Введение
Актуальность исследования.
Среди глобальных загрязнителей окружающей среды тяжелые металлы занимают одно из ведущих мест [Аксенова М.Е., 2000; Бурлакова Е.Б., 2000; Петришен О.И., Мельник Н.О., 2006]. Кадмий среди тяжелых металлов по распространенности и высокой токсичности относится к самой опасной группе [Лавина С.А., 1998; Туктаров В.Р. , 2001; ЛозовицькаТ.Н., 2006]. В частности, содержание кадмия в атмосферном воздухе многих промышленных центров Казахстана значительно превышает ПДК [Жакашов Н.Ж. Калжеков Т.К., 1996; Арыстанова Г.Т., 2000]. Несмотря на многолетние научные исследования в республике о влиянии кадмиевой интоксикации на организм, многие вопросы этой большой проблемы остаются нерешенными. Способность кадмия к долговременной аккумуляции в живых организмах, биохимическое сродство с ртутью ставят этот элемент по характеру воздействия на организм человека вне конкуренции среди металлов-экотоксикантов [Mason R.P., Laporte J.M., Andress S., 2004; Куценко С.А., 2004].
Выполняя роль центрального гомеостата, печень чрезвычайно чувствительна к влиянию различных эндо - и экзогенных дестабилизирующих факторов. Сложные и многообразные функции совершаются в тканевом микрорайоне печени клеточными элементами паренхимы-гепатоцитами. В этой связи, изучение строения и характера жизнедеятельности клеточных элементов паренхимы печени в условиях токсического воздействия солей тяжелых металлов, в частности солей кадмия, а также возникающих при этом нарушений представляет большой практический интерес. Известно, что в условиях экзотоксикоза, наряду с нарушениями в самой печени, угнетаются функции ее лимфатической системы, особенно транспортная и дренажно-детоксикационная функции [Бородин Ю.И., 2000; Петренко В.М., 2000]. Лимфатические узлы с их специфической структурой и разнообразными функциями, определяющими характер гемо- и лимфодинамики, налагающими заметный отпечаток на химизм и иммунные свойства внутренней среды организма могут рассматриваться в качестве маркеров средового прессинга на организм. Ведущая роль печени в регуляции гомеостаза и существенная ее роль в регуляции иммунитета, а также известное положение о существовании взаимосвязи между морфофункциональным статусом органа и ее регионарным лимфатическим аппаратом требует комплексного изучения указанных структур, с точки зрения учения Ю.И. Бородина о лимфатическом регионе [Бородин Ю.И., 2005]. Работ по комплексному изучению морфофункциональных изменений в печени и ее регионарных лимфатических узлах, с позиции учения о лимфатическом регионе при воздействии солей кадмия, в изученной нами литературе мы не встретили.
Известно, что применение различных сорбентов повышает резистентность печеночной ткани и ее лимфатического аппарата к негативному действию токсиканта [Sandhir Pajat, Gill K.D., 1999; Венгеровский А.И., Головина Е.Л., Буркова В.Н., Саратиков А.С., 2001]. Одним из таких сорбентов является натриевый монтмориллонит. Выводы ученых показывают, что по благотворному комплексному воздействию на организм натриевый монтмориллонит выше существующих природных и искусственных энтеросорбентов. Обработанный по специальной технологии казахстанский натриевый монтмориллонит был зарегестрирован как лечебно-профилактический препарат и назван таган-сорбентом.
Исходя из вышеизложенного, можно заключить, что данная работа позволит углубить комплексное представление о тонких структурных изменениях в печени и ее лимфатическом аппарате при экзотоксикозе кадмием и эндоэкологической реабилитации таган-сорбентом, с позиции концепций о тканевом микрорайоне и лимфатическом регионе печени.
Цель исследования. Изучить структурную организацию тканевого микрорайона печени и ее регионарных лимфатических узлов, в условиях хронического экзотоксикоза различными дозами хлористого кадмия, и разработать способы эндоэкологической реабилитации.
Задачи исследования:
1. Дать сравнительную характеристику закономерностям морфофункциональных нарушений структур тканевого микрорайона печени при различных режимах и дозах хронического экзотоксикоза хлористым кадмием (в дозах 1,5мг/кг и 3мг/кг м. т.).
2. Установить особенности сравнительной морфодинамики восстановительных процессов в структурах тканевого микрорайона печени при коррекции таган-сорбентом, после хронического воздействия различными дозами хлористого кадмия (дозами в 1,5мг/кг и 3мг/кг м. т.).
