Влияние факторов угледобывающего производства на морфологические показатели почек лабораторных крыс

© ЗЫКОВА Л. Д., ШИНКАРЕНКО Е.А., САВЧЕНКО А.А.

УДК: 616.61-091.8-02:622.332:599..323.4

ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ УГЛЕДОБЫВАЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА НА МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОЧЕК ЛАБОРАТОРНЫХ

КРЫС

Л.Д. Зыкова, Е.А. Шинкаренко, А.А. Савченко

Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф.

Войно-Ясенецкого, ректор - д.м.н., проф. И.П. Артюхов;

НИИ медицинских проблем Севера СО РАМН, директор - член-корр.

РАМН В. Т. Манчук.

Резюме. Проведен анализ патоморфологических изменений в почках лабораторных крыс при комплексном воздействии производственных факторов открытой добычи угля. Выявлена взаимосвязь степени выраженности патологических изменений гломерулярного и тубулярного отдела нефрона в зависимости от интенсивности воздействия шума вибрации и запыленности. Установлено, что умеренное воздействие производственных факторов приводит одновременно к гипертрофии и атрофии клубочков и капсулы Шумлянского-Боумена. При усиленном воздействии производственных факторов выявлен склероз клубочков, появление эозинофильных масс в просвете боуменовой капсулы. Доказано, что выраженность патологических изменений нефроэпителия взаимосвязана с силой воздействия факторов.

Ключевые слова: крыса, почка, уголь.

Зыкова Лариса Дмитриевна - д.м.н., проф., зав. каф. патологической анатомии им. проф. П.Г. Подзолкова КрасГМУ; e-mail: patanatomia@krasgmu.ru.

Шинкаренко Екатерина Алексеевна - клинический ординатор НИИ медицинских проблем Севера СО РАМ, e-mail: Lora55555 @yandex.ru.

Савченко Андрей Анатольевич - д.м.н., проф., зав. лабораторией молекулярно-клеточной физиологии и патологии НИИ медицинских проблем Севера СО РАМН, зав. каф. физиологии КрасГМУ, e-mail: aasavchenko@yandex.ru.

Изучение влияния угля и его производных на протяжении многих лет остается актуальным в силу распространенности угледобывающей, углеперерабатывающей промышленности и возникающей в производственных условиях профпатологии рабочих [2,3,4,5]. Специфика профзаболеваний часто обусловлена не только воздействием экотоксиканта, но и связана с влиянием сопутствующих факторов производственного процесса [1]. В условиях открытой добычи угля на организм рабочих наибольшее воздействие оказывают запыленность, вибрация и шум.

Целью исследования явилось изучение патоморфологических изменений в почках лабораторных крыс при комплексном воздействии производственных факторов на рабочих площадках роторных экскаваторов угольного разреза ОАО «Бородинский».

Материалы и методы

В эксперименте использовались 30 самцов лабораторных крыс в возрасте 3 мес. Животные были разделены на три подопытные группы, по 10 крыс в каждой. Две экспериментальные группы были расположены на рабочих площадках роторных экскаваторов выполняющих добычу гумусового, бурого угля марки 2Б. Первая группа животных 30 дней содержалась в щитовом отделении роторного экскаватора 7 (РЭ7), где отмечается умеренное воздействие вибрации, шума и запыленности. Вторая группа животных содержалась в течение 15 дней в машинном отделении роторного экскаватора 4 (РЭ4), где наиболее высокий уровень шума и вибрации при

работе экскаватора, затем на 15 дней животные переводились в щитовое отделение, где показатели шума и вибрации значительно ниже. Контрольная группа крыс в течение всего эксперимента содержалась в нерабочей зоне угольного разреза.

