Морфологическое изменения в печени крыс при хроническом ингаляционном воздействии седиментированной пыли г. Аральск Кызылординской области

Аннотация. При хроническом ингаляционном воздействии седиментированной пыли с территории г. Аральск Кызылординской области Республики Казахстан в нормативных значениях, содержащей соли тяжелых металлов, в печени крыс возникают нарушения крово­обращения, воспаление портального тракта и перипортальной области вплоть до фиброза.

Ключевые слова: печень; седиментированная пыль; г. Аральск; ингаляционное воздействие.

Актуальность. Загрязнение почвы, воздуха соединениями различных металлов является в настоящее время актуальной проблемой, особенно в регионе Приаралья Республики Казахстан, где концентрация металлов в седиментированной пыли высока [1-2]. Металлы относятся к наиболее распространенным загрязнителям почвы и воздуха, которые поражают людей. Степень тяжести воздействия негативного фактора при ингаляции, как известно, обычно зависит от концентрации вредного вещества и длительности контакта с ним. В результате чего токсические вещества накапливаются в печени [3].

Состав седиментированной пыли собранной на территории г. Аральск включает натрий – 92% на 100 грамм вещества, также обнаружены: Mg²⁺ – 5%; Ca²⁺ – 3% на 100 грамм вещества в водной вытяжке. Результат анализа седиментированной пыли территории г. Аральска атомно-абсорбционным методом показал превышение нормативных значений следующих элементов: Pb (в 46 раза превышает ПДК), Cu (в 6,5 раза превышает ПДК), Cd (в 1,7 раз превышает ПДК) [4].

Свинец среди многочисленного класса тяжелых металлов считается одними из наиболее токсичных [5]. Соединение свинца могут попадать в продовольственное сырье и пищевые продукты из почвы, воздуха. Довольно большое количество свинца получают курильщики, в том числе и пассивные. Определенное значение имеет и возможность прямого загрязнения в промышленных условиях. Известно, что на производствах, где используется свинец, характерно его воздействие на человека в виде аэрозолей, образующихся вследствие конденсации и окисления паров на воздухе. Около 35-60% свинца поступает через легкие, 5-10% – через желудочно-кишечный тракт. Таким образом, основным путем проникновения свинца в организм является ингаляционный.

Избыток меди в организме маловероятен при употреблении продуктов, богатых данным элементом. Наиболее вероятен он при вдыхании паров и соединений меди и медной пыли.

Повышение содержания в крови меди у взрослого населения Приаралья, связано с избыточным ее поступлением из окружающей среды (превышение меди 1,7 раза ПДК) [6]. Поступление через дыхательные пути малыми порциями приводить к накоплению меди в тканях печени и в крови. Избыток меди в органах и тканях приводит к их токсическому повреждению.

В мире известны такие заболевания, сопровождающиеся накопле­нием меди, как болезнь Вильсона Коновала.

Основными симптомами заболевания являются скованность движений, что обусловлено нарушением моторной функции организма при накоплении меди в головном мозге, печеночная недостаточность и цирроз печени, появление ободка медного цвета на радужке глаз [7]. УЗИ печени и селезенки: позволяют выявить увеличение печени и реже селезенки, признаки портальной гипертензии и цирроза печени. Морфологические изменения печени при болезни Вильсона не являются патогномоничными и включают в себя на ранних стадиях заболевания признаки жировой инфильтрации гепатоцитов (крупнокапельной и мелкокапельной), гликогеновой дегенерации ядер и фокальный гепато­целлюлярный некроз, а также преобладание минимальной и низкой степени активности воспалительного процесса, нередко в сочетании с выраженными фибротическими изменениями [8].

Отмечен неуклонный рост концентрации кадмия в сельско­хозяйственных почвах (на 0,2 % в год) и соответственно, в зерновых.

К группе риска относятся курильщики, у которых регистри­руемые уровни кадмия в крови в 4–5 раз выше (около 1,5 мкг/л), чем у некурящих.

Кроме того, у лиц с железодефицитными анемиями увеличивается поглощение данного элемента в желудочно-кишечном тракте [9]. Кадмий накапливается в печени, вызывая ее дисфункцию. Отмечается токсический эффект при поступлении кадмия в дозе выше 2 нг/мл. При концентрации кадмия в крови 0,001 мг/л изменяется уровень холестерина и триглицеридов в крови. Под влиянием 0,002 мг/л кадмия снижается белковый обмен. Среди показателей ферментной функции наиболее чувствительны АЛАТ, особенно на кадмий.

