CC BY
9
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1994 УДК 612.013.1.06:614.71-08
В. Г. Маймулов, В. Ф. Иванова, А. А. Пузырев
СТРУКТУРНЫЙ ГОМЕОСТАЗ НЕКОТОРЫХ ОРГАНОВ ПРИ ДЕЙСТВИИ
АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ
Санкт-Петербургский санитарно-гигиенический медицинский институт
Действие на организм факторов окружающей среды сопровождается развитием целого ряда компенсаторно-приспособительных реакций,сутью которых является реализация адаптивных процессов на всех уровнях организации. В понятие адаптации вкладывается различное содержание в зависимости от профиля специалистов, изучающих эти явления, что затрудняет его комплексную оценку в развитии донозологических и патологических состояний [4]. Наиболее перспективен подход, при котором адаптация рассматривается как общебиологическая реакция, свойственная всем уровням структурной организации и реализующаяся не только при нарушении жизнедеятельности, но и в физиологических условиях. В этом контексте адаптация представляется как эволюционно закрепленное качество самой жизни [1], при этом становится возможным наиболее полное выявление способов и механизмов приспособления к действию факторов окружающей среды. При изучении последних морфологические исследования представляют не только теоретический интерес, но и являются необходимыми [2, 3].
Поддержание структурного гомеостаза базируется на реакциях физиологической регенерации, осуществляющейся в организме постоянно во всех тканях и органах [8]. Особый интерес представляет изучение адаптации на клеточном и внутриклеточном уровнях, так как именно эти этажи морфобиохимической организации лежат в основе развертывания компенсаторных процессов. Приспособление к действию агрессивных факторов может приводить к функциональному перенапряжению клеток, тканей, органов и последующему развитию дизадаптации. Изучение при этих процессах внутриклеточных перестроек, сопровождающихся изменениями мембранных компонентов клеток и соответственно связанных с ними важнейших ферментов, является актуальной проблемой, решение которой имеет практическое значение.
Мы изучали структурный гомеостаз на уровне клеток при адаптации к воздействию химических факторов, поступающих в организм через органы дыхания и пищеварительный тракт.
В работе, выполненной на беспородных белых крысах-самцах массой 180—200 г, поставлены 2 группы опытов. В 1-й группе опытов исследовали действие на сердце, легкие, почки, печень, желудок и двенадцатиперстную кишку природного астраханского газа. Подопытных животных (10 крыс) содержали в течение 2 мес в условиях особо контролируемой зоны, контрольных (5 крыс) — в заповеднике. Во 2-й группе опытов (20 крыс) изучали действие на печень и почки веществ, синтезированных на основе мочевины — диметилмочевины (ДММ). метил-сульфаминовой кислоты (МСК) и натуральной
сточной воды, образующейся при технологических процессах производства указанных соединений и их использовании. Поставлены 4 серии опытов: I серия — контроль, II — животные получали питьевую воду из специальных поилок, содержащую ДММ в дозе 6,1 мг/кг, III — МСК в дозе 1,9 мг/кг, IV — натуральную сточную воду в разведении 1:640. Длительность опыта 6 мес. Материал для электронно-микроскопического исследования после декапитации крыс фиксировали в 2,5 % растворе глутаральдегида с последующей дофиксацией в 1 % растворе четырехокиси осмия, заливали в эпон-812. Ультратонкие срезы, полученные на ультратоме ЛКБ-111, контрастировали уранилацетатом и цитратом свинца и изучали в электронном микроскопе JEM-100S.
При оценке действия указанных выше факторов окружающей среды установлено, что все они вызывают в исследованных органах изменения, которые различаются по степени выраженности как у разных животных, так и у одной особи. Морфологически это проявляется в том, что в изучаемых тканях можно видеть клетки, находящиеся на разных стадиях изменений от нормы до полной их гибели через ряд переходных форм. Выраженный полиморфизм внутриклеточных изменений объясняется тем, что повреждающий фактор неоднозначно действует как на клетки разной степени дифференцировки, так и на элементы, находящиеся в различном функциональном состоянии.
