Влияние природного клиноптиллолита на структурно-функциональную организацию легкого при воздействии фторидов

Ранее нами было показано, что в экспериментальных условиях уремического токсикоза, вызванного нефрэктомией, или же на моделях токсических нефропатий (отравление ртутью, фтористые нефропатий) природный клиноптиллолит, используемый в качестве энтеросорбента, проявляет выраженные протекторные свойства: увеличивается продолжительность жизни лабораторных животных, а во внутренних органах сдерживается деструкция и активируются процессы структурного восстановления [5,6, 7,8,17]. Важно, что положительное влияние цеолитовой энтеросорбции проявляется как на локальном уровне - в органах, непосредственно контактирующих с сорбентом (например, в тонком кишечнике), так и на системном (например, в печени) - в органах, которые не соприкасаются с клиноптиллолитом, но которые проявляют достаточно высокую чувствительность к детоксицирующему воздействию. Что же касается легких - органе, структурно-функциональное состояние которого при фтористых интоксикациях во многом остается неясным, то механизмы участия его структур в процессах дезинтоксикационного адаптагенеза изучены недостаточно.

Цель исследования, результаты которого изложены в статье: изучить характер влияния природного клиноптиллолита на структурно-функциональную организацию легкого в условиях фтористой интоксикации.

Материал и методы.

Половозрелых самцов крыс линии Вистар подвергали фтористому воздействию путем содержания на рабочих площадках в электролизных цехах Красноярского алюминиевого завода. Концентрация фтористого водорода в атмосфере рабочей зоны колебалась в пределах 0,2-0,6 мг/м3, температура воздуха - в пределах 22-24 "С. Смягчение адаптации животных к условиям обитания в цехе осуществлено путем последовательного увеличения времени экспонирования - первые две недели по 2, 4, 6 и 12 часов в сутки. Затем от трех недель до 2,5 месяца по 24 часа ежедневно. Крыс первой группы содержали в электролизном цехе на стандартном рационе. Крысам второй группы, также содержавшихся в электролизном цехе, вводили в корм цеолитизированный туф Холинского месторождения, содержавший, по данным ЯМР-спектроскопии, 55-60 объемных процентов клиноптиллолита. Цеолит добавляли в корм в виде порошка тониной помола 0,1 мм в дозе 2-3% от влажной массы суточного рациона. Группа «цеолитового» контроля составлена из здоровых крыс, которым вводили в корм тот же вид цеолита на указанных выше условиях. Крыс контрольной группы содержали на стандартном рационе вивария. Каждая экспериментальная группа состояла из 5-7 животных. Из эксперимента крыс выводили путем декапи-тации под поверхностным эфирным наркозом.

Гистологические срезы легкого окрашивали гематоксилином, по Ван Гизону и выборочно реактивом Шиффа. Морфологические изменения оценивали методами гис-тостереометрии с использованием тест-системы Вейбеля [1,4]. Достоверность различий морфометрических показателей оценивали по ^критерию Стьюдента.

Результаты.

