Київський національний університет імені Тараса Шевченка

ПОЛЯКОВА Вікторія Олексіївна

УДК 616.233-002.2+614.876

ОСОБЛИВОСТІ РЕГЕНЕРАЦІЇ ПОВЕРХНЕВОГО

ЕПІТЕЛІЮ СЛИЗОВОЇ ОБОЛОНКИ БРОНХІВ У ЛІКВІДАТОРІВ

НАСЛІДКІВ АВАРІЇ НА ЧОРНОБИЛЬСЬКІЙ АЕС:

УЛЬТРАСТРУКТУРНА ХАРАКТЕРИСТИКА

14.03.09 – Гістологія, цитологія, ембріологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

КИЇВ – 2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті екологічної

патології людини (м.Київ)

Науковий керівник - доктор медичних наук, професор

Терещенко Валентина Павліна

Інститут екологічної патології людини, директор

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук

Богданова Тетяна Іванівна,

Український інститут ендокринології та обміну речовин

імені В.П.Комісаренка АМН України, завідуюча

патоморфологічною лабораторією

доктор медичних наук, професор

Гордієнко Вадим Максимович,

Київський універстет імені Тараса Шевченка,

кафедра цитології, гістології та біологія розвитку

Провідна установа: Національний медичний універстетет

ім. О.О.Богомольця

МОЗ України, кафедра гістології та ембріології

Захист дисертації відбудеться "28" травня 2001 р. о 14 : 00 годині

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 при Київському

національному універстететі імені Тараса Шевченка

за адресою м.Київ, проспект академіка Глушкова 2,

біологічний факультет, ауд. 215

Поштова адреса: 01033, м.Київ-33, вул.Володимирська 64,

біологічний факультет

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського

національного універстету імені Тараса Шевченка за адресою:

01033, м.Київ-33, вул.Володимирська 58

Автореферат розісланий "21" квітня 2001 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

к.б.н., доцент Давидовська Т.Л.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Фундаментальна біологія на сьогодні все частіше використовує медико-біологічні моделі для з'ясування загальних закономірностей існування та відтворення різноманітних клітинних популяцій. Водночас відомо, що на людину на всіх етапах онтогенезу впливає довкілля, яке постійно трансформується. Екологічні катаклізми започатковують певні якісні зміни щодо великих груп людей, задіяних у вимірі їх наслідків. Такі контингенти з часом починають існувати за біологічними законами, відмінними від решти індивідуумів: інакше хворіють, старішають тощо. Глибоке розуміння окресленого явища - неодмінна умова розвитку адекватних стосунків сучасної людини з навколишнім світом, зокрема невідворотними проявами науково-технічного прогресу.

В результаті аварії на Чорнобильській АЕС (ЧАЕС) стався масивний викид і розсіяння у довкіллі радіоактивних речовин, що призвело до довготривалого радіоактивного забруднення великих територій з виникненням важко прогнозованих соціальних та медико-біологічних наслідків. Значні контингенти людей і, першочергово, особи, які брали участь в ліквідації аварії, окрім впливу зовнішнього опромінення, зазнали інгаляції “чорнобильського аерозолю”, який попадаючи в дихальні шляхи ліквідаторів наслідків аварії (ЛНА) під час їх перебування в зоні підвищеного радіаційного навантаження спричиняв подразнення і біль в горлі, ринорею та сухий надсадний кашель, що в подальшому реалізовувалося різними бронхолегеневими захворюваннями (Василенко И.Я., 1991; Кутьков В.А., 1998; Чучалин А.Г. и соавт., 1998 та ін.). В останні роки патологія органів дихання, включаючи хронічний бронхіт (ХБ), поступово посіла одне з перших місць в загальній структурі захворюваності осіб, що брали участь у ліквідації наслідків аварії на ЧАЕС (Лавор З.В. і співавт., 1996; Марачева А.В., Татарский А.Р., 1996 та ін.). Крім того, у цього контингенту пацієнтів відмічали зміни характерної для ХБ клінічної картини (Татарский А.Р., Марачева А.В., 1993; Сушко В.О., Швайко Л.І., 1998; Талаев В.Ю. и соавт., 1999 та ін.). Клінічні особливості ХБ у ЛНА пов’язані з трансформацією типової для цієі нозологічної форми динаміки структурних змін (морфогенезу). Дослідження щодо цього за межами Інституту екологічної патології людини (ІЕПЛ) фрагментарні (Гробова О.М. и соавт., 1993; Черняев А.Г. и соавт., 1998). Сукупно структурно-функціональні особливості ХБ, виявлені у пацієнтів – ліквідаторів, фахівцями ІЕПЛ визначено як його індукований патоморфоз (Терещенко В.П. і співавт., 1999; Сегеда Т.П. и соавт., 1999).

Важливе значення в розвиткові хронічного запалення має пошкодження поверхневого бронхіального епітелію (ПЕБ), оскільки він не лише ефективно виконує бар'єрну функцію щодо різного роду патогенних агентів, але й є своєрідним індикатором стану захисних механізмів, зокрема інгальованих радіонуклідів. Більшість радіоактивних часток, які попадають в бронхи, розташовуються в шарі слизу над ПЕБ, що крім пошкодження спеціалізованих епітеліоцитів негативно впливає на базальні клітини з імовірною подальшою зміною кінетики репопуляцій (Терещенко В.П. і співавт., 1998). Порушення регенеративних процесів спричиняє формування функціонально неспроможного бронхіального епітелію і навіть його неопластичне переродження (Болгова Л.С., 1994), тому доцільним є своєчасне прижиттєве (біопсійне) дослідження ПЕБ у осіб, які зазнали впливу іонізуючої радіації. Об’єктивну оцінку характеру патологічних змін ПЕБ на ранніх стадіях їх виникнення уможливлює ультраструктурний аналіз. Проте дані профільної літератури в окресленому вимірі практично відсутні, що зумовлює нагальну необхідність подальшого наукового пошуку.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота є фрагментом наукової програми ІЕПЛ “Структурне підгрунтя патоморфозу захворювань у осіб, що постраждали внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС 1986 року” (№ державної реєстрації 01974007676) та науково-дослідної роботи під егідою Міністерства з питань надзвичайних ситуацій у справах захисту населення від Чорнобильської аварії (№ державної реєстрації 0199U004144).

Мета і задачі дослідження

Мета роботи - ультраструктурна характеристика регенеративних змін поверхневого епітелію бронхів у ліквідаторів наслідків аварії на ЧАЕС, недужих на хронічний бронхіт.

Задачі:

1. Охарактеризувати динаміку порушень регенеративних процесів в поверхневому епітелії слизової оболонки бронхів у пацієнтів-ліквідаторів.

Верифікувати морфогенетично значущі ультраструктурні зміни основних клітинних типів поверхневого бронхіального епітелію у ліквідаторів наслідків Чорнобильської катастрофи.

Визначити імовірну роль трансформованого мікрооточення в порушеннях регенерації покривного бронхіального епітелію.

Встановити особливості змін поверхневого епітелію слизової оболонки бронхів при ХБ у осіб із впливом “чорнобильського чинника” в анамнезі при порівнянні із загальновідомими показниками в нормі та нозологічними відповідностями й обгрунтувати концепцію морфогенезу цих процесів.

Об’єