CC BY
49
НМ. Шевцова, 10.М. Лидеров, В.В. Новицкий, С.В. Низкодубова, А.Н. Байков, О.В. Баранова...
. БИОЛОГИЯ И МЕДИЦИНА
УДК 016-057:541.182
Н.М. Шевцова*, Ю.М. Лидеров*, В.В. Новицкий*, С.В.Низкодубова**, А.Н. Байков*,
О.В. Баранова*
ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ПЬЕЗОКЕРАМИКИ НА ЛЕГКИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ
* ЦНИЛ Сибирского государственного медицинского университета, г. Томск ** Томский государственный педагогический университет
Благодаря необычным физико-техническим свойствам, связанным с размерными и структурными эффектами, ультрадисперсные порошки (УДП) металлов и сплавов с большим успехом применяются в различных областях промышленности. Разработанные в последнее пятилетие на Сибирском химическом комбинате УДП пьезокерамики в большой степени отвечают современным требованиям, предъявляемым к исходному сырью, а получающиеся из них материалы обладают высокими потребительскими свойствами. Однако основными компонентами предлагаемых УДП являются оксиды свинца (62-64 %), циркония (19-21%), титана (11 %) и висмута (0.5 %). Суммарное содержание других компонентов (оксиды кадмия, марганца, стронция, хрома) не превышает 3.6 % [ 1,2]. Изданных литературы известно, что контакт каждого из этих компонентов вызывает определенные изменения в функционировании отдельных органов и систем человека и животных [3-6]. Сведения же о влиянии подобных упьтрадисперсных полиметаллических смесей на живые организмы в доступной литературе пракгически отсутствуют. Вместе с тем изучение механизма влияния УДП на организм рабочих, обслуживающих опытно-промышленные установки но их производству, представляет определенный интерес в свете профилактики профзаболеваний. С. целыо выявления механизма влияния УДП на ткани легких нами были проведены экспериментальные исследования на белых беспородных крысах.
Методика исследования
Исследования выполнены на 24 крысах-самцах массой 180-200 г (ФГУП питомник «Рассвет» ФГУП НПО «Вирион», г. Томск). Животные опытной группы (п= 12) в течение четырех месяцев пять дней в неделю подвергались 4-часовым ингаляциям УДП в дозе 150 мг/м5. Контрольную группу составили 12 интактных крыс, содержащихся в идентичных условиях. Через 1 и 4 мес от начала затравки животных забивали методом декапитации и забирали легкие для гистологических исследований и определения их микроэлементного состава. Микроэлементный состав
определяли методом эмиссионного спектрального анализа. Анализ полученных данных осуществляли с помощью программы Statistica for Windows 6.0 (StatSoft Inc., США).
Гистологическую оценку легких выполняли на фронтальных парафиновых срезах, проходящих через весь орган, толщиной от 5 до 7 мкм, окрашенных гематоксилином Карачи и эозином мри увеличении *300. Оценку и интерпретацию полученных данных проводили на предварительно зашифрованном с помощью таблицы случайных чисел четырехзначными номерами материале. Оценивали сохранность гистологического строения органа, а также полуколиче-ственно (+++ - выраженная, ++ - умеренная, + - слабая степень, - отсутствие реакции) наличие и степень выраженности патологических процессов. При оценке воспалительной инфильтрации кроме этого учитывали ее локализацию и распространенность, а также клеточный состав.
Результаты исследования
Гистологическая картина легких у крыс контрольной группы не выявила наличие патологических процессов и соответствовала физиологическому возрасту животных.
Гистологическая картина легких у подопытных животных через месяц воздействия УДП отличалась от контроля появлением перивазальных, преимущественно периаргериальных инфильтратов, состоящих из лимфо- и гистиоцитов, с наличием единичных плаз-моцитов и нейтрофилов (рис. 1).
В отдельных сосудах среднего и мелкого калибра отмечалась слабая инфильтрация сосудистой стенки по типу панартериита. Стенки альвеол были утолщены за счет выраженной клеточной инфильт рации ме-жальвеолярных перегородок лимфоцитами и гистиоцитами. Просветы единичных альвеол эмфизематоз-но расширены. В просвете отдельных альвеол встречались группы альвеолярных макрофагов с зернистыми включениями в цитоплазме (кониофаги). Отмечалась умеренная лимфоидная инфильтрация стенок бронхов крупного калибра.
