MORPHOLOGICAL PECULIARITIES OF THE LIVER IN COMMON VOLES INHABITING THE TERRITORY OF BORODINO COAL DEPOSITS AND RECULTIVATION AREAS

Full Text

Изучение морфологических изменений печени при воздействии бурого угля проводится с середины прошлого века. Однако исследование его гепатотоксического воздействия осуществлялось преимущественно в лабораторных условиях [2, 3, 8, 13]. Учитывая то, что в природе часто иная токсическая нагрузка и присутствуют множество сопутствующих экологических факторов, комплекс которых сложно воссоздать в лабораторных условиях, исследование животных в естественной среде обитания дает возможность оценить структурные и функциональные изменения организма при воздействии природного комплекса токсических компонентов [12]. Механизмы диффузии углеводородов через биологические барьеры, в частности - гематобилиарный барьер, и их распределение в организме [1, 4, 12] недостаточно изучены. В ряде работ отражена ключевая роль клеток макрофагального звена в процессах перераспределения угольных частиц в организме через кровеносную и лимфатическую систему [3, 6]. Ранее нами было доказано, что гепатотоксический эффект бурого угля и его золы выявляется у лабораторных животных, мониторированных в производственных условиях открытой добычи угля [10]. В связи с этим изучение морфологических изменений в печени животных, обитающих в важно для характеристики влияния данного экотоксиканта на биологический организм в природных концентрациях. Цель настоящего исследования - выявление морфологических признаков воздействия бурого угля на печень у полевок обыкновенных, обитающих в различных зонах угольного разреза. Материал и методы. Исследование проведено на обыкновенных полевках (Microtus arvalis Pallas), отловленных при помощи траншей-ловушек [7, 9] в трех зонах Бородинского угольного месторождения Красноярского края: на территории залегания пласта бурого угля и его планируемой открытой добычи (1-я группа) и в рекультивированных зонах через 10 (2-я группа) и 20 лет (3-я группа) после добычи угля. На каждой экспериментальной территории отловлено по 10 особей. Отлов полевок был произведен в июне и июле, для эксперимента были отобраны самцы 1-йи 2-й генерации, масса животных 14,0-25,3 г. Экспериментальные процедуры выполнены в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных». Животных умерщвляли под эфирным наркозом путем декапитации, после чего брали образцы печени и фиксировали в 10% нейтральном формалине, по стандартной методике изготавливали парафиновые срезы и окрашивали гематоксилином - эозином, а так же пикрофуксином по ВанГизону [5]. Исследование и фотографирование препаратов проводили с помощью микроскопа Микмед-2 (ЛОМО, Россия), при увеличении в 100, 200, 400 и 700 раз (водная иммерсия). Морфометрию органа осуществляли с помощью стереометрической линейки по методике, предложенной Г. Г. Автандиловым [1]. Цену деления линейки определяли с помощью объект-микрометра при каждом рабочем увеличении микроскопа. Определяли толщину пластинок гепатоцитов, диаметр печеночных долек. Размер каждой структурной единицы определяли в 250 полях зрения в каждой группе животных. Используя окулярную морфометрическую сетку, имеющую 60 тестовых точек, которую проецировали на случайные поля гистологического среза при ув. 400, определяли объемную долю двуядерных, некротизированных, дистрофически измененных и неизмененных гепатоцитов. Структуры подсчитывали в 20 полях зрения на 6 срезах с одного тканевого блока. Для изучения функционального состояния гепатоцитов рассчитывали их ядерно-цитоплазматический индекс. Статистическую обработку результатов проводили с помощью лицензионного пакета программ Statistica 6.0. Характеристика данных выполнена с использованием методов описательной статистики, рассчитывали медиану, а также интервал между 25 и 75 процентилями. Значимость различий определяли с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни. Различия между показателями в разных группах животных считали значимыми при P<0,05. Результаты исследования. В печени полевок, обитающих на территории залегания пласта бурого угля и только планируемой его добычи (1-я группа), перипортальная соединительная ткань была не изменена, дольки органа имели обычное пластинчатое строение. У 70-90% особей в паренхиме встречались небольшие группы гепатоцитов с признаками зернистой, гиалиновокапельной дистрофии (рисунок, а). При морфометрическом исследовании установлено, что некробиотические изменения и лизис клеток - процессы локальные. Исследуя соотношение неизмененных и измененных гепатоцитов обнаружено, что из них 15,5% находятся в состоянии частичной или полной деструкции, 12,8% - с признаками гиалиново-капельной дистрофии. У животных 2-й группы гистоархитектоника органа была нарушена. Портальные тракты расширены за счет избыточного разрастания соединительной ткани и очаговой лимфоцитомакрофагальной инфильтрации. Атрофия перипортальных гепатоцитов выявлена в 70% случаев, а в центрах печеночных долек они были набухшими