Аэрополлютанты и их воздействие на морфологическую и кристаллографическую картину глаза экспериментальных животных

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Аэрополлютанты и их воздействие на морфологическую и кристаллографическую картину глаза экспериментальных животных

Оконенко Т.И., Вебер В.Р., Прошина Л.Г.

В России и за рубежом многими исследователями доказано негативное влияние различных факторов окружающей среды на здоровье населения [1, 2, 4, 10]. Среди основных аэрополлютантов выделяют оксиды азота, оксид углерода, формальдегид, бенз(а)пирен [2]. Названные вещества являются основными компонентами выхлопных газов автомобильных двигателей. Доказано, что количество конъюнктивитов у людей увеличивается в зонах с более высоким загрязнением воздуха, а население, проживающее вблизи автомагистралей, испытывает раздражение глаз[8].

Целью данной работы явилось изучение патогенетических механизмов действия выхлопных газов дизеля на ткани глаз крыс в условиях эксперимента.

Задачи. 1. Изучить электронно-микроскопические изменения, происходящие в склере и в хориокапиллярном слое подопытных животных под воздействием выхлопных газов дизеля.

2. Проанализировать кристаллографическую картину биоптата тканей глаз крыс, учитывая, что при различных заболеваниях она отражает ранние изменения.

Материал и методы исследования.

Экспериментальные исследования проведены на 100 молодых животных (в пределах 1 года).

В течение 4 месяцев проводилась затравка крыс в камерах емкостью 200 л, куда осуществлялась контролируемая подача выхлопных газов дизеля ежедневно в течение 6 часов. Концентрация газов в камерах составляла 6-7 ПДК с постоянным определением основных компонентов угарного газа с помощью автоматического газоанализатора ГМК-3, окислов азота - отбором проб воздуха из камеры в твердопленочные сорбенты с последующим химическим анализом (еженедельно).

Сроки изучения токсического влияния выхлопных газов дизеля на ткани глаза: 2 недели, 1, 2, 3 и 4 месяца. Контрольные животные также находились в камерах, но в них подавался обычный воздух.

Крысы забивались декапитацией. Для электронномикроскопического исследования глаз крысы фиксировали в 3,5% глутаральдегиде, отсепаровывали конъюнктиву, рассекали роговицу, удаляли хрусталик, выделяли внутренние оболочки [5], проводили последующую фиксацию в 1% четырехокиси осмия и обрабатывали по общепринятой методике. Ультратонкие среды контрастировали цитратом свинца и уранилацетатом.

Для кристаллографического исследования готовился смыв с глаза [9]. Глаз погружали в 2 мл изотонического раствора хлорида натрия на 1,5-2 часа, затем извлекали, а из смыва ткани готовили мазки на предметном стекле в термостате при температуре 370С и постоянной влажности, создаваемой динамической системой CaCl2·6H2O. После испарения жидкости на стекле оставался «соляной налет», который изучали под микроскопом под увеличением в 10 и 56 раз. В качестве контроля в термостат помещали мазок с физиологическим раствором.

Результаты исследования и их обсуждение.

Полученные экспериментальные данные выявили изменения в тканях глаза подопытных животных.

В норме конъюнктива глазного яблока представляет собой тонкую, прозрачную слизистую ткань, покрытую эпителием и содержащую сосудистую сеть.

В эндотелии капилляров конъюнктивы животных через 2 недели после затравки обнаруживалась очаговая дезорганизация органелл. В эпителиальных клетках - увеличение количества рибосом на мембранах эндоплазматической сети.

Через четыре месяца после токсического воздействия встречались клетки, содержащие большое количество митохондрий, некоторые из которых были разрушены; на месте разрушенных органелл определялись вакуоли. Часть клеток эпителия находились в состоянии апоптоза. Увеличивалось число клеток эндотелия сосудов с регрессивными признаками. Выявлено нарушение рельефа сосудистой стенки, появляются ее выпячивания. Расширялись межэндотелиальные стыки.

