CC BY
65. ГОСТ Р 12.4.250—2009. Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Фильтрующие СИЗОД с принудительной подачей воздуха, используемые со шлемом или капюшоном. Общие технические требования. Методы испытаний. Маркировка. Москва: Стандартинформ, 2010.
6. ГОСТ Р 12.4.252—2009. Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Дыхательные аппараты со шлангом подачи чистого воздуха, используемые с масками и полумасками. Общие технические требования. Методы испытаний. Маркировка. М.: Стандартинформ, 2010.
7. Кошелев В.Е., Тарасов В.И. Просто о непростом в применении средств защиты органов дыхания. Пермь,
2007.
8. ANSI Z88.2 Respiratory Protection Standard. США, 1980, 1992.
9. Clayton M.P., Bailey A.E., Vaughan N.P. and Rajan R. // Ann. Occup. Hyg. 2002. Vol. 46, N 1. P. 49—59.
10. European Standards. Determination of inward leakage and total inward leakage. EN 13274-1. 2001.
11. European Standards EN 136 / / Respiratory Protective Devices: Full-face masks; requirements, testing, marking. European Committee for Standardization, 1998.
12. European Standards EN 140 // Respiratory Protective Devices: Half-masks, quarter-masks; requirements, testing, marking. European Committee for Standardization, 1998.
УДК 613.633:622.368.4:576.353.4
13. Hardis K.E., Cadena C.A., Carlson G.J. et al. // Amer. Industrial Hyg. Association J. 1983. Vol. 44, N 2. P. 78—87.
14. Janssen L.L., Bidwell J.O. // J. Int. Society for Respiratory Protection. 2003. Vol. 20. P. 81.
15. Janssen L., Bidwell J., Cuta K., Nelson T. // J. Occup. and Environm. Hyg. 2008. Vol. 5, N 7. P. 438— 443.
16. Janssen L, Nelson T, Cuta K. // Ibid. 2007. Vol. 4, N 9. P. 698.
17. Lenhart S.W. and Campbell D.L. // Ann. Occup. Hyg. 1984. Vol. 28, N 2. P. 173—182.
18. Spear T.M., DuMond J, Lloyd C, Vincent J.H. // Applied Occup. and Environm. Hyg. 2000. Vol. 15. P. 235.
19. Wu Ming-Tsang // Amer. Industrial Hyg. Association
J. 2002. Vol. 63, N 1. P. 72—75.
20. Ziqing Zh, Coffey C.C., Jensen P.A. et al. // Ibid. 2004. Vol. 64, N 6. P. 730.
21. 29 CFR 1910.134 Appendix A — Fit Testing Procedures. США, 1999, 2003. (www.osha.gov)
Поступила 24.02.11
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ:
Кириллов Владимир Федорович,
начальник отдела ГУП МосНПО «Радон», докт. мед. наук, профессор. E-mail: slanina@radon.ru
Л.Т. Базелюк, К.Б. Садыков
СТРУКТУРНЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНО-МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ КЛЕТОК БРОНХОАЛЬВЕОЛЯРНОГО ЛАВАЖА У РАБОЧИХ БЕРИЛЛИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА
Национальный центр гигиены труда и профессиональных заболеваний МЗРК, г.Караганда
Представлены результаты цитоморфологических и цитохимических исследований клеток брон-хоальвеолярного лаважа у экспериментальных животных и у рабочих бериллиевого производства с признаками бериллиевой интоксикации. Отмечены повышенное количество в бронхиальных смывах дегенерированных нейтрофилов и макрофагов, высокоя степень обсемененности микрофлорой у рабочих с атрофическим бронхитом (стрептококками и стафилококками), низкое содержание кате-холаминов, активность эстеразы, высокое содержание фосфолипидов по сравнению с практически здоровыми лицами. Целесообразно использовать эти тесты для диагностики ранних проявлений у рабочих бериллиевого производства.
Ключевые слова: интратрахеальная затравка, растворимый и нерастворимый бериллий, бронхоальвеолярные смывы, цитоморфологические и цитохимические исследования, крысы, рабочие.