с признаком вакуольной дистрофии, встречались группы гепатоцитов, не имеющих ядер (см. рисунок, б). При морфометрическом исследовании установлено, что 38,3% гепатоцитов некротизированы, 46,3% клеток - с признаками вакуольной и гидропической дистрофии. Ядерноцитоплазматический индекс увеличен в 1,3 раза по сравнению с таковым у животных 1-й группы (таблица). Нарастание данного показателя связано с очаговой атрофией перипортальных гепатоцитов и набуханием ядер дистрофически измененных клеток. Данные процессы незначительно отразились на диаметре долек печени, однако толщина пластинок гепатоцитов по сравнению с тем же показателем у животных 1-й группы увеличена в 1,3 раза. В 50% случаев в различных зонах ацинуса наблюдались множественные очаговые лимфоцито-макрофагальные инфильтраты, которые часто были приближены к очагам некроза (см. рисунок, в). Кровенаполнение органа было неравномерным: центральные вены расширены, в просветах вен и в синусоидных капиллярах некоторых долек виден стаз эритроцитов. В печени у животных 3-й группы строение долек было не изменено, однако их диаметр был больше, чем у полевок 1-й группы в 1,2 раза (см. таблицу). Фиброз и лимфоцитарная инфильтрация стромы печени были выражены меньше, чем у животных 2-й группы. Гиалиново-капельная и вакуольная дистрофия гепатоцитов определялась во всех зонах ацинусов (см. рисунок, г). Данные изменения сопровождались увеличением толщины пластинок гепатоцитов по сравнению с таковой у животных 1-й группы в 1,5 раза. Ядерно-цитоплазматический индекс гепатоцитов был больше в 1,8 раза, чем у животных 1-й группы. Очаги некроза редко сопровождались перифокальной лимфоцитарной инфильтрацией, измененные клетки располагались преимущественно во 2-йи 3-й зонах ацинуса. 64,5% гепатоцитов были с признаками гиалиново-капельной и вакуольной дистрофии, 28,2% - в состоянии некроза. Расстройство кровообращения в виде стаза крови было аналогично таковому у животных 2-й группы. Обсуждение полученных данных. Известно, что функциональное состояние печени обусловливается силой и длительностью токсического воздействия, а также резервными возможностями организма [2]. При оценке морфологических изменений печени полевок, находящихся в различных зонах воздействия Бородинского угольного разреза, установлены ряд признаков, свидетельствующих о неодинаковой выраженности токсического воздействия. Так, у животных, отловленных на территории через 10 лет после ее рекультивирования, выявлено наибольшее содержание дистрофически измененных и некротизированных гепатоцитов. Вследствие увеличения объемов ядра относительно цитоплазмы гепатоцитов возрастает их ядерно-цитоплазматический индекс, а также толщина пластинок, увеличивается диаметр долек. Очаги некроза гепатоцитов обширнее, чем у животных, обитающих на территории, где добычи угля еще не происходило и после 20-летнего ее рекультивирования. Кроме того, некротические изменения ткани печени чаще сопровождаются перифокальной лимфоцитарной инфильтрацией. В строме печени были отмечены гистиоциты и очаговый фиброз. Аналогичные изменения были обнаружены в легких у животных и объяснялись прямым поступлением в них пылевых частиц во время дыхательного акта [13]. Однако выявление морфологических изменений продуктивного воспаления в печени у животных, контактирующих не только ингаляционно, но и энтерально с пылевыми частицами, подтверждает мнение некоторых авторов о миграции угольных частиц лимфогенно и внутри макрофагов [2, 3]. У полевок, обитающих на территории добычи угля и рекультивированной 20 лет назад, дистрофические изменения гепатоцитов преобладают над их некрозом, но не совсем понятен механизм развития атрофии гепатоцитов в перипортальной зоне печеночных долек. Уменьшение числа лимфоцитарных и макрофагальных инфильтратов указывает на снижение активности лимфоидной ткани. Эти данные отражают снижение токсической нагрузки на организм животных, обитающих на территориях с ранней рекультивацией. Согласно литературным данным, открытая добыча угля - это процесс, оказывающий целый ряд генотоксических воздействий на живой организм [11]. В результате проведенного нами исследования также установлено отчетливо выраженное гепатотоксическое влияние производственных факторов на организм диких грызунов. Таким образом, опосредованное влияние бурого угля на печень полевок обыкновенных в естественной среде обитания морфологически характеризуется дистрофией, некрозом гепатоцитов, очаговой лимфоцито-макрофагальной реакцией и склерозом стромы органа. Выраженность данных патоморфологических процессов у полевок, живущих на рекультивированных территориях, сопряжена с давностью агротехнического процесса.

About the authors

Ye. A. Shinkarenko

Research Institute of Medical Problems of the North

Email: lora55555@yandex.ru
Laboratory of Cellular and Molecular Physiology and Pathology

A. A. Savchenko

Research Institute of Medical Problems of the North

Laboratory of Cellular and Molecular Physiology and Pathology

References

Supplementary files