Вестник ТГПУ. 2004. Выпуск 6 (43). Серия: ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТОЧНЫЕ НАУКИ
Рис. 1. Легкие крысы через месяц воздействия УДП: выраженная перивазальная инфильтрация. Окраска гематоксилином и эозином. Ув.хЗОО Комплекс обнаруженных через месяц после начала эксперимента структурных изменений легких, характеризующийся преобладанием выраженной клеточной инфильтрации межальвеолярных перегородок, в целом соответствовало гак называемой интерстициальной болезни легких. Очаговое эмфизематозное расширение альвеол можно рассматривать как следствие имевшегося нарушения бронхиальной проходимости и компенсаторное изменение на интерстициальный компонент воспаления. Особенно следует отметить явления васкулита. Отсутствие сосудистых изменений у животных контрольной группы позволяет рассматривать их как результат токсического воздействия экзогенной природы.
Гистологическая картина легких через 4 мес непрерывных ингаляций УДП, в отличие от предыдущего срока наблюдения, характеризовалась уменьшением степени воспалительной перивазальной инфильтрации (слабая, умеренная степень). Сохранялась слабая инфильтрация сосудистой стенки по типу панартериита, иан васкулита. Однако в отличие от предыдущей точки наблюдения отмечался склероз стенок ии-траорганных артерий и вен с уменьшением просвета последних, в отдельных случаях до полной облитерации (рис. 2).
Рис. 2. Легкие крысы через 4 мес воздействия УДП: склероз стенки и облитерация просвета сосуда мышечного типа. Окраска гематоксилином и эозином. Ув.*300.
Стенки межальвеолярных перегородок по-прежнему были утолщены за счет выраженной лимфогисти-оцитарной инфильтрации. Единичные эмфизематозно расширенные альвеолы сохранялись, так же как и степень, клеточный состав, распространенность и локализация воспалительной инфильтрации бронхов. В просвете отдельных альвеол встречались группы атьвео-лярных макрофагов с зернистыми включениями в цитоплазме.
Таким образом, через 4 мес от начала эксперимента патоморфологическая картина легочной ткани характеризовалась преобладанием продуктивного компонента воспалительной реакции с исходом в склероз, что в целом подтверждает наличие дли тельного токсического воздействия экзогенной природы с характерным комплексом компенсаторно-приспособительных изменений.
С целью выявления компонента УДП, вызывающего описанные структурные изменения в тканях легких, было проведено исследование их микроэлемен-тного состава.
По утверждению специалистов, занимающихся разработкой изучаемого УДП, он почти не растворяется в воде, а фазы свободных оксида свинца и диоксида титана представлены наномерными включениями, распределенными в фазе твердого раствора цир-коната-титапата свинца [1]. Поэтому отдельные молекулы оксидов не могут выступать как самостоятельные частицы. Однако полученные нами результаты исследования микроэлементного состава легких обнаруживают несоответствие между соотношением изученных микроэлементов в разные сроки эксперимента и их долями в составе применяемого УДП (табл. 1).
Если бы оксиды свинца хрома и титана не выходили из фазы твердого раствора, то их соотношение должно бы было оставаться неизменным на протяжении всего периода наблюдения и приблизительно соответствовать изначальному составу ингалируемого УДП. Уже через месяц от начала ингаляций УДП в тканях легких у подопытных крыс содержание свинца увеличилось почти в 10 раз (р<0.05), хрома в
1.6 раза (р<0.05) (см. таблицу ниже). А содержание читана егатистически значимо не изменилось. Уровень циркония у животных, как опытной, так и контрольной групп наблюдения, фиксировался на пределе точности метода.
Через 4 мес от начала эксперимента в лег ких крыс, получающих ингаляции УДП, количество свинца уже в 19 раз превышало таковое в контроле, хрома - в
3.7 раза (р<0.05). Возросло и содержание титана. В легких крыс опытной группы в этот период исследования его показатель оказался достоверно выше соответствующего контрольного значения в 3.3 раза (табл. 1). В отличие от перечисленных элементов, содержание марганца в тканях легких у подопытных животных к окончанию первого месяца эксперимен-
та достоверно снизилось и составляло 74 % от аналогичного .показателя в контроле. В последующий срок исследования его количество увеличилось и регистрировалось на уровне контрольного значения.