В последние годы актуальной становится задача снижения возможного токсического влияния малых доз кадмия, поступающего с пищей, на здоровье населения и идентификации групп высокого риска кумуляции данного химического элемента в организме. Установлено, что кадмий способствует развитию онкологических заболеваний населения, так как обладает канцерогенными свойствами, доказанными в многочисленных экспериментах [10].

Цель исследования: изучение морфологического состояния печени в норме и при хроническом ингаляционном воздействии седиментированной пыли с территории г. Аральска, содержащей свинец, медь и кадмий и натрия сульфат.

Материалы и методы исследования: Работа по изучению токсичности седиментированной пыли содержащей свинец, медь и кадмий носила экспериментальный характер и выполнена на 60 беспородных половозрелых самцах белых крыс массой 180-220 г.

Ингаляционная затравка проводилась в течение 4-х месяцев с целью создания хронического воздействия седиментированной пыли с территории г. Аральск. Запыление проводилось в специальной затравочной камере по методике Елевской Л.Т. в модификации Борисовой Л.Б. с соавторами [11-12]. Затравка проводилась в течение 4-х часов в день в камерах цилиндрической формы с внекамерным размещением животных в индивидуальных пеналах. Условия затравки животных и продолжительность ингаляционного воздействия соле-пылевого аэрозоля соответствовали ГОСТ-12.1.007-76.

Доза затравки рассчиталась согласно приказу Министра национальной экономики РК от 28.02. 2015г №168 «Об утверждении Гигиенических нормативов к атмосферному воздуху в городских и сельских населенных пунктах» и составила 0,15 мг/м³ [13].

Концентрация пыли в камере на протяжении эксперимента контролировалась с помощью аналитического измерителя по концентра­ции пыли «Прима-01». Морфологические исследования осуществлялись в лаборатории на кафедре патологической анатомии Карагандинского государственного медицинского университета (зав. кафедрой д.м.н., профессор Тусупбекова М.М.).

По истечении срока эксперимента крысы опытной и контрольной групп умертвлялись методом мгновенной декапитации. После завершения эксперимента забирался материал печени для гистологического исследования с целью проведения сравнительной морфологической характеристики между контрольными и опытными животными.

Контрольная группа животных (первая группа) представлена интактными крысами, содержащимися в условиях вивария с обычным рационом питания, вторая группа включала животных после хронической затравки крыс солевой пылью со дна Аральского моря в течение 4 месяцев; третью группа составили крысы после завершения хронической затравки через 60 дней для оценки последствий после получения дозы запыления [14].

Экспериментальный материал ткани печени для морфологи­ческого исследования фиксировался в 10% растворе нейтрального формалина, далее осуществлялась проводка по общеизвестной гистологи­ческой прописи и заливка в воск-парафин. В последующем, изго­товленные парафиновые срезы толщиной 4–5 микрон окрашивали гематоксилином и эозином для обзорного исследования, с целью оценки характера фибропластических процессов срезы окрашивали пикрофуксином по методу Ван-Гизон.

Изготовленные микропрепараты просматривали на специализи­рованном компьютеризованном комплексе фирмы «Leica microsystems» (Швеция) с микроскопом «Leica DM1000», специально предназначенного для изучения гистологических препаратов при 100, 200 и 400- кратных увеличениях с цветным микрофотографированием.

Результаты и их обсуждение: C целью оценки характера патоморфологических изменений печени в эксперименте после затравки животных мы использовали гистологические критерии степени актив­ности процесса, рекомендованные R.G. Knodel et al. (1981), включающие следующие морфологические признаки (таблица 1) [15].

1) наличие дистрофических изменений печени (гидропическая, жировая, баллонная дистрофии, ацидофильные тельца), степень и характер распространенности;

2) некрозы гепатоцитов с учетом распространенности процесса (перипортальные сегментарные некрозы гепатоцитов части портальных трактов; перипортальные сегментарные некрозы всех портальных трактов; перипортальные и перисинусоидальные, вплоть до мостовидных; внутридольковые фокальные некрозы в части долек; внутридольковые фокальные некрозы в большинстве долек);

3) характер воспалительной инфильтрации в зависимости от локализации (в портальных трактах, в перипортальной зоне, внутри долек, с формированием лимфоидных фолликулов);

Таблица 1.

Гистологические критерии оценки степени поражения печени

4) изменение синусоидов в виде гиперплазии звездчатых ретикулоэндотелиоцитов и эндотелия и (или) наличие цепочек из лимфоцитов в синусоидах печени;

5) поражение желчных протоков (холестаз, деструкция желчных протоков, их пролиферация в зависимости от степени выраженности).

