Патогенетические аспекты развития артериальной гипертензии у работников угольной промышленности

Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2015. № 1

УДК 616.12-008.331. 1 -092-057:622.333

ПАТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИИ У РАБОТНИКОВ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

О. И. БОНДАРЕВ, М. С. БУГАЕВА

Государственное бюджетное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования «Новокузнецкий государственный институт усовершенствование врачей» Минздрава РФ, научно-исследовательская лаборатория патологической анатомии, Новокузнецк, Россия

Проведено гистоморфометрическое исследование сосудов малого круга кровообращения в ткани легких 17 шахтеров, проработавших в условиях запыленности в среднем 14,1±0,5 года, считавшихся здоровыми по результатам динамического наблюдения и погибших при техногенной катастрофе. Результаты исследования показали, что в сосудах легких шахтеров происходит увеличение толщины эндотелиального слоя, гипертрофия гладкомышечных структур и развитие периваскулярного склероза. Изменения структур стенки сосуда приводят к его утолщению и уменьшению относительного просвета сосуда, что создает условия для развития легочной гипертонии. Гипертрофия гладкомышечного компонента медии рассматривается как одно из проявлений системного кониотического процесса, разыгрывающегося в стенке легочных сосудов и, как следствие, обусловливающего дальнейшее повышение артериального давления вторичного характера. Полученные результаты диктуют необходимость разработки методов раннего мониторинга сердечно-сосудистой системы у работников угольной промышленности для выявления латентной и начальной стадий легочной гипертонии.

Ключевые слова: сосуды малого круга кровообращения, артериальная гипертензия, периваскулярный фиброз, эндотелиоз, гипертрофия мышечного слоя.

PATHOGENETIC ASPECTS OF DEVELOPMENT OF ARTERIAL HYPERTENSION IN COAL WORKERS

O. I. BONDAREV, M. S. BUGAEVA State Bungetary Educational Institution of Additional Professional Education Novokuznetsk State Institute of Postgraduate Medicine of Ministry of Health of the Russian Federation,

Novokznetsk, Russia

We carried out gistomorphometrical researches of vessels of the small circle of blood circulation in the pulmonary tissue of 17 miners which had worked under dust conditions on the average 14,1±0,5 years. They were considered as healthy according to the results of dynamic observation and they perished due to technogenic catastrophe. The results showed that the thickening of the endothelial layer, the hypertrophy of smooth muscle structures and the development of perivascular sclerosis are happened in the vessels of the lungs of miners. Changes of the structure of the vessel wall lead to its thickening and reduction the lumen of the vessel, that creates conditions for the development of pulmonary hypertension. The hypertrophy of smooth muscle structures is considered as one of the manifestations of systemic coniotic processes which occur in the wall of the pulmonary vessels and consequently causes a further increase in blood pressure that has secondary character. The obtained results dictate the need to develop methods of early monitoring of the cardiovascular system in coal workers to detect latent and the initial stages of pulmonary hypertension.

Key words: vessels of pulmonary circulation, arterial hypertension, perivascular fibrosis, endotheliosis, hypertrophy of the muscle

layer

Представления о развитии вторичной легочной гипертонии при заболеваниях легких, включая и пневмокониозы, дискутабельны в части определения сроков ее появления, патогенетических механизмов и компенсации тканевых структурных элементов. Тяжелые и специфические условия труда в угледобывающей отрасли определяются микроклиматическими условиями непосредственно на рабочем месте, запыленностью, загазован-

ностью воздуха рабочей зоны, высоким уровнем шума, вибрации, тяжестью и напряженностью труда, стажа и т. д. Все это наряду с традиционными факторами риска развития сердечно-сосудистых заболеваний (курение, генетические факторы, нарушение обмена веществ и экологические неблагоприятные факторы и др.) способствует высокой распространенности артериальной ги-пертензии (АГ) среди работников угольных пред-

приятий. Прогноз больных с АГ определяется не только степенью повышения АД, но и в первую очередь наличием начальных изменений сосудов легких, являющихся триггерными механизмами запуска основных патологических процессов, включая в дальнейшем гипертрофию миокарда -клинически обоснованное условие сердечно-сосудистых осложнений.

