Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ НЕЙРОМЕДИАТОРОВ В АМИНОСОДЕРЖАЩИХ СТРУКТУРАХ ЛЕГКИХ В НОРМЕ И ПОСЛЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИРОДНЫМ ГАЗОМ

Богатых С.П. 1 Любовцева Л.А. 2
1 Автономное учреждение Чувашской Республики "Институт усовершенствования врачей" Министерства здравоохранения и социального развития Чувашской Республики
2 ФГБОУ ВПО "Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова"
В условиях эксперимента проведено исследование биоаминсодержащих структур легких. Животные были разделены на 4 группы. Первая группа - интактные крысы, вторая - подвергалась затравке природным газом в концентрации равной 0,1 ПДК (30 мг/м3), третья - подвергалась затравке природным газом в концентрации ПДК (300 мг/м3), четвертая - подвергалась затравке природным газом в концентрации 10 ПДК (3000 мг/м3). Используя люминесцентно-гистохимические методы определяли содержание нейромедиаторов в структурах легких. В легких наблюдали изменение концентрации биогенных аминов в зависимости от дозы природного газа. Наибольшее повреждающее действие природного газа приходилось на четвертую опытную группу животных и выражалось в увеличении количества дегранулировавших люминесцентно-гранулярных клеток (ГЛК), появлении диффузного свечения вокруг ГЛК, вызванного гиперпродукцией биоаминов и последующим выбросом нейромедиаторов из клетки. С увеличением дозы природного газа наблюдалось увеличение содержания фермента моноаминоксидазы (МАО) во всех исследуемых структурах. Также увеличивается выявляемость МАО- положительных нервных волокон. Характер изменений, затрагивающий легкие говорит о деструктивном влиянии природного газа на аминосодержащие структуры легких.
легкие
природный газ
Т-лимфоциты
гранулярные люминесцирующие клетки
тучные клетки
1. Агаджанян Н.А. Экологические аспекты бронхолегочной патологии Волжского понизовья / Н. А. Агаджанян, И. Н. Полунин, Г. А.Трубников // Астрахань 2000. - 256 с.
2. Авакян О. М. Современные данные о механизме высвобождения и захвате катехоламинов, возможности и перспективы их фармакологической регуляции / О. М. Авакян // Журн. всесоюзн. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева. - 1986. - Т. 21. - С. 85-90.
3. Беднов, И. А. Физиологические механизмы хронического воздействия серосодержащим газом в эксперименте: Автореф. дис... канд. мед. наук. - Астрахань, 2004. - 22 с.
4. Бережная Н. М. Тучные клетки и гистамин: физиологическая роль / Н. М. Бережная, Р. И.Сепиашвили // Аллергология и иммунология. - 2003. - Т. 4, № 3. - С. 29-38.
5. Бочкарев В. А. Возрастной спектр тучных клеток / В. А. Бочкарев, Д. С. Гордон, С. Н.Андреев // Морфология и гистохимия тканей в норме, патологии и эксперименте. - Чебоксары, 1992. - С. 98-103.
6. Любовцева Л. А. Люминесцентно-гистохимическое исследование структур костного мозга. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1998. - 96 с.
7. Тенюков В. В. Статус биогенных аминов тканевых структур легких в норме и эксперименте: Автореф. дисс... канд. мед. наук. - М., 1981. - 24 с.
8. Чекунова И. Ю. Сравнительная характеристика структурных компонентов и метаболических процессов в легочной ткани в норме и на фоне хронического воздействия сероводородсодержащего газа (экспериментальное исследование): Автореф. дисс... канд. мед. наук. - Астрахань, 2010. - 23 с.
9. Шишкина, Т. А. Патогенетические механизмы нарушения микроциркуляции в легких при хроническом воздействии сероводородсодержащим газом: Автореф. дисс... канд. мед. наук. - Саратов, 2008. - 24 с.
10. Яглов В. В. Актуальные проблемы биологии диффузной эндокринной системы / Яглов В. В. // Архив АГЭ. - 1989. - Т. 96. - Вып. 1. - С. 14-25.
11. A study of the methods available for the cуtochemical localization of histamine bуfluorescence induced with o-phtalaldehуde or acetaldehyde / Cross S. A., Ewen S. W., Rost F. W. // Hystochem. J.- 1971. - № 6. - P. 471-476.
12. Falk B. Fluorescence of catecholamine and related compounds condensed with formaldehyde // J. Histohem. Cytohem. - 1962. - № 10. - Р. 348-354.
Введение

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: 20.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074