Структура эндокринных органов при экспериментальном угольном пневмокониозе

В статье представлены результаты морфологического исследования структуры эндокринных органов при экспериментальном антракосиликозе. Моделирование антракосиликоза проводилось введением через трахею угольно-породной пыли в физрастворе 22 беспородным белым крысам. Отмечено, что в гистологических препаратах щитовидной и поджелудочной желез, надпочечников и гонад выявлены дистрофические изменения. Результаты морфологического исследования были сопоставлены с данными клинико-лабораторного определения гормонального фона организма у горнорабочих угольных шахт. У больных антракосиликозом было установлено достоверное снижение концентрации гормонов щитовидной и поджелудочной желез, надпочечников и гонад в сыворотке крови. Сделан вывод, что проведенное исследование свидетельствует о морфофункциональных нарушениях со стороны эндокринных желез и развитии эндокринопатии на фоне антракосиликоза.

В адаптации к неблагоприятным воздействиям производственных факторов и в патогенезе мно­гих профессиональных заболеваний основную роль выполняет нейроэндокринная система, так как все процессы, в том числе микроциркуляция крови, тканевое дыхание, биосинтез структурных спе­цифических веществ и прочие метаболические реакции во всех органах на клеточном и субклеточном уровнях регулируются и интегрируются именно нейроэндокринными механизмами [1, 2]. В результате многочисленных клинических и экспериментальных исследований установлено, что хроническое воздействие вредных производственных факторов вызывает не только адаптационные, но и патологические изменения морфофункционального состояния эндокринной системы организма.

В литературе по профессиональной эндокринологии приводятся данные о том, что в ответ на длительное воздействие на организм рабочих неблагоприятных производственных факторов (виб­рации, ионизирующего излучения, промышленных ядов) наиболее ранними изменениями реагирует именно эндокринная система, причем сдвиги ее функционального состояния, как правило, предшест­вуют появлению типичных симптомов того или иного профессионального заболевания [3, 4]. Но проблема, касающаяся роли эндокринной системы в процессах адаптации организма к хроническому воздействию промышленных пылей, в частности угольно-породной, и значения гормональных сдви­гов в патогенезе профессиональных пылевых заболеваний, до настоящего времени остается недостаточно изученной.

Данные патолого-анатомических исследований свидетельствуют о том, что при хроническом воздействии промышленных пылей на организм горнорабочих структурно-функциональные изменения происходят не только в органах-мишенях: бронхиальном дереве и легочной паренхиме, но и в других внутренних органах по типу токсического поражения.

В ряде публикаций по патоморфологии пневмокониозов [5, 6] приводятся сообщения о том, что у случайно погибших шахтеров наряду с характерным силикотическим поражением бронхолегочной системы обнаруживались дистрофические, атрофические и склеротические изменения структуры па­ренхиматозных органов. При экспериментальном моделировании антракосиликоза были подтвер­ждены морфофункциональные изменения печени, почек, селезенки [7, 8].

По мнению авторов, в основе политропного действия промышленных пылей на организм лежит проникновение мелкодисперсных пылевых частиц в общий кровоток через стенки легочных вен, во­круг которых они откладываются в большом количестве и постепенно продвигаются до эндотелия сосудов. Кроме того, иногда происходит гематогенное метастазирование пылевых честиц во внут­ренние органы из распавшихся пневмокониотических очажков [9, 10].

Существует и дополнительный механизм генерализации профессиональных пылевых заболева­ний, заключающийся в транслокации крупнодисперсных частиц пыли через глотку в желудочно-кишечный тракт, где в кислой среде повышается их растворимость; образующиеся в процессе гидролиза токсические метаболиты всасываются слизистой оболочкой желудка и двенадцатиперстной кишки и попадают в общий кровоток, где функционально активными группами инициируют ради­кально-цепную реакцию перекисного окисления фосфолипидов мембран клеток и внутриклеточных органелл [11, 12].

Изучение секционного и экспериментального материала по угольному пневмокониозу показало, что кроме характерных морфологических изменений ткани легких и трахеобронхиальных лимфати­ческих узлов, имеет место и токсическая дистрофия печени, почек, периферических лимфатических узлов [13, 14]. Отмечалось также скопление угольного пигмента в ткани внутренних органов, что подтверждало специфический характер обнаруженных изменений.