В связи с этим целью нашего исследования является патоморфологическое и морфометриче-ское изучение сосудов легких с установлением общих закономерностей изменений всех структурных элементов гемодинамической системы и распространенности сосудистых изменений.

Материалы и методы

Проведено гистоморфометрическое изучение сосудов малого круга кровообращения (МКК) в ткани легких, полученной при судебно-медицинской экспертизе 12 лиц, погибших в автодорожной катастрофе (группа контроля, ГК), и 17 шахтеров (ГШ), погибших при техногенной катастрофе и считавшихся по результатам медицинских осмотров абсолютно здоровыми. Возраст лиц ГК не превышал 25 лет, возраст лиц в ГШ составлял 34,4±0,5 года, продолжительность подземного стажа - 14,1±0,5 года.

Гистологические исследования проводились по стандартной методике. Кусочки тканей фиксировали в нейтральном 12 %-ном формалине и подвергали химической обработке при помощи аппарата для гистологической проводки АТ-4М. На микротоме МС-1 готовили срезы толщиной 3-5 микрон (цт), которые в дальнейшем окрашивали гематоксилином и эозином, а также пикро-фуксином по методу Ван Гизона с докраской эластических и коллагеновых структур легких по Гей-денгайну и трехцветной одномоментной окраской по Касону. Микроскопирование гистологических препаратов проводилось с помощью микроскопа Nikon Eclipse E 2000 с цифровой камерой DS Fil. Для морфометрического исследования использовалась компьютерная программа BioVision 4.0, определяющая линейные размеры с точностью до 0,5 цт. Программа позволяла по кривизне сегментарных отрезков сосудов реконструировать их диаметры, а также определять площади объектов, выделяющихся вручную и спектрально. Линейные размеры в каждом гистологическом образце измерялись 10-15 раз, поэтому количество измерений на порядок превышало количество гистологических объектов.

Исследовались структуры легочных артерий, в которых определялись наружный диаметр

(Днар), толщина эндотелия (Тэнд), слоя гладко-мышечных клеток (Тгмк), стенки сосуда (Тсс), пе-риваскулярного склероза (Тпвс). Относительная толщина стенки артерии, так называемый индекс Керногана (ИК), определялся по формуле:

ИК = (2 х Тсс) : Днар.

Индекс Керногана позволял оценить изменение толщины стенки артерии, не связанное с изменением ее калибра, и составлять определенное представление о степени вазообструктивности.

Рассчитывали средние значения показателей (М) и стандартные ошибки среднего значения (±т). Статистическая обработка выполнялась с использованием критерия ^Стьюдента для парных измерений, а сравнение распределения частот случаев в группах наблюдений - по величине %2, также выполнялся корреляционный анализ. Различия считались статистически достоверными при р<0,05.

Результаты и обсуждение

Число случаев исследованных артерий (п) разного наружного диаметра и значения этих диаметров (М±т) представлены в таблице 1.

Таблица 1

Частота случаев изученных легочных артерий разного диаметра и их значения в контрольной и изучаемой группах

Наружный диаметр сосуда

Группа контроля Группа шахтеров

n

<100 5 (10,0) 88,4±5,45 8 (5,2) 79,2±5,80

>100-<250 14 (28,0) 156,1±9,85 44 (28,4) 180,3±6,85

>250-<500 19 (38,0) 335,8±15,5 57 (36,8) 367,2±10,0

>500-<1000 9 (18,0) 709,8±46,4 38 (24,5) 654,1±26,9

>1000 3 (6,0) 1386,6±83,3 8 (5,2) 1311,3±48,4

В целом 50 (100) 391,1±46,7 155(100) 418,4±27,0

Выбранные диаметры сосудов соответствовали представлениям о калибрах прекапилляров и артериол (<100 цт), мелких артерий мышечного типа (>100-<1000 цт) и артерий среднего калибра, относящихся к сосудам эластического типа (>1000 цт). Таким образом, исследовались преимущественно сосуды МКК, определяющие величину сосудистого сопротивления. Различия частот случаев были статистически недостоверны (х2=1,49; d.f.=4; р>0,05). Измеряющийся сотнями микрон разрыв в калибре сосудов, относящихся к одному типу, делал ненужным статистическое сравнение калибров изученных сосудов между группами, отличающихся на 15-20 цт .