Среди клеточных элементов склеры у здоровых животных преобладали фибробласты - фиброциты. Клетки характеризовались крупным ядром и узким поясом цитоплазмы. Цитоплазма бедна органоидами. Спустя 2 недели от начала затравки крыс на мембранах эндоплазматической сети содержалось большое количество рибосом, что свидетельствовало об активизации процессов синтеза.

В склере животных, подвергшихся 2-х месячной затравке, содержится большое количество клеточных элементов, имеющих измененную клеточную структуру. Цитоплазма фибробластов местами просветлена, нередко в ней обнаруживаются запустевшие участки. Характерным признаком было краевое расположение гетерохроматина. Встречаются фибробласты, содержащие большое количество митохондрий, часть из которых в стадии разрушения, их матрикс просветлен (рис 1). На месте разрушенных жизненно важных органелл определялось большое количество вакуолей, окруженных одноконтурной мембраной. Пространство между вакуолями заполнено мелкогранулярным осмофильным веществом.

Ультраструктурная организация коллагенового каркаса склеры также претерпевала изменения, что характеризовалось неравномерным утолщением и набуханием коллагеновых волокон.

В волокнах между фибриллами отмечалось появление увеличенного пространства, нарушающего их нормальное расположение (рис. 2).

аэрополлютант глазная ткань патогенетический

Аналогичное определялось спустя 4 месяца после токсического воздействия. В структуре фибробластов в этот период выявлялись более глубокие изменения.

Цитоплазма их просветлена, встречались клетки в состоянии апоптоза. Оболочка ядра фибробласта извилиста, в его кариоплазме располагаются осмиофильные глыбки гетерохроматина. Фибробласты, как правило, не контактируют с коллагеновыми волокнами (рис.3).

Первые патологические изменения в эндотелии капилляров хориокапиллярного слоя обнаружены через 2 недели после затравки животных. В цитоплазме отдельных эндотелиальных клеток уже в этот период определялась выраженная очаговая дезорганизация органелл, формировались скопления разрушенных цитоплазматических структур клетки.

Рис. 5. Кристаллограмма тканей глаза через 2 месяца после воздействия выхлопных газов дизеля. х 10

Через 2 месяца после токсического воздействия изменения в хориокапиллярах нарастали. Эндотелиальные клетки сосудов округлялись, в них появлялись миелиноподобные структуры, увеличивалось число митохондрий. Заметны изменения ядер, их укрупнение, приобретение ими неправильной формы, отчего ядерная мембрана становилась высоко складчатой. Увеличивалось число клеток с регрессивными признаками, что может быть обусловлено повышением их рабочей активности в ответ на действие ксенобиотиков. Такого рода изменения в сочетании с увеличением числа митохондрий, по-видимому, можно оценить, как мобилизацию компенсаторно-приспособительных механизмов, обусловленных влиянием повреждающих факторов среды.

Не оставалась интактной и соединительная ткань, окружающая хориокапилляры. Встречалось беспорядочное расположение волокон, местами с вихревым построением, их фрагментация, на отдельных участках выявились фибриллы, теряющие осмиофильность. В более поздний период, через 4 месяца от начала эксперимента, часть клеток имела осмиофильную цитоплазму с вакуолизацией, обнаруживались микропиноцитозные пузырьки. Изменения ядра характеризовались неравномерным распределением хроматина с преимущественной концентрацией его около ядерной мембраны. В некоторых участках ядерной субстанции имелись просветления. Чаще встречались альтерированные эндотелиальные клетки. Выявлялись нарушения рельефа сосудистой стенки с появлением выпячиваний. Нередко определялся стаз эритроцитов, который приводил к извитости сосудов. Наряду с этим происходило оголение базальной мембраны, свидетельствующее об отторжении эндотелиальных клеток. В зонах, где эндотелий сохранялся, наблюдалось расширение межэндотелиальных стыков с проникновением в них гранул пигмента, что отражает инволютивные изменения.

