CC BY
712. Шейх-Заде Ю.Р., Шейх-Заде К.Ю. Способ определения уровня стресса. RU патент № 2147831. 2000 апрель 27.
13. Шестерикова Н.В., Буганов, А.А. // Гиг. и сан.
2003. № 6. С. 93—95.
Поступила 07.04.10
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Спирин Владимир Федорович,
директор ФБУН «Саратовский НИИ СГ» Роспо-требнадзора, докт. мед. наук, профессор. E-mail: vlad. [email protected]
Буянов Евгений Сергеевич,
руководитель лаборатории ФБУН «Саратовский НИИ СГ» Роспотребнадзора «Эргономика и физиология труда в сельском хозяйстве», канд. мед. наук. E-mail: [email protected] Спирин Андрей Владимирович,
мл. научн. сотрудник лаборатории ФБУН «Саратовский НИИ СГ» Роспотребнадзора «Эргономика и физиология труда в сельском хозяйстве». E-mail: [email protected] Старшов Андрей Михайлович,
лаборант лаборатории ФБУН «Саратовский НИИ СГ» Роспотребнадзора «Эргономика и физиология труда в сельском хозяйстве». E-mail: amstarshov@ mail.ru
УДК 615.9:576.08
Л.Т. Базелюк
ЦИТОМОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ХЛОПКОВОЙ ПЫЛИ НА ОРГАНИЗМ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ
Национальный центр гигиены труда и профзаболеваний МЗ РК, г. Караганда
Экспериментальные исследования позволили определить цитоморфологические изменения при воздействии хлопковой пыли на уровне концентрации 5мг/м3 в сроки 2 мес. Цитоморфологиче-ское действие проявлялось накоплением деструктивно измененных клеток в бронхоальвеолярном лаваже, желудке, печени, щитовидной и поджелудочной железе, селезенке и в почках (у самок эти изменения выражены больше).
Ключевые слова: хлопковая пыль, ингаляционная затравка, бронхоальвеолярный лаваж, желудок, печень, щитовидная и поджелудочная железа, селезенка, почки.
L.T. Bazelyuk. Cytomorphological assessment of cotton dust in thebody of experimental animals
National Center of Hygiene and Occupational Diseases of MH RK, Karaganda
Experimental studies to determine the cytomorphologicalchanges when exposed to cotton dust at concentrations 5mg/m3 in 2 months time. Cytomorphological effect of the accumulation manifested destructively changed cells in the bronchoalveolar lavage, stomach, liver, thyroid, pancreas, spleen, and kidney(females, these changes are expressed more).
Keywords: cotton dust inhalation seed, bronchoalveolar lavage, stomach, liver, thyroid and pancreas, spleen, and kidneys.
Республика Казахстан располагает богатыми земельными ресурсами, способными обеспечить разнообразной сельскохозяйственной продукцией не только внутренний рынок, но и поставить её на экспорт. Из 35 миллионов гектаров пахотных земель 17 миллионов гектаров занимают зерновые культуры, более 7 млн га отводится кормовым. Возделывается подсолнечник, хлопчатник, сахарная свекла, табак. Имеются благоприятные условия для выращивания картофеля, различных овощей, плодов и ягод.
Применение пестицидов приняло глобальный характер во всем мире, в том числе и в нашей республике с конца 60-х годов прошлого века. В Казахстане был создан мощный агропромыш -ленный комплекс, играющий важную роль в реализации продовольственной программы, где определенная роль принадлежит эффективности применения пестицидов [1, 2]. Пестициды, в числе других химических факторов вносят определенный вклад в загрязнение окружающей среды, и представляют значительную эколого-
гигиеническую проблему с возможным риском развития производственно-обусловленной патологии у аграриев и увеличение заболеваемости всего населения [3—6].
Бронхоальвеолярный лаваж (БАЛ) в этой связи является идеальным способом получения информации при различных интоксикациях, клеточный состав БАЛ позволяет установить определенные изменения их функциональной активности и соотношений между отдельными клеточными элементами, что дает возможность судить о динамике и активности патологического процесса в легких. Различные химикаты и их комбинации всасываются из пищеварительного тракта и, попадая в периферическую кровь, могут повреждать различные органы и системы. Данные экспериментальных исследований представляются перспективными, так как позволяют более обоснованно и целенаправленно подходить к разработке профилактических и лечебных мероприятий, направленных на снижение заболеваемости в связи с загрязнением внешней среды химическими факторами — пестицидами. Результаты этих исследований необходимы для понимания патологических механизмов на организм животных.
