются в итоге в конечные клетки, которые выталкиваются из базального слоя в вышележащие слои эпителия. Восполнение исходного количества материнских клеток происходит ИЗ ИСТОЧНИКОВЫХ клеток, т. е. из особого источника клеток, которые образуются основной фракцией материнских клеток. В опухолевой же ткани рака легкого выявлено преобладание второстепенной фракции в популяции материнских клеток, которая не способна к синхронизации, что препятствует дифференцирующему воздействию клеток основной фракции на дочерние клетки. Вследствие этого блокируется путь образования созревающих клеток.
В настоящей работе при сравнении гистограмм распределения клеток по СЭ, Б, углам наклона клеток в ткани фиброаденомы с таковыми параметрами в нормальном эпителии выявлено, что в популяции клеток фиброаденомы молочной железы существуют те же ряды клеток, что и в нормальном эпителии и раковой опухоли легкого [4]. Наряду с этим были обнаружены и различия по сравнению с нормальным эпителием. Если в норме при снижении пролиферативных процессов в эпителии численность ИСТОЧНИКОВЫХ клеток, пополняющих состав материнских клеток, не изменялась по сравнению с периодом интенсивной пролиферации, то в ткани фиброаденомы выявлено снижение их численности с 5,2 до 3,8 клетки (р < 0,05). Одновременно с этим количество материнских клеток возросло с 4,4 клетки до 6 (р < 0,05), т.е. источниковые клетки пополнили состав материнских клеток, а точнее, ее основную фракцию. В нормальном эпителии восстановление изначальной численности материнских клеток (двух ее фракций) происходит позднее, в период полного восстановления клеточной популяции до ис-
Matcrials and Methods. The study was performed in 26 patients with breast cancer and 11 patients with breast fibrous adenoma. In compliance with the WHO gerontology recommendations the patients were stratified into three age groups: 20-40 years (6 cancers/11 fibrous adenomas), 41-60 years (13 cancers), 61-80 years (7 cancers). Specimens For the study were breast cancer and Fibrous adenoma tissue smears treated with silver nitrate after Ranvier. Morphometry was performed using a Kontrol (Germany) image analyzer. The study parameters were cell area (S), ellipticity degree (ED),. angles of inclination of the cell longer axis to the x axis. A total of 2,000 cells were studied in every case. Determination of fractions of different cells in a population was calculated for 250 cells.
Results and Discussion. We demonstrated previously [5] that there were mother cells in the normal epithelium basement layer population consisting of two fractions: a principal fraction whose cells were performing synchronous revolutions and a secondary one with cells unable of the synchronization. These two fractions were present in the mother population in equal amounts. The secondary fraction experienced differentiation action of the principal fraction cells to undergo maturation stages and to eventually change into final cells that are expressed from the epithelium basement to upper layer. The initial quantity of the mother cells was replenished from source cells i. e. a special source of cells that are formed by the mother cell principal fraction. The breast cancer tissue demonstrated predominance of the secondary fraction in the mother cell population which was not able of the synchronization and thus prevented the differentiation action of the principal fraction cells on daughter cells. The way of cell maturation was thus blocked.