3. Выявить в сравнении структурно-функциональные особенности изменений в регионарных лимфатических узлах печени при различных режимах и дозах хронической интоксикации хлористым кадмием (в дозах 1,5мг/кг и 3мг/кг м. т.).
4. Определить морфодинамику восстановления нарушений в регионарных лимфатических узлах печени при коррекции таган-сорбентом хронического экзотоксикоза хлористым кадмием (в дозах 1,5мг/кг и 3мг/кг м. т.).
5. Установить закономерности взаимозависимости структурно-функциональных нарушений в различных звеньях тканевого микрорайона печени и ее лимфатического аппарата в условиях хронического воздействия различных доз хлористого кадмия и эндоэкологической реабилитации таган-сорбентом.
Научная новизна исследования.
- Выявлены закономерности нарушений во всех структурах тканевого микрорайона печени при хроническом воздействии различных субтоксических доз хлористого кадмия (1,5мг/кг и 3мг/кг) в виде системных и дозозависимых микро- и ультраструктурных нарушений, обусловленных дистрофическими, деструктивными повреждениями клеток мембранотропного характера, а также изменениями в микроциркуляторном русле и в структуре интерстиция печени.
- Показано, что основной мишенью для повреждающего действия кадмия являются субклеточные структуры гепатоцитов: белоксинтезирующий, энергообеспечивающий и ядерный аппараты гепатоцитов. Нарушения происходят на фоне дисбаланса основных энергетических субстратов в гепатоцитах- гликогена и липидов. У животных, получавших дозу хлористого кадмия в 3мг/кг м.т., нарушения более выражены.
- Выявлено, что при хронической кадмиевой интоксикации внутриклеточные изменения в синусоидальных клетках (эндотелиоцитах, печеночных макрофагах и липоцитах) характеризуются дозозависимостью и синхронностью их развития с нарушениями в гепатоцитах, а также активизацией функции лизосомально-вакуолярного аппарата, свидетельствующих об активном участии этих клеток в процессах детоксикации хлористого кадмия. В липоцитах уменьшается численная плотность липидных включений, что способствует развитию фиброгенеза в печени.
- Установлено, что хроническое воздействие хлорида кадмия в дозах 1,5мг/кг и 3мг/кг м.т. приводит к повышению в плазме крови крыс уровня аминотрансфераз (аланинаминотрансферазы и аспартатаминотрансферазы) и общего билирубина, которые повышаются синхронно структурным нарушениям в клетках печени.
- Доказано, что таган-сорбент, использованный для коррекции нарушений, уменьшает морфофункциональные изменения во всех клетках печени, способствует восстановлению ультраструктуры органелл печеночных клеток, уменьшает нарушения в микроциркуляторном русле и в интерстиции, а также снижает уровень аминотрансфераз и общего билирубина в крови. Восстановительные процессы протекают у животных, получавших меньшую дозу хлорида кадмия в 1,5мг/кг м.т. более интенсивно.
- Прослежена динамика структурной перестройки паренхимы лимфатических узлов печени при кадмиевой интоксикации, которые протекают синхронно с изменениями в клетках печени. Это выражается в отеке паренхимы и капсулы узла, расширении синусов, увеличении площади структур, занимаемых В-зависимыми зонами, при параллельном уменьшении площади Т-зависимых зон, ультраструктурных нарушениях в эндотелиоцитах обменных кровеносных капилляров лимфоузлов. Все нарушения при дозе хлорида кадмия в 3мг/кг м.т. более выражены.
- Установлено, что под воздействием кадмия в печеночных узлах развиваются иммуноморфологические изменения в виде пролиферации, бласттрансформации и дифференциации клеток, что характеризуется уменьшением во всех зонах лимфатического узла числа малых и средних лимфоцитов и возрастанием бластных форм лимфоцитов, числа макрофагов, дегенерирующих и тучных клеток, клеток Мотта, а также митозов. Во всех зонах наблюдаются фагоцитарная, плазмоцитарная, тучноклеточная реакции. Все указанные нарушения носят дозозависимый характер.
- Доказано, что таган-сорбент существенно уменьшает степень нарушений во всех структурных компонентах печеночных лимфатических узлов, способствует усилению обменных процессов между лимфой и клеточными элементами лимфоузла, усиливает процессы детоксикации. Сорбент способствует возрастанию числа малых и средних лимфоцитов и уменьшению количества больших, бластных форм клеток, а также снижению числа макрофагов, дегенерирующих и тучных клеток, митозов. У животных, получавших дозу хлорида кадмия в 1,5мг/кг м.т., действие Таган-сорбента более выражено.