Цель работы — цитоморфологическая оценка клеток БАЛ, желудка, печени, щитовидной, поджелудочной железы, селезенки и почек при действии хлопковой пыли на экспериментальных животных.
М а т е р и а л ы и м е т о д и к и. Проведены исследования на беспородных крысах обоего пола (массой 200—220 г, всего 48 животных), содержащихся в виварии при естественном световом режиме на стандартной диете со свободным доступом воды.
Хлопковая пыль состояла из растительных остатков хлопковых коробочек, коробочки были загрязнены почвой и пестицидами при поливе и при обработке от вредителей. Свободной Si02 не более 10 %. Дисперстность пылинок от 5 —10 мкм, средняя концентрация в камере от 4 до 6 мг/м3. Животные были разбиты на 4 группы. Первая группа — контроль самцы, вторая группа — контроль самки, третья и четвертая группы — самцы и самки подвергались двухмесячной ингаляционной затравке хлопковой пылью в концентрации 5 мг/м3 . Ингаляция хлопковой пылью проводилась в течение 4 ч по 5 дней в неделю динамическим методом в затравочной камере Курляндского, емкостью 200 л. Под слабым эфирным наркозом вскрывали мышцы передней поверхности шеи, выделяли трахею, вводили в её просвет стальную иглу, которую фиксировали
лигатурой. Через иглу в легкие вводили дробно 5 мл физиологического раствора и тут же отсасывали перфузат. Такая методика позволила получить бронхиальные смывы, не содержащие примеси крови. Центрифугирование проводили в течение 10 минут, при 2000 оборотов в минуту, надосадочную жидкость выливали, а из осадка делали мазки. С желудка, печени, щитовидной и поджелудочной железы, селезенки и почек делали мазки — отпечатки, которые высушивали при комнатной температуре. Мазки окрашивали по Романовскому—Гимза. При микроскопирова-нии подсчитывали 200 клеток с каждого мазка. Оценку значимости результатов проводили по критерию Стъюдента. При постоянном уровне значимости (р < 0,01). Количество всего анализов 672.
Р е з у л ь т а т ы и и х о б с у ж д е н и е. При
двухмесячной ингаляционной затравке хлопковая пыль в концентрации 5 мг/м3 у третьей группы экспериментальных животных самцов обнаружено снижение количества альвеолярных макрофагов (АМ) на 66 % и повышение количества дегенерированных альвеолярных макрофагов (ДАМ) в три раза, что составило (49,13 ± 2,77 %) при сравнении с контрольной группой самцами. Количество нормальных реснитчатых цилиндрических эпителиальных клеток снижено в 2,8 раза, а дегенерированных этих же клеток повышено в 5,3 раза.
Железистый эпителий желудка состоит из клеток трех типов; главные клетки (ГК) — составляют стенку желез дна желудка; им приписывается секреция пепсина. Обкладочные клетки (ОК) — более внешнее положение по отношению к первым, они секретируют соляную кислоту. Слизеобразующие клетки (СК) — шейки желез имеют продолговатые ядра, располагаются шеренгами. В средней зоне желудка находится много ОК и ГК. Базальная зона состоит исключительно из ОК и ГК. В области привратника находятся СК железы с высокими цилиндрическими клетками, содержащими яйцевидные ядра, залегающие в базальной части клетки. При двухмесячной ингаляционной затравке хлопковой пылью в концентрации 5 мг/ м3 обнаружено у самцов снижение количества ГК в желудке в 2 раза. Наблюдается повышение дегенерированных главных клеток (ДГК) в 5,6 раза и дегенерированных обкладочных клеток (ДОК) в 2,2 раза, снижение количества СК в 2,7 раза, повышение количества нейтрофильных лейкоцитов (НЛ) в 2 раза, лимфоцитов в 5,9 раза и микрофлоры в 2,4 раза по сравнению с контрольной группой с самцами.
При двухмесячной затравке хлопковой пылью в концентрации 5 мг/м3 у третьей группы самцов обнаружено снижение количества нормальных светлых клеток гепатоцитов (СГ), что составило (33,21 ± 3,41 %) меньше в 1,8 раза, чем в контрольной группе самцов. Количество дегенерированных светлых клеток (ДСК) и НЛ было повышено в 5,5 раза и в 1,3 раза соответственно. Количество эозинофилов и двухядерных гепатоцитов было повышено на 21 % и в 10 раз по сравнению с контрольной группой самцами.