Таким образом, данные литературы свидетельствуют о том, что хроническое воздействие камен­ноугольной пыли вызывает на фоне истощения адаптационно-компенсаторных механизмов не изоли­рованный патологический процесс в бронхолегочной системе, а общее заболевание всего организма — так называемую «угольную болезнь» [15, 16].

Одним из недостаточно изученных аспектов угольного пневмокониоза до настоящего времени остается морфофункциональное состояние желез внутренней секреции при хроническом воздействии на организм пылевого фактора.

Целью проведенного нами исследования было изучение структуры эндокринных органов при экспериментальном антракосиликозе.

Методика исследования. Для моделирования экспериментального антракосиликоза была ис­пользована угольно-породная пыль IV стадии метаморфизма (пласт К10 шахты имени Костенко Ка­рагандинского угольного бассейна). Дисперсность пылевых частиц равнялась 2-5 мк. Петрографиче­ский состав пыли: витринит — 50,4 %, семивитринит — 5,4 %, фюзинит — 39 %, лейптинит — 2,5 %, пирит — 0,46 %, карбонаты — 0,3 %, минеральные примеси — 0,6 % (табл. 1).

Экспериментальные исследования были проведены на 22 белых беспородных крысах-самцах со средней массой тела 180-200 граммов. Подопытные животные подвергались интратрахеальной за­травке по 50 мг угольно-породной пыли в виде взвеси в 1 мл физиологического раствора. Контроль­ным животным вводили интратрахеально по 1 мл физиологического раствора. Через 1 месяц крыс забивали декапитацией. Легкие и эндокринные органы (щитовидная железа, надпочечники, поджелу­дочная железа, семенники) отпрепаровывали и фиксировали в 10 %-ном растворе нейтрального фор­малина, затем заливали парафином по общепринятой методике. С парафиновых блоков изготовляли срезы толщиной 5-7 мк, окрашивали гематоксилином и эозином, пирофуксином по методу Ван Гизо-на. В приготовленных гистологических препаратах изучали структурные особенности щитовидной и поджелудочной желез, надпочечников и семенников, с использованием микроскопа «Биолам» при увеличении объектива 16х окуляра 7 и объектива 40х окуляра 7. Выявленные морфологические изме­нения в перечисленных железах внутренней секреции оценивали качественным способом.

Результаты исследования. В легких и эндокринных органах подопытных животных, затравлен­ных угольно-породной пылью, были обнаружены следующие изменения.

В бронхолегочной системе в просветах бронхов отмечаются десквамация эпителия слизистой оболочки, увеличение количества бокаловидных клеток, незначительная лимфоцитарная инфильтра­ция, что характерно для поверхностного катарального серозно-слизистого воспалительного процесса. В легочной ткани отмечается умеренная реакция септальных клеток аэрогематического барьера и клеток стромы легких. Стенки капилляров альвеол резко набухшие, разволокнены, пропитаны плаз­мой, вследствие чего альвеолярно-капиллярные мембраны слабо окрашены и имеют гомогенизиро­ванный вид; структура прекапилляров плохо различима. Большинство альвеолярных перегородок утолщены вследствие пролиферативных процессов. Вокруг мелких кровеносных и лимфатических сосудов имеются скопления лимфоидных клеток, плазмоцитов и гистиоцитов; среди них и в прото­плазме клеток, а также в просвете кровеносных и лимфатических капилляров отмечается наличие мелких пылевых частиц. Наряду с этим в периваскулярной ткани отдельных сосудов мелкого калибра определяется продуктивная клеточная реакция. В некоторых участках легочной ткани определяются признаки мелкоочаговой эмфиземы.

Таким образом, ранняя стадия развития экспериментального угольного пневмокониоза характе­ризуется блокадой системы микроциркуляции крови и лимфы, а также воспалением слизистой обо­лочки бронхиального дерева.