Основные положения, выносимые на защиту
1. В условиях хронического воздействия различных субтоксических доз хлористого кадмия (1,5мг/кг и 3мг/кг м.т.) во всех структурах тканевого микрорайона печени, в первую очередь в гепатоцитах, развиваются микро- и ультраструктурные изменения мембранотропного характера, приводящие к разной степени, в зависимости от дозы токсиканта, дистрофическим и деструктивным нарушениям, связанным с повреждением ядерного аппарата клеток печени и внутриклеточных органелл. Развиваются нарушения в микроциркуляторном русле и в интерстиции, способствующие затруднению оттока первичной лимфы и развитию фиброгенеза. Развивающиеся, после хронического экзотоксикоза, компенсаторные процессы частично восстанавливают к 21 суткам эксперимента структурную организацию компонентов тканевого микрорайона печени. Степень и глубина нарушений зависят от дозы хлористого кадмия: более глубокие изменения развиваются при большей дозе токсиканта в 3мг/кг м.т.
2. Синхронно со структурными изменениями в тканевом микрорайоне печени, при хронической интоксикации хлоридом кадмия, развиваются функциональные нарушения, которые выражаются в повышении уровня аминотрансфераз (аланинаминотрансферазы и аспартатаминотрансферазы) и общего билирубина в крови. Повышение уровня ферментов зависит от дозы токсиканта.
3. Таган-сорбент, использованный после хронической кадмиевой интоксикации, оказывая протективное воздействие, значительно способствует восстановлению структурной организации всех компонентов тканевого микрорайона печени. Динамика восстановительных процессов в структурах печени, при воздействии таган-сорбента, свидетельствует о том, что к 21-м суткам эксперимента показатели большинства структур печени достигают исходного уровня. Степень протективного воздействия зависит от дозы хлористого кадмия: процессы восстановления при меньшей дозе токсиканта в 1,5мг/кг м.т. протекают интенсивнее.
4. Хроническое воздействие хлористого кадмия в дозах 1,5мг/кг и 3мг/кг приводит к разной по глубине перестройке структуры и цитоархитектоники регионарного лимфоузла печени, которые развиваются синхронно с нарушениями в самом дренируемом органе. Это является следствием того, что регионарные лимфоузлы осуществляют тканевую детоксикацию печени, что позволяет последней наиболее полно выполнять свои метаболические функции. Расширение объемной плотности структур лимфоузла, занимаемых В-зависимыми зонами, связано с активизацией В - звена иммунной системы. Степень и глубина нарушений зависят от дозы хлористого кадмия: более глубокие нарушения развиваются при большей дозе токсиканта в 3мг/кг м.т.
5. Таган-сорбент, после хронической кадмиевой интоксикации, оказывая протективное воздействие, способствует восстановлению морфофункциональных нарушений во всех структурных компонентах лимфоузла печени. Динамика восстановительных процессов в структуре и цитоархитектонике лимфоузла печени, при воздействии таган-сорбента, свидетельствует о том, что к 21-м суткам эксперимента многие показатели его структур достигают контрольных величин. Степень протективного воздействия зависит от дозы хлористого кадмия: процессы восстановления при большей дозе в 3мг/кг м.т. протекают медленнее.
6. Хроническая интоксикация различными субтоксическими дозами хлористого кадмия вызывает ультраструктурные нарушения мембранотропного характера в эндотелиоцитах обменных кровеносных капилляров лимфоузла печени, вызывая нарушения функции аппарата синтеза белков и выработки энергии, а также нарушение транспортной функции клеток. Степень нарушений зависит от дозы хлорида кадмия. Таган-сорбент, использованный для коррекции способствует восстановлению структурной организации эндотелиоцитов. Восстановительные процессы имеют дозозависимый характер.
Практическая значимость работы
- Полученные в результате исследования ранее неизвестные данные о морфофункциональных изменениях в различных звеньях лимфатического региона печени при хронической интоксикации различными субтоксическими дозами хлористого кадмия могут служить основой для выработки новых, более совершенных, технологичных методов лечения и профилактики различных экзо- и эндогенных воздействий не только на печень, но и на весь ее лимфатический регион.
- Количественные и качественные характеристики нарушений при хронической интоксикации кадмием, выявленные во всех структурах тканевого микрорайона печени в результате морфометрических исследований, могут быть использованы в качестве критериев для оценки тонких механизмов воздействия на печень при различных видах экзо- и эндотоксикоза, а также при различных методах лечения.