При действии природного газа были выявлены изменения в органах всех исследованных животных. Наиболее выражены они были в кардио-миоцитах и гепатоцитах, а в эпителии легких, почек, желудка и двенадцатиперстной кишки структурная перестройка наблюдалась в небольшом количестве клеток, захватывала в основном отдельные органеллы, преимущественно митохондрии. Диапазон изменений в последних достаточно широк — от разной степени набухания (увеличение диаметра, просветление матрик-са, исчезновение митохондриальных телец, фрагментация, дезориентация и уменьшение количества крист) до частичной или полной их деструкции.
В сердце и печени, где изменения, вызванные воздействием природного газа, наиболее выражены, имелись клетки, в которых в одном случае были видны в различной степени набухшие митохондрии при сохранении строения остальных органелл, в другом — имело место развитие дистрофических процессов. В сердце в части кардиомиоцитов наблюдались отек саркоплазмы, отслоение сарколеммы, расширение саркоплазма-тического ретикулума, разволокнение миофиб-рилл, потеря четкости в строении нротофибрилл.
В печени развитие дистрофических процессов
Диаметр митохондрий и доверительный интвервал в гепато-цитах печени контрольных и подопытных животных
Серия опыта
Диаметр митохондрий, нм (Л)±т)
95 % доверительный интервал
Контроль
дмм мск
Сточная вода
0,48±0,02 0,52±0,08 0,58±0,09 0,61 ±0,03
0,-11—0,55 0,48—0,56 0,52—0,64 0,54—0,68
в клетках сопровождалось, помимо набухания и частичной деструкции митохондрий, накоплением в некоторых из них липофусцина, резким снижением содержания гликогена вплоть до его полного исчезновения, редукцией гранулярной цитоплазматической сети, появлением в части клеток липидных капель разного размера, а также образованием в некоторых гепатоцитах вокруг ядра значительных участков, лишенных органелл, вследствие чего гиалоплазма выглядит оптически пустой. В участках цитоплазмы с сохранившимися органеллами наблюдалось компактное расположение митохондрий и канальцев гранулярной цитоплазматической сети.
В части гепатоцитов и кардиомиоцитов изменения носили иной характер. В них наблюдались довольно равномерно распределенные по цитоплазме мелкие митохондрии с сохраненной внутренней структурой и местами были видны уплощенные цистерны гранулярной цитоплазматической сети,' ориентированные параллельно друг другу и занимающие значительные участки клеток. В некоторых клетках печени выявлено разрастание канальцев гладкой эндоплазматиче-ской сети. Подобные изменения свидетельствуют об усилении процессов внутриклеточной регенерации.
Изучение влияния на печень и почки ДММ, МСК и натуральных сточных вод показало, что изменения в гепатоцитах и эпителии нефро-на сходны, но различны по степени выраженности. Наибольшие нарушения были выявлены в серии опытов со сточными водами, а наименьшие — с ДММ. Серия с МСК занимает промежуточное положение. Так, в серии с ДММ в некоторых гепатоцитах отмечалось увеличение содержания мелких липидных капель и недостоверное увеличение диаметра митохондрий (см. таблицу). В серии опытов со сточными водами в большинстве гепатоцитов изменения митохондрий более выражены. Они приобретали неправильную форму, могли быть кольцевидными и разветвленными с волнистыми контурами, диаметр их увеличен и в некоторых видны миелиноподобные структуры, свидетельствующие о частичной деструкции. В данной серии опытов почти во всех гепатоцитах встречались липид-ные капли, иногда довольно крупного размера, в одних клетках их много, в других они единичны. В части гепатоцитов наблюдалось сглаживание синусоидальной поверхности за счет уменьшения количества микровилл, иногда имели место разрушение плазматической мембраны и выход органелл в пространство Диссе.
Производные мочевины (ДММ, МСК) и сточных вод оказывали неблагоприятное воздействие и на почки. В серии с ДММ изменения выражались в основном застоем в капиллярах клу-
бочков и расширением подошвы ножек подоци-тов. В двух других сериях нарушения в почках сходны, однако, как и в печени, они были более выражены при действии сточных вод. Это касалось изменения в строении клубочков, проксимальных канальцев и окружающей соединительной ткани с кровеносными и лимфатическими капиллярами.