В надпочечниках под толстой соединительнотканной капсулой в клубочковой зоне клетки сгруппированы в небольшие, неправильной формы гроздья, разделенные капиллярами; в глубине же­лезы расположен увеличенный, широкий слой пучковой зоны, клетки которой находятся в состоянии крупно- и среднекапельной жировой дистрофии и образуют радиально направленные тяжи, разде­ленные проходящими между ними капиллярами; между гипертрофированной пучковой зоной и моз­говым веществом расположен сравнительно тонкий слой сетчатой зоны, клетки которой находятся в состоянии умеренно выраженной белковой дистрофии и образуют тяжи, идущие в различных на­правлениях; вены мозгового вещества полнокровны, окружены значительным количеством соедини­тельной ткани; цитоплазма клеток мозгового вещества надпочечников более базофильна, чем цито­плазма клеток коркового слоя; клетки мозгового вещества находятся в состоянии белковой дистро­фии.

Умеренно выраженные структурные изменения ткани надпочечных желез представлены жиро­вой дистрофией клеток пучковой зоны, а также белковой дистрофией клеток сетчатой зоны и мозго­вого вещества.

В щитовидной железе от плотной соединительнотканной капсулы в глубь органа тянутся соеди­нительнотканные перегородки, подразделяющие паренхиму на отдельные дольки; большую часть вещества долек составляют секреторные клетки — фолликулы, между которыми имеется незначи­тельное количество рыхлой, отечной соединительной ткани с проходящими в ней капиллярами; ка­пиллярная сеть умеренно развита, недостаточно полнокровна; количество фолликулярных клеток уменьшено, высота их несколько снижена, вакуолизация внутриклеточного коллоида неполная; от­сутствуют новые фолликулы, пролиферативные процессы слабо выражены, наблюдается частичная десквамация тиреоидного эпителия. Структурные изменения щитовидной железы представлены отечностью межуточного вещества, склерозированием микрососудов интерстициальной ткани, уме­ренной дистрофией тиреоидного эпителия.

В поджелудочной железе структура ткани сохранена; соединительнотканные перегородки тя­нутся от капсулы в глубь органа, подразделяя его на дольки; септы тонкие, вокруг главного протока железы и его основных ветвей имеются значительные скопления плотной соединительной ткани: большую часть вещества долек образуют ацинусы, которые плотно расположены, между ними име­ется незначительное количество рыхлой, отечной соединительной ткани, несущей резко полнокров­ные капилляры: клетки ацинусов находятся в состоянии слабо выраженной дистрофии; на срезах, окрашенных гематоксилином и эозином, можно заметить бледно окрашенные островки Лангерганса, представленные тяжами и скоплениями клеток неправильной формы; из немногочисленных внутри-дольковых протоков крупные окружены плотной соединительной тканью; от внутридольковых про­токов отходят очень мелкие протоки, выстланные уплощенными эпителиальными клетками; просвет главного протока выстлан цилиндрическим эпителием, междольковые протоки — цилиндрическим эпителием в состоянии белковой дистрофии, внутридольковые протоки — кубическим эпителием в состоянии умеренно выраженной белковой дистрофии; в просветах внутри- и междольковых про­токов расположены массы секретируемого вещества. Структурные изменения поджелудочной желе­зы сводятся в основном к отеку интерстиция и умеренному склерозу капиллярного русла.

В семенниках сохранены волокнистый слой, сперматогонии, сперматоциты 1-го и 2-го порядка, вырабатывающие сперматозоиды. Интерстиций семенников представлен рыхлой соединительной тканью, в которой расположены полнокровные расширенные капилляры. Незначительные изменения семенников сводятся в основном к отечности интерстициальной ткани и полнокровию кровеносных сосудов.

Анализ полученных данных морфологического исследования показал, что угольно-породная пыль, кумулируясь в организме подопытных животных, вызывает характерные изменения в бронхо-легочной системе, а также умеренно выраженные структурные изменения в железах внутренней сек­реции, что соответствует данным литературы о политропном действии промышленных пылей.

Как известно, частицы каменноугольной пыли, растворяясь в жидких средах организма, изме­няют агрегатное состояние, форму и структуру, а именно окисление угольных частиц приводит к по­вышению концентрации в крови фенольных гидроксилов и карбоксильных групп, обладающих высо­кой биохимической активностью и участвующих в многочисленных реакциях взаимодействия со структурными элементами (фосфолипидами, нуклеопротеидами, полисахаридами) тканей органа-мишени и других внутренних органов [17, 18].

