CC BY
23
УДК 546.3:616.24.36
Радцева Г.Л., Минаев Б.Д., Здорнова О.В., Пискарева Е.И. ИЗМЕНЕНИЯ В ТКАНЯХ И ОРГАНАХ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ЛАНТАНА
ГОУ ВПО «Ставропольская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации, г. Ставрополь, Россия
Приведены результаты хронического ингаляционного воздействия пыли люминофора, содержащего лантан, в различных концентрациях (0,5 мг/м3, 5 мг/м3, 100 мг/м3) на структурную организацию почек, семенников, поджелудочной железы беспородных белых половозрелых крыс-самцов. Установлено, что под токсическим воздействием лантана в изучаемых органах развивается хроническое воспаление, характеризующееся дистрофическим и фиброгенным характером изменений. Наибольшие изменения в исследуемых органах имели место при максимальной концентрации люминофора.
Ключевые слова: почки, семенники, поджелудочная железа, лантан, воспаление, дистрофия
Введение
Широкое применение различных токсических веществ, в том числе и редкоземельных элементов, в промышленности и сельском хозяйстве способствует загрязнению окружающей среды с их аномальным содержанием в почве, растениях, организме человека и животных [6, 9]. Уже при воздействии малых доз токсикантов нарушаются обменные процессы, снижаются иммунные реакции, изменяется характер течения многих заболеваний, что может способствовать развитию хронических патологических процессов в различных органах [8, 10, 11, 15].
В доступной нам литературе имеются сведения об установлении критических уровней токсических веществ, при которых возникают физиологические и морфологические изменения в организме [2, 12]. Эти данные довольно противоречивы, поскольку реакция организма на определенное количество какого-либо токсиканта неоднозначна и зависит от различных факторов. Кроме того, одна и та же доза токсического вещества способна вызывать выраженные морфологические изменения в одних органах с преобладанием функциональных расстройств в других [4]. Сведения о влиянии лантаноидов и их соединений на организм крайне малочисленны, хотя картина действия отдельно взятых редкоземельных элементов схожа с той, которая возникает при воздействии суммы этих металлов [13, 14].
Имеющиеся в литературе данные о возможном токсическом действии редкоземельных металлов не дают полного представления о характере их влияния [5, 7]. Морфофункциональные нарушения, развивающиеся в почках, поджелудочной железе, семенниках под воздействием одного из представителей редкоземельных элементов - лантана - изучены недостаточно, что и обусловило тематику наших исследований.
Цель исследования
Изучить морфофункциональное состояние почек, семенников, поджелудочной железы в хронодинамике экспериментальной модели после хронического ингаляционного воздействия
люминофора, содержащего лантан, а также через 30 дней после прекращения ингаляции.
Материал и методы исследования
В исследовании было использовано 105 белых беспородных половозрелых крыс-самцов. Экспериментальным животным ингаляционно вводили пыль люминофора, содержащего лантан в малой (0,5 мг/м3), средней (5 мг/м3) и большой (100 мг/м3) концентрациях. Экспозиция осуществлялась в вертикальных камерах ежедневно по 4 часа 6 раз в неделю на протяжении 4 месяцев. Период наблюдения после прекращения введения вещества продолжался 30 дней. Суммарная продолжительность хронического эксперимента составила пять месяцев. Эвтаназию экспериментальных и контрольных животных осуществляли декапитацией. Протокол эксперимента в разделах выбора, содержания и выведения животных из опыта был составлен в соответствии с принципами биоэтики и правилами лабораторной практики.
Кусочки органов для исследования фиксировали в 10% формалине и жидкости Карнуа, заливали в парафин. Для изучения общего строения исследуемых органов гистологические срезы толщиной 5-7 мкм окрашивали гематоксилином и эозином, для выявления волокнистых структур -методами по Ван-Гизону, Маллори, Массону. Морфометрические исследования проводились в соответствии с принципами системного количественного анализа [1] с использованием программы ВидеоТест - Морфология 5.0, являющегося частью аппаратного программного комплекса ВидеоТест - Морфология 5.0. Свечение частиц люминофоров выявляли с помощью люминесцентного микроскопа Люмам Р-8 с фильтрами ЖС-18, СЗС 24-4, СС 15-2. Статистическую обработку данных морфометрического исследования проводили с применением лицензированных пакетов программ «Statistica for Windows V 6.0», «Statgraf-2007», «Biostat - 2007» на персональном компьютере Pentium-IV при использовании стандартных установочных комбинаций и программно-аналитических пакетов. Для каждого параметра вычисляли среднюю величину (М) и стандартную ошибку среднего (m). Характеристики выборок приведены в соответствии с M+m и расчетам
В1СНПК ВДНЗУ «Украгнсъка медична стоматологгчна академ1я»
ошибок и отклонений средних величин (б, «правило трех сигм»).
