МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ЛЁГКИХ ПРИ ДЕЙСТВИИ ГЕПАРИНА И ЗООТОКСИНОВ

Лушникова Ольга Викторовна

канд. биол. наук, доцент, НГМА, г. Н. Новгород

Малиновский Дмитрий Сергеевич

аспирант, ННГУ, г. Н. Новгород

E-mail: kfg@bio.unn.ru

Физиологические механизмы, ограничивающие и регулирующие холодовую и тепловую толерантность, представляют интерес в свете глобального потепления и в связи с ним изменения географического распространения эктотермных животных. Недавнее сравнительное исследование, проведенное на морских эктотермах, показало, что процессы и границы термической толерантности связаны с регулирова­нием аэробной сферы и способности целого животного одновременно осуществлять температурную адаптацию на молекулярном и мембранном уровне [5].

В соответствии с законом толерантности Шелфорда уменьшение аэробных возможностей целого организма характеризуется включением термических ограничений. О падении аэробных возможностей организ­ма свидетельствует уменьшение уровня кислорода в жидкостях тела или прогрессивное уменьшение возможности циркуляторного и вентиля­ционного механизмов. При высокой температуре возросшая потреб­ность в кислороде вызывает недостаток в уровне кислорода в жидкостях тела. Открытие, что кислородное ограничение температурной толерант­ности связано с утратой аэробных возможностей, находится в одном ряду с концепцией Тэйлора и Вейбела и симморфозе, сущность которого в том, что избыточная способность любого компонента системы доставки кислорода подавляется [2, 5].

В процессе жизнедеятельности, особенно в экстремальных усло­виях в организме образуются значительные количества продуктов обмена, которые уже не используются клетками и должны быть элими­нированы. Кроме того, организму необходимо постоянно освобождаться от токсичных и чужеродных веществ, от избытка воды, солей, мета- и катаболитов. Как известно к экскреторным органам относятся почки, печень, селезёнка и лёгкие, играющие особую роль в терморегуляции в условиях гипертермии [3, 4]

Процесс артериализации крови в легких обеспечивается системой легочного дыхания, аппаратом легочного кровообращения и комплексом нейрогуморальной регуляции. Дренажная функция дыхательных путей гарантирует процессы газообмена между воздухом и кровью, стерильность респираторных отделов и т. п.

Отличительной особенностью морфологической организации легочного кровотока является его двухкомпонентный состав, вклю­чающий сосуды легочного (малого) кровообращения и бронхиальные. Первые участвуют главным образом в поддержании адекватного легочного газообмена, обеспечивая тем самым снабжение всех тканей кислородом и удаление из организма избытка углекислоты, а бронхиальные служат питанию тканей самих легких.

В работе использовался яд кобры среднеазиатской (Naja oxiana Eichw.), эфы (Echis carinatus Schneid), щитомордника восточного (Agkistrodon blomhoffi Boie), нативный яд пчелы (Apis mellifera L.) Исследования были проведены на 120 белых крысах массой 180—210 г. Все животные до опыта содержались на общем рационе вивария. Условия высокой внешней температуры (50ºС) имитировались в термокамере, причём эндотелиальная температура достигала 44.2±0.5ºС

Светоскопическую микроскопию проводили в гистологических препаратах легкого, приготовленных после 72—96 часов фиксации в 10 % буферном растворе водного нейтрального формалина. Материал, залитый в парафиновые блоки, резали на санном микротоме МС-2. Срезы толщиной 7 мкм окрашивались гематоксилин-эозином, железным гематоксилином, ставилась РА-реакция как без, так и с предварительной обработкой амилазой. С каждого блока делали по 10 ступенчатых срезов каждой окраски. Обсчет объектов проводили с помощью системы «Интеграл-2МГ». Поле зрения на срезах выбирали по методу случайных чисел. Осмотр и микрофотографирование гистологических препаратов осуществляли на микроскопе МБИ-15.