В подоцитах клубочка наблюдались гиперплазия органелл, которые располагаются в околоядерной зоне и отростках, отходящих от тела клеток. Комплекс Гольджи развит, занимает значительные участки цитоплазмы. Митохондрии с признаками набухания. В цитоплазме встречаются миелиноподобные структуры и цитосомы. В эндотелиоцитах капилляров клубочка видны вакуолеподобные выпячивания, некоторые из них лежат свободно в просвете.
В проксимальных извитых канальцах имели место резкое расширение межклеточных промежутков, отек и разволокнение базальной мембраны. Отек наблюдался и в соединительной ткани, окружающей как кровеносные, так и лимфатические капилляры. В последних эндотелий местами отслоен. В эндотелиоцитах видны локальный отек цитоплазмы и образование пузыревидных выпячиваний в просвет. Местами отмечается значительное расширение межклеточных промежутков.
Отклонения в строении подоцитов и клубочко-вых капилляров свидетельствуют о нарушении фильтрационного барьера почки и, видимо, ведут к изменению его проницаемости. Резкое увеличение межклеточных промежутков в эпителии проксимальных канальцев, отек базальной мембраны и подлежащей соединительной ткани свидетельствуют о проникновении через проксимальные канальцы большого количества жидкости.
Изучение действия исследованных химических факторов показало, что каждый из них имеет органоспецифичность, т. е. можно выделить орган, наиболее подверженный воздействию. При этом в одних и тех же органах степень выраженности изменений, вызванных воздействием различных агрессивных факторов, неоднозначна. Вместе с тем общей закономерностью для всех серий опытов является развитие струк-турно-функциональных перестроек митохондрий, т. е. одним из первых звеньев реализации адаптивных механизмов является изменение энергетического обмена. В этом же плаке следует расценивать и снижение содержания гликогена и увеличение липидных капель.
Проведенное исследование позволило выявить достаточно сложный приспособительный спектр внутриклеточных перестроек, характеризующийся различным соотношением дистрофических и регенераторных процессов. Дистрофические изменения приводят к снижению содержания в клетке мембранных структур, с которыми связаны ферменты, ответственные за внутриклеточную де-токсикацию ксенобиотиков за счет микросомаль-ных монооксигеназ и реакций конъюгации [8].
Структурные изменения, развивающиеся при изученных в данной работе воздействиях, как и при действии других факторов [6, 7, 9], не имеют специфического характера, являясь, очевидно, проявлением общебиологических адаптивных
реакций, отражающих наиболее значимые взаимоотношения мембранных структур клеток и их функциональных состояний. Так, нарушение строения и уменьшение количества митохондрий, компактное расположение их и гранулярной цито-плазматической сети, при котором цистерны последней окружают митохондрии в виде кольцевидных образований, свидетельствуют о напряжении энергетического обмена клетки вследствие дефицита АТФ и необходимости сокращения протяженности ее транспорта. Аналогичные результаты ранее получены при других воздействиях [5]. Изменения в митохондриях и эндоплазмати-ческой сети (гладкой и гранулярной) отражают также развитие компенсаторных процессов, направленных на сохранение структурного гомео-стаза и обеспечение на его основе необходимого уровня функциональной активноети клеток и ткани в целом. Именно в рамках структурного гомеостаза целесообразно рассматривать весь спектр развивающихся адаптационных изменений, где соседствуют и гибель клеток, и явления регенерации органелл. Развитие как той, так и другой крайних сторон жизнедеятельности клеток в условиях воздействия химических факторов сопровождается появлением в ткани значительного числа переходных (полиморфных) форм. Спектр морфологических ответных реакций на уровне клетки при анализе на органоидном уровне в значительной степени сужается, выявляя вместе с тем основные направления в сохранении гомеостаза структур — целостность и репарацию поврежденных внутриклеточных мембран и связанных с ними обменных процессов. В этом контексте явления неспецифичности приспособительных реакций на уровне ультраструктур и отражают общебиологические закономерности адаптации, поскольку основываются на онтогении
клетки как целостной структурно-функциональной единицы. Истощение резервных возможностей клеток к репарации на внутриорганоидном и органоидном уровнях проявляется в появлении участков цитоплазмы, лишенных органелл (опыт с газом), что создает условия для развития диз-адаптации. Продолжительность воздействия факторов является одним из важнейших условий, ведущих к срыву адаптационных механизмов [2, 3]. Положительным прогностическим признаком при условии прекращения воздействия исследованных химических факторов является сохранение межклеточных контактов, структуры ядра и части пластического материала клетки.