Средние значения Тэнд, Тгмк, Тсс, Тпвс в сосудах каждого калибра представлены в таблицах 2-6.

Поскольку каждая структура стенки измерялась 10-20-кратно, частота случаев измерений на порядок была выше количества образцов исследованной ткани.

Структуры стенки сосудов не имели морфологических признаков воспаления, но содержали многочисленные очаги скопления пылевых частиц, не имевших четких признаков гранулем.

Таблица 2

Толщина эндотелия в артериях изучаемых групп

Наружный Частота измерений и толщина эндотелия в артериях

диаметр артерий (цт) Группа контроля Группа шахтеров

п Тэнд

<100 103 2,13±0,08 74 3,51±0,20

>100-<250 140 2,73±0,08 320 3,37±0,29

>250-<500 267 3,03±0,08 571 4,04±0,24

>500-<1000 137 2,57±0,08 259 4,53±0,29

>1000 18 3,34±83,3 49 3,21±0,11

В целом 665 2,74±0,04 1273 4,48±0,11

Таблица 3

Толщина гладкомышечного слоя в артериях изучаемых групп

Наружный Частота измерений и толщина гладкомышечного слоя

диаметр артерий (цт) Группа контроля Группа шахтеров

п Тгмк

<100 110 3,17±0,11 46 19,45±0,48

>100-<250 165 6,82±0,43 227 23,02±0,73

>250-<500 270 12,05±0,36 657 42,27±0,78

>500-<1000 129 29,35±1,03 317 51,39±1,51

>1000 20 49,39±3,21 69 77,73±3,36

В целом 694 13,69±0,49 679 42,21±0,83

Утолщение эндотелия и диффузная гипертрофия гладкомышечного компонента (ГМК) приводили, естественно, к утолщению стенки сосуда.

Значения относительной толщины артерии, или ИК, представлены в таблице 4.

Периваскулярный склероз встречался практически только в сосудах в ГШ и носил диффузный характер (табл. 5).

Как по литературным данным, так и по данным, полученным в предыдущих исследованиях, периваскулярный склероз развивался синхронно с такой же степенью выраженности, как и периброн-хиальный склероз, почему в случаях близкого расположения бронхов и артерий идентификация его - перибронхиальная или периваскулярная -имела риторической характер [5, 6, 7].

Таблица 4

Значения индекса Керногана в артериях изучаемых групп

Наружный диаметр артерий Частота измерений и значения индекса Керногана

Группа контроля Группа шахтеров

п ИК

<100 110 11,0±0,31 113 34,55±0,83

>100-<250 245 10,59±0,33 485 23,90±0,52

>250-<500 340 9,23±0,19 799 23,09±0,37

>500-<1000 153 8,39±0,24 462 16,58±0,51

>1000 50 4,90±0,47 99 12,12±0,67

В целом 898 9,52±0,14 1938 21,60±0,25

Таблица 5

Толщина периваскулярного склероза в группах

Наружный Частота измерений и величина периваскулярного склероза

диаметр сосуда (цт) Группа контроля Группа шахтеров

п Тпвс

<100 - - 70 17,80±1,28

>100-<250 - - 428 27,47±0,79

>250-<500 10 15,77±1,05 761 47,90±1,11

>500-<1000 9 28,31±1,48 413 87,73±5,84

>1000 - - 79 113,01±8,89

В целом - - 1751 54,03±1,61

По результатам исследования можно констатировать, что у шахтеров происходит увеличение толщины эндотелиального слоя, гипертрофия гладко-мышечных структур и развитие периваскулярного склероза.