Статистическая обработка экспериментальных данных была вы­полнена с помощью программы «Биостат». Для сравнения нескольких групп использовали однофакторный дисперсионный анализ и критерий Стьюдента с поправкой Бонферрони для множественных сравнений [1].

На фоне кислородно-эфирного наркоза при нормальной температуре тела экспериментальных животных гистологическая картина легких близка к норме. Следует отметить лишь некоторое венозное полнокровие с умеренным утолщением межальвеолярных перегородок за счет интерстициального отека (рис. 1А). Определяется незначительный периваскулярный отек. Несколько более выраженные изменения этого плана дифференцируются в субплевральных зонах. Здесь же встречаются и эмфизематозно измененные фокусы (по-видимому, компенсаторного характера).

Общая острая гипертермия без каких-либо защитных мероприятий приводит к заметным изменениям в легких. На первый план выступают нарушения кровообращения: венозное полнокровие в сосудах среднего и крупного калибра, отдельные диапедезные экстравазаты, интерстициальный и периваскулярный отек, утолщение межальвеолярных перегородок (рис. 1Б). Расстройства кровообраще­ния на микроциркуляторном уровне появляются в стазах и плазмати­зации некоторых капилляров. На этом фоне со стороны бронхиального дерева гистологических изменений не определяется. В просвете отдельных альвеол обнаруживается транссудат.

Введение в организм животного яда пчелы (5 мг/кг, в/б) на фоне нормотермии приводит к ряду морфологических изменений. Так наряду с сохраненной гистологической организацией в легких преобладают явления нарушений кровообращения (венозное полнокровие, кровоизлияния, отек). Гораздо реже в межальвеолярных перегородках встречаются лимфогистиоцитарные инфильтраты, имеющие тенденцию к слиянию. Кроме этого, в просвете отдельных бронхов определяются скопления белковой жидкости с примесью слущенных эпителиальных клеток (рис. 1В)

Рис. 1. Микроскопическая картина лёгкого при нормотермии и гипертермии на фоне введения пчёлиного яда и гепарина
А. Микроскопическая картина при нормотермии («интактная» группа, высота эфирно-кислородного наркоза).
Б. Гистологические изменения при гипертермии («интактная» группа, высота эфирно-кислородного наркоза).
В. Микроскопическая картина при нормотермии на фоне введения пчелиного яда (5 мг/кг).
Г. Гистологические изменения при гипертермии на фоне введения гепарина (500 МЕ/кг) и яда пчелы.
Окр.: гематоксилин-эозин, ув.: об. 20^×, ок. 10^×

Введение яда пчелы экспериментальным животным в состоянии гипертермии привело к нормализации гистологической структуры органа. Лишь в субплевральных зонах встречаются эмфизематозное расширенные участки (рис. 1В). Морфологические компоненты брон­хиального дерева без патологических изменений, гематоархитектоники в норме.

Введение гепарина в дозе 500 МЕ/кг в условиях нормотермии не изменяло морфологической картины легких, а картина изменений гисто­логической структуры легких при введении гепарина, яда пчелы с последующей тепловой экспозицией аналогична изменениям, регистрируемым при гипертермии (рис. 1Г).

Экспериментальное применение яда кобры в условиях нормотермии показало, что в целом гистологическая организация нижних дыхательных путей и паренхимы легкого в пределах нормы. Однако, встречаются, несколько чаще в субплевральных зонах, фокусы с утолщенной межальвеолярной перегородкой, состоящие из лимфогистоцитарных инфильтратов с примесью эритроцитов (рис. 2А). В просвете бронхов и бронхиол непостоянно определяется слизь с отдельными слущившимися эпителиальными клетками. Повсеместно отмечается выраженное кровенаполнение по типу венозного полнокровия.