У крыс, содержавшихся в электролизном цехе на стандартном рационе, значительная часть дыхательных эпителиоцитов находится в состоянии дистрофии. Основным видом дистрофии является вакуолизация цитоплазмы. Относительный объем ядерной фракции дыхательных эпителиоцитов достоверно выше, чем контроле (табл. 1), что свидетельствует о пролиферативном возбуждении эпителиальных клеток Показатель относительного объема бокалоцитов практически в 2 раза выше, чем в контроле. Терминальные и большая часть респираторных бронхиол находятся в состоянии дискинезии с наклонностью к эмфизематозному вздутию. Суммарный показатель относительного объема воздушного пространства в респираторном отделе легкого у крыс этой экспериментальной группы выше, чем в контроле (табл. 1), возможно, в связи с компенсаторной эктазией респираторных бронхиол. Альвеолы имеют уменьшенные диаметр и глубину. Соответственно меньше, чем в контроле, и абсолютный объем альвеол (табл. 1). Коэффициент формы альвеол (отношение диаметра к глубине альвеол) увеличен до 1,35 (в основном за счет значительного уменьшения глубины альвеол). В норме этот показатель колеблется в пределах 1,1-1,2. Это свидетельствует об изменении конфигурации альвеол и приобретении ими энергетически менее выгодной формы - формы вытянутых эллипсоидов (в норме форма альвеол аппроксимируются к сфероидам вращения - энергетически наиболее стабильной). Указанные сдвиги морфометрических показателей свидетельствуют о том, что под воздействием фторидов в легких уменьшается синтез или же изменяется химический состав сурфактанта и появляется наклонность альвеол к коллабированию и формированию дистелектазов. Очаги дистелектазов имеют неправильную форму и расположены преимущественно в субплевральных отделах легкого, а также в прикорневых участках вблизи крупных бронхов. Коллабированные альвеолы имеют щелевидный просвет, который выполнен эозинофильной жидкостью, детритом и макрофагами. Альвеолярные перегородки в очагах дистелектазов имеют неравномерную толщину. В истонченных перегородках капилляры находятся в состоянии спазма. В утолщенных участках перегородки интенсивно инфильтрированы клетками шмфопитолейкоцитарного ряда. В целом регистрируется достоверное уменьшение показателя относительного объема септальной фракции паренхимы легкого (табл. 1). Капилляры расправленных альвеол нередко проявляют признаки паретического расширения: петли сосудов пролабируют в просвет альвеол, а в просвете самих капилляров располагаются дистрофически измененные эритроциты. В некоторых чрезмерно расширенных капиллярах определяется плазма (в норме отсутствует). В полостях альвеол нередко располагаются измененные эритроциты, формирующие местами сладж структуры. В составе патологического содержимого альвеол выявляются и детрит, относительный объем которого колеблется в пределах 3-5% от объема воздушного пространства альвеол. В морфологическом отношении детрит достаточно полиморфный. Большая часть детрита расположена в

маргинальных участках: в местах перехода терминальных бронхиол в респираторные и респираторных бронхиол в альвеолярные ходы. В состав такого вида детрита входят разрушенные фрагменты эпителиальных и лейкоцитарных клеток, а также апоптоподобные частицы. Другая, достаточно большая по объему часть детрита состоит из остатков некротизированных клеток различного происхождения. Частицы детрита данного вида довольно крупные, и при длительном экспонировании в электролизном цехе (до 2,5 месяца) проявляют признаки, характерные для кальциевой импрегнации.

Появление детрита, импрегнированного кальцием, отражает, по нашему мнению, наклонность организма к вымыванию кальция из костей. Относительный объем альвеолярных макрофагов достоверно больше, чем у крыс контрольных групп (табл. 1). При этом основная часть выявляемых альвеолярных макрофагов находится в состоянии разрушения. Показатель относительного объема лимфоидной ткани значительно увеличен (табл. 1). Обращает на себя внимание, что прирост лимфоидной ткани обусловлен, главным образом, гиперплазией и гипертрофией лимфатических узлов корня легкого. При этом лимфоидная ткань, расположенная в глубоких отделах паренхимы легкого (периваскулярные лимфоцитарные муфты, соллитарные лимфоидные фолликулы), морфологических признаков повышения функциональной активности не обнаруживает. В кровеносных сосудах легкого обнаружены признаки дискинезии в виде спазма мелких, преимущественно терминальных, и дилятации крупных легочных вен. Стенка артериол утолщена, вокруг сосудов располагаются периваскулярные лейкоцитарные инфильтраты. Просвет легочных вен выполнен разжиженной кровью. Плазма крови в венах легкого интенсивно вакуолизирована, что свидетельствует о недостаточности сократительной функции сердца [14].

