Отдаленные последствия инкорпорированного обедненного урана на эндокринные железы

Раздел V ДИСКУССИОННЫЙ РАЗДЕЛ. ПИСЬМА В РЕДАКЦИЮ. РЕЦЕНЗИИ

УДК 611.43/.47:546.791

ОТДАЛЕННЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ИНКОРПОРИРОВАННОГО ОБЕДНЕННОГО УРАНА НА ЭНДОКРИННЫЕ ЖЕЛЕЗЫ

Д.А. ЛУТФУЛЛИНА, Д.С. СТЕПАНОВ

Проведен морфологостатистический анализ состояния щитовидной железы и надпочечников после однократного перорального введения водного раствора оксидов обеднённого урана в динамике отдалённых сроков наблюдения. Выявленная динамика изменений констатировала пролонгированную чувствительность в хронодинамике эксперимента, изменением морфофункционального состояния на фоне кумулятивного эффекта обедненного урана, опосредованно индуцирующего процессы нарушения.

Ключевые слова: обедненный уран, щитовидная железа, надпочечник.

Проблема изучения воздействия радионуклидов на организм остаётся актуальной до настоящего времени. Особенно остро этот вопрос встал в период операции на территории Балканского полуострова и Персидского залива, когда мирное население и военнослужащие стали предъявлять жалобы на ухудшение самочувствия. В дальнейшем причиной данных жалоб стали считать обеднённый уран, который применяли в различных видах вооружения и танковой брони войск НАТО. Из-за своей дешевизны и тугоплавкости обеднённый уран активно применяют и в мирной промышленности. В окружающую среду уран попадает в виде «урановой пыли», которая представляет смесь оксидов (UO2+ U3O8). Аналогичные соединения образуются при попадании металлического урана в почву и его коррозии. С талой водой и дождями он проникает в грунтовые воды и ее потребление создаёт опасность для здоровья человека [2].

Согласно литературным данным эти соединения имеют тропность к печени и почкам [3], однако есть информация, что они способны накапливаться и в щитовидной железе [2]. Исследования потенций организма человека и животных на уровне главных адаптационных систем при воздействии факторов внешней среды является актуальной проблемой, так как здесь заложен ответ о жизнеспособности биообъектов и безопасности их жизнедеятельности. Определённый интерес представляют отдалённые последствия после воздействия обеднённого урана на морфофункциональную судьбу щитовидной железы и надпочечников.

Цель исследования — провести морфологостатистический анализ состояния щитовидной железы и надпочечников после однократного перорального введения водного раствора оксидов обеднённого урана в динамике отдалённых сроков наблюдения.

Материалы и методы исследования. В экспериментальном исследовании было использовано 180 половозрелых белых беспородных крыс-самцов с начальным возрастом 4 месяца. Экспериментальным крысам однократно перорально вводили водный раствор оксидов обедненного урана (ОУ) в дозе 0,1 мг на 100 г массы животного. Период наблюдения после введения ОУ составил один, три и шесть месяцев, этим срокам соответствовал возрастной контроль пять, семь и десять месяцев. Таким образом, было сформировано 6 групп (табл.). Эвтаназия экспериментальных и контрольных крыс осуществлена декапитацией.

Таблица

Модель эксперимента

сроки взятия материала (мес) количество животных в группах

контрольные экспериментальные

1 10 50

3 10 50

6 10 50

всего 30 150

Итого животных: 180

Протокол эксперимента в разделах выбора, содержания и выведения животных из опыта был составлен в соответствии с принципами биоэтики и правилами лабораторной практики, которые представлены в «Руководстве по содержанию и использованию лабораторных животных» (1996) и приказе МЗ РФ № 267

от 19.06.2003г «Об утверждении правил лабораторной практики», а также с соблюдением правил гуманного обращения с животными (Report of the AVMA Panel on Euthanasia JAVMA, 2001).

Обе доли щитовидных желез были извлечены, из одной доли после замораживания, были изготовлены криостатные срезы для проведения гистохимических реакций на щелочную (ЩФ) и кислую фосфатазы (КФ), с последующим выявлением светооптической плотности их распределения. Они позволили судить об активности процессов двунаправленного транспорта веществ капилляр-фолликул-капилляр и их высвобождения. Щелочная фосфатаза выявлена методом одновременного азосочетания по Берстону, кислая - также, но с использованием в качестве субстрата АС-МХ. Вторая доля была зафиксирована в жидкости Буэна с последующей проводкой и заливкой в парафин. Для обзорных целей, парафиновые срезы ЩЖ были окрашены гематоксилином-эозином. В 100 фолликулах (х400) ЩЖ, от каждого животного, измерены 2 диаметра (максимальный и минимальный) и высота четырёх тироци-тов по месту прохождения этих диаметров.