Изменения структур стенки сосуда приводят к его утолщению и уменьшению относительного просвета сосуда, то есть развитию его обструк-тивности, создающей условия для развития легочной гипертонии. Размеры морфологических структур обнаруживали линейную зависимость от калибра артерии, что позволило использовать корреляционный анализ как для количественного выражения этой диаметропосредованной зависимости, так и выявления закономерностей межтканевых и межструктурных взаимодействий (табл. 6).

Таблица 6

Коэффициенты корреляции морфологических

структур в артериях группы шахтеров

!энд

Днар 0,06 0,57 0,62 0,45 -0,35

Тэнд • -0,09 0,02 -0,09 -0,10

Тгмк • • 0,99 0,44 0,22

Тсс • • • 0,47 0,35

Тпвс • • • • -0,07

Значения коэффициентов корреляции с >0,195 считались статистически достоверными.

По величинам коэффициентов корреляции непосредственно независимых факторов (Тэнд, Тгмк, Тпвс) между собой и с ИК можно заключить, что в группе шахтеров выраженность пери-васкулярного склероза хоть и была связана с калибром артерии и тесно коррелировала со степенью гипертрофии ГМК, тем не менее не влияла на относительную толщину сосудистой стенки, то есть не обладала вазообструктивностью.

Структурой, суживающий просвет артерии, являлись гипертрофированные ГМК. Выраженность этого процесса была большей в сосудах меньшего калибра, о чем свидетельствовали данные таблицы 4 и отрицательный характер корреляции между значениями Днар и ИК.

Выводы

Развитие выраженного периваскулярного склероза на фоне признаков кониотического воспаления в респираторных структурах легких является несомненным доказательством пневмокониоти-ческого процесса и ремоделирования сосудов легких. Изменения в артериях МКК, такие как увеличение толщины эндотелиального слоя, гипертрофия гладкомышечных структур и развитие периваскулярного склероза, соответствующие понятию продуктивности и приводящие к значительному уменьшению просвета артерий и, как следствие, создающие условия для развития легочной гипертонии, манифестно представлены у шахтеров уже на ранних, так называемых доклинической и дорентгенологической стадиях пылевой патологии органов дыхания.

Значительная степень гипертрофии ГМК, обладающих способностью к синтезу коллагена, хорошо известная их причастность к процессам перемоделирования содержащих их структур и воспалительная сущность специфического кониотического процесса позволяют рассматривать гипертрофию ГМК не как компенсаторную или реактивную реакцию, а как одно из проявлений системного кониотического процесса, разыгрывающегося в стенке легочных сосудов и, как следствие, обусловливающее дальнейшее повышение артериального давления вторичного характера.

Из вышесказанного следует, что вне зависимости от стажа работы в подземных условиях у работников угольной промышленности создаются условия для развития сердечно-сосудистой патологии, в связи с чем оценка состояния здоровья работников угольной промышленности должна быть комплексной. Необходима разработка мето-

дов раннего мониторинга сердечно-сосудистой системы у шахтеров. В разряд обязательных методов исследования, на наш взгляд, должно в полной мере войти допплерэхокардиографическое исследование для выявления латентной и начальной стадий легочной гипертонии у шахтеров.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ/REFERENCES

1. Шершевский Б. М. Кровообращение в малом круге. М.: Медицина; 1970. 304 с.

Shershevskiy B. M. Krovoobrashchenie v malom kruge. Moskva: Meditsina; 1970. 304 s. [In Russ].

2. Шацких H. А., Разумов В. В., Зинченко В. А. Легочная гипертензия как начальное проявление пылевой патологии органов дыхания. Артериальная гипертония в практике врача-терапевта, невролога, эндокринолога и кардиолога. Материалы II Всероссийской научно-практической конференции; 2006. С. 67-69.