Результаты морфологического исследования эндокринных желез при экспериментальном моде­лировании антракосиликоза показали, что метаболиты угольно-породной пыли вызывают изменения структуры различных внутриорганных компонентов, включая паренхиматозные секреторные клетки, межуточную соединительную ткань, микроциркуляторную капиллярную сеть. Подобные деструк­тивные сдвиги, выражающиеся в увеличении количества дегенерирующих клеток, окруженных оча­гами инфильтрации, гемодинамических расстройствах, сопровождающихся интерстициальным оте­ком, возникают в эндокринных органах при состоянии длительного стрессорного напряжения орга­низма, что свидетельствует о снижении и даже истощении секреторной активности желез, так как пластические регенераторные возможности организма имеют определенные ограничения [19, 20].

Однако выявленные признаки воспалительных, дистрофических и микроциркуляторных измене­ний в железах внутренней секреции носят нерезко выраженный характер, что, вероятно, связано со сравнительно небольшим содержанием свободного диоксида кремния, обладающего цитотокси-ческими свойствами, в угольно-породной пыли (4-10 %).

Проведенное исследование показало, что развитие антракосиликоза сопровождается системной полиэндокринопатией, затрагивающей периферические железы внутренней секреции: щитовидную, поджелудочную, надпочечники, семенники, причем морфологические изменения, происходящие под воздействием метаболитов угольно-породной пыли, распространяются на все структурные под­разделения эндокринных органов: паренхиматозные секреторные клетки, капиллярную сеть, соеди­нительную межуточную ткань (табл. 2). Эндокринопатия пылевой этиологии характеризуется нерез­ко выраженными воспалительными, микроциркуляторными, дистрофическими изменениями тканей желез внутренней секреции.

Результаты морфологического изучения структуры эндокринных желез при экспериментальном угольном пневмокониозе подтвердили данные клинико-лабораторного исследования гормонального фона организма горнорабочих угольных шахт. Была проведена сравнительная оценка состояния гор­монального фона организма в следующих группах обследованных лиц:

1) группа практически здоро­вых стажированных шахтеров-угольщиков основных профессий (30 человек);

2) группа лиц с пред­патологическими проявлениями антракосиликоза (32 человека);

3) больные антракосиликозом I-й стадии (неосложненная форма — 51 человек, осложненная простым бронхитом — 57 человек).

Состояние гормонального фона организма оценивалось по содержанию в сыворотке крови гор­монов общеадаптивного действия: кортизола, адреналина, инсулина, тироксина, трийодтиронина, тестостерона. Концентрацию перечисленных гормонов в сыворотке крови определяли радионуклид-ным in vitro методом, с использованием стандартных наборов реактивов для радиоиммунологических исследований и сцинтилляционного счетчика «Гамма-12».

Сравнительное сопоставление показателей гормонального фона у здоровых горнорабочих угольных шахт, имеющих различную продолжительность пылевого стажа, позволило выявить опре­деленную фазность функционирования эндокринной системы в процессе адаптации к хроническому действию комплекса стрессорных факторов угледобывающего производства. Первоначальной период адаптации характеризовался возрастанием напряженности функционирования эндокринной системы. В следующем периоде появлялась тенденция к уменьшению напряженности. В последнем периоде происходило выраженное снижение функционирования системы. В стадии предпатологических про­явлений антракосиликоза концентрация гормонов общеадаптивного действия в сыворотке крови у лиц данной группы (0-1) была достоверно снижена по сравнению с содержанием у практически здоровых стажированных шахтеров-угольщиков. При неосложненном антракосиликозе I-й стадии было обнаружено более выраженное снижение концентрации гормонов общеадаптивного действия в сыворотке крови больных, что свидетельствовало о дальнейшем угнетении функционального состоя­ния эндокринных желез. При осложнении антракосиликоза простым хроническим бронхитом состоя­ние гормонального фона организма зависело от фазы воспалительного процесса в бронхиальном де­реве. В фазе обострения бронхита наиболее выраженные изменения секреторной деятельности в виде гипофункции были отмечены со стороны коркового слоя надпочечников и щитовидной железы, ко­торые проявлялись значительным снижением концентрации кортизола и тиреоидных гормонов в кро­ви больных. В фазе ремиссии простого хронического бронхита гормональный фон организма не имел достоверных отличий от соответствующих показателей при неосложненном антракосиликозе. Суще­ственная разница между показателями гормонального фона была установлена у больных разными формами антракосиликоза. Наиболее выраженный гормональный дисбаланс наблюдался при узелко­вой форме заболевания, эндокринопатия средней степени отмечалась при смешанной форме, легкая степень эндокринопатии сопровождала течение интерстициальной формы антракосиликоза.