У крыс, содержавшихся в электролизном цехе на цеолитовом рационе, интегральные морфометрические показатели паренхимы легкого, такие как объемы воздушной фракции альвеол и фракции альвеолярных перегородок, удерживаются в пределах нормы. Важным обстоятельством является удержание в пределах контроля и таких фундаментальных параметров респираторного отдела легкого, как диаметр и глубина альвеол. Значения этих параметров сохраняются на уровне нижней границы нормы, что, конечно же, обусловливает снижение и абсолютного объема этих структур. Тем не менее абсолютный объем альвеол легкого у крыс этой экспериментальной группы хотя и заметно меньше, чем в контроле, но достоверно выше, чем у крыс, содержавшихся в электролизном цехе на стандартном рационе (табл. 1). Морфометрические показатели воздухопроводящего отдела легкого - ширина альвеолярного хода и относительный объем бронхов - у крыс, содержавшихся в электролизном цехе на цеолитовом рационе, статистически не отличаются от значений' соответствующих параметров у крыс контрольной группы. Указанное соотношение морфометрических показателей свидетельствует о стабилизирующем воздействии цеолитовой энтеросорбции на структурно-функциональные свойства респираторного отдела легкого.

Высота ресничек в обеих группах крыс достоверно выше, чем в контроле (табл. 1). Однако морфометрические показатели деструкции ресничек в исследуемых группах достоверно различаются: относительный объем деструированных ресничек у крыс цеолитовой группы занимает не более 25,0 + 1,6% (в контроле 4,4 ± 0,16%) от объема всей фракции ресничек, а у крыс, содержавшихся в электролизном цехе на стандартном рационе,- до 47,5 ±2,1%.

В целом слизистая оболочка главных бронхов легкого крыс цеолитовой группы сохраняет набухший вид, хотя относительный объем гидропических вакуолей в цитоплазме эпителиоцитов более чем в 2 раза меньше, чем у крыс, содержавшихся в электролизном цехе на стандартном рационе. Показатель относительного объема бокаловидных клеток в эпителиальной пластинке слизистой оболочке главных бронхов легкого у крыс цеолитовой группы значительно превышает этот показатель у крыс, содержавшихся на стандартном рационе. Это, безусловно, свидетельствует о более высокой секвестрирующей способности слизистой оболочки главных бронхов. Данный структурный эффект мы расцениваем как прямое следствие детоксицирующего воздействия цеолитового энтеросорбента. Относительный объем отечной жидкости в полостях альвеол у крыс цеолитовой группы практически в 5 раз меньше, чем у крыс, содержавшихся в электролизном цехе на стандартном рационе. Внутриальвеолярный транссудат менее подвержен коагулированию, на что указывает меньшее содержание в полостях альвеол так называемых плотных белковых шаров. Об уплотнении стенки альвеолярных капилляров свидетельствует также и более низкое значение относительного объема свободных эритроцитов, залегающих в полостях альвеол (табл. 1).

Однако наиболее резистентным к воздействию цеолитового энтеросорбента оказался показатель относительного объема детрита в альвеолах. Этот показатель остается на уровне, превышающем контроль более чем в 8 раз, хотя в сравнении с крысами, содержавшимися в электролизном цехе на стандартном рационе, показатель детритообразования меньше на 25-30% (табл. 1). Лимфоидная ткань легкого также находится в состоянии гиперплазии. Однако в отличие от крыс предыдущей группы увеличение объема лимфоидной ткани здесь обусловлено гиперплазией периваскулярных лимфоцитов и соллитарных лимфоидных фолликулов (табл. 1). Это свидетельствует о смещении иммунных раздражителей из внешней среды (крупные бронхи) во внутренние среды.