Результаты и их обсуждение При морфологическом изучении структуры почек при использовании малой концентрации лантана отмечено полнокровие сосудов коркового и мозгового веществ. Выявлялась гипертрофия значительной части сосудистых клубочков почечных телец, меньшая часть напротив резко уменьшалась в размерах и выделялась более интенсивной окраской. При этом наблюдалось расширение и склерозирование полостей капсул. В эпителии извитых канальцах неф-ронов определялись дистрофические изменения цитоплазмы в виде мутного набухания и зернистой дистрофии. В строме мозгового и коркового веществ нередко преобладали мелкие лимфоцитарные инфильтраты. При воздействии средних и больших концентраций в органах наблюдались более выраженные морфо-функциональные изменения. Отмечались резкие дисциркуляторные изменения сосудистой системы почек: полнокровие, краевое стояние лейкоцитов, гипертрофия клеток эндотелия, пе-риваскулярные отёки. Изменения в почечных тельцах характеризовались выраженной гипертрофией в одних участках, в других - атрофией и гибелью. В некоторых зонах структура почечных телец оставалась не измененной. Полости капсул более всего расширены при атрофии сосудистых клубочков. Петли мальпигиевых телец полнокровны, ядра эндотелиоцитов гипертрофированы, наблюдался неспецифический отёк и гипертрофия клеток мезангиума. В полостях капсул выявлялись немногочисленные нейтро-филы, отмечалис диапедез эритроцитов, наличие слущенных эпителиальных клеток. В части почечных телец происходило уменьшение просвета полости капсулы до щелевидного, нередко встречались сосудистые клубочки «лапчатого» типа. Отмечалось резкое уменьшение в размерах клубочков гибнущих почечных телец, иногда с явлениями склероза. В проксимальных и других отделах канальцев нефрона определялись формирующиеся и сформированные гиалиновые цилиндры. В эпителии извитых и прямых канальцев выявлялась резко выраженная зернистая дистрофия, уменьшение высоты эпи-телиоцитов проксимальных отделов, исчезновение щеточной каемки, ядерный полиморфизм. Ядра эпителиоцитов часто крупные, гиперхром-ные, выбухают в просвет канальцев. Диаметры канальцев нередко расширены, в просветах выявлялись мелкие частицы люминофора. Эпителиальные клетки вакуолизированы, имеют различную величину. В одних канальцах нефронов наблюдались некротические изменения, в других очаги гиперплазии. В интерстициальной ткани коркового и особенно мозгового веществ выявлялась пролиферация соединительнотканных клеточных элементов и волокнистых структур,
отмечалась тенденция к формированию очагового фиброза. В соединительной ткани между канальцами выявлялись выраженные диффуз-но-очаговые полиморфноклеточные инфильтраты, более крупные в мозговом веществе. Инфильтраты состояли из преобладающего числа лимфоцитов, макрофагов с частицами люминофора, немногочисленных нейтрофилов.