L.T. Baseliuk, K.B. Sadykov. Structural and functional metabolic criteria to evaluate bronchial lavage cells in beryllium production workers
RSGE "National Centre of Labour Hygiene and Occupational Diseases" by the Ministry of Healthcare of the Republic of Kazakhstan, Karaganda
The article presents results of cytomorphologic and cytochemical studies of bronchoalveolar lavage cells in experimental animals and in beryllium production workers having beryllium intoxication signs. Findings are increased counts of degenerated neutrophils and macrophages in bronchial lavage, high degree of microbial (streptococcal and staphylococcal) contamination in workers having atrophic bronchitis, low levels of catecholamines and esterase activity, high content of phospholipids, if compared to apparently healthy individuals. These tests are expedient to use in early diagnosis among beryllium production workers.
Key words: intratracheal primer, soluble and insoluble beryllium, bronchoalveolar lavage, cytomorphologic and cytochemical studies, rats, workers.
Количественный анализ изменений активности ферментов в местах их локализации внутри клетки позволяет судить об интенсивности и направленности различных видов внутриклеточного обмена на этапах разнообразных структурных и функциональных изменений при воздействии вредных поллютантов, в том числе на бериллие-вом производстве [1, 6].
Целью работы явилась метаболическая оценка клеток бронхоальвеолярного лаважа при 4-месячном действии бериллия на экспериментальных животных, и на рабочих данного производства.
М а т е р и а л ы и м е т о д и к и. Проведены исследования на беспородных крысах-самцах (массой 180—200 г, всего 31 животное), содержащихся в виварии при естественном световом режиме на стандартной диете со свободным доступом воды.
Животные были разделены на 3 группы. Проводилась однократная интратрахеальная затравка. 1-я группа — контрольная (вводили физиологический раствор) по 2,0. 2-я группа — нерастворимый бериллий Ве (ОН)2, в дозе 5 мг/кг.
Физические и химические свойства нерастворимого бериллия. Бесцветные кристаллы. Температура плавления 2550 °С; температура кипения 4260 °С, плотность 2,86; растворим в воде 0,00002 г/100 г (30 °С); давление паров 4,8Т0"7 мм рт. ст. (1600 °С). Растворим в кислотах; после прокаливания растворяется только в НF. 3-я группа — растворимый фторид бериллия (BeF4) в дозе 0,5 мг/кг. Применяется для получения металлического Ве. Получается термическим разложением (ЫИ4)2 BeF4.
Физические и химические свойства растворимого бериллия. Бесцветные гигроскопические кристаллы. Температура плавления 797 °С; температура кипения 1159 °С, плотность 1,99 (25 °С). Хорошо растворим в воде. Взаимодействует с фторидами щелочных металлов.
Общий характер действия. Высокотоксичны. Развивающееся в результате воздействия Ве и его соединений заболевание получило название бериллиоз [2]. Срок эксперимента 4 мес.
Обследовано 38 человек — мужчины в возрасте от 25 до 53 лет, которые были разделены на три группы. В 1-ю группу вошли 13 практически здоровых лица (добровольцы) от заводоуправления (контрольная группа), не имеющих контакта с вредными факторами производства, проходившие медицинский осмотр в медсанчасти (средний возраст 28 ± 1,1 года ). 2-ю группу составили 12 человек (повышенного риска) — аппаратчики, работающие в условиях воздействия вредных факторов производства, имеющие функциональные отклонения со стороны бронхолегочной системы и был выявлен катаральный эндобронхит; средний возраст 35 ± 1,75 года (стаж работы 13 ± 0,61 года). 3-ю группу составили 13 человек с производственно-обусловленными заболеваниями и был выявлен атрофический эндобронхит, средний возраст 47 ± 1,47 года (стаж работы 21 ± 2,31 года), 2-я и 3-я группы обследованных находились в клинике г. Усть-Каменогорска, где на основании рентгенологических и эндоскопических исследований был выставлен диагноз катаральный и атрофический эндобронхит.