Щитовидная железа человека и высших позвоночных секретирует 3 гормона. Клетки щитовидной железы состояли из А-клеток, они секретируют гормон тироксин, В-клетки гормон трийодтироксин, С-клетки кальцитонин. Клетки поджелудочной железы — их называют базо-фильными клетками (В-клетки) около 80 %, они занимают в островках центральное положение; продуценты инсулина. Ацидофильные (А-клетки, или альфа-клетки), их всего около 20 %, они располагаются небольшими группами по всему островку. Они секретируют глюкоган. Дефинтиновые клетки (дельта-клетки), их от 2—8 %. Они синтезируют гормон соматостатин.
После 2-месячной ингаляционной затравки хлопковой пылью в концентрации 5мг/мз у 3-й группы экспериментальных животных самцов в щитовидной железе обнаружено снижение количества гиперхромных фолликулярных А-клеток, В-клеток и С-клеток соответственно в 1,7 раза, 1,8 раза и на 76 % по сравнению с контрольной группой с самцами. Количество В-клеток дегра-нулированных у этой же группы отмечалось в сторону повышения в 3,9 раза.
В поджелудочной железе у самцов наблюдали снижение количества гиперхромных А-клеток и Д-клеток в 2,2 раза и в 4,6 раза соответственно и повышение в 1,7 раза дегранулированных А-клеток по сравнению с контрольной группой.
При исследовании селезенки у самцов было обнаружено снижение количественного состава нормальных клеток серозного покрова в 2,3 раза и повышение дегенерированных клеток серозного покрова в 6,3 раза и дегенерированных сину-соидных клеток в 18,5 раза, макрофагов (моноцитов) в 3,5 раза соответственно. Количество лимфоцитов снижено в 1,7 раза по сравнению с контрольной группой самцами.
Со стороны почек у самцов обнаружено снижение количества малых канальцевых клеток (МКК) в 3,7 раза и повышение количества дегенерированных больших канальцевых клеток (ДБКК) и дегенерированных малых каналь-цевых клеток (ДМКК) в 5,8 раза и 8,8 раза
соответственно. Снижение количества моноцитов в 2,7 раза и повышение эозинофилов и фибро-бластов в 2 раза и в 17 раз.
У самок 4-й группы обнаружено в БАЛе повышенное количество дегенерированных нейтро-фильных лейкоцитов (ДНЛ) в 6,6 раза и ДАМ в 5,5 раза. Наблюдается снижение количества альвеолярных макрофагов и нормальных реснитчатых цилиндрических эпителиальных клеток на 64 % и в 13 раз соответственно. Процент обсемененности микрофлоры повышен в 7,2 раза по сравнению с контрольной группой с самками.
При исследовании 4-й группы самок обнаружено также снижение количества ГК в 2,3 раза, повышение ДГК на 76 %, и снижение ОК в 2,1 раза, повышение ДОК в 2,8 раза, ОК в 4 раза, и ДСК в 3, 7 раза, НЛ на 37 %, лимфоцитов в 2,7 раза и микрофлоры в 2 раза по сравнению с контрольной группой с самками.
У 4-й группы животных самок обнаружено повышение количества тёмных клеток (ТК) гепатоцитов (клеток запаса) на 49 %, наблюдается снижение количества нормальных СК в 2 раза, повышение количества ДСК в 3 раза, НЛ в 1,8 раза, эозинофилов в 2 раза и снижение количества Купферовских клеток (макрофагов) на 66 % по сравнению с контрольной группой с самками. У самок чаще встречались ДСК с белковой дистрофией и дегенеративно-дистрофическими изменениями в печеночных клетках. Встречались единичные клетки с признаками жировой дистрофии.
У самок 4-й группы обнаружено снижение количества гиперхромных А-клеток в 2,8 раза, а В-клеток в 5,1 раза. Количество дегранулированных А-клеток, В-клеток и С-клеток повышено соответственно в 6,7 раза, 5,9 раза и 3,3 раза по сравнению с контрольной группой с самками. У самок обнаружено снижение количества гиперхромных А-клеток и Д-клеток в 2 раза. Количество дегранулированных А-клеток повышено в 5,2 раза, у самок у 40 % животных наблюдается повышение эозинофилов, что составило (3,92 ± 1,38 %), в контрольной группе (0,55 ± 0,27 %) и было повышено в 7,1 раза, что указывает на сенсибилизацию организма животных.
В мазках-отпечатках селезенки отмечено сниженное количество клеток серозного покрова в 2,1 раза, синусоидных клеток в 1,6 раза, ней-трофилов в 3,7 раза, эозинофилов в 2,9 раза и соединительно-тканных клеток в 2 раза. Наблюдается повышение дегенерированных клеток серозного покрова и дегенерированных синусо-идных в 2,4 раза и в 6,1 раза соответственно по сравнению с контрольной группой с самками.