При окраске по A.DesMarais and Q.N. LaHam выявлена степень йодирования аминокислот коллоида фолликулов, и на каждом срезе подсчитаны фолликулы, содержащие йодированные аминокислоты, окрашенные в синий цвет, нейодированые - в жёлтый, а также частично йодированные - в сине-жёлтый цвет. На этих же срезах подсчитаны «опустошённые» фолликулы с бесцветным, вакуолизированным коллоидом, позволяющие косвенно судить о гормоновыведении.

При использовании окраски по I. Van Gieson пикрофукси-ном, выявлен коллагеново-волокнистый компонент соединительнотканной стромы щитовидной железы и дана количественная оценка перераспределения его площади по отношению к паренхиме в динамике наблюдаемых сроков эксперимента.

Клеточный компонент соединительной ткани - тучные клетки, выявлены несколькими методами. При окраске основным коричневым по методу Шубича с докраской гематоксилином [3] выявлены морфофункциональные типы тучных клеток и определено их общее число. При окраске сафранином выявлены пара-фолликулярные тучные клетки, прилежащие к Т-тироцитам фолликулов. Для выявления интерфолликулярных типов использовали метод окраски Унна с докраской ядер альциановым голубым [4]. Был проведен анализ гистоэнзиматических исследований на криостатных срезах по Герксгеймеру с применением липидных маркеров смеси суданов III и IV для выявления и оценки липидов, определяющих стероидогенез по их интегральной яркости распределения в паренхиме коры надпочечника. Данные методы топографического анализа позволят выявить структурный гомеостаз, определяемый чувствительностью структурных образований к воздействующему фактору и не исключены прямые эффекты тиреоидных гормонов на надпочечниковую железу, реализующие метаболизм стероидов.

Результаты и их обсуждение. При морфологостатистическом исследовании долей щитовидной железы не было обнаружено морфофункциональной ассиметрии. Для щитовидной железы контрольных крыс была характерна выраженная гетероморф-ность, крупные фолликулы располагались по периферии, средние и мелкие занимали центральное положение. В возрастной динамике эксперимента наблюдалось незначительное уменьшение диаметра и увеличение высоты тироцитов фолликулов. Коллоид содержал преимущественно йодированные аминокислоты. Сосуды микроциркуляторного русла были довольно узкие. Светооптическая плотность щелочной фосфатазы перифолликулярных капилляров распределялась в виде мелких и средней величины гранул, тесно прилежащих друг к другу и чаще всего, занимала до 2\3 поверхности фолликула. Светооптическая плотность кислой фосфатазы тироцитов незначительно снижалась в динамике эксперимента. Строма щитовидной железы контрольных животных характеризовалась незначительным представительством соединительнотканного коллагеново-волокнистого компонента на протяжении всего периода наблюдения в эксперименте.

Таким образом, ферментативная активность щелочной и кислой фосфатаз имела разнонаправленный характер спустя один и три месяца, что свидетельствовало о дисгармонии в системе транспорта веществ и высвобождении гормонов. Однако через шесть месяцев можно говорить о синхронном повышении светооптической плотности фосфатаз (р<0,05). В эксперименте, светооптическая плотность фосфатаз показала достоверное повышение распределения щелочной фосфатазы во все наблюдаемые сроки с максимальными значениями, превышающими контрольные на 30% спустя шесть месяцев после воздействия. Светооптическая плотность кислой фосфатазы достоверно снижалась спустя один и три месяца и достоверно возрастала на 35% по отношению к контролю через шесть месяцев.

Незначительное уменьшение диаметра фолликулов щитовидной железы возрастного контроля было аналогичным в эксперименте, но с большей выраженностью спустя один и три месяца с достоверными показателями. Через шесть месяцев диаметр фолликулов достоверно увеличивался, а высота тироцитов была ниже контрольных значений.

