В последние годы отмечается рост загрязнения окружающей среды антропогенными химическими соединениями, особенно в регионах размещения предприятий, которые выбрасывают в окружающую среду значительные количества токсических химических веществ. Заболевания легких, вызванные воздействием промышленных газообразных поллютантов, остаются актуальной проблемой профессиональной и экологической пульмонологии. Необходимость понимания процессов на уровне доклинических проявлений заболевания, связанных со снижением функциональных резервов, обеспечивающих резистентность организма к влиянию вредных факторов внешней среды, подтверждает важность изучения в пульмонологии нереспираторных функций легких [1].
Необходимость изучения метаболической функции во взаимной связи со структурными преобразованиями легочной ткани является весьма актуальной и перспективной в плане возможного использования результатов исследования при разработке комплекса профилактических мероприятий на экологически вредных производствах.
Ткани легких обильно обеспечены катехоламинами (КА) и серотонином (С), которые в основном локализуются в следующих люминесцирующих структурах: нервных волокнах, тучных клетках, макрофагах, тромбоцитах [7]. В то же время известно, что биогенные амины влияют на гомеостаз и микроокружение лимфоцитов и способствуют тому или иному направлению цитодифференцировок Т-лимфоцитов [2, 6]. Несмотря на большое количество исследований, проводимых в этой области, работ с морфологическим обоснованием патогенетических механизмов развития бронхолегочной патологии недостаточно.
Целью данного исследования является выявление изменений, происходящих в биоаминсодержащих структурах легких в норме и после экспериментального воздействия природным газом.
Материалы и методы исследования.
Работа представляет собой экспериментальное комплексное исследование, выполненное на 100 беспородных крысах, самцах массой 120 - 150 г., прошедших карантин в течение месяца в специальном помещении вивария и в дальнейшем находящихся на стандартном лабораторном содержании. Легкие брали в одно и то же время суток с 15 до 18 часов под глубоким эфирным наркозом. При оценке результатов экспериментов всегда учитывали время года.
Первую группу составили интактные животные (n=25), вторая подвергалась затравке природным газом, согласно ГОСТ 5542-87 в пересчете на углерод, в концентрации, равной 0,1 ПДК (30 мг/м3) (n=25), третья - в ПДК (300 мг/м3) (n=25), четвертая - в 10 ПДК. (3000 мг/м3) (n=25).
Газом воздействовали в течение 30 суток ежедневно в течение 8 часов. Лабораторные животные содержались в камерах Курляндского. Подача газа дозировалась при помощи шахтного интерферометра ШИ-11 и U-образной градуированной трубки, заполненной дистиллированной водой.
Для выявления и количественного подсчета концентрации КА, С и гистамина (Г) использовали люминесцентно-гистохимические методы и метод цитоспектрофлуориметрии [6, 11, 12].
Окраска полихромным толуидиновым синим по А. Унна применялась для контроля состояния тканевых мукополисахаридов и гепарина в тучных клетках легких. Учитывая, что ферментативное ингибирование биоаминов осуществляется моноаминоксидазой, нами проводилась окраска на моноаминоксидазу по Гленнеру [4, 5, 6].
Результаты исследования и обсуждение
Люминесцентно-гистохимическое исследование структур легких интактной группы животных выявило следующее. Наибольшая концентрация нейроаминов в ткани легких интактных крыс, определяемая спектроскопически, регистрируется в 5 группах люминесцирующих структур, что совпадало с литературными данными [7]. Первая - система адренергической иннервации бронхов, альвеол и сосудов. Определяются одиночные адренергические нервные волокна, входящие в бронхи разного калибра и в адвентиции крупных и средних сосудов. Некоторые нервные волокна проникают в мышечную оболочку бронхов. Встречаются адренергические нервные волокна, проникающие через альвеолы. Вторая - внутриальвеолярные макрофаги, встречающиеся единично, а также скоплениями в просвете альвеол и бронхов. Третья - интерстициальные макрофаги, часто встречающиеся скоплениями в интерстициальной ткани легких, в гранулах которых при спектральном анализе также определяются моноамины, имеющие ярко-оранжевую люминесценцию. Люминесцирующие макрофаги имели морфологические признаки ГЛК. У животных интактной группы альвеолы в легких темные несветящиеся, по границе альвеол располагаются полулунные, небольшого размера клетки с желтой люминесценцией - это альвеолоциты. Между отдельными альвеолами желтым цветом диффузно люминесцирует эластика. К 4 биоаминосодержащей группе относятся тучные клетки (ТК). При исследовании интактной ткани легких на гистамин обнаруживается, что число интерстициальных ГЛК больше в 1,6 раза по сравнению с выявляющимися ГЛК по предыдущему методу на моноамины. Определяются единичные ГЛК, в которых имеются как моно-, так и диамины, а кроме того, такие клетки содержат нейроспецифическую энолазу. Эти ГЛК относятся к нейроэндокринным [10]. Нейроэндокринных клеток немного: 1 клетка на 10 ГЛК. Пятая группа светящихся структур легких - тромбоциты (кровяные пластинки), обнаруживаемые группами в просвете сосудов и имеющие беловато-желтый цвет люминесценции [7].
