Морфофунциональное состояние слизистой оболочки тощей кишки в условиях хронического воздействия импульсов электромагнитных полей
Морфофунциональное состояние слизистой оболочки тощей кишки в условиях хронического воздействия импульсов электромагнитных полей
Современная техногенная среда характеризуется высокой насыщенностью электромагнитными полями (ЭМП). Они являются физическим фактором среды, который оказывает существенное влияние на живые организмы различного уровня организации. К техногенным источникам ЭМП относят электростанции, радиолокационную технику, сети воздушных и кабельных линий электропередач, электрифицированный городской, железнодорожный транспорт, промышленные процессы, медицинское диагностическое оборудование. Источники ЭМП широко распространены в повседневной жизни и быту, кроме того, активно внедряется новая техника, работающая в самых различных диапазонах и режимах электромагнитного излучения (ЭМИ), что приводит к возрастанию потенциально опасных уровней ЭМИ и интенсивному росту облучаемых контингентов населения. Бесконтрольное воздействие ЭМИ может повлиять на состояние здоровья и частоту заболеваемости людей, как обслуживающих данные источники излучения, так и граждан, чья работа не связана с ними, но подвергающихся их воздействию из повседневной жизни.
Из всего многообразия электромагнитных полей наиболее биологически активными являются импульсные электромагнитные поля (иЭМП), действие которых является малоизученным, а область их распространения имеет стратегическое значение. Так, например, авиационные специалисты сталкиваются в повседневной профессиональной деятельности с чрезвычайно неоднородными частотными ЭМП, источниками которых являются открытые распределительные устройства и силовые высоковольтные линии, наземные и бортовые радиотехнические средства, средства радиоэлектронной борьбы, испытательные установки для перспективной военной техники, которая должна быть устойчива к импульсам ЭМИ и др.
Многочисленные клинико-эпидемиологические исследования свидетельствуют о том, что уже в первые годы контакта с ЭМИ персонал начинает предъявлять жалобы на головную боль, боли в сердце, понижение работоспособности, а с увеличением профессионального стажа работы частота жалоб нарастает. Электромагнитное загрязнение среды, создающее реальную угрозу для здоровья человека, характеризуется первоочередным повреждением регуляторных систем и обновляющихся тканей. Традиционно к числу наиболее исследованных систем, определяемых как критические, относят нервную, иммунную и эндокринную.
Кишечник, судя по данным литературы, хотя и не является ЭМИ-поражаемым органам, однако эпителий, покрывающий его слизистую и относимый к обновляющимся популяциям, априорно принадлежит к радиочувствительным тканям.
Цель исследования: Оценить морфофункциональное состояние слизистой оболочки тощей кишки в условиях воздействия импульсов электромагнитного поля во временной динамике.
Материалы и методы: Эксперимент проводили на белых беспородных крысах-самцах с начальным возрастом 4 месяца и массой 130-230 г. Экспериментальная возрастная модель для крыс соответствовала от 4 до 14 месяцев, что эквивалентно профессиональному воздействию для персонала от 22 до 45 лет.
Животных на протяжении 5,7 и 10 месяцев подвергали воздействию широкополосных высокоамплитудных редко повторяющихся импульсов электромагнитных полей. Усредненная величина плотности наведенных токов (ПНТ) в теле экспериментальных животных составила 2.7 и 0.7 кА/м2, а частота широкополосного высокоамплитудного ЭМП 50 И/н, независимо от дробности, и длительностью 15 ÷ 40 нсек. Контрольные группы животных находились в аналогичных условиях содержания, но без воздействия иЭМП.
Экспериментальных животных умерщвляли декапитацией. Забой производили в одно и тоже время суток через 5, 7 и 10 месяцев воздействия иЭМП. Фрагмент тощей кишки помещали для фиксации в раствор Беккера. Фиксированный материал после соответствующей обработки заливали в парафин. Продольные парафиновые срединные срезы толщиной 5-6 мкм для обзорных целей окрашивали гематоксилином-эозином, а для выявления тканевых базофилов - основным коричневым по методу Шубича с докраской галлоцианином по Эйнарсону.
Критериями оценки морфофункционального состояния слизистой оболочки тощей кишки являлись количественные показатели митотически делящихся эпителиоцитов крипт и тканевых базофилов стромы, а также их морфофункциональные типы. МА подсчитывали на 20 продольно разрезанных криптах, а в межкриптальной строме численность ТБ, с последующим пересчетом их на одну крипту.
Результаты собственных исследований:
Изучение материала показало, что у интактных животных количество митотически делящихся энтероцитов составляло 3.00 (р<0,05), 2.85 (р<0,05) и 2.65 (р<0,05) через 5, 7 и 10 месяцев соответственно. Т.е. к последнему сроку исследования - 10 месяцев отмечалось снижение МА эпителия крипт тощей кишки.