Рис. 2. Микроскопическая картина лёгкого при нормотермии
и гипертермии на фоне введения яда кобры

А. Микроскопическая картина при нормотермии на фоне введения яда кобры

Б. Гистологические изменения при гипертермии на фоне введения яда кобры

Окр.: гематоксилин-эозин, ув.: об. 20^×, ок. 10^×

Использование гипертермии на фоне яда кобры (1.0 мг/кг, в/б) не оказывает выраженного защитного эффекта. Отмечаются довольно выраженные нарушения кровообращения. Так, в резко утолщенных межальвеолярных перегородках наблюдается полнокровие и наличие лимфогистоцитарных инфильтратов. Часть альвеол находится в спавшем состоянии (нарушения в системе сурфактант), в других определяется белковая жидкость (транссудат — отек легкого). Значительные аналогичные изменения развиваются в субплевральных зонах. Структуры бронхиального дерева изменены в меньшей мере. Лишь в просвете отдельных бронхиол определяется слизистая жидкость с примесью слущенных клеток эпителия (рис. 2Б).

Введение гепарина в дозе 500 МЕ/кг в условиях нормотермии не изменяло морфологической картины легких, а картина изменений гистологической структуры легких при введении гепарина и яда кобры с последующей тепловой экспозицией аналогична изменениям, регистрируемым при гипертермии.

Применение яда щитомордника (4 мг/кг, в/б) на фоне нормотермии оказывает минимальное повреждающее влияние, как на морфологические структуры бронхиального дерева легкого, так и на гистологическую организацию его паренхимы. В тоже время можно отметить лишь незначительно выраженное полнокровие в сосудах среднего калибра и наличие отдельных, мелких фокусов диапедезных кровоизлияний (рис. 3А).

Рис. 3. Микроскопическая картина лёгкого при нормотермии и

гипертермии на фоне введения яда щитомордника

А. Микроскопическая картина при нормотермии на фоне введения яда щитомордника.

Б. Гистологические изменения при гипертермии на фоне введения яда щитомордника.

Окр.: гематоксилин-эозин, ув.: об. 20^×, ок. 10^×

Предварительное введение яда щитомордника несколько уменьшало повреждающее влияние гипертермии. Гистологические исследования показали, что плевра слегка утолщена за счет межуточного отека, вызванного полнокровием прилежащих сосудов и лимфогистоцитарной инфильтрацией. Эти явления распространяются и на прилежащие межальвеолярные перегородки. Последние повсеместно утолщены, отечны, иногда полностью облитерируют просвет альвеол. Встречаются довольно крупные фокусы ателектазов. Бронхи и бронхиолы в состоянии спадения, в их просвете слизисто-геморрагическая жидкость с примесью слущенного эпителия (рис. 3Б). Определяется выраженное полнокровие как в бассейне сосудов среднего и крупного диаметров, так и в микроциркуляторном русле.

Введение гепарина в дозе 500 МЕ/кг в условиях нормотермии не изменяло морфологической картины лёгких, а картина изменений гистологической структуры легких при введении гепарина, яда щитомордника с последующей тепловой экспозицией аналогична изменениям, регистрируемым при введении яда щитомордника и гипертермии.

Список литературы:

1. Гланц Стентон. Медико-биологическая статистика. Пер. с англ. — М.: Практика, 1999. — 459 с.
2. Султанов Ф.Ф., Клочкова Г.М., Мезидова Х.А. Влияние природно-климатических условий аридного региона на гормональный статус человека //Физиология человека, 2001. Т. 27, № 1. - С. 74—85.
3. Хомутов А.Е., Данилова О.О., Гаранин А.В. Изменение частоты дыхания при сочетанном действии острого перегревания и животных ядов // 4-я Всероссийская конференция с международным участием «Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция». Москва, 2005. — С. 116—117.
4. Ягин В.В., Данилова О.О., Хомутов А.Е. Действие пчелиного яда на частоту дыхательных движений в условиях острого перегревания // Инновационные технологии в пчеловодстве. Материалы научно-практической конференции. Рыбное, 2006. — С. 245—246.
5. Portner H.O. Climate change and the physiological basis of temperature dependent biogeography: systemic to molecular hierarchy of thermal tolerance in animals //Covp. Biochem. Physyol. and Mol. Integr. Physiol., 2002. V. 132, N 4. — P. 739—761.