Из эксперимента животные выводились путем перерезки почечной артерии под эфирным наркозом, с соблюдением требования приказа №724 Минздрава СССР от 13.11.84 г. «Правила проведения работ с экспериментальными животными». Кусочки почки фиксировались в 10% нейтральном формалине, парафиновые срезы окрашивались гематоксилином и эозином и по Ван-Гизону. С помощью световой микроскопии проведена морфологическая оценка полученных срезов.

По результатам исследования была сформирована база данных. Подсчитывалось абсолютное и относительное число животных с наличием и отсутствием признака. Достоверность различий определяли по %2. Статистический анализ осуществляли в пакете прикладных программ Statistica 7.0 (StatSoft Inc., 2004).

Результаты и обсуждение

При макроскопическом исследовании у животных обеих подопытных групп и в контрольной группе визуально почки бобовидной формы, капсула гладкая, блестящая, снимается легко, обнажая гладкую поверхность почек. На разрезе ткань почек красно-коричневого цвета, граница между слоями почек четкая. Лоханки свободные, мочеточники проходимы, слизистая оболочка светло-серого цвета, гладкая, влажная, блестящая.

У 60% животных первой группы (РЭ7) в корковом и мозговом веществе встречаются клубочки, уменьшенные в размерах, большинство измененных клубочков с неравномерно утолщенной капсулой Шумлянского-Боумена, за счет избыточного разрастания соединительной ткани, набухания соединительно-тканых волокон и лимфогистиоцитарной инфильтрации (рис.

1,а). У 40% животных наравне с атрофичными клубочками в корковом и

мозговом веществе встречаются клубочки с признаками гипертрофии, без утолщения капсулы Шумлянского-Боумена, но с резко выраженным набуханием капиллярных петель сосудистых клубочков и пролиферацией эндотелиоцитов, в единичных случаях встречаются очаговые некрозы капиллярных петель (табл. 1). У 70% крыс выявлено набухание, склероз капсулы Шумлянского-Боумена, которые сопровождаются очаговой мезангиально-эндотелиальной пролиферацией. У двух животных данной группы в просвете капсулы Шумлянского-Боумена в небольшом количестве определяются зернистые эозинофильные массы с примесью слущенных эпителиоцитов и детрита.

Клетки, выстилающие проксимальные канальцы, с признаками зернистой и гиалиново-капельной дистрофии (отмечается набухание клеток, отторжение щеточной каемкой, в эозинофильной цитоплазме белковая зернистость, ядра клеток крупные с четко очерченными ядрышками) (рис. 1,б). У 20% животных данной группы очагово, в юкстагломерулярной зоне встречаются проксимальные канальцы, эпителий которых с признаками гидропической дистрофии. Нужно отметить, что у этих же крыс наблюдаются наиболее выраженные склеротические изменения почечных телец и поражение сосудистых клубочков. У всех особей данной группы, наравне с дистрофическими изменениями нефроэпителия, встречается некроз отдельных клеток, а у 70% животных - очаги некроза (табл. 1). В 100% случаев просветы проксимальных канальцев содержат небольшое количество эозинофильного фильтрата с примесью клеточного детрита. Дистальный нефроэпителий, с бледно-эозинофильной цитоплазмой и крупным базофильным ядром, у всех животных данной группы в большинстве поперечных срезов канальцев определяются по 1-3 безъядерных клетки. В 70% случаев просветы дистальных канальцев содержат небольшое количество зернистого эозинофильного фильтрата. Строма коркового вещества не изменена, в 20% случаев очагово инфильтрирована лимфоцитами и гистиоцитами. У 30% крыс данной группы

полиморфноклеточные инфильтраты расположены перивазально, стенки этих дуговых артерий неравномерно утолщены за счет гиперплазии мышечного слоя, набухания внутренней эластической мембраны, часть эндотелиальных клеток с признаками набухания.