Спустя 5-месяцев после воздействия иЭМП при ПНТ 2.7 кА/м2 и частоте 50 И/и наблюдалось достоверное снижение МА энтероцитов относительно контрольной группы, которое составляло 2.50 (р<0,05). В дальнейшем пролиферация кишечного эпителия снижалась до 2.64 (р<0,05) и 2.50 (р<0,05) к 7 и 10 месяцам воздействия соответственно, по отношению к уровню контроля.
Анализируя данные, полученные в условиях применения иЭМП с ПНТ 0,7 кА/м2 и той же частотой, обнаруживалось снижение интенсивности МА до 2.88 (р<0,05), 2.60 (р<0,05) и 2.25 (р<0,05) через 5,7 и 10 месяцев соответственно по отношению к контролю.
Резюмируя полученные данные, следует отметить, что в условиях импульсов электромагнитных полей наблюдалось замедление обновления эпителиального пласта слизистой, о чем свидетельствовало подавление МА при частоте 50 И/н вне зависимости от ПНТ.
Общее число тканевых базофилов в контрольной группе животных на крипту в возрастной динамике составило 2.97 (р<0,05), 2.92 (р<0,05) и 2.68 (р<0,05) соответственно, т.е. наблюдалось незначительное их снижение.
Спустя 5-месяцев после воздействия ЭМИ с ПНТ 2.7 кА/м2 вызывало более длительное уменьшение содержания ТБ до 2.32 (р<0,05), с достоверным повышением их численности через 10 месяцев до 3.70, по сравнению с показателями контроля.
Электромагнитный фактор с ПНТ 0.7 кА/м2 и той же частотой вызывал достоверное и прогрессивное нарастание числа тучных клеток от 5-го (3.40) к 10-му (4.05) месяцу по отношению к возрастному контролю.
Таким образом, количество ТБ на крипту при ПНТ 2.7 кА/м2 и ПНТ 0.7 кА/м2 коррелирует со временем облучения.
Дегрануляция тканевых базофилов является традиционным критерием их функционального состояния. Полученные данные свидетельствовали о снижении количества дегрануляции на фоне возрастания недегранулированных форм у интактных животных.
ПНТ 0.7 кА/м2 через 5 месяцев после воздействия также угнетало дегрануляцию. В дальнейшем это сменялось прогрессирующим нарастанием данного процесса за счет существенного уменьшения НДТБ.
Таким образом, ведущая роль в соотношении НДТБ - ДЕГТБ при ПНТ 0.7 кА/м2 и ПНТ 2.7 кА/м2 принадлежит продолжительности воздействия ЭМП.
Резюмируя результаты, полученные при изучении морфофункционального состояния тканевых базофилов, следует отметить их достаточную информативность и адекватность для выполняемого исследования. Судя по имеющимся данным, обнаружена зависимость ТБ от напряженности поля, коррелируемая с продолжительностью облучения. При этом тканевые базофилы претерпевали количественные изменения, сочетающиеся либо с подавлением, либо со стимуляцией дегрануляции, а, следовательно, с торможением или активацией высвобождения гепарина и других биологически активных веществ.
По результатам корреляционного анализа между митотической активностью кишечного эпителия и тканевыми базофилами, отмечалось преобладание связей слабой и средней силы. И лишь в отдельных морфофункциональных ситуациях проявлялась зависимость пролиферации от количества ТБ или их продуцентов, высвобождаемых путем дегрануляции.
Высокая митотическая активность (МА) КЭ сочетается с тесным эпителио-соединительнотканным взаимодействием, составляющим основу микрорайонам, обладающими выраженными потенциями саморегуляции. Перечисленные особенности структурной организации позволяют предполагать, что морфологические изменения кишечного эпителия состояние тканевых базофилов (ТБ) межкриптальной стромы могут быть экстраполированы в качестве объективных эквивалентов функции. Это имеет реальную основу, поскольку тканевые базофилы, содержащие ряд биологически активных веществ (БАВ) радиозащитного плана, определяющих потенциал естественной радиорезистентности, [3, 4], могут быть рассмотрены в качестве прямых и опосредованных морфофункциональных единиц, определяющих степень радиомодификации, в том числе возможно и ЭМП.
Более того, ТБ обладают способностью специфически реагировать на воздействие ЭМП [5, 7]. Кроме того, ТБ, видимо, принимают участие в регуляции митотической активности [1, 2].
Некоторыми авторами установлено, что МА находится в обратно пропорциональной зависимости от количества биологически активных веществ (гистамина), высвобождающихся при лизисе гранул тканевыми базофилами.