Экспериментальные данные проводили под слабым эфирным наркозом, вскрывали мышцы передней поверхности шеи, выделяли трахею и вводили в её просвет стальную иглу, которую фиксировали лигатурой. Через иглу в легкие вводили дробно 5 мл физиологического раствора и тут же отсасывали перфузат. Центрифугирование проводили в течение 10 мин, при 2000 об./мин, надосадочную жидкость выливали, а из осадка делали мазки. Полученные мазки окрашивали по Романовскому—Гимза. При микроскопировании подсчитывали 300 клеток с каждого мазка. Цитохимические исследования оценивали в клетках бронхоальвеолярных смывах на содержание катехоламинов [3], активности эстеразы [5] и содержания фосфолипидов [4]. Оценку значимости результатов проводили по критерию Стьюдента (р < 0,001). Общее количество анализов 828.
Р е з у л ь т а т ы и и х о б с у ж д е н и е. При четырехмесячной интратрахеальной затравке
нерастворимым бериллием в дозе 5 мг/кг у 2-й группы экспериментальных животных обнаружено повышение количества нейтрофильных лейкоцитов (НЛ) в 124 раза, что составило (24,8 ± 2,10 %) при сравнении с контрольной группой. Количество дегенерированных нейтрофильных лейкоцитов (ДНЛ) и дегенерированных альвеолярных макрофагов (ДАМ) повышено в 1,9 раза и на 56 % соответственно. Количество нормальных альвеолярных макрофагов (АМ) снижено на 80 %, а дегенерированных реснитчатых эпителиальных клеток повышено в 3,3 раза по сравнению с контрольной группой (табл. 1). При интратрахеальном введении растворимого бериллия в дозе 0,5 мг/кг у 3-й группы экспериментальных животных обнаружено повышение количества НЛ и ДНЛ в 31 и 3,4 раза соответственно. Количество АМ снижено в 2,5 раза, а ДАМ повышено в 4,1 раза по сравнению с контрольной группой.
Со стороны цитохимических показателей в эти же сроки и при этой же дозе при введении нерастворимого бериллия обнаружено снижение активности эстеразы в альвеолярных макрофагах на 56 % и повышение содержания фосфолипидов на 64 % по сравнению с контрольной группой (табл. 2). При введении растворимого бериллия
отмечено снижение активности эстеразы на 77 % и повышение содержания фосфолипидов на
59 %.
У 2-й группы рабочих, у которых выявлены катаральный эндобронхит нами обнаружено резкое повышение в бронхоальвеолярном лава-же количества НЛ и ДНЛ в 8,7 и 26 раз соответственно. Количество АМ было снижено в 3,4 раза, а ДАМ повышено в 5,9 раза. Количество нормальных реснитчатых эпителиальных клеток снижено на 50 %, а дегенерированных реснитчатых эпителиальных клеток повышено в 3,3 раза. Обсемененность микрофлорой (стрептококками и стафилококками) повышено в 10 раз по сравнению с практически здоровыми лицами (табл. 3). У 3-й группы рабочих с атрофи-ческим эндобронхитам обнаружено повышение количества НЛ в бронхоальвеолярном лаваже на 67 %, а ДНЛ в 16,3 раза, количество АМ снижено в 3,2 раза, а ДАМ повышено в 23,5 раза. Количество дегенерированных реснитчатых эпителиальных клеток резко повышено в 32 раза, наблюдается высокая обсемененность микрофлорой в 25 раз по сравнению с практически здоровыми людьми.
По цитохимическим показателям у обследованных рабочих 2-й группы обнаружено в аль-
Т а б л и ц а 1
Цитоморфологические показатели в клетках в бронхоальвеолярном лаваже у экспериментальных животных при интратрахеальной затравке бериллием в сроки 4 месяца (М ± m; п = 31), %
Объект исследования НЛ ДНЛ АМ ДАМ Реснитчатые эпителиальные клетки
Нормальные Дегенерированные
1-я группа Контроль, п = 11 0,2 ± 0,01 0,0 ± 0,00 84,3 ± 3,47 13,2 ± 2,8 0,6 ± 0,01 1,7 ± 0,31
2-я группа Нерастворимый, доза 5 мг/кг, п = 10 24,8 ± 2,10* 1,9 ± 0,40* 47,0 ± 3,10* 20,6 ± 2,1* 0,0 ± 0,00 5,7 ± 0,90*
3-я группа Растворимый, доза 0,5 мг/кг, п = 10 6,2 ± 1,3* 3,4 ± 0,9* 34,0 ± 2,1* 54,5 ± 3,1* 0,0 ± 0,00 1,9 ± 0,40
Объект исследования Катехоламины Эстераза Фосфолипиды
1-я группа Контроль, п = 11 1,79 ± 0,02 1,58 ± 0,05 1,26 ± 0,30
2-я группа Нерастворимый, доза 5 мг/кг, п = 10 1,97 ± 0,69 1,01 ± 0,12* 2,07 ± 0,26*
3-я группа Растворимый, доза 0,5 мг/кг, п = 10 1,94 ± 0,45 0,89 ± 0,07* 2,01 ± 0,50*
Здесь и в табл. 2—4: * достоверные изменения по сравнению с контрольной группой (р < 0,001).