При люминесцентно-гистохимическом исследовании структур легких после воздействия природным газом дозой в 0,1 ПДК (рис. 1, 2) наблюдается увеличение диффузности свечения фона и эластических волокон. Появляются ГЛК увеличенных размеров (до 50 мкм), и повышается число ГЛК средних размеров (до 35 мкм) со слитным свечением. Эти клетки встречаются в группах. В 1,5 раза возрастает фоновое свечение гистамина в легочной ткани и бронхах, увеличивается число интерстициальных макрофагов (табл. 1).
По адвентиции бронхов определяются ГЛК и ТК. Обнаружили расширение пространства между эндотелиоцитами и адсорбцию биогенных аминов на поверхности эндотелиальных клеток. Возможно, это связано с увеличением проникновения биогенных аминов из сосудов, поскольку данные литературы [8, 9] говорят о формировании эндотелийзависимого типа нарушения микроциркуляции. Образование продуктов свободнорадикального окисления, цитокинов, белков воспаления при воздействии природного газа приводит к развитию хронического эндотоксикоза [3].
Нами выявлено, что МАО определяется практически во всех биоаминсодержащих структурах, но особенно его много в ТК, нервных волокнах, ГЛК. При затравке газом в 0,1 ПДК содержание этого фермента изменяется мало.
При воздействии природным газом в 1 ПДК характерно увеличение числа макрофагов и уменьшение диффузного свечения паренхимы легкого. Это говорит о том, что макрофаги начинают активно инактивировать биогенные амины и, возможно, уменьшается синтез нейромедиаторов внутри клеток [2]. Также мы наблюдали увеличение размеров и числа ГЛК, расположенных по ходу нервных волокон и сосудов. При исследовании на гистамин число клеток остается повышенным, они увеличены в размере, однако, содержание гистамина в них и в интерстициальной ткани понижено. Регистрируются люминесцирующие лимфоциты, банальные макрофаги и нейтрофилы, у которых гистамин определяется только в ядре. Содержание МАО увеличивается в ТК вместе с увеличением числа этих клеток. ТК определяются и в интерстициальной ткани. МАО-положительные клетки определяются как внутри альвеол, так и в интерстициальной ткани. Их число увеличивается в 1, 6 раза.
При воздействии природным газом в 10 ПДК фон межальвеолярного пространства характеризуется ярко-желтой люминесценцией, т.е. содержание моноаминов резко возрастает, по цвету и интенсивности совпадают со свечением ГЛК (рис. 3). Определяемые клетки чаще всего имеют средние и мелкие размеры с 2-3 крупными гранулами. Границы клеток становятся нечеткими, предположительно, из них происходит выброс биоаминов. Часть единичных крупных клеток имеет до 8 отчетливых гранул с очень высоким содержанием биоаминов. Эти клетки расположены в межальвеолярном пространстве. Возможно, это макрофаги. При исследовании на Г число ГЛК еще более увеличивается, но остаются только мелкие и средних размеров клетки. Содержание гистамина в них и в интерстициальной ткани резко повышено. Наблюдается заполнение биоаминами пространств внутри альвеол. В части ГЛК люминесцирует одна-две гранулы, т.е. происходит выброс Г в межальвеолярное пространство. В большом количестве определяются люминесцирующие лимфоциты, истинные макрофаги, нейтрофилы. Увеличивается число распадающихся тучных клеток. При затравке газом в 10 ПДК содержание МАО резко увеличивается во всех исследуемых структурах, а также в нейтрофилах, моноцитах, макрофагах. Увеличивается выявляемость МАО-положительных нервных волокон. Наблюдается миграция лимфоцитов и нейтрофилов в межальвеолярное пространство. Это позволяет предположить, что реакция на воздействие природного газа схожа с аллергическим процессом и реакцией немедленного типа.