We analysed cell distribution histograms in normal epithelium and in breast fibrous adenoma cell population with respect to ED, S, inclination angle to find that the fibroadenoma population had the same cell pattern as in the normal epithelium and lung cancer [4]. However, there were some differences from the normal epithelium too. The number of source cells in the normal epithelium did not change with decrease in proliferation intensity as compared to periods of intense proliferation, while fibrous adenoma presented a reduction in the count of such cells from 5.2 to 3.8 (p < 0,05). At the same time the number of mother cells increased from 4.4 to 6 (p < 0,05), i. e. the source cells replenished the mother cells or, more accurately, their principal fraction. In the normal epithelium recovery of the mother cells (both fractions) occurs later, during complete cell population recovery upto the starting level, the increase in the number being two-fold rather than 2-3 cells. There was no two-fold rise in the number of the mother cells (which would have led to balance of the two fraction in the mother population) while the rise concerned the principal cell population only. As a result there was a predominance of the principal fraction within the mother cell population which led to a significant differentiation and proliferation enhancement by the principal cell fraction. The number of ceils undergoing maturation stages increased as compared with the normal epithelium (the numbers of the 1st and nth daughter cell derivatives were 6 and 4, respectively, against normal 4 and 2.5; p < 0,05). The normal epithelium presented
ходного уровня, и численность их при этом возрастает не на 2—3 клетки, а в 2 раза. В ткани фиброаденомы не произошло двукратного увеличения количества материнских клеток (что привело бы к уравновешиванию численности двух фракций в составе материнских клеток), а выросла лишь доля клеток основной фракции. В результате образовалось преобладание основной фракции в составе материнских клеток, что привело к резко выраженному дифференцирующему и усиливающему пролиферацию воздействию со стороны клеток основной фракции. Так, увеличилась по сравнению с нормальным эпителием численность клеток, идущих по пути созревания (численность 1 и /г-производных дочерних клеток составила 6 и 4 клетки соответственно, а в норме — 4 и 2,5 клетки; р < 0,05). Кроме того, если в нормальном эпителии в популяции клеток наблюдались все этапы пролиферативного процесса (спокойный период, усиление пролиферации, интенсивная пролиферативная активность, снижение пролиферации, восстановительный период), то в ткани фиброаденомы преобладали процессы интенсивной пролиферации клеток и восстановительный период или начала структуризации ткани. Все это свидетельствует о том, что в ткани фиброаденомы процессы пролиферации и диф-ференцировки клеток протекают более интенсивно, чем в нормальном эпителии.
Таким образом, проведенное исследование показало, что в ткани фиброаденомы по сравнению с нормальным эпителием имеется преобладание основной фракции в популяции материнских клеток над второстепенной, что приводит к усилению процессов пролиферации и диф-ференцировки клеток.
В популяции злокачественной опухолевой ткани молочной железы пациенток всех возрастных групп были выявлены те же ряды клеток, что и в нормальном эпителии, тканях рака легкого и фиброаденомы. В опухоли молочной железы, так же как и легкого, в составе материнских клеток преобладала второстепенная фракция над основной, т. е. численность материнских клеток, расположенных в горизонтальном направлении, превышала таковую в вертикальном (3,2 и 6,5 клетки соответственно; р < 0,05). Ранее [5] нами было показано, что лишь клетки основной материнской фракции способны принимать одинаковую направленность на плоскости и синхронно совершать повороты, в результате чего .возникает дифференцирующее воздействие этих клеток на другие клетки популяции. Наличие же избыточного количества клеток второстепенной фракции, обладающих разной скоростью поворотов, делает синхронизацию клеток основной фракции невозможной и, следовательно, блокирует дифференцирующий эффект основной фракции на другие клетки популяции. Поэтому в опухоли молочной железы, так же, как и легкого, резко сокращается по сравнению с нормой численность созревающих клеток (количество 1 и и-производных дочерних клеток составило 2 и 1 клетка соответственно, а в норме 4,3 и 2,8 клетки; р < 0,05).
Таким образом, в ткани рака молочной железы, так же как и легкого, нарушена регуляция процессов пролиферации и дифференцировки клеток за счет сбоя в
with all proliferation stages (lag phase, increasing proliferation, log phase, decreasing proliferation recovery period) while intense proliferation and recovery or starting tissue structurization periods were preponderating in the fibrous adenoma tissue. This suggests that proliferation and differentiation proceed in them more intensely than in the normal epithelium.
Thus, we found that fibroadenoma demonstrates a preponderance of the principal fraction over the secondary one in the mother cell population as compared with normal epithelium which leads to enhancement of cell proliferation and differentiation.
Breast cancer tissue specimens from patients of all age categories presented the same cell pattern as in the normal epithelium, lung cancer and fibroadenoma tissues. Like in lung cancer, there was a preponderance of the secondary fraction among the mother cells, i. e. the number of mother cells oriented horizontally was greater than that of cells oriented in the vertical direction (6.5 and 3.2, respectively; p < 0,05). We demonstrated previously [5] that only cells of the principal fraction can preserve the same orientation and perform simultaneous revolutions which results in differentiation effect of these cells on other ones in the population. The excess of the secondary fraction with revolution asyn-chronism impedes synchronization of the principal fraction and therefore blocks the differentiation effect of the principal fraction on other cells. The number of maturating cells in breast and lung cancer reduces sharply as compared with normal tissue (the numbers of the 1st and nth daughter cell derivatives were 2 and 1 against the normal 4.3 and 2.8; p < 0,05).