У животных второй экспериментальной группы, содержавшихся в условиях усиленного воздействия производственных факторов (РЭ4), также наблюдается поражение почечных телец и тубулярного отдела нефрона. В 100% случаев в корковом и мозговом веществе отмечается атрофия, гипертрофия, склероз почечных телец различной степени выраженности (рис

2,а). Гипертрофированные клубочки, преимущественно с неизмененной капсулой Шумлянского-Боумена и эндотелиально-мезангиальной выстилкой, часто в просвете капсулы определяется эозинофильный фильтрат. Базальная мембрана капилляров сосудистых клубочков утолщена, эндотелий набухший, встречаются некрозы капиллярных петель. Атрофия и сегментарный склероз клубочков наблюдается в 70% случаев, просвет капсулы уменьшен, частично выполнен эозинофильными массами, эндотелиально-мезангиальная выстилка изменена (отмечается набухание мезангиальных клеток, их неравномерно выраженная пролиферация, в некоторых почечных тельцах частичная и полная десквамация эпителия в просвет капсулы) (табл. 1). У 30% животных в корковом и мозговом веществе определяется небольшое количество тотально склерозированных почечных телец, перигломерулярно сформированы лимфогистиоцитарные инфильтраты. Дистрофические изменения канальцевого нефроэпителия выражены в большей мере, по сравнению с животными первой группы. У всех особей данной группы выражена зернистая и очаговая гиалиново-капельная дистрофия эпителия проксимальных канальцев (рис. 2,б). В 80% случаев выявлена очаговая гидропическая дистрофия проксимального нефроэпителия,

сопровождающаяся некробиотическими изменениями, и некрозом отдельных клеток. Просветы канальцев частично выполнены зернистыми эозинофильными массами и клеточным детритом. Дистальный

нефроэпителий - с зернистой нежно-эозинофильной цитоплазмой и крупным базофильным ядром, в просветах канальцев следы эозинофильных масс. У 60% крыс строма мозгового вещества очагово инфильтрирована лимфоцитами, гистиоцитами и небольшим количеством фибробластов, в некоторых полях зрения определяются мелкие очаги склероза (табл. 1). Стенки дуговых сосудов у животных данной группы не изменены.

Анализируя полученные данные, установлено, что комплексное воздействие угольной пыли, вибрации и шума оказывает негативное воздействие на ткань почек. Так, у животных, содержавшихся на РЭ 7, поражаются сосудистые клубочки: гипертрофия части клубочков

проявляется изменением капилляров с минимальными изменениями капсулы Шумлянского-Боумена. Данные изменения клубочков наиболее характерны при компенсаторной стадии развития нефроза. Однако более чем у половины животных данной группы определяются почечные тельца с выраженным склерозом капсулы Шумлянского-Боумена и сосудистых клубочков. Изменения тубулярного отдела нефрона представлены белковой дистрофией вплоть до некробиоза и некроза отдельных клеток, а в 20% случаев очаговой гидропической дистрофией проксимального нефроэпителия. У животных, подвергнутых усиленному воздействию исследуемых производственных факторов на РЭ 4, аналогичные изменения гломерулярного и тубулярного отдела нефрона встречаются чаще, и более выражены. Так, наряду с гипертрофированными клубочками, определяются клубочки атрофированные и склерозированные. Отходящие от них канальцы с явлениями атрофии, гидропии и гиалиновокапельной дистрофии извитых и прямых канальцев.

COMBINED IMPACT OF FACTORS RELATED WITH OPEN COAL MINING ON KIDNEY MORPHOLOGICAL INDEXES IN LABORATORY

RATS

L.D. Zykova, E.A. Shinkarenko, A.A. Savchenko

Krasnoyarsk State Medical University named after prof. V.F. Voino-Yasenetsky

Abstract. We analyzed pathological and morphological changes in the rat kidney during complex impact of open coal mining factors. The relationship among severity of pathological changes of glomerulus and tubule section of the nephron and intensity of noise, vibration and level of dusting was found out. It was revealed that mild influence of production factors leads to hypertrophy of glomerulus and atrophy of Bowman's capsule. Increased influence of production factors results into glomerulus sclerosis, appearance of eosiniphilic mass in the Bowman’s Capsule. We proved that expression of pathological changes of nephron epithelium is correlated with production factors’ load.