Заключение
Обеспеченность нейромедиаторами, а также инактивация этих веществ в легких регулируется местной активностью МАО, функциональной активностью макрофагов и тучных клеток, а также состоянием субстанций, экранирующих и связывающих биологически активные амины - кислых гликозаминогликанов и липидов. Совокупность всех перечисленных компонентов является гомеостатирующей системой для биоаминов легочной ткани.
Реакция биоаминсодержащих структур легких на воздействие природным газом в концентрациях равных ПДК и 1ПДК становится схожей с аллергическим процессом и реакцией немедленного типа.
Образование биоаминов при альвеолярной гипоксии - важное звено в патогенезе развития многих патологических состояний органов дыхания, возникающих в местах добычи и транспортировки природного газа.
Выраженные изменения биоаминного статуса в легких при воздействии природным газом требует патогенетической медикаментозной терапии, коррегирующей нарушения с помощью лекарственных средств антиоксидантного и иммунокоррегирующего действия.
Рис. 1. Люминесценция бронхов и интерстициальных макрофагов в альвеолах легких при затравке природным газом в 0,1 ПДК. Метод Фалька. ЛЮМАМ-4 Об. 40. Гомаль 1,7
Рис.2. Люминесценция нервных волокон и сосудов легких при воздействии природным газом дозой 0,1 ПДК. Метод Фалька. ЛЮМАМ-4 Об. 40. Гомаль 1,7.
Рис.3. Люминесценция альвеол и интерстициальных макрофагов в альвеолах легких при воздействии природным газом дозой 10 ПДК. Метод Фалька. ЛЮМАМ-4 Об. 40. Гомаль 1,7
Таблица 1 Содержание биогенных аминов в структурах легких после воздействия природным газом
|
Структуры |
Интактная группа |
Опытная группа животных |
||||||||||
|
0,1 ПДК |
1 ПДК |
10 ПДК |
||||||||||
|
Г |
КА |
С |
Г |
КА |
С |
Г |
КА |
С |
Г |
КА |
С |
|
|
Альвеолярные макрофаги |
121,4± 4,5 |
103,1±6,5 |
171,8± 11,5 |
163,1± 8,3 |
109,8± 10,2 |
183,6± 16,1 |
237,1± 16,5 |
57,1± 4,3 |
98,5±7 |
163,1± 8,3 |
109,8± 10,2 |
183,6± 16,1 |
|
Фон |
61±3,1 |
67,9± 4,5 |
99,9±6,8 |
89±2,8 |
100± 6,9 |
143,6± 10,5 |
184,7± 12,3 |
38,3± 2,6 |
62,3± 3,9 |
89±2,8 |
100± 6,9 |
143,6± 10,5 |
|
Интерстициальные макрофаги |
155,7± 7,8 |
126,1±6,4 |
207,6± 11,8 |
156,2± 9,3 |
145,1± 14,1 |
229± 19,8 |
148,7± 5,9 |
76,9±5,9 |
143,3± 11,7 |
156,2± 9,3 |
145,1± 14,1 |
229± 19,8 |
|
Тучные клетки |
140,7± 3,8 |
136,1±11,5 |
206,1± 13,7 |
243± 8 |
176± 18,6 |
315,8± 40,2 |
254,3± 6,0 |
91,6±10,3 |
160,4± 18,3 |
243± 8 |
176± 18,6 |
315,8± 40,2 |
|
Нервное волокно |
Нет данных |
201,7±25,8 |
334,7± 43,2 |
Нет данных |
138,1± 11,05 |
193,4± 15,1 |
198,9± 29,8 |
72±2,7 |
114±4,7 |
Нет данных |
138,1± 11,05 |
193,4± 15,1 |
Примечание:
Курсивом обозначено снижение концентрации биогенных аминов в опытной группе в сравнении с интактной группой, жирным - увеличение.
Знаком ± обозначена амплитуда колебания цифровых значений.
Рецензенты:
- Денисова Тамара Геннадьевна, доктор медицинских наук, профессор, проректор по научной работе и международным связям АУ Чувашии "Институт усовершенствования врачей" Минздравсоцразвития Чувашской Республики, г. Чебоксары.
- Гурьянова Евгения Аркадьевна, доктор медицинских наук, доцент, заведующая сектором КУ "Центр ресурсного обеспечения" Министерства здравоохранения и социального развития, г. Чебоксары.
Библиографическая ссылка
Богатых С.П., Любовцева Л.А. ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ НЕЙРОМЕДИАТОРОВ В АМИНОСОДЕРЖАЩИХ СТРУКТУРАХ ЛЕГКИХ В НОРМЕ И ПОСЛЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИРОДНЫМ ГАЗОМ // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 5. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=6808 (дата обращения: 07.12.2024).