Т а б л и ц а 2
Цитохимические показатели в клетках в бронхоальвеолярном лаваже у экспериментальных животных при 4-месячной интратрахеальной затравке бериллием (М ± m; в 1-й клетке, усл. ед., п = 31)
веолярных нейтрофилах и макрофагах снижение содержания катехоламинов на 50 %, активности эстеразы на 38 % и повышение содержания фосфолипидов на 54 %. У рабочих 3-й группы с атрофическим эндобронхитом цитохимические показатели усугублялись; содержание катехоламинов было снижено на 80 %, активность эстеразы на 54 %, а содержание фосфолипидов было повышено на 85 % по сравнению с практически здоровыми людьми (табл. 4).
Результаты экспериментальных исследований выявили, что при действии нерастворимого и растворимого бериллия, а также у рабочих при контакте с бериллий содержащими аэрозолями в первую очередь наблюдаются нарушения легочной вентиляции в альвеолах, что приводит к гипоксемии (недостаточному насыщению крови кислородом), в результате чего уменьшается доставка его ко всем клеткам организма. Дефицит снабжения клеток кислородом неминуемо приводит к нарушению обмена веществ и к снижению интенсивности окислительного фосфорилиро-вания в митохондриях. Изменение кислородного статуса приводит к развитию гипоксии и нарушению гомеостаза в реологии крови, что непосредственно определяет состояние микро-
циркуляции вследствие цитоксического действия на проницаемость мебран клеток НЛ и альвеолярных макрофагов, а также приводит к повышению количества дегенерированных реснитчатых эпителиальных клеток.
Нарушение метаболических изменений клеток бронхолегочной системы тесно связано с болезнями органов дыхания, зависящими от уровней загрязнения и в первую очередь соединениями, бериллийсодержащими аэрозолями оказывающими раздражающее действие на транспортную систему АМ.
При выявлении содержания катехоламинов в АМ при 4-месячном воздействии бериллий-содержащих аэрозолей — у животных, так и у рабочих — выявляется клеточная реакция ввиде снижения запасов (депо) катехоламинов, что свидетельствует об истощении резервных возможностей симпато-адреналовой системы, обеспечивающей гомеостаз.
Физиологическая роль активности эстеразы связана с регуляцией уровня ацетилхолина. Эсте-раза имеет отношение к фагоцитозу, принимает участие в метаболизме белков и явлется лизосо-мальным ферментом, локализуется в основном в Т-лимфоцитах. Снижение активности фермента
Т а б л и ц а 3
Цитоморфологические показатели в клетках в бронхоальвеолярном лаваже у обследованных рабочих бериллие-вого производства (М ± m; п = 38), %
Группа обследованных НЛ ДНЛ АМ ДАМ Реснитчатые эпителиальные клетки Обсемененность микрофлорой (стрептококки и стафилококки)
Нормальные Дегенериро-ванные
1-я группа Контроль, п = 13 4,0 ± 1,2 1,0 ± 0,02 88, 0 ± 1,9 1,7 ± 0,5 3,0 ± 0,5 0,3 ± 0,02 2,0 ± 0,4
2-я группа Катаральный эндо-бронхит, п = 12 35,0 ± 2,7* 26,0 ± 2,8* 26,0 ± 3,1* 10,0 ± 1,3* 2,0 ± 0,5 1,0 ± 0,02* 20,0±2,1*
3-я группа Атрофический эн-добронхит, п = 13 6,7 ± 0,1* 16,3 ± 1,7* 27,3 ± 2,4* 40,0 ± 3,2* 0,0 ± 0,00 9,7 ± 1,4* 50,0 ± 3,7*
Группа обследованных Катехоламины Эстераза Фосфолипиды
1-я группа Контроль, п = 13 2,00 ± 0,04 1,40 ± 0,05 1,19 ± 0,04
2-я группа Катаральный эндобронхит, п = 12 1,33 ± 0,05* 1,01 ± 0,02* 1,83 ± 0,11*
3-я группа Атрофический эндобронхит, п = 13 1,11 ± 0,03* 0,91 ± 0,03* 2,20 ± 0,07*
Т а б л и ц а 4
Цитохимические показатели в клетах в бронхоальвеолярном лаваже у обследованных рабочих бериллиевого производства (М ± m; в 1-й клетке, усл. ед., п = 38)
в бронхиальных смывах выявляет нарушение лимфопоэза как у экспериментальных животных, так и у рабочих бериллиевого производства.
