Влияние полиметаллической пыли c содержанием 0,6-10 % меди на морфологическую структуру печени крыс

АННОТАЦИЯ

При комплексном исследовании было показано, что воздействие 0,6% медьсодержащей пыли производственного объединения Балхашцветмет (ранее Балхашского горно-металлургического комбината) в первой группе после однократного введения в сутки, через 30 суток оказывало влияние на эндотелиоциты синусоидов и гранулярноэндоплазматический ретикулум (ГЭР) гепатоцитов, а на 90 сутки эксперимента сохранялись дистрофически- деструктивные изменения гепатоцитов.

После воздействия 10% медьсодержащей пыли во2 группе на ЗОсутки наблюдались нарушения функции митохондрии, разрушение канальцев ГЭР и размытость контуров гранул гликогена, на 90 сутки эксперимента в гепатоцитах были отмечены выраженные деструктивные изменения в результате истощения энергетического потенциала митохондрий

В настоящее время в народном хозяйстве Казахстана широкое внедрение получили цветные и редкие металлы, основным источником получения которых служат полиметаллические руды. Среди производственных вредностей, встречающихся в горнодобывающей промышленности, одним из основных факторов является пылевой фактор. Эта пыль имеет сложный химический состав и содержит наряду с двуокисью кремния примеси различных металлов, в частности медь.

Медь является одним из важнейших микроэлементов для организма животных и человека, поскольку входит в состав ряда митохондриальных цитохромов, обеспечивающих транспорт водорода по дыхательной цепи. Между тем, известно, что повышенное поступление в организм меди, оказывает, неблагоприятный эффект.

Ткани печени и почек крыс обладают способностью кумулировать огромное количество меди, а точнее в 30-100 раз превышающее уровень ее естественного содержания в данных органах [5]. Медь в первую очередь накапливается в растворимых фракциях печени, а также в лизосомах крыс. Затем ее количество увеличивается в ядерных фракциях печени и почек. Появление пиковых концентраций совпадало по времени с развитием некроза клеток печени и канальцев почек [8]. Нужно отметить, что важную роль в обезвреживании и выведении меди из клетки принадлежит лизосомам. Есть такое предположение, что медь повреждает лизосомальные мембраны и стимулирует выход ферментов из лизосом вследствие снижения числа митохондрий в клетке или ингибирования их ферментов [4].

Отмечено, значение поступления меди в эндоплазматический ретикулум. При этом в нем наблюдалось развитие набухания микротрубочек и формирование телец Мэлори [2].

Характерным явлением при воздействии меди является увеличение толерантности к ее поступлению [1,6, 7, 3,9].

Таким образом, влияние на организм меди многогранно и способствует развитию различных патологических состояний.

Целью данной работы явилось изучение влияния полиметаллической пыли с содержанием различных концентраций меди (0,6-10%) производственного объединения Балхашцветмет (ранее Балхашского горно- металлургического комбината) на ультраструктуру печени крыс в разных сроках.

Материалы и методы исследования. Экспериментальное исследование проведено на 36 беспородных белых крысах-самцах, с начальным весом 120-170 гр. Всего 6 серий. Для исследования использована полиметаллический пыль Балхашцветмета, с содержанием меди (Cu) 0,6% (№ 1 группа) и 10% (№ 2 группа), вводили однократно, интратрахеально, в виде взвеси 50 мг пыли в 1,0 мл физиологического раствора по общепринятой методике. Контрольным животным вводился 1 мл физиологического раствора. Изучалось морфоструктурное состояние печени крыс в динамике на протяжении 30 и 90 суток. Все манипуляции с животными, в том числе и выведение из эксперимента, осуществляли в соответствии с «Правилами проведения медико-биологических экспериментов» от 12 ноября 2009 года № 697 от М3 PK. Имелось разрешение локального этического комитета на проведение исследований с животными.