Shatskikh N. A., Razumov V V., Zinchenko V A. Legochnaya gipertenziya kak nachal'noe proyavlenie pylevoy patologii organov dykhaniya. Arterial'naya gipertoniya v praktike vracha-terapevta, nevrologa, endokrinologa i kardiologa. Materialy II Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferen-tsii; 2006. S. 67-69. [In Russ].

3. Есипова И. К., Крючкова Г. С. Гипертония малого круга кровообращения. Легкое в патологии. Новосибирск: Наука; 1975. С. 132-166.

Esipova I. K., Kryuchkova G. S. Gipertoniya malogo kruga krovoobrashcheniya. Legkoe v patologii. Novosibirsk: Nauka; 1975. S. 132-166. [In Russ].

4. Бахирева И. Д., Вагина Е. Р., Ганюшкина С. М., Бу-нимович Г. И. Клинико-функциональная характеристика асбестоза стадии 0-1. Профессиональные болезни пылевой этиологии. Вып. VI. Сб. научных трудов. М.; 1989. С. 26-30.

Bakhireva I. D., Vagina E. R., Ganyushkina S. M., Bu-nimovich G. I. Kliniko-funktsional'naya kharakteristika asbe-stoza stadii 0-1. Professional'nye bolezni pylevoy etiologii. Vyp.VI. Sb. nauchnykh trudov. Moskva; 1989. S. 26-30. [In Russ].

5. Бондарев О. И., Разумов В. В. Патоморфологические изменения бронхов и сосудов системы легочной артерии на дорентгенологической стадии антракосиликоза у шахтеров. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2009; 1(6), 11: 1203-1206.

Bondarev O. I., Razumov V V Pathomorphology changes of bronchuses and vessels of pulmonary artery system on pre-radiological stage at coal-miners with coal-miners disease. Iz-vestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy Akademii Nauk. 2009; 1(6), 11: 1203-1206. [In Russ].

6. Бондарев О. И., Разумов В. В., Бугаева М. С., Михайлова H. H., Сурков А. М. Патоморфологические изменения бронхов и сосудов системы легочной артерии на дорентгенологической стадии антракосиликоза у шахтеров. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2010; 4 (74): 79-84.

Bondarev O. I., Razumov V. V., Bugaeva M. S., Mikhay-lova N. N., Surkov A. M. Pathomorphological changes of bronchis and pulmonary arteries on non-x-ray sings stage coal-worker pneumoconiosis. Byulleten' Vostochno-Sibirskogo

nauchnogo tsentra Sibirskogo otdeleniya Rossiyskoy Akade-ти meditsinskikh паик. 2010; 4 (74): 79-84. [1п Russ].

7. Бугаева М. С., Бондарев О. И., Разумов В. В., Чердан-цевМ. В., Рыкова О. В., Шрайбер С. А. Системные изменения внутренних органов у шахтеров. Медицина XXI века: сборник материалов II Межрегиональной юбилейной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 85-летию Новокузнецкого ГИУВа. Новокузнецк; 2012. С. 20-22.

Bugaeva M. S., Bondarev O. I., Razumov V. V., Cherdan-tsev M. V., Rykova O. V., Shrayber S. A. Sistemnye izmene-niya vnutrennikh organov u shakhterov. Meditsina XXI veka: sbomik materialov II Mezhregional'noy yubileynoy nauchno-prakticheskoy konferentsii molodykh uchenykh, posvya-shchennoy 85-letiyu Novokuznetskogo GlUVa. Novokuznetsk; 2012. 20-22. [In Russ].

Статья поступила: 25.02.2015

Для корреспонденции: Бондарев Олег Иванович Адрес: 654005, г. Новокузнецк, пр. Строителей, 5 Тел. 8 (3843) 45-56-41 E-mail: gis.bondarev@yandex.ru

For correspondence: Bondarev Oleg

Address: 5, Stroiteley pr., Novokuznetsk, 654005, Russian Federation Tel. 8 (3843) 45-56-41 E-mail: gis.bondarev@yandex.ru