Электронно-микроскопический анализ тканей глаза показал, что токсическое действие выхлопных газов дизеля приводит к ангиопатии и альтерации эндотелиоцитов. Параллельно с этими изменениями формируются компенсаторно-приспособительные механизмы, такие как изменение структуры эпителия и фибробластов.

Представлялось целесообразным изучить кристаллографическую картину биоптата тканей глаз крыс, возникающую под действием выхлопных газов дизеля.

Картина кристаллических налетов биологического субстрата у животных контрольной группы характеризовалась наличием кристаллов с центром кристаллизации и расходящимися от него лучами с дендритными отростками (рис.4).

Через 2 недели после начала эксперимента картина кристаллов несколько менялась. Центр кристаллизации сохранялся, но толщина лучей становилась значительно меньше, количество иголочек на лучах увеличивалось, создавалось впечатление, что лучи расходятся в виде густых веток..

Спустя 2 месяца кристаллы напоминали «морозный рисунок на стекле». Четко выражен ромбовидный центр кристаллизации, уменьшалось количество лучей, отходящих от центра, часть из них становилась короче, отростки лучей были более ветвистыми (рис. 5).

Через 4 месяца исследования происходило «облысение» лучей, они истончались и фрагментировались.

Вышеописанные изменения характерны для воспалительных явлений [3].

Выводы

Токсическое действие выхлопных газов дизеля оказывает воздействие на сосудистую систему глаз подопытных животных, активизируя структуры, выполняющие защитно-компенсаторные реакции.

Кристаллографические изменения расцениваются как характерные для воспалительных процессов.

Литература

1. Боев В.М., Быстрых В.В. Антропогенное загрязнение атмосферного воздуха и здоровье населения // Комплексная оценка качества атмосферы промышленных городов Оренбургской области / Под ред. А.А. Цыцура и др. Оренбург, 1999. С. 129-146.

2. Государственный доклад о состоянии здоровья населения Российской Федерации в 2001 г. // Здравоохранение Российской Федерации, 2003. № 4. С. 3-17.

3. Данилова Н.И. Кристаллографический метод исследования в диагностике бронхопластического компонента аллергического генеза при хроническом пылевом бронхите // Гигиена труда и профзаболевания - 1989. - № 4 - С. 46-48.

4. Зайцева Н.В., Аверьянова Н.М., Корюкина И. П.. Экология и здоровье детей Пермского региона. Пермь, 1997. 147 с.

5. Краснов М.М., Наумиди Л.П., Федоров А.А. Морфологические исследования цилиарного тела при контактной транссклеральной лазерной циклокоагуляции на глазах человека и кролика// «Вестник офтальмологии. 1988. № 5. С. 11-13.

6. Плаксина Г.В., Римарчук Г.В., Бутенко С.В., Горчакова Л.Н. Клиническое значение кристаллографического и кристаллоскопического метода исследования мочи Клиническая лабораторная диагностика 1999 № 10. с. 34

7. Потехина Ю.П., Зубеев П.С., Страхов А.В., Бузоверя М.Э., Яхно Т.А., Щербак Ю.П. Кристаллография и вискозиметрия желчи при желчнокаменной болезни // Клиническая лабораторная диагностика 2001 № 3. - с. 33-35.

8. Ревич Б.А. Загрязнение окружающей среды и здоровье населения// Введение в экологическую эпидемиологию. 2001, М. 264 с.

9. Теодор И.Л. и др. Применение метода кристаллографических налетов в диагностике некоторых патологических процессов/И.Л.Теодор, Л.А.Мороз, Д.Б. Каликштейн, В.Б.Лесин, М.Г. Погосян, В.И.Лященко // Лабораторное дело. -1985. - № 5. - С. 295-298.

10. Boezen. H.M., van der Zee S.C., Postma D.S. et al. Effects of ambient air pollution on upper and lower respiratory symptoms and peak expiratory flow in children // Lancet. Vol. 353/ P. 874-878.

Размещено на Allbest.ru