Для проведения электронно-микроскопического исследование кусочки ткани печени помещали в 2,5 % раствор глютарового альдегида на фосфатном буфере с pH 7,2-7,4. Дополнительно фиксировали материал в течение двух часов в забуференном 1% растворе четырехокиси осмия и заливали в смесь эпона и аралдита. Улыратонкие срезы толщиной 40-60 нм. получали на ультрамикротомах LKB-III (Швеция), Reichert (Австрия), контрастировали 2,5% раствором уранилацетата и цитратом свинца по Рейнольду. Исследование проводилось на электронных микроскопах JEMA 100В, JEMA 100СХ (Япония) и ЭВМ-ЮОЛ при ускоряющем напряжении 75-80 кв. Съемку производили на пленку “ФТ-40” и фотопластины для ядерных исследований типа MK или MP.

Результаты собственных исследований и их обсуждение.

При ультраструктурном исследовании печени экспериментальных животных после воздействия полиметаллической медьсодержащей пылью (Си-0,6 %) в течение 30 суток выявило, что ядра печеночных клеток были крупными с ровными контурами ядер- ной оболочки. Перинуклеарное пространство было узкое или неравномерно расширенное с локальными вздутиями. Количество митохондрий было увеличено. Они имели полиморфные размеры и в основном круглую форму, иногда неправильную. Обладали матриксом средней электронной плотности, гранулированным и довольно большим количеством крист, отдельные из которых были расширены и просветлены. Просветы ГЭР были резко расширены с образованием круглых или неправильной формы везикул с осыпанием фиксированных рибосом и превращением в везикулы АГЭР, выполняющего детоксикационную функцию. В просвете ретикулума содержалось небольшое количество хлопьевидного материала. В результате частичной деструкции и как бы расплавления мембран ретикулума, в цитоплазме формировались поля внутриклеточного отека, парциального некроза, заполненные хлопьевидным материалом, мембранами разрушенных органелл. Аппарат Гольджи, расположенный обычно возле ядра находился в не активном состоянии, занимая малую площадь и будучи представлен мелкими везикулярными структурами. В области синусоидального полюса патологические изменения были выражены сильнее. Наружная митохондриальная мембрана отдельных митохондрий подвергалась полному разрушению с миелинизацией. В гиалоплазме были видны разрушенные мембраны ретикулума, осмиофильные миелиноподобные фигуры. Плазмалемма имела нечеткие контуры и была разволокнена. Рис. 1.

Через 90 суток эксперимента ядра гепатоцитов обладали слегка волнистыми контурами ядерной оболочки и примаргинальным распределением конденсированного хроматина. Митохондрии характеризовались светлым матриксом, частично гранулированным и большим числом крист. Однако, отдельные митохондрии имели редуцированные кристы и содержали в матриксе многочисленные миелиноподобные фигуры. Изредка встречались полностью электроннопрозрачные митохондрии. В цитоплазме располагались многочисленные канальцы эндоплазматического ретикулума. Возле ядра они имели упорядоченное расположение. Гиалоплазма была богата свободными рибосомами и полисомами. Встречались крупные ау- тофаголизосомы и депонированный пылевой пигмент. Микроворсинки желчных капилляров были сохранены. Рис. 2.

Таким образом, воздействие полиметаллической пыли с содержанием меди 0,6 % в течение 30 суток после введения было оказано, прежде всего, на эн- дотелиоциты синусоидов и ГЭР гепатоцитов. За счет дезорганизации гранулярного ретикулума увеличивалось количество мембран агранулярного ретикулума, выполняющего детоксицирующую функцию.

На 90 сутки эксперимента сохранялись дистро- фически-деструктивные изменения гепатоцитов. Сохранялись ортодоксальные митохондрии. Состояние внутриклеточных структур гепатоцитов было неполноценным.