Согласно бальной системе оценка гистологических критериев степени поражения структур печени проводилась следующим образом: слабая степень – в пределах 1-18 баллов; умеренная степень поражения – от 19 до 40 баллов и выраженная степень структурных изменений в ткани печени – более 41 балла. Изменение в пределах одной печеночной дольки каждый морфологический признак оценивали по 1 баллу.

В первой группе опыта, интактных животных результаты гистологи­ческого исследования ткани печени показали, что хорошо прослежи­вается общая архитектоника структуры печеночной ткани: печеночные дольки имеют балочно расположение гепатоцитов, ядра в них локализуются центрально, цитоплазма однородно розового цвета, гепатоциты равнозначны по размерам, трапецивидных форм, балочное строение четко очерчено во всех печеночных дольках. В синусоидах единичные ретикулоциты. В центре печеночной дольки располагается центральна вена. Перипортальные зоны разделены триадами печени и нежными соединительноткаными волокнами. Выявляются единичные лимфоциты в перипортальных трактах (рис. 1 а. б).

Рисунок 1 а. Интактная группа. Печень: структура печеночной дольки прослеживается хорошо, перипортальные зоны разделены триадами печени и нежными соединительноткаными волокнами. Окраска: гематоксилином и эозином. Ув. Х 100

Рисунок 1 б. Интактная группа. Печень: отмечается балочное строение гепатоцитов печеночной дольки. В синусоидах единичные ретикулоциты. Окраска: гематоксилином и эозином. Ув. Х 400

При бальной оценке налияие морфологических признаков составило 1-3 балла, что соответствует физиологическим параметрам и нормальной гистологической структуре компонентов ткани печени.

Во второй группе эксперимента, после хронической затравки крыс седиментированной пылью с территории г. Аральска в течение 60 дней, отмечено нарушени гистоструктуры ткани печени. При микро­скопическом исследовании отмечается умеренная дискомплексация печеночных балок, полнокровие и расширение центральных и пери­портальных вен, наиболее выраженные нарушения кровообращения отмечены в сосудах микроциркуляторного русла в виде множественных капилляростазов и сладжей. Кроме умеренной дискомплексации печеночных долек, происходило расширение и полнокровие синусоидов печени (рис. 2 а, б).

Рисунок 2. Эксперимент - ингалицяционная седиментированная затравка пыли с территории г. Аральск. Срок 120 дней. Печень – А, Б – фиброзирование перипотрального тракта, единичные лимфоциты, сближение печеночных долек, венозное полнокровие центральной вены. Окраска: гематоксилином и эозином. Ув. А - Х100; Б - Х 200

В материале печени животных в эксперименте путем ингалицяционной седиментированной затравкой пыли с территории г. Аральск при сроке 120 дней изменения гистоструктуры характе­ризовалась появлением фиброзирования в перипотральных трактах и инфилтрацией единичными лимфоцитами, отмечается сближение печеночных долек с их деформацией, выраженное полнокровие в центральной вене и сосудов перипортальных зон, местами сосуды варикозно расширены (рис. 3, 4, 5)

Рисунок 3. Эксперимент - ингалицяционная седиментированная затравка пыли с территории г. Аральск. Срок 120 дней. Печень – А, Б – сближение печеночных долек, фиброзирование перипотральной зоны, Окраска: гематоксилином и эозином. Ув. А - Х100; Б - Х 200

Рисунок 4. Эксперимент - ингалицяционная седиментированная затравка пыли с территории г. Аральск. Срок 120 дней. Печень – А, Б – фиброз перипотральной зоны и полнокровие вены. Окраска: гематоксилином и эозином. Ув. А – Х 200; Б - Х 400

Рисунок 5. Эксперимент - ингалицяционная седиментированная затравка пыли с территории г. Аральск. Срок 120 дней. Печень – А, Б – выраженное полнокровие и расширенные просветы сосудов центральной вены и перипортальных зон. Окраска: гематоксилином и эозином. Ув. А – Х 200; Б - Х 400.

Выводы: Проведенные нами морфологические исследования ингаляционного действия седиментированной пыли с территории г. Аральск Кызылординской области в хроническом эксперименте показали, что морфологические изменения в печени прогрессировали соответственно увеличению концентрации свинца, меди и кадмия, ведя к нарушению кровообращения, воспаление перипортальной области и портальных трактов с лимфоидными фолликулами до развития фиброза печени.