Таким образом, зафиксированный комплекс структурных изменений тканей легких у крыс, получающих ингаляции УДП, связан с токсическим действием свинца, хрома и, в меньшей степени, титана.
Содержание микроэлементов в тканях легких крыс, получающих ингаляции УДП (числитель) и контрольных животных (знаменатель),
М ± т. мкмоль/г
Срок исследования, мес РЬ Мп Ті Сг
1 8.14±6.82* 0.84±0.76 2.20±0.15* 2.98-1-0.39 5.17± 1.05 4.32±1.12 16.97±3.80* 10.70±2.35
4 8.55±0.43* 0.45±0.19 3.74±0.55 3.31±0.71 15.64±6.49* 4.70±1.50 43.20±3.20* 11.64±1.68
Примечание: * - р<0 05.
Литература
Дедов Н.В., Дорда Ф.А., Коробцев В.П. и др. Плазмохимический способ получения ультра- и тонкодисперсных порошков оксидов металлов II Новые промышленные технологии. 1994. Вып. 1
Yaparpalvi R. et at. Manufacture spherical Zr0j-Ti20, and ZnO of particles IIJ. Biomed. Mater. Res. 1994. Vol. 28. № 9.
Авцын А.П., Жаворонков A.A., Риш M.A., Сорочкова Л.С. Микроэлементозы человека: (этиология, классификация, органопатология) I АН СССР, АМН СССР. М., 1991.
Белоскурская Г.И. и др. Изменения состава периферической крови и некоторых биохимических показателей окислительно-восстановительных процессов у экспериментальных животных, подвергавшихся длительному воздействию вредных компонентов титанового производства I Г.И. Белоскурская, Л.М. Белослюдцева II Гигиена труда и проф. заболевания 1975. № 4.
Давыдова С.Л. О токсичности ионов металлов. М., 1991.
Мушина Е.В. Изучение совместного биологического действия свинца и кадмия в эксперименте на животных II Гигиена и санитария 1989. № 9.
УДК 592
В.II. Долгин, Е.Н. Пузикова ЗООБЕНТОС ОЗЕРА КУП-ХОЛЬ (ТЫВА)
Томский государственный педагогический университет
Озеро Куп-Холь располагается на северо-западе Тувы на Алашском плато (Западный Саян) и относится к водосборному бассейну Енисея.
Озеро высокогорное, располагается на отметке 2172.0 м над уровнем моря, ледникового происхождения, моренно-подпрудного типа. В районе формирования озера в результате деятельности ледника образовались валунные суглинки с преобладанием хорошо отмытых песчано-гравийных отложений с включением валунов, гальки и обломочного материала, сформировавшие донные отложения. Форма озера овально-треугольная, линия берега сглаженная. Длина озера - 3.6 км, ширина - 1.55 км, площадь зеркала воды - 3.9 км2. Озеро сточное (в юго-восгочной части озера вытекает р. Устю-Ак-Ой), берега пологие, изрезанные руслами большого количества ручьев, впадающих в озеро. Преобладающие глубины - 5-6 м, максимальная глубина -8 м, свал пологий.
Ложе оз. Куп-Холь представлено тремя основными типами донных отложений: галечными, глинистыми и илисто-глинистыми. Галечные и глинистые отложения располагаются в прибрежной мелководной зоне (до 4 м). Галечные отложения представляют собой грубый, рыхло-сложенный материал и имеют прибрежную локализацию по всему периметру озера. Глинистые отложения локализованы мозаично среди галечных. Они располагаются преимущественно в районах конусов выноса впадающих в озеро ручьев, которые выносят глинистые частицы с прилегающих склонов, и распространяются на глубину до 2 м. Илисто-глинистые отложения распространены в открытой части озера на глубине от четырех до 8 м и представлены тонкодисперсной глиной серою цвета, смешанной с илом.
На каждом типе донных отложений сформировался определенный тип биотопа. Биотоп галечника с водо-