Фосфолипиды являются одним из компонентов липопротеидных комплексов, входящих в состав клеточных мебран. Повышение содержания фосфолипидов в альвеолярных макрофагах в бронхиальных смывах, можно расценивать как признак дезорганизации их внутриклеточных мебран, что сопровождается повышением их проницаемости. Липидные молекулы, образующие сложные комплексы с белками, углеводами и неорганическими солями, демаскируются, становятся видимыми, когда в клетке происходит так называемый липофанероз [6]. Действие бе-риллийсодержащих аэрозолий проявилось дегенеративными изменениями НЛ, АМ, а также реснитчатыми эпителиальными клетками — разрывом внутриклеточных мебранных структур, пикнозом ядер, вакуолизацией цитоплазмы, что привело к гибели лизосом, митохондрий и эндо-плазматического ретикулома.
В ы в о д ы. 1. Основываясь на результатах экспериментальных и натурных исследований, рекомендуем дополнительные цитологические и цитохимические показатели для гигиенических исследований (по количеству дегенеративных нейтрофилов, макрофагов, высокой степени обсемененности микрофлорой, низкому содержанию катехоламинов, активности эстеразы, по высокому содержанию фосфолипидов), а также при изучении состояния здоровья рабочих, контактирующих с бериллийсодержащими аэрозолями и для оценки ранних проявлений цитотоксических и метаболических реакций в процессе развития в легких. 2. Рекомендуемые тесты характеризуют различные процессы обмена веществ: снижением активности симпато-адреналовой системы при спазме бронхов,
липидной дегенерации клеток, с распадом липопротеидных макромолекул, метаболизму и распаду внутриклеточных белков за счет низкой активности ферментативных систем, снижением энергетических и пластических возможностей, что приводит к компенсаторному напряжению и истощению резервных возможностей организма у экспериментальных животных и у рабочих основных профессий данного производства.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Базелюк Л.Т. // Современные проблемы профессиональных заболеваний бронхолегочной системы.
Караганда, 2001. С. 27—35.
2. Вредные вещества в промышленности / Под ред. Н.В. Лазарева, И.Д. Гадаскиной. Л., 1977. Т. 3. С. 343—349.
3. Мардарь А.И., Кладиенко Д.П. // Лаб. дело.
1986. № 10. С. 586—590.
4. Меркулов Г.А. Курс патологической техники. М.,
1968.
5. Потапова С.Г., Шахбазян Г.П., Демидов Н.В. // Лаб. дело. 1981. № 2. С. 74—76.
6. Тотаева Р.К., Базелюк Л.Т., Шалтаева И.А. и др. // Медицина и экология. Караганда. 2000. № 1.
С. 76—79.
Поступила 25.05.10
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Базелюк Людмила Тимофеевна,
ведущий научн. сотрудник лаборатории экологической биохимии и биофизики, докт. мед. наук, профессор. Тел. дом. 8 (7212) 43-51-19, моб. тел.: +77774866802.
Садыков Капас Баязитович,
ЛОР-врач. Тел. дом. 8 (7212) 56-52-63.