Некоторыми авторами установлено. Что митотическая активность интактных животных, прежде всего связана с корличеством недегр. И лизированных форм ТБ, а далее с общим числом ТБ. Степенью их дегрануляции и, наконец, безъядерными фрагментами клеток - цитопластами. После 3-х суточного воздействия МА снижается, и преобладает зависимость от Лиз. ТБ На 7 сутки после воздействия отмечается зависимость МА от безъядерных форм ТБ. На 14 сутки ведущая роль принадлежит БАВ, реализуемых при лизисе специфических гранул ТБ. На 21 и 28 сутки отмечается зависимость МА от ДЕГР форм ТБ.
Резюмируя полученные данные следует отметить, что пременные ЭМП данного частотного диапазхона оказывают существенное влияние на участие ТБ в регуляции МА эпителия крипт тощей кишки, что проявляется в перераспределении их функциональных типов, и зависит от времени воздействия.
Оценивая результаты корреляционного анализа между митотической активностью кишечного эпителия и тканевыми базофилами, следует отметить преобладание связей слабой и средней силы. И лишь в отдельных морфофункциональных ситуациях проявляется зависимость пролиферации от количества ТБ или их продуцентов, высвобождаемых путем дегрануляции или лизиса специфических гранул. Через 5 месяцев сильные связи формируются между МА КЭ и: ТБ (ПНТ 2.7 кА/м2 с частотой 50 И/н); ДЕГТБ (ПНТ 0.8 кА/м2 с частотой 500 И/н); ТБ и ДЕГТБ (ПНТ 0.8 кА/м2 с частотой 50 И/н); ТБ (0.37 кА/м2 с частотой 500 И/н); ЛИЗТБ (ПНТ 0.37 кА/м2 с частотой 50 И/н). спустя 7 месяцев - ТБ и НДТБ (ПНТ 2.7 кА/м2 с частотой 500 И/н); НДТБ и ДЕГТБ (ПНТ 2.7 кА/м2 при частоте 100 И/н); ТБ (ПНТ 0.8 кА/м2 с частотой 500 и 100 И/н); НДТБ (ПНТ 0.7 кА/м2 с частотой 500 И/н); ДЕГТБ (ПНТ 0.7 кА/м2 с частотой 100 И/н). К последнему сроку наблюдения - ТБ и ЛИЗТБ (ПНТ 2.7 кА/м2 с частотой 500 И/н); ТБ ((ПНТ 2.7 кА/м2 с частотой 100 И/н); ЛИЗТБ (ПНТ 2.7 кА/м2 с частотой 50 И/н); ЛИЗТБ (ПНТ 0.8 кА/м2 с частотой 100 И/н); ТБ (ПНТ 0.7 кА/м2 с частотой 500 и 100 И/н); НДТБ и ДЕГТБ (ПНТ 0.37 кА/м2 с частотой 500 И/н).
Показатели коэффициента корреляции между митотической активностью кишечного эпителия и тканевыми базофилами (ґ)
Сроки взятия материла при воздействии ЭМП5 месяцев7 месяцев10 месяцевТБНДДЕГЛИЗТБНДДЕГЛИЗТБНДДЕГЛИЗВозрастной контроль0.32-0.700.42-0.720.34-0.120.300.18-0.08-0.080.92-0.822.7 кА/м2 - 500 И/н-0.590.300.350.31-0.770.93-0.80-0.43-0.78-0.700.120.942.7 кА/м2 - 100 И/н0.310.24-0.640.360.470.92-0.960.260.970.06-0.440.252.7 кА/м2 - 50 И/н-0.850.230.10-0.700.65-0.370.15-0.100.060.010.12-0.800.8 кА/м2 - 500 И/н0.10-0.070.87-0.500.87-0.360.190.690.590.19-0.270.400.8 кА/м2 - 100 И/н-0.060.48-0.450.660.84-0.01-0.33-0.600.40-0.490.180.950.8 кА/м2 - 50 И/н0.81-0.880.74-0.10-0.23-0.360.490.10-0.480.02-0.290.410.7 кА/м2 - 500 И/н-0.280.25-0.310.220.00-0.98-0.650.94-0.89-0.550.440.400.7 кА/м2 - 100 И/н-0070.69-0.52-0.500.42-0.200.830.130.760.64-0.24-0.180.7 кА/м2 - 50 И/н0.16-0.280.080.020.210.30-0.730.430.140.470.72-0.300.37 кА/м2 - 500 И/н-0.85-0.670.130.45-0.20-0.700.82-0.330.64-0.860.780.080.37 кА/м2 - 100 И/н-0.50-0.310.530.52-0.800.75-0.49-0.60-0.150.09-0.34-0.380.37 кА/м2 - 50 И/н0.28-0.10-0.73-0.77-0.720.01-0.27-0.05-0.580.71-0.250.47Резюмируя результаты, полученные при изучении морфофункционального состояния тканевых базофилов, следует отметить их достаточную информативность и адекватность для выполняемого исследования. Судя по имеющимся данным, обнаружена зависимость ТБ от напряженности поля и частоты импульсов, коррелируемая с продолжительностью облучения. При этом тканевые базофилы претерпевали количественные изменения, сочетающиеся либо с подавлением, либо в со стимуляцией дегрануляции, а, следовательно, с торможением или активацией высвобождения гепарина и других биологически активных веществ [4, 11, 12].