Thus, cell proliferation and differentiation regulation was destroyed due to failure in performance of the mother cells responsible for these processes: there was a predominance of the secondary fraction over the principal one which led to the lack of the differentiation influence of these cells on other cells in the population.
It is interesting to note that morphometry discovered age-specific peculiarities in proliferation of breast cancer cells. Patients 20-40 years of age mainly presented with intense proliferation in the tumor population, 41-60-year old patients had all proliferation processes, and the age-category 61-80 years also demonstrated preponderance of intense proliferation.
In our previous study [2, 3] in corneal endothelium population we showed that response to various pathological influences was the most in endothelium of patients aged 20-40 and above 60. This seems to be due to high lability of functional and adaptation-compensation mechanisms in such patients.
Thus, according to our morphometric findings patients aged 41-60 years are the most stable while patients 20-40 and 61-80 years, of age are the most liable as to proliferation intensity in the tumor tissue.
The morphometric study showed that breast fibroadenoma and cancer have similar tissue patterns. Populations of these tissues contain mother cells consisting of two fractions: principal and secondary. Unlike normal tissue where these fractions are present in equal quantities,
работе материнских клеток, ответственных за эти процессы: в популяции материнских клеток преобладают клетки второстепенной фракции над основной, что приводит к отсутствию дифференцирующего воздействия этих клеток на другие клетки популяции.
Интересно отметить, что в ткани рака молочной железы, по данным автоматизированной морфометрии, течение пролиферативного процесса в разных возрастных группах имело свои особенности. Так, у пациенток в возрасте 20—40 лет в популяции опухоли в основном были обнаружины процессы интенсивной пролиферации, 41—60 лет — все. стадии пролиферативного процесса, в возрасте 61—80 лет преобладающим также был этап интенсивной пролиферации.
В других исследованиях [2, 3] на популяции эндотелия роговицы нами было показано, что эндотелий пациенток в возрасте 20—40 лет и старше 60 лет в наибольшей степени реагирует на различные патологические воздействия. По-видимому, это связано с лабильностью функциональных и адаптационно-компенсаторных механизмов у таких пациенток.
Таким образом, по данным морфометрии, пациентки в возрасте 41—60 лет являются наиболее стабильными по течению пролиферативного процесса в опухолевой ткани, в возрасте 20—40 и 61—80 лет — наиболее лабильными по этому параметру.
Итак, проведенное исследование показало, что, по данным автоматизированной морфометрии, ткани фиброаденомы и рака молочной железы построены однотипно. В популяции этих тканей существуют материнские клетки, состоящие из 2 фракций — основной и второстепенной. В отличие от нормального эпителия, где эти две фракции представлены в равном количестве, в ткани фиброаденомы и рака молочной железы
breast fibroadenoma and cancer demonstrate different ratios of the fractions. The fibroadenoma has a preponderance of the principal fraction over the secondary one which leads to enhancement of cell proliferation and differentiation, while breast cancer vice versa shows a preponderance of the secondary fraction which blocks the differentiating effect of the principal cell fraction on other cells in the population.
количество одной фракции отличается от такового другой. В ткани фиброаденомы среди материнских клеток преобладает основная фракция над второстепенной, что ведет к усилению процессов пролиферации и дифференцировки; в ткани рака молочной железы, наоборот, второстепенная фракция преобладает над основной, что приводит к блоку дифференцирующего воздействия клеток основной фракции на другие клетки популяции.
ЛИТЕРА ТУРА /REFERENCES
1. Автандилов Г. Г. Медицинская морфометрия. — М., 1990.
2. Ронкипа Т. И., Явишева Т. М. // Офтальмол. жури. — 1993. — № 4. — С. 247—252.
3. Федоров С. Н., Ронкипа Т. И., Явишева Т. М. II Офтальмохирургия. — 1992. — № 2. — С. 34—4!.
4. Явишева Т. М., Ягубов А. С., Хлыиина Е. Г. II Вести. ОНЦ РАМН. — 1996. —№ 3. — С. 33—37.
5. Явишева Т. М., Хлыиина Е. Г. //Там же. —№ 4. —С. 12—18.
Поступила! 3.02.96 / Submitted 13.02.96
Pharmacia &Upjohn