Рис.1. Высота эпителия и диаметр фолликулов щитовидной железы в хронодинамике эксперимента

Качественный и количественный анализ паренхимы щитовидной железы при окраске по A.DesMarais and Q.N. LaHam показал перераспределение фолликулов по степени йодирования аминокислот коллоида, что эквивалентно гормонообразованию. Спустя месяц было обнаружено резкое и достоверное угнетение йодирования, о чём свидетельствовало снижение процентного содержания фолликулов с синим, йодированным коллоидом и увеличение с жёлтым - нейодированным. Снижено число опустошённых фолликулов и частично йодированных. Через три месяца наблюдения динамика йодирования соответствовала первому месяцу, но с меньшим эффектом. Спустя шесть месяцев можно было наблюдать достоверное повышение числа фолликулов, содержащих частично йодированные аминокислоты, за счёт снижения фолликулов, содержащих йодированный и нейодированый коллоид и «опустошённых».

Таким образом, в динамике наблюдаемых сроков после однократного введения водного раствора оксидов обеднённого урана было снижено йодирование аминокислот коллоида.

Анализируя состояние межфолликулярной коллагенововолокнистой стромы можно отметить увеличение её площади спустя один и три месяца, а через шесть месяцев преобладание паренхимы с достоверными значениями, на фоне активизации кровенаполнения во все наблюдаемые сроки.

Модель корреляционной адаптометрии позволила установить, что предпосылки к адаптивному состоянию возникли лишь по показателям скореллированности у диаметра фолликулов и высоты тироцитов. В результате, с отдаленностью сроков наблюдения не было обнаружено признаков реабилитации биоэффектов постурановой инкорпорации.

Адаптометрический анализ по скореллированности критериев отразил динамику адаптивного напряжения на фоне перестройки за счет приспособительных механизмов саморегуляции с формированием нового состояния и позволил оценить отклонения показателей от нормы. Анализ коэффициента поражаемости показал, что наиболее существенное его повышение было отмечено спустя один месяц после воздействия для фолликулов с йодированным и частично йодированным коллоидом, свидетель-

ствующих о нарушении гормонообразования в щитовидной железе. Спустя три и шесть месяцев, высокий показатель коэффициента поражаемости был характерен для опустошённых фолликулов, а для площади капиллярной сети - спустя шесть месяцев.

Ш Фолликулы  Сосуды  Строма

Рис.2. Соотношение паренхимы, сосудистого и коллагеново-волокнистого компонентов стромы щитовидной железы в хронодинамике эксперимента.

Примечнеие:* - р<0,05 по отношению к контролю

Коэффициент диагностической значимости морфологических критериев констатировал, что наиболее чувствительными из них были: высота тироцитов; фолликулы, содержащие частично йодированный и нейодированый коллоид. На основе множественного регрессионного анализа было установлено, что состояние паренхимы, стромы и фосфатазных ферментов щитовидной железы находилось во взаимозависимости. При этом, практически все морфологические показатели за исключением высоты тироцитов, частичнойодированных и «опустошенных» фолликулов находились в выраженной зависимости от сроков наблюдения, что еще раз подтвердило данные корреляционного анализа.

Проведенная оценка морфофункционального состояния щитовидной железы и надпочечников после однократного перо-рального введения водного раствора оксидов обеднённого урана в различные по отдаленности сроки, отразила не только биоэффекты паренхимы, но и стромального компонента, которые при комплексном исследовании реализовали ответную реакцию на уровне взаимодействия, проявлением динамических изменений.

Гистоэнзиматические исследования коры надпочечников по интегральной яркости распределения липидов [1] в зонах показали зависимость их содержания от хронодинамики наблюдаемых сроков постурановой инкорпорации. В клубочковой зоне спустя месяц наблюдалось повышение светооптической плотности липидов, через три месяца - снижение (р<0,05), а спустя шесть месяцев следы липидов не обнаружены. Сетчатая зона испытывала аналогичную динамику, но спустя шесть месяцев незначительные их признаки сохранились. В пучковой зоне накопление липидов происходило по возрастающей функции в хронодинамике эксперимента. Через месяц распределение липидов было мозаичным с большей светооптической плотностью по отношению к контролю (р<0,05). Спустя три месяца липиды распределялись мозаично, с преимуществом в наружной части пучковой зоны. К последнему сроку наблюдения сохранялась топография распределения, но интегральная яркость была максимально высокая (р<0,05). Высокая интегральная яркость липидов видимо, является результатом преобладания их синтеза над расходом, а факт перераспределения внутри пучковой и других зонах предполагает компенсаторную гипертрофию. Учитывая особенности биоэффектов обедненного урана в пролонгации, можно отметить, что максимальный уровень интегральной яркости липидов пучковой зоны надпочечников совпадал с максимальной высотой тиреоидного эпителия и тенденцией к восстановлению йодирования аминокислот коллоида в щитовидной железе спустя шесть месяцев. Видимо реализация механизмов прямой и обратной отрицательной связей между подсистемами комплекса надпочечник-щитовидная железа зависит от длительности воздействия, определяя кумулятивный ра-диотоксический характер.