Общее число тканевых базофилов, а также отдельных их форм практически не изменяется Вместе с этим к 14 месяцу зависимость между МА дегранулированными и лизированными ТБ достигает уровня сильной связи. 500 и 100 импульсов в неделю в межкриптальной строме сокращается число тканевых базофилов. В последующие сроки их количество существенно увеличивается (табл. 2) ПНТ 0.8 кА/м2 в целом вызывает изменения аналогичные, в сравнении, с ПНТ 2.7 кА/м2 при частоте 50 И/н. Однако максимальный эффект обнаруживается при частоте 100 импульсов в неделю. При частоте 500 И/н сокращение количества ТБ через 5 и 7 месяцев сменяется их достоверным увеличением к последнему сроку наблюдения. Частота 100 И/н спустя 5 месяцев приводит к падению численности тканевых базофилов. В дальнейшем - их содержание превышает значения интактных животных. ЭМИ с ПНТ 0.37 кА/м2 приводит через 5 и 7 месяцев при 500 и 50 И/н к снижению содержания ТБ разной выраженности. Спустя 10 месяцев число тканевых базофилов существенно увеличивается (табл. 2) Воздействие Е-поля при ПНТ 0.37 кА/м2 проявляет зависимость через 5 месяцев от напряженности по Е-полю, к последнему сроку наблюдения - от продолжительности воздействия ЭМП. При ПНТ 0.8 кА/м2 частота 500 импульсов в неделю вызывает на протяжении всего эксперимента активизацию дегрануляции за счет трансформации недегранулированных тканевых базофилов (табл. 3). При частоте 100 и 50 И/н спустя 5 и 7 месяцев число НДТБ достоверно повышается, что сочетается с ослаблением выведения специфических гранул. Однако к последнему сроку наблюдения дегрануляция тучных клеток значительно активизируется. Воздействие ПНТ 0.37 кА/м2 при 500 И/н в целом способствует усилению степени дегрануляции. Частота 100 И/н по мере увеличения экспозиции ЭМП вызывает увеличение числа тканевых базофилов с повышенной дегрануляцией при одновременном падении содержания НД форм. И, наконец при частоте импульсов в неделю равной 50 резко ограничивается либеризация специфических гранул во все сроки наблюдения. 5- и 7-месячное применение ЭМП 0.8 кА/м2 - 500 и 50 И/н вызывает прогрессирующие повышение содержания лизированных форм тучных клеток. На завершающем этапе эксперимента, напротив, отмечается резкое падение ЛИЗТБ (табл. 4). При частоте 100 импульсов в неделю существенное увеличение лизированных тучных клеток через 5 месяцев сменяется в дальнейшем их достоверным сокращением, не достигающем впрочем, уровня контроля и частоте 500 импульсов в неделю в условиях 5-месячного воздействия ЭМ-фактора определяется крайне высокая степень высвобождения специфических гранул ТБ путем их лизиса (табл. 4). Далее следует двукратное уменьшение числа ЛИЗТБ, которое, тем не менее, остается значительно выше показателей интактной группы. К последнему сроку наблюдения количество лизированных форм не отличается от биологического контроля. При 100 И/н через 5 месяцев облучения обнаруживается «зеркальный» эффект, а в последующие сроки степень лизиса ТБ идентична данным предыдущей частоты. при частоте 500 И/н на протяжении всего эксперимента определяется увеличенное содержание ЛИЗТБ, которое испытывает достоверное сокращение от срока к сроку (табл. 4). Частота 100 импульсов в неделю вызывает фазные изменения количества лизированных тучных клеток: существенное повышение их численности через 5 и 10 месяцев воздействия ЭМИ сочетается со значительным уменьшением лизиса гранул спустя 7 месяцев. ПНТ 0.8 кА/м2 с частотой 500 И/н после 5- и 7-месячного облучения вызывает сокращение числа безъядерных тканевых базофилов, которое к последнему сроку наблюдения сменяется их достоверным увеличением (табл. 5). Частота 100 импульсов в неделю реализуется изменениями цитопластов в обратном соответственно экспериментальным срокам направлении. При частоте 50 И/н количество цитопластов прогрессивно снижается с 5 по 7 месяцы воздействия ЭМИ.
тощий кишка электромагнитный дегрануляция