Экология/4. Промышленная экология и медицина труда

Д.б.н., проф. Михайлова Н.Н., к.б.н. Горохова Л.Г., к.б.н. Кизиченко Н.В., аспирант Прокопьев Ю.А., аспирант Бугаева М.С.*, к.м.н. Бондарев О.И.*

ФГБО НИИ комплексных проблем гигиены и профзаболеваний СО РАМН, *ГБОУ ДПО Новокузнецкий государственный институт усовершенствования врачей, Россия

Клинико-экспериментальные исследования системных морфологических изменений в патогенезе пневмокониоза

Пылевая патология органов дыхания вследствие высокой распространенности остается кардинальной в структуре профессиональной заболеваемости шахтеров. Актуальность проблемы антракосиликоза (АС) носит медико-социальный характер и определяется недостаточной научной разработанностью многих её частных аспектов: определения продолжительности безопасного стажа работы в условиях запылённости; сроков начала патологии, мер её профилактики; системных проявлений пневмокониоза; критериев диагностики заболеваний лёгких пылевой этиологии и их осложнений.

Невозможность проследить на клиническом материале стадийность пневмокониотического процесса, побуждает к проведению параллельного экспериментального изучения АС, позволяющего выявить ранние морфологические изменения на системном уровне, воссоздать более полную картину патогенеза, проводить клинико-экспериментальные корреляции.

Клинические гистологические исследования лёгочной, печёночной и сердечной ткани были проведены при судебно-медицинской экспертизе 35 шахтёров, погибших в техногенной катастрофе и считавшихся по результатам медицинских осмотров практически здоровыми. Средний возраст обследованных составил 35,8 ± 0,5 лет, средний стаж - 14,0 ± 0,6 лет. Гистологический метод исследования был стандартным.

Экспериментальный АС моделировали на 200 половозрелых белых лабораторных крысах ингаляционным способом, по стандартизированной методике Л.Т.Еловской [1]. Затравка осуществлялась по 4 часа ежедневно угольно-породной пылью (УПП) марки угля газовожирный (ГЖ), добываемой на шахтах Кузбасса и обладающей высокой биотоксичностью. Использовалась угольная пыль, состоящая из частиц ≤5μ, средняя концентрация которой составляла в среднем 50 мг/м³.

Сроки начала и длительности затравки были определены средней продолжительностью жизненного цикла лабораторной крысы, составляющей примерно 36 месяцев, то есть 3 года, что примерно соотносится с 72-летним возрастом человека как 1:24. При такой экстраполяции 1 неделя жизни крысы сопоставима в среднем с 6 месяцами жизни человека, а 20-летний возраст человека к началу работы в шахте – соответствует примерно 8 – месячному возрасту крыс, с которого начиналась их затравка УПП. Длительность завтраки составляла одну, три, шесть и двенадцать недель, что можно соотнести с 0,5; 1,5; 3,0 и 6,0 и более годами работы человека в шахте, соответственно. Данные периоды соответствовали развитию ранних пневмокониотических проявлений.

Методика гистологического исследования тканей животных была стандартной. Гистологическому исследованию подвергали ткани легких, сердца, печени и почек. Степень различий между экспериментальной и контрольной группами животных оценивалась визуально по бальной системе: 0 баллов – отсутствие изменений, 1 балл – минимальные, 2 балла – умеренно выраженные, 3 балла – выраженные изменения.

Исследования проводились в соответствии с правилами Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных целей (Страсбург, 1986) и требованиями «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных» (приказ МЗ №755 от 12.08.1977г)

Клинические результаты исследования: морфологические изменения в бронхах, лёгочной паренхиме, сердце, печени, а также сосудах этих органов начинали развиваться одновременно практически с момента начала работы в условиях запыленности. У лиц, имеющих 1-3 – летний стаж работы, в бронхах выявлялась внутристеночная лимфоидная и плазматическая инфильтрация, очаговое утолщение базальной мембраны преимущественно за счёт отека и разволокнения, встречались случаи умеренно выраженного фиброза, а также отложения угольной пыли в перибронхиальных пространствах с формированием примитивных гранулём. В просвете альвеол обнаруживались скопления значительного количества макрофагов. Межальвеолярные перегородки были уже утолщены за счёт разрастания соединительно-тканных волокон, сопровождаясь развитием дис- и ателектазов. В сосудах легких наблюдалось выраженное полнокровие, отмечалось утолщение стенок. В медии и периваскулярно отмечалось наличие единичных лимфоидных элементов; периваскулярно развивались очаги фиброза. Изменения в венах носили аналогичный характер.