Выводы. Выявленная динамика изменений исследуемых морфологических критериев щитовидной железы и надпочечников констатировала пролонгированную чувствительность в хронодинамике эксперимент, изменением морфофункционального состояния в ответ на однократное пероральное введение водного раствора оксидов обедненного урана, видимо, на фоне кумулятивного эффекта, опосредованно индуцирующего процессы на-

рушения.

Литература

1. Автандилов, Г.Г. Основы количественной патологической анатомии: учебное пособие / Г.Г. Автандилов.- М.: Медицина, 2002.- 240 с.

2. Accumalation and distribution of uranium in rats after im-plantanion with depleted uranium fragments. / G. Zhu [et al.] // J. Radiat. Res.- 2009.- Vol. 50, N3.- P. 183- 192.

3. Воронцова, З.А. Системный анализ морфофункциональных изменений в щитовидной железе при хроническом воздействии электромагнитных полей: автореф. дис.... дра биолог. наук / З.А. Воронцова.- Тула, 2004.- 34с.

4. Хрипков, И.С. Состояние местных регуляторных систем щитовидной железы при экспериментальном бластомогенезе / И.С. Хрипков // Карповские чтения: материалы 3 Всеукраинской научной морфологической конференции.- Днепропетровск: Пороги, 2006.- С. 77-78.

INCORPORATE OF LONG-TERM EFFECTS DEPLETED URANIUM ON THE ENDOCRINE GLANDS

DA. ШТЦ^ША, D.S. STEPANOV

Voronezh State Medical Academy named after NN Burdenko Health Ministry of Russian Federation, department of Histology

Morfologostatistichesky analysis of thyroid and adrenal glands after a single oral administration of an aqueous solution of depleted uranium oxides in the dynamics of long-term periods of observation. The revealed changes in the dynamics study of the morphological criteria of the thyroid and adrenal glands noted chronodynamic prolonged sensitivity of the experiment, changes in the morphofunctional state in response to a single oral administration of an aqueous solution of depleted uranium oxide, apparently, against the cumulative effect of indirectly inducing process violation.

Key words: depleted uranium, thyroid gland, adrenal gland.

УДК: 546.791-001.42

ПОЛИОРГАННЫЙ ЭФФЕКТ ОБЕДНЕННОГО УРАНА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

З.А.ВОРОНЦОВА, Г.М. НАБРОДОВ, С.А.КОСОБУЦКАЯ, С.С.СЕЛЯВИН*

В эксперименте проведено исследование органов-мишеней после однократной инкорпорации обедненного урана в отдаленные сроки. Нарушение метаболизма структурных образований органов - мишеней взаимоотягощали друг друга на фоне радиотоксического воздействия обедненного урана, формируя полиорганный эффект поражения.

Ключевые слова: обедненный уран, печень, почка, околоушная железа.

Во всех объектах биосферы: почве, воде, воздухе, минералах, живых организмах содержатся в естественной форме природные радионуклиды. Одним из трех существующих в природе радионуклидов и представляющих подавляющую часть, является уран 238 (99,3%). Обеднённый уран состоит почти полностью из U238 и его радиоактивность составляет около 60% от радиоактивности природного урана. Причинная значимость эффектов облучения обеднённого урана не установлена, но сказывается на состоянии здоровья людей, проживающих в зонах вооружённого конфликта, попадая в организм вместе с водой в виде оксида, образующегося при взрывах снарядов. С этих позиций, он может представлять серьезную опасность при производстве и испытании ядерного оружия, авариях на атомных электростанциях в результате его расщепления [3]. Обеднённый уран может вызвать как функциональные, так и органические изменения при попадании в организм. Острая урановая интоксикация характеризуется политропным действием на различные системы и механизм действия его соединений весьма разнообразен [1].