После воздействия полиметаллической пыли с содержанием Cu-IO % через 30 суток эксперимента ядра гепатоцитов имели фестончато-изрезанные контуры ядерной оболочки. Плотно упакованные гранулы рибонуклеотидов располагались неравномерной полосой возле ядерной мембраны. В зоне ядерной мембраны располагается мелкогранулярный осмиофильный материал, возможно, в результате выхода ядерного содержимого в гиалоплазму. Митохондрии были полиморфные, частично разрушены. Канальцы ГЭР были фрагментированы. В цитоплазме большое количество рибосом и полисом. Гранулы гликогена характеризовались пониженной осмиофильностью, размытостью контуров, возле плазмалеммы располагались мембранные осмиофильные образования, подлежащие выводу из клетки. В просвете желчных капилляров были видны многочисленные микроворсинки. Эндотелиоциты синусоидальной выстилки были сохранены, однако цитоплазма их выглядела отечной с набуханием митохондрий и расширением цистерн ретикулума. Рис. 3.

Электронно-микроскопическое исследование через 90 суток эксперимента показало, что ядра большинства печеночных клеток были крупными и светлыми с грубыми участками конденсированного хроматина. Перинуклеарное пространство было узкое, количество рибосом на наружной ядерной мембране было небольшим. Многочисленные крупные митохондрии были полиморфны по размерам. Они характеризовались светлым электронно-прозрачным матриксом и редуцированными кристами. Данные ортодоксальные формы митохондрий характерны для состояния структурно-функционального истощения митохондрий. Среди крупных набухших митохондрий располагались более мелкие плотные с признаками аутолиза. Канальцы ГЭР располагались беспорядочно. Отдельные гепатоциты характеризовались признаками парциального некроза с отеком гиалоплазмы и полной деструкцией мембран органелл. В цитоплазме их выявлялся в большом количестве пылевой пигмент. Рис. 4.

Таким образом, после воздействия полиметаллической пыли с содержанием меди (Cu-10 %) через 30 суток эксперимента наблюдались нарушения функции митохондрии, разрушение канальцев ГЭР и размытость контуров гранул гликогена.

Через 90 суток эксперимента в гепатоцитах были отмечены выраженные деструктивные изменения в результате истощения энергетического потенциала митохондрий.

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Increased polyploidy, delayed mitosis and reduced protein phosphatase-1 activity associated with excess copper in the Long Evans Cinnamon rat,PG 304 / T. Yamada, K. Sogawa, J. K. Kim et al. // Res. Commun. Mol. Pathol. Pharmacol. - 1998. - V. 99, № 3. - P.120 - 125.86
  2. Luza S. C., Speisky H. C. Liver copper storage and transport during development: implications for cytotoxicity // Am. J. Clin. Nutr. - 1996. - V. 63, № 5. - P. 812 - 820.76
  3. McCormick C. C., Fleet J. C. The toxicity of parenteral copper in the chick: dependence on route of administration // J. Nutr. - 1988. - V. 118, № 11. - P. 1398 - 1402.89
  4. Nederbragt H., van den Ingh T.S., Wensvoort P. Pathobiology of copper toxicity // Vet. Q - 1984.- V. 6, № 4.- P. 179 - 85, 235.73
  5. Трахтенберг И. M., Иванова Л. А. Тяжелые металлы и клеточные мембраны // Медицина труда и пром, экология. -1999. - №11. - С. 28 - 32.17
  6. Fuentealba I.C., Bratton G.R. The role of the liver, kidney and duodenum in tolerance in the copper-loaded rat // Anal. Cell. Pathol.- 1994.- V. 6, № 4.- P. 345 - 358.87
  7. Fuentealba 1., Haywood S. Cellular mechanisms of toxicity and tolerance in the copper-loaded rat. I. Ultrastruc- tural changes in the liver // Liver. - 1988. - V. 8, № 6. - P. 372 - 380.88
  8. Haywood S. Copper toxicosis and tolerance in the rat. I-Changes in copper content of the liver and kidney // J. Pathol. - 1985. - V. 145, № 2. - P. 149 - 158.72
  9. Haywood S., Loughran M. Copper toxicosis and tolerance in the rat. II. Tolerance-а liver protective adaptation // Liver. - 1985. - V. 5, № 5. - P. 267 - 275.90
Год: 2018
Город: Алматы
Категория: Медицина