Литература
1. Авцын А. П. // Клин, мед.— 1974,— № Т. 52, № 5.— С. 5—15.
2. Бонашевская Т. И. // Вестн. АМН СССР.— 1978.— № 4,— С. 44—52.
3. Бонашевская Т. И., Волгарев М. Н., Иванов И. В. и др. // Гиг. и сан,— 1992,— № 5—6,— С. 42—45.
4. Казначеев В. П. Современные аспекты адаптации.— Новосибирск, 1980.
5. Меркурьева Р. В., Судаков К. В., Бонашевская Т. И., Журков В. С. Медико-биологические исследования в гигиене,— М., 1986.
6. Пузырев А. А., Иванова В. Ф., Михеева Е. А., Россоль-ко Г. Н. II Профилактика донозологических состояний в системе окружающая среда — здоровье человека.— СПб., 1991,— С. 99—105.
7. Пузырев А. А., Иванова В. Ф. // Влияние антропогенных факторов на морфогенез и структурные преобразования органов.— Астрахань, 1991.— С. 126—127.
8. Структурные основы адаптации и компенсации нарушенных функций: Руководство / Под ред. Д. С. Саркисова.— М„ 1987.
9. Шварцман И. Е., Пузырев А. А. // Проблемы ранней диагностики и профилактики профессиональных заболеваний химической этиологии.— Л., 1973.— С. 97—103.
Поступила 08.06.93
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1994
УДК 616.24-02:615.916:546.В15|-06:616.98:578.8]-036.1-07
Н. Н. Беляева, 3. М. Гасимова, Д. М. Климова ВЛИЯНИЕ ИНТОКСИКАЦИИ СВИНЦОМ НА ТЕЧЕНИЕ ВИРУСНОЙ ИНФЕКЦИИ
НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН, Москва
Известно, что свинец может давать гепато-кардио-гонадотоксические и другие эффекты [4, 6]. Поступая из объектов окружающей среды и с пищевыми продуктами, тяжелые металлы, в частности, свинец, накапливаются в организме людей. Так, при естественной концентрации свинца в среде 0,4 мг/кг, его концентрация в органах, например, в легких, может достигать 7,4 мг/кг [1]. Во многих странах существуют национальные программы по свинцу, в которых продолжается изучение механизма его действия и проводится контроль за содержанием свинца в объектах окружающей среды и в организме. Особый интерес представляет изучение сочетанного воздействия свинца и других факторов окружающей среды. Частным вопросом этой проблемы являются патогенетические особенности развития инфекционного процесса на фоне воздействия свинца.
Цель данного исследования — морфофункцио-
нальный анализ легких мышей, подвергавшихся как раздельному 3-месячному воздействию ацетата свинца (свинца), так и в сочетании с последующим заражением вируса гриппа.
Эксперимент проведен на белых инбредных мышах-самцах ЭНК, содержащихся на стандартной диете с добавлением в корм овощей и молочных продуктов. Исследовали 2-недельное, 1, 2 и 3-месячное пероральное воздействие ацетата свинца (свинца) в дозах 10 и 100 ПДК. Мышей заражали на следующий день после окончания срока затравки. Для заражения контрольных и подопытных мышей использовали эмбриональную аллантоисную жидкость вируса гриппа А1 (штамм ИР-8), адаптированного к мышам, в дозе ЭИД50 (0,1 мл). Вирус гриппа вводили интраназально. После инфицирования животных исследовали на 5-е сутки. Сопротивляемость организма к инфекции определяли по сле-