При воздействии лантана в малой концентрации в семенниках наблюдались развивающиеся патологические изменения, ведущие к уменьшению количества клеток сперматогенного эпителия. Сперматогонии, расположенные на базаль-ной мембране, лежащей у стенки семенного извитого канальца, нередко связаны друг с другом по типу синцития. Сперматоциты первого порядка более крупные, они образуют второй ярус клеток сперматогенного эпителия. В сперматоцитах II порядка, находящихся в состоянии профазы I редукционного деления, выявлялись фигуры мейотического деления. Нередко сперматоциты II порядка были двуядерными с глубокой двусторонней перетяжкой ядер. В ряде извитых семенных канальцев определялись участки синцити-ально связанных сперматоцитов 1-го порядка. Под воздействием средних и особенно больших концентраций сперматиды в большинстве своем находились в состоянии гибели, образуя при этом обширный клеточный детрит. Наблюдались также процессы гибели сперматозоидов. В сус-тентоцитах встречались клетки с уплощенными и фрагментированными ядрами. Их цитоплазма нередко вакуолизировалась, в ней содержались мелкие частицы люминофора. В прослойках рыхлой волокнистой соединительной ткани между извитыми семенными канальцами обнаруживались фибробласты в окружении коллагеновых волокон и фиброцитов, что является свидетельством активного процесса коллагенообразова-ния. Миодные клетки подвергались гипертрофии. Вокруг стенок извитых канальцев располагались небольшие полиморфноцитарные инфильтраты, состоящие их лимфоцитов, макрофагов с частицами лантана, немногочисленных нейтрофилов, эозинофилов и тучных клеток. В просветах семенных канальцев выявлялись погибшие сперматиды и мелкие частицы люминофора. Определялись дистрофические изменения цитоплазмы клеток Лейдига с наличием в ней вакуолей и частиц люминофора.
В паренхиме и строме поджелудочной железы при воздействии малых концентраций лантана патологические изменения были нерезко выражены. В тонкой соединительнотканной капсуле органа полнокровие, отек, разрыхление волокнистых структур. Эпителий межацианозных протоков характеризовался выраженным диска-риозом, особенно при воздействии средних и больших концентраций. В нем встречались как гиперхромные, так и гипохромные ядра. Вокруг междольковых протоков выявлялись прослойки рыхлой волокнистой соединительной ткани,
Литература
1. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия: рук-во / Автанди-лов Г.Г. - М., 1990. - 384 с .
2. Баранников В. Д. Экологическая безопасность сельскохозяйственной продукции / В. Д. Баранников, Н. К. Кириллов. - М. : Колос, 2006. - 352 с.
3. Валова В.Д. Экология / В. Д. Валова. - М. : Издательско-торговая корпорация «Дашков и К», 2007. - 352 с.
4. Гонохова М. Н. Патоморфологическая характеристика нефро-токсического действия кадмия, никеля и цинка на организм животных : дис. ... к-та ветер. наук / М.Н. Гонохова. - Омск, 2009. - 171 с.
5. Долгушин М. В. Оценка динамики цитохимических показателей нейтрофилов периферической крови крыс при однократном воздействии трифторметансульфонатов лития и лантана / М.В. Долгушин, Д.И. Колесник, Г.Г. Юшков // Токсикологический вестник - 2005. - № 6. - С. 10-13.
6. Забелина М.В. Морфологические изменения органов и тканей молодых овец в зависимости от накопления в них тяжелых металлов / М.В. Забелина, В.П. Лушников // Доклады РАСХН. -2005. № 6. - С. 40-43.
7. Мезенцева Н.В. Материалы о действии на организм окислов редкоземельных металлов / Н.В. Мезенцева, О.Я. Могилевс-кая, Т.А. Рощина // Гигиена и санитария. - 1964. - № 5. - С. 97100.
8. Мукашева М.А. Распределение тяжелых металлов в органах у экспериментальных животных при ингаляционном поступлении пыли / М.А. Мукашева, Г.А. Кулкыбаев // Медицина труда и промышленная экология. - 2006. - № 4. - С. 35-37.
9. Мун С.А. Влияние атмосферных выбросов коксохимического производства на заболеваемость злокачественными новообразованиями / С.А. Мун, С.А. Ларин, А.Н. Глушков [и др.] // Гигиена и санитария. - 2008. - № 3. - С. 11-14.
10. Никитин А.И. Гормоноподобные ксенобиотики и их роль в патологии репродуктивной функции человека / А.Н. Никитин // Экология человека. - 2006. - № 1. - С. 9 -23.
11. Папуниди К.Х. Техногенное загрязнение окружающей среды как фактор заболеваемости животных / К.Х. Папуниди, И.А. Шкуратова // Ветеринария сельскохозяйственных животных. -2005. - № 6. - С. 80-82.
12. Прохоров Н.И. Гигиенические аспекты влияния полигона твердых бытовых отходов на среду обитания / Н.И. Прохоров, Т.В. Дроздова // Гигиена и санитария. - 2004. - № 3. - С. 10-13.