Печень как центральный орган метаболизма объединяет весь организм. По мощности ферментативных систем детоксикации, она является крупным барьером на пути чужеродных и токсических веществ из просвета кишки во внутреннюю среду орга-

* ГБОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия имени Н.Н. Бурденко», 394036, Воронежская обл., г. Воронеж, ул. Студенческая, д. 10

низма, при этом, пораженная печень может быть сама мощным источником аутоинтоксикации, прямо или опосредованно индуцируя развитие процессов полиорганной недостаточности.

Таким образом, экспериментальная модель однократного перорального введения водного раствора оксидов обедненного урана в алгоритме математических решений позволит интерпретировать нарушения.

Цель исследования — выявить морфофункциональные особенности реагирования в хронодинамике отдаленных сроков органов-мишеней, испытавших пероральное однократное введение водного раствора оксидов обедненного урана.

Материалы и методы исследования. В экспериментальном исследовании было использовано 180 половозрелых белых беспородных крыс-самцов с начальным возрастом 4 месяца. Экспериментальным животным однократно перорально вводили водный раствор оксидов обедненного урана (ОУ) в дозе 0,1 мг на 100 г массы животного. Период наблюдения после введения ОУ составил 1, 3 и 6 месяцев и этим срокам соответствовал возрастной контроль 5, 7 и 10 месяцев. Таким образом, было сформировано 6 групп (табл.). Эвтаназию экспериментальных и контрольных животных осуществляли декапитацией.

Таблица

Модель эксперимента

сроки взятия материала (мес) количество животных в группах

контрольные экспериментальные

1 ю 5C

3 Ю 5C

6 Ю 5C

всего 3C 15C

Итого животных: Ш

Протокол эксперимента в разделах выбора, содержания и выведения животных из опыта был составлен в соответствии с принципами биоэтики и правилами лабораторной практики, которые представлены в «Руководстве по содержанию и использованию лабораторных животных» и приказе МЗ РФ № 267 от 19.06.2003 г «Об утверждении правил лабораторной практики», а также с соблюдением правил гуманного обращения с животными (Report of the AVMA Panel on Euthanasia JAVMA, 2001).

Для исследования извлекали фрагменты правой доли печени, фрагменты почки и околоушной железы. Часть из них замораживали и формировали блоки с заливкой в Kilik для гистохимических исследований, другие - фиксировали в жидкости Буэна и осуществляли стандартную проводку, с последующей заливкой в парафин. На криостатных срезах были проведены гистохимические реакции для выявления активности фосфомоноэстераз и дегидрогеназ по светооптической плотности распределения ферментов, определяющих функциональность паренхимы ацинусов печени и внутридольковой системы желчевыведения, секреторных отделов и выводных протоков околоушной железы, а также канальцев коры почки. Щелочная фосфатаза (ЩФ) является маркерным ферментом желчных капилляров ЖК и холангиол (Х) в печени; канальцев почки - определяющим транспортные процессы. Глюкоза 6-фосфатдегидрогеназа (Г6-ФДГ) - маркерный фермент, определяющий содержание гликогена и окислительное повреждение мембран и являющийся ведущим диагностическим признаком состояния печени. Сукцинатдегидрогеназа (СДГ) и лактатдегидрогеназа (ЛДГ) - для выявления активности ферментов аэробного и анаэробного процессов цикла Кребса в паренхиме печени и околоушной железе [2,7]. Для обзора и качественной оценки структурной организации, кровенаполнения в ацинусах, изменения структуры цитоплазмы гепатоцитов парафиновые срезы печени окрашивали гематоксилином-эозином. Специальный метод полихроматофильной окраски ядер гепатоцитов по методике Balogh, модифицированной А.Н. Яцковским, использован для выявления хромосомного аппарата с оценкой его биосинтетической активности по морфофункциональным особенностям хроматина. Методы окраски по Маллори и по Ван-Гизону использованы для выявления фиброзирования печени с развитием в ее паренхиме соединительной ткани, способствующей возникновению функциональной недостаточности гепатоцитов и нарушению архитектоники сосудистого русла. Для оценки портального гомеостаза проводили качественную и количественную оценку тучных клеток (ТК) при окраске основным коричневым с докраской гематоксилином по Шубичу М. Г. В выборе