У крыс цеолитовой группы относительный объем макрофагов превышает таковой не только у крыс сравниваемой группы, но и более чем в 2 раза выше, чем у крыс контрольной группы (табл. 1). При этом морфологически зрелые

альвеолярные макрофаги располагаются не только в очагах дистелектазов, но ив значительной мере в полостях расправленных альвеол, в интерстиции альвеолярных

перегородок и междольковых соединительно-тканных мембранах. Интересно, что показатель фагоцитарного индекса у крыс цеолитовой группы значительно выше, чем таковой у крыс, содержавшихся в электролизном цехе на стандартном рационе, составляя соответственно 6,5 ±0,6 и 12,5 ±0,9 фагированных частиц в цитоплазме одного макрофага.

Цеолиты и в условиях физиологической нормы способствуют притоку макрофагов в ткани легкого. Механизм этого эффекта не ясен, но, возможно, это обусловлено необходимостью активной утилизации метаболитов, накапливающихся в легких при воздействии цеолитов. Как известно, цеолиты хорошо сорбируют в кишечнике эндогенные холаты [15], которые обладают свойствами поверхностно-активных веществ и способны разрушать легочной сурфактант. Именно этим обстоятельством мы объясняем наклонность легких к расширению альвеол (в среднем до 38,5 ±4,5 мкм против 33,5 ±3,5 мкм в контроле), которая регистрируется у крыс, получавших с кормом клиноптиллолиты в течение 2-3 месяцев. В этой ситуации миграция макрофагов в просвет альвеол имеет адаптивное значение, так как они утилизируют сурфактант [16], образующийся в избытке в результате снижения концентрации в крови эндогенных поверхностно-активных веществ - холатов. Другим фактором, который способствует накоплению макрофагов в тканях легкого, может быть миграция макрофагов из печени. Этот механизм обеспечивает севекстрацию через легкие эндогенных токсических веществ, которыми нагружаются синусоидальные макрофаги в ходе выполнения печенью детоксицирую-щей функции [10, 11]. Ранее нами описан эффект усиления активности синусоидальных макрофагов печени при кормлении лабораторных крыс клиноптиллолитами восточно-сибирских месторождений [8].

Интересны морфометрические показатели реологических свойств крови. У крыс цеолитовой группы кровь (плотная и «жидкая» часть) занимает 96,2 ± 6,8% объема внутреннего пространства венозного ствола. У крыс, содержавшихся в электролизном цехе на стандартном рационе, этот показатель колеблется в пределах 83,5 ± 4,5%. Это свидетельствует о том, что у крыс цеолитовой группы легочной кровоток проявляет морфометрические признаки венозной гиперемии, что может быть обусловлено усиленной абсорбцией внутриальвеолярного транссудата. Одновременно с этим морфометрический показатель гематокрита кровяных сгустков, расположенных в просвете венозных стволов (оцененный по соотношению жидкой части сгустка к его плотной составляющей), у крыс цеолитовой группы крыс достоверно (для Р < 0,05) меньше, чем у крыс, содержавшихся в электролизном цехе на стандартном рационе, составляя соответственно 62,0 ± 3,0% и 72,2 ± 4,5% (в контроле 48,8 ± 2,5%).

Т аким образом, венозная гиперемия у крыс цеолитовой группы хотя и сохраняет признаки гиперволемии, тем не менее уровень этого патологического состояния существенно ниже, чем у крыс, содержавшихся в электролизном цехе на стандартном рационе. Потоки венозной крови у крыс цеолитовой группы, по-видимому, более ламинизи-рованы. Об этом свидетельствует десятикратное снижение относительного объема так называемых плазматических вакуолей -мелких пузырьков, расположенных, как правило, в периферических участках кровяных сгустков. У крыс «цеолитовой» группы вакуоли занимают не более 0,2 + 0,02% от объема сгустка, а у крыс, содержавшихся в электролизном цехе на стандартном рационе, этот показатель колеблется в пределах от 3 до 8 (в среднем 6,5 ± 0,5%).

Выводы.