У самок в эти же сроки отмечено со стороны почек снижение количества БСКК в 2 раза, повышение количества ДБКК и ДМКК в 2,4 раза и в 7,8 раза соответственно по сравнению с контрольной группой с самками.
Таким образом, результаты экспериментальных исследований выявили, что при действии хлопковой пыли в сроки 2 месяца на уровне ПДК 5 мг/м3 наблюдается цитоксический эффект на организм крыс обоего пола, о чем свидетельствует резкое возрастание ДАМ, реснитчатых цилиндрических эпителиальных клеток, повышение количества микрофлоры в наибольшем количестве у самок. Деструктивные процессы в клетках проявлялись в гомогенизации цитоплазмы, пикнозом ядра, утратой микроворсинок на их поверхности. При исследовании мазков-отпечатков желудка обнаружено снижение количества нормальных ГК и повышение количества ДГК, это говорит о том, что при небольшой концентрации 5 мг/м3 хлопковой пыли, наблюдаются довольно большие изменения в пищеварительном тракте, где отмечено нарушение ферментативной активности желудочных желез — снижение активности фермента-пепсина. У самок наблюдается снижение количества ОК, и повышение количества ДОК у самцов и у самок. В оксифильной цитоплазме мало содержалось зернышек, которые вырабатывают соляную кислоту, встречались клетки — пикнотические с нечеткими контурами. У самцов было обнаружено снижение количества СК, а у самок наоборот количество их было повышено в 4 раза, но в то же время количество ДСК было повышено в 3,7 раза. Количество нейтрофильных лейкоцитов, лимфоцитов и микрофлоры у крыс обоего пола были повышены, это доказывает, что в желудке наблюдается воспалительный процесс и атрофия желез. Со стороны клеток печени были обнаружены формы ТК гепатоцитов — структура их, в основном, не менялась — полиганальная, ядро округлое, цитоплазма малых размеров, расположены эксцентрично. От 10 до 20 % клеток печени имели по 2 ядра, что следует рассматривать, как проявление регенерации, свойственно нормальному органу (контрольная группа). При патологических процессах количество дегенери-рованных двухядерных клеток заметно увеличивается, цитоплазма окрашена неравномерно, чаще всего это связано с дистрофическими процессами. Наблюдается повышение количества НЛ, что указывает на наличие воспалительного процесса, а у самок в дополнении еще обнаружено повышение количества эозинофилов, что свидетельствует о гепатоксичности хлопковой
пыли и развитии метаболической недостаточности в клетках печени. Обнаружено снижение количества СК и увеличение ДСК как у самцов, так и у самок, структура их изменена, контуры нечеткие, расплывчатые, что свидетельствует о нарушениях различных стадий жизнедеятельности клеток гепатоцитов в цитоплазме встречались вакуоли разных размеров, наполненные цитоплазматической жидкостью, что приводило к вакуольной дистрофии митохондрий, лизосом и эндоплазматического ретикулома.
В качестве примесей, входящих в хлопковую пыль, могут выступать продукты деградации, поступающие в кровь от пораженных этой пылью легких. Известно, что в очищении легких от накопившейся в них пыли основная роль принадлежит альвеолярным макрофагам. Фагоцитоз хлопковой пыли приводит к накоплению дегенеративно-измененных макрофагов. Продукты распада альвеолярных макрофагов, погибших после фагоцитоза, содержат многочисленные факторы, и могут оказывать повреждающее действие на окружающие ткани. О развитии эндоксемии свидетельствует образование средних молекул в БАЛе и высокое их содержание в тканях легких, влияющих на понижение функций щитовидной и поджелудочной железы.
При возникновении патологических процессов (в частности в клетках эндокринной системы) экзогенного химического фактора, связано с изменением проницаемости клеточных и субклеточных мембран. Железы внутренней секреции принимают активное участие в промежуточных звеньях обмена веществ и им принадлежит огромная роль в приспособительных и защитных реакциях организма к меняющимся условиям внешней среды.
Цитоморфологический анализ полученных данных при 2-месячной ингаляционной затравке при концентрации 5 мг/м3 обнаружил у животных обоего пола однонаправленные патологические изменения в клетках щитовидной и поджелудочной железе. У самок наблюдается интенсивное фиброзирование и склерозирование в А- и В-клетках в щитовидной и поджелудочной железе, а также отмечена сенсибилизация.