Стажированность сопровождалась нарастанием проявлений бронхита, альвеолита, васкулита и фиброза, как паренхиматозных структур, так и интерстиция. Уже после 5 лет работы развивалась субатрофическая бронхопатия. Ткань лёгкого содержала участки формирующегося или уже сформировавшегося пневмосклероза.

При исследовании внутренних органов не обнаружено гистологически нормальной картины печени и миокарда. При 1-3 летнем стаже работы при относительно сохранном строении печёночной ткани уже выявлялись резко выраженные сосудистые изменения. Сосуды триад, преимущественно артериальные, имели утолщенные стенки с набухшим эндотелием, резко утолщенной медией с пролиферативными изменениями в гладкомышечных элементах, отмечалась пролиферация адвентициальных клеток. В периваскулярных зонах происходила не выраженная коллагенизация. Портальные тракты (ПТ) были незначительно расширены за счёт слабовыраженной, но в отдельных трактах до умеренной степени выраженности, лимфоидной инфильтрации. Воспалительная инфильтрация не выходила за пределы терминальной пластинки. Паренхиматозные элементы печени были дистрофически изменены. Кроме того, отмечался различный размер гепатоцитов, нарушение ядерно-цитоплазматического индекса, а также различная окраска ядер. Стажированность приводила к выраженной инфильтрации ПТ лимфо-лейкоцитарными элементами с зональным разрушением терминальной пластинки, переходом воспаления на печёночную дольку и развитием в ПТ умеренно выраженного фиброза. Исходом указанных изменений, обозначившегося уже после 10-летнего стажа работы, было уменьшение воспалительной инфильтрации в ПТ в сочетании с их резко выраженным фиброзом, суб- и атрофическими изменениями гепатоцитов и коллабированием печеночных долек.

В миокарде, начиная с первого года работы, на отдельных участках выявлялась очаговая лимфоцитарная инфильтрация с интактной прилежащей мышечной тканью. Сосуды имели утолщенные стенки за счет пролиферации клеток эндотелия, гипертрофии гладкомышечных элементов, в периваскулярных пространствах определялся умерено выраженный фиброз с вовлечением немногочисленных кардиомиоцитов. В части участков обнаруживался мелкосетчатый периваскулярный склероз. В единичных случаях у лиц не старше 30 лет в кардиомиоцитах имелись зерна липофусцина. В целом очаговая лимфоцитарная инфильтрация миокарда, утолщение стенок сосудов за счет гипертрофии гладкомышечных клеток и периваскулярного склероза, а также мелкосетчатый кардиосклероз – каждое из этих изменений в той или иной степени облигатно выявлялось в каждом случае исследования независимо от продолжительности стажи и возраста.

Результаты экспериментальных исследований: на начальных стадиях пневмокониотического процесса (1 неделя затравки УПП) наблюдались изменения в виде стромально – паренхиматозных дистрофий белкового характера в эпителиальном компоненте внутренних органов, а также компенсаторно – приспособительные реакции стромального компонента различной степени выраженности (компенсаторная гипертрофия мышечной ткани части сосудов и мышечного слоя бронхов). Таким образом, первоначальные морфологические изменения на 1 неделе затравки УПП можно охарактеризовать как стадия минимальных реактивных изменений (0–1 балл).