Фториды, действующие в дозах 1 ПДК, вызывают в легком комплекс структурных сдвигов, характерных для дистелектатической пневмопатии. Фундаментальным проявлением наклонности легкого к дистелекатазам является уменьшение размеров альвеол и снижение объема аэрированной фракции респираторного отдела легкого.

Природный клиноптиллолит, используемый в качестве энтеросорбента, способствует снижению объема дис телектазов и оказывает выраженное противоотечное воздействие путем усиления реабсорбции жидкости из тканей легкого. Под воздействием клиноптиллолита активируются иммунные структуры легкого, а также система тканевых макрофагов.

Влияние природного клиноптиллолита на морфометрические показатели легкого крыс,

подвергнутых фтористому воздействию

Показатели Интактные крысы (Контроль)1 Содержание в электролизном цехе

Рацион обычный В рационе цеолит

Слизистая оболочка фупных бронхов — % от < збъема эпителиальной пластинки:

Цитоплазма эпителиоцитов 69,4 ± 3,8 56,7 ± 5,0" 66,5 ± 7,0+

Ядра эпителиоцитов 21,1 ±1,3 28,0 ± 2,3" 22,3 ± 2,6+

Бокалоциты 6,6 ± 0,4 9,8 ±0,9" 18,6±1,8"+

Гидропические вакуоли не определяются 2,5 ± 0,3 1,5 ± 0,9*+

Высота ресничек (мкм) 4,4 + 0,2 6,2 ± 0,6" 4,5 ± 0,4*

П фенхима легкого — % от с )бъема легкого:

Просвет альвеол 55,5 ± 2,5 59,0 ±4,5 58,5 ± 5,8

Альвеолярные перегородки 38,5 ± 1,0 30,8 ± 2,5* 34,6±3,8*+

Междольковые перегородки 2,1 ±0,08 4,5 ± 0,4" 3,2 ± 0,Г '

Мелкие бронхи 2,3 ± 0,07 3,8 ±0,4* 3,2 ± 0,4*

Кровеносные сосуды 1,6 ± 0,08 2,1 ±0,1 3,6 ± 0,2"+

Лимфоидная тканы 4,4 ± 0,7 7,8 ± 0,5" 6,9 ± 0,4"

ворот легкого 1,00 ± 0,06 6,5 ± 0,9" 2,5 ± 0,Г

перибронхиальная 1,11 ±0,07 2,2 ± 0,2 1,9 ±0,1

периваскулярная 2,03 ±0,12 2,6 ± 0,2 4,9 ± 0,5**

соллитарные фолликулы 0,28 ± 0,01 0,80 ± 0,04* 2,9 ±0,3*"

Линейные размеры алы зеол (мкм):

Диаметр альвеол 35,7 +1,9 30,5 ±4,5* 33,9±5,5+

Ширина альвеолярного хода 73,3 ± 3,0 84,5 ± 5,6' 71,0±3,0+

Объем альвеол (мкм3) 23870,0 ± 448,0 10695,0 ± 185,0* 21348,0 ±385,0"+

Содерж имое альвеол — % от ма просвета альвеол:

Отечная жидкость 1,2 ±0,07 4,6 ± 0,9" 0,8 ± 0,08**

Белковые шары 0,4 ± 0,01 1,6 + 0,1" 0,8 ± 0,08"

Детрит 0,4 ± 0,01 3,6 ± 0,05" 2,6 ± 0,2"+

Макрофаги 1,9 ±0,05 3,6 ± 0,3" 5,6±0,8*+

Эритроциты 0,4 ± 0,06 9,5 ± 097" 4,6 ± 0,6"+

' — морфометрические параметры легкого интактных крыс, содержавшихся на обычном и цеолитовом рационе, статистически не отличаются (кроме отдельно описанных параметров, указанных в тексте); * — достоверно дляР< 0,05 и” — для Р<0,01 относительно контроля, * — достоверно дляР< 0,05 относительно группы сравнения.