Щитовидная железа и селезенка являются синергистами, А.В. Смирнов отмечает, что под влиянием щитовидной железы увеличивается и растет её способность в эритрофагоцитозу и её экстракт содержит вещество, активизирующее работу головного мозга. Селезенка, продуцируя фагоцитирующие клетки макро-и микрофаги, играя значительную роль в активной защите организма от заболеваний при определенных
обстоятельствах (патологических состояниях). Повышается способность макрофагов селезенки к эритрофагоцитозу. Между печенью и селезенкой существует тесная анатомическая и функциональная взаимосвязь.
Со стороны почек обнаружены нарушения секреторной функции в почечных канальцах, о чём свидетельствуют деструктивные изменения в БСКК и МКК, снижение их жизнеспособности, цитоплазма чаще отсутствовала, ядро теряло обычную структуру, контуры расплывчаты, что приводило к цитолизу. Резкое снижение резистентности БСКК и МКК свидетельствует о патогенном действии хлопковой пыли, под влиянием которой происходит усиленный распад БСКК и МКК у самцов и самок. В единичных препаратах наблюдалась микрофлора. У 40% животных БСКК были набухшими, в основном в этих клетках наблюдалась вакуолизация ядра и цитоплазмы.
В ы в о д ы. 1. При действии хлопковой пыли в концентрации 5 мг/м3 в сроки 2 мес обнаружены нарушения в бронхоальвеолярных смывах, где наблюдается анаэробный процесс, который был выявлен в альвеолярных макрофагах и нейтрофилах, что привело к снижению числа жизнеспособных этих клеток как у самцов, так и у самок. 2. Установлены нарушения секреторной функции клеток желудочных желез — главных, обкладочных и слизеобра-зующих, что подтверждено дегенеративными изменениями этих клеток. 3. Установлено, что при действии хлопковой пыли при этой же концентрации наблюдаются выраженные патологические процессы в гепатоцитах; в светлых клетках встречалась белковая дистрофия, а также единичные клетки с признаками жировой дегенерации, отмечено повышение количества нейтрофилов, эозинофилов, снижение количества клеток Купфера, что приводит к нарушению детоксикационных, защитных и барьерных функций печени. 4. При действии хлопковой пыли в концентрации 5 мг/м3 в сроки 2 мес обнаружены выраженные нарушения цитоморфологических показателей в клетках щитовидной и поджелудочной железы. Наблюдается рост числа клеток с вакуолями, пикнозом, рексисом ядер, дегранулированных, что свидетельствует о цитоксичности этой пыли, что приводит к неблагоприятному признаку организма экспериментальных животных (у самок они
выражены больше). 5. Повышение количества дегенерированных клеток в селезенке серозного покрова и дегенерированных синусоидных клеток — свидетельствует об уплотнении стромы при действии на неё хлопковой пыли у животных обоего пола. 6. Со стороны почек наблюдается резкое повышение дегенерированных больших и малых канальцевых клеток как у самцов, так и у самок, что приводит к нарушению клубочковой фильтрацию. 7. Цитомор-фологические тесты являются высокочувствительным в оценке мазков бронхоальвеоляр-ного лаважа, желудка, печени, щитовидной, поджелудочной железы, селезенки и почек и могут быть рекомендованы в практику гигиенических исследований для выявления ранних цитотоксических процессов в организме экспериментальных животных под воздействием экопроизводственных факторов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Досыбаева Г.Н. // Гиг. труда и мед. экология. Караганда. 2008. № 2 (19). С. 10—19.
2. Жетыбаев Б.К., Касмаков С.Х., Макаров М.Б. и др. // Сб. трудов. Проблемы медицины труда и промышленной токсикологии в Казахстане: Материалы республиканской научно-практ. конф. с международным участием.
Караганда, 2006. С. 138—141.
3. Камильджанов А.Х., Искандаров Ш.Т., Кадырова Д. // Проблемы соц. медицины и управления здравоохранения. 2000. № 18. С. 123—126.
4. Нахметдинова А.Ш. Научное обоснование регламентов содержания некоторых пестицидов и нитратов в объектах окружающей среды, разработка методологических подходов к их индентификации и схемы мониторинга // Авторефер. дис. докт. мед. наук. Алматы, 2004.
5. Потапов А.Н., Ракитский В.Н., Ильницкий А.В. и др. // Гиг. и сан. 1997. № 6. С. 55—56.
6. Хамракулов М.А., Искандаров Г.Т., Садикова АУ. и др. // Бюл. Ассоциации врачей Узбекистан. 2003. №
3. С. 109—112.
Поступила 25.05.10
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ:
Базелюк Людмила Тимофеевна,
ведущий научн. сотрудник лаборатории экологической биохимии и биофизики Национального центра гигиены труда и профзаболеваний МЗ РК, докт. биол. наук, профессор. Тел.: 8 (7212) 43-51-19.