На 3-ей неделе исследования наблюдалось усиление компенсаторных стромально –паренхиматозных реакций, отмечалось наличие элементов воспалительной реакции, включались механизмы длительной адаптации к новой стадии пневмокониоза. Так, с 3-ей недели затравки УПП в легких отмечено активное поглощение частиц угольной пыли макрофагами. Выявлены очаговые клеточные скопления без формирования гранулем, а также утолщение стенок сосудов и бронхов за счет гипертрофии медиальной оболочки, а также начального коллагенообразования. Данное явление было характерно не только для артериального колена сосудистого русла, но и венозного отдела. В бронхах были выявлены соединительнотканные прослойки с замещением мышечного слоя. В перибронхиальных пространствах – зоны фиброза. Изменения в печени носили характер дистрофических, с пролиферацией клеток Купфера и слабовыраженной пролиферацией фибропластических элементов в портальных трактах. Процессы, происходящие на 3 неделе, имели компенсаторно - приспособительный характер на вдыхание УПП, данную стадию можно охарактеризовать как стрессовые реактивные изменения (1–2 балла).

Шестая неделя экспериментального воздействия УПП отличалась более выраженными изменениями в легких, сердце, печени и почках. В легких выявлялись признаки диффузного склеротического процесса с обширными зонами ателектазов и дистелектазов. В периваскулярных и перибронхиальных пространствах имелось скопление угольной пыли с макрофагальной реакцией, наблюдались признаки формирования пылевых гранулем. Просветы бронхов были расширены, в перибронхиальных зонах имелся умеренный фиброз с включением в зоны склероза прилежащих межальвеолярных перегородок и сосудов, в сосудах отмечались признаки разрастания соединительной ткани в медии, а также выраженная коллагенизация периваскулярных зон. В миокарде определялась гипертрофия и начальная атрофия части кардиомиоцитов. В почках – расширение капсул Шумлянского-Боумена. Кроме того, во всех органах – резко выраженное полнокровие сосудов микроциркуляторного русла с утолщением и частичным склерозом стенок. Данная стадия носила характер выраженных изменений сосудов с фибропластическими изменениями - стадия ангиотрофических изменений (2–3 балла).

На 12-ой неделе затравки четко вырисовывалась морфологическая картина развернутой формы пневмокониоза с ее системными проявлениями. В легких было выявлено уменьшение респираторной поверхности за счет пневмосклероза, периваскулярного и перибронхиального склероза. В бронхах развивалась атрофия слизистой оболочки. Сосуды артериального и венозного типа в исследуемом материале на 12 неделе затравки имели содружественные изменения. Стенки артерий и вен были утолщены за счет пролиферации гладкомышечного компонента их структурной основы медии. В большей части сосудов имелись склеротические изменения в стенках и в периваскулярных зонах. Стадия склеротических изменений (3 балла).

Выводы:

1. Выраженный склерозирующий процесс носит системный характер пневмокониотического процесса, начинающегося развиваться одновременно с началом работы в условиях запыленности.

2. Висцеропатия характеризуется относительной доброкачественностью течения и отсутствием воспалительных проявлений.

3. Морфологические изменения органов и тканей при экспериментальном пневмокониозе носят синхронный характер и проявляются на системном уровне в виде: изменения сосудов различных органов с гипертрофией гладкомышечного компонента, фибропластических изменений стенок и периваскулярных пространств; диффузной реакции макрофагальной системы; реактивных диффузных фибропластических реакций (диффузный пневмофиброз, склероз портальных трактов, кардиосклероз); содружественной пролиферативно-дегенеративной клеточной реакции, характеризующейся противоположными изменениями – атрофией паренхиматозных клеток и эндотелия наряду с гипертрофическими изменениями стромальных компонентов.

4. Воздействие УПП сопровождается развитием стадийных гистологических изменений: от начальных компенсаторно-приспособительных проявлений до дистрофических, воспалительных процессов и формирования пневмосклероза и фибропластических изменений во внутренних органах, свидетельствующих о хронической форме проявления патологического процесса.

5. Морфологические исследования позволяют экстраполировать основные патогенетические звенья экспериментального АС на развитие данного профзаболевания у шахтеров с учетом их стажированности во вредных условиях угледобычи.

Литература

1. Еловская Л.Т. Модели экспериментального пневмокониоза и пылевого бронхита при ингаляционном воздействии / Л.Т. Еловская // Гигиена и санитария. – 1986. – №6 – С.19-22.