References

1. Reactions of human organism to action of dangerous and toxical industrials factores (metrological aspects). — Mоsсow: Publication of standarts, — Vol. 1. — P. 175-181.
2. Velichkovsky B.T. New views about pathogenesis of dusty professional diseas // Pulmonology. — 1999. — № 5. — 6-16.
3. Dosmagambetova R.S.,АmanbekovaU. The influens of dust character on developing and flow of chronic dusty bronchitis // The questions of medicine and hygiene. — ^raganda, 1996. — P. 75.
4. Velichkovsky B.T. The problems of professional and ecological diseas of breath // Hygiene and sanitary. — 1998. —№ 4. — P. 46-49.
5. Smirnova R.V., Kilinina E.P., Bobkov VH. The influence of dangtrous ecological factors of industry on developing of pro­fessional diseases // Ecology and human health. — Ivanovo, — P. 40-12.
6. Kulkibayev G.A., AbdikulovА.А.Hygienic characteristic of labour conditions on coal mines. — Кaraganda, 1995. — 55
7. Muravleva L.E. The role of peroxide stress in developing of experimental antracosis // The questions of physiology, labour hygiene and prof.pathology. — Кaraganda, 1995. — 274-281.
8. AbushakhmanovaH. Endocrine меНшшіш of coal miners adaptation and development of dusty bronchial-pulmonary dis­eases / Autoreferat of dM.s. diss, 2002. — 36 p.
9. KulkibayevA., Abushakhmanova A.H. Hormonal homeostasis of coal miners: Mоnography. — Кaraganda, 2002. — 126 p.
10. Assesment of U.S. pountry worker Respiratory risks / K.J.Donham, B.Gisticone, J.Merchant et al. // Amer. J.Ind. Med.-199 — Vol. 17. — № 1. — P. 73-74.
11. Bachmann O.M. Compensating for occupational Lung disease // S.Axr. Med.J. — 1990. — 77. — № 4. — P. 202-207.
12. Borm Paul J.A., Henderson Peter Th. Symposium on health effects of occupational exposure to inorganic dusts // Exp. Lung Res. — 1990. — 16. — № 1. — P. 1-3.
13. Cowie Robert L, Mabena Salmon K. Silicosis, chronic airflow Limitation, and chronic bronchitis in miners // Amer. Rev. Respir. Disease. — 1991. — 1437 — № 1. — P. 80-84.
14. Epidemiologic studies of inorganic dust-related lung diseases in the Netherlands / J.M.Meijers, G.M.H.Swaen, Vliet Kees Van et al. // Exp. Res. — 1990. — 167 — № 1. — P. 15-23.
15. Silicosis and lung cancer in dusty trades workers / H.E.Amandus, C.Shy, S.Wing et al. // Amer. J.Industr. Med. — 1991. —Vol. 207 — № 1. — P. 57-70.
16. Wagener Diane K. Number of deaths due to lung diseases: How Large is the problem? // Environ. Res. — 19 — Vol. 527 — № 1. — P. 1-6.
17. Piacitelli G.M., Amandus H.E., Dieffenbach A. Respirable dust exposures in U.S. surface coal mines // Arch. Environ. Hlth.- — Vol. 45. — № 4. — P. 202-209.
18. Vestbo J., Rasmussen F.V. Long-term exposure to cement dust and later hospitalization due to respiratory disease // Int. Arch.occup. environm. Hlth. — 1990. — 627 — № 3. — P. 217-220.
19. H., CrecnblattL.A., Ziprin R.L. // Amer. industr. Hyg. Ass. J. — 1990. — Vol. 41. — № 5. — P. 382-384.
20. Sterner J.M., EisenbudM. // Arch. industr. Hlth. — 1991. —4. — № 2. — P. 123-151.