13. Рощин И.В. Действие на организм пыли фторида редких земель / И.В. Рощин // Гигиена пруда и проф. заболеваний. -1961. - № 7. - С. 41-43.
14. Спасский С.С. Сравнительная токсичность редкоземельных металлов и ее связь с некоторыми их свойствами / С.С. Спасский // Гигиена и санитария. - 1974. - № 4. - С. 33-36.
15. Трахтенберг И.М. Проблема токсического воздействия малой интенсивности: опыт прошлого, состояние проблемы, перспективы / И.М. Трахтенберг // Современные проблемы профилактической медицины, среды обитания и здоровья населения промышленных регионов России : сб. науч. тр. - Екатеринбург, 2004. - С. 70-74.
16. Jarup L. Hazards of heavy metal contamination / L. Jarup // Brit. Med. Bull. - 2003. - V. 68. - P. 183-197.
Реферат
ЗМ1НИ В ТКАНИНАХ ТА ОРГАНАХ ПРИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМУ ВПЛИВ1 ЛАНТАНУ Радцева Г.Л., Мшаев Б.Д., Здорнова О.В., Пискарьова Е.И.
Ключовi слова: нирки, аменники, подшлункова залоза, лантан, запалення, дистрофiя
Приведен! результати хрошчноТ' шгаляцшноТ' дм пилу люмшофору, що мютить лантан, у р1зних кон-центрац1ях (0,5 мг/м3, 5 мг/м3, 100 мг/м3) на структурну оргашзацш нирок, аменниш, пщшлунковоТ' залози безпородних статевозртих бтих щур1в-самц1в. Встановлено, що пщ токсичною д1ею лантану в органах, як1 вивчаються, розвиваеться хроычне запалення, що характеризуеться дистроф1чним i ф1б-рогенним характером змш. Найбiльшi змши у дослщжуваних органах мали мюце при максимально концентрацп люмшофору.
Summary
CHANGES IN TISSUES AND ORGANS UNDER EXPERIMENTAL EXPOSURE TO LANTHANUM
Radtseva G.L., Minayev B.D., Zdornova O.V., Piskariova Ye.I.
Key words: kidneys, testicles, pancreas, lanthanum, inflammation, dystrophy.
This paper presents the effects of chronic inhalational exposure to luminophore dust, containing different concentrations of lanthanum (0.5 mg/m3, 5 mg/m3, and 100 mg/m3) on structural organization of kidneys, testicles, and pancreas of white male rats. It has been shown that the toxic effects of lanthanum on the organs studied includes chronic inflammation characterized by dystrophic and fibrogenic patterns of action; the most pronounced effects is observed under the highest level of exposure.
фиброциты, фибробластоподобные клетки, частицы люминофора. В междольковых сосудах отмечалось краевое стояние лейкоцитов. Концевые отделы ацинусов четко разделены на гомогенную и зимогенную зоны, но в некоторых участках разделения на зоны были нечеткими. В гомогенных зонах наряду с гиперхромией выявлялись гипохромные участки. Выявлялись гранулы недеятельного фермента зимогена. Отмечалась гибель части ацинусов с последующим замещением соединительной тканью. Ряд клеток эндокринной части поджелудочной железы гиперхромный, несколько увеличен в размерах. Среди клеток островков Лангерганса выявлялись мелкие частицы люминофора. Нередко встречались небольшие участки гибели эндокринной части долек. Кровеносные сосуды несколько полнокровны, в их просветах краевое стояние лейкоцитов. В окружающей сосуды соединительной ткани располагались небольшие полиморфноцитарные инфильтраты, среди клеток которых обнаруживались лимфоциты, фиб-робласты, синтезирующие соединительнотканные волокна, количество которых увеличивалось при воздействии средних и больших концентраций.
Выводы
По нашему мнению, воздействие люминофора, содержащего лантан, вызывает дистрофические изменения структурных компонентов изучаемых органов, приводящие к развитию хронических воспалительных процессов, особенно при воздействии больших концентраций вещества. В эксперименте установлено, что наиболее выраженные патологические изменения наблюдались в почках и семенниках, что связано с избирательным воздействием люминофора на эти органы.