Key words: rat, kidney, coal

Литература

1. Базелюк Л.Т. Цитоморфологические и метаболические изменения в надпочечниках крыс при действии угольно-породной пыли и физической нагрузки // Гигиена и санитария. - 2003. - № 4. - С. 55-57.

2. Беляева И. Н. Цито- и гистологические критерии развития экологически обусловленной патологии // Гигиена и санитария. - 2006. - №5. - С. 17-19.

3. Истмаилова А.А. Информационные системы учета

профессиональных заболеваний пылевой этиологии // Гигиена и санитария. - 2006. - № 2. - С. 37-40.

4. Олещенко А.М. Оценка риска заболеваемости рабочих угольных разрезов Кузбасса от производственных факторов // Бюл. Науч. Сов. "Мед.-экол. пробл. работающих". - 2004. - № 4. - С. 51-54.

5. Семенихин В.А. Особенности формирования профессиональной патологии у шахтеров Кузбасса // Бюл. Вост.-Сиб. науч. центра СО РАМН. - 2004. - № 4. - С. 33-37.

Таблица 1

Распространенность патоморфологических признаков в почках крыс содержавшихся на рабочих площадках роторных экскаваторов угольного

разреза

Признаки Контроль

% мышей внутри группы абс. кол-во мышей % мышей внутри группы абс. кол-во мышей % мышей внутри группы абс. кол-во мышей

Атрофия клубочков 0 0 60* 6 100* 10

Г ипертрофия клубочков 10 1 30* 3 100* 10

Склероз капсулы Шумлянского-Боумена 0 0 50* 5 70* 7

Фильтрат в просвете капсулы Шумлянского-Боумена 0 0 20 2 80* 80

Зернистая дистрофия эпителия проксимальных канальцев 2 20 100* 10 100* 10

Гидропическая дистрофия эпителия проксимальных канальцев 0 0 20 2 80* 8

Очаговые некрозы

эпителия проксимальных канальцев 0 0 70* 7 30 3

Эозинофильные массы в просветах проксимальных канальцев 0 0 100* 10 100* 10

Эозинофильные массы в просветах дистальных канальцев 0 0 70* 7 30 3

Примечание: * -p<0,05 достоверно в сравнении с контрольной группой.

б

Рис.1. Изменения в ткани почек крыс после умеренного воздействия производственных факторов на рабочей площадке РЭ7. Окраска гематоксилином и эозином, Х 400.

а - склероз, лимфогистиоцитарная инфильтрация капсулы Шумлянского-Боумена, атрофия клубочка, коллапс капиллярных петель.

б - зернистая, гиалиново-капельная дистрофия проксимального

нефроэпителия, набухание, частичная десквамация щеточной каемки в просвет канальца, некрозы отдельных клеток нефроэпителия, следы эозинофильных масс в просветах канальцев.

'л

*

/

л

—,

"-K<r

M

-Awm.

w

S'X;:

&

' Wit

L *

fn >.}' fll. J- r

!(«> * L i <( j

*V- '= ^

1 " . .  ’  r?*T

а

mamm

6

a

Рис. 2. Изменения в ткани почек крыс после усиленного воздействия производственных факторов на рабочих площадках РЭ4. Окраска гематоксилином и эозином, Х 400

В корковом веществе гипертрофия, атрофия и склероз гломерул, перигломерулярно неравномерно выраженная лимфогистиоцитарная инфильтрация. Дестрофические изменения канальцевого нефроэпителия, следы эозинофильных масс в просветах канальцев. б - зернистая, гиалиновокапельная дистрофия проксимального нефроэпителия, некроз отдельных клеток эпителия, эозинофильный фильтрат и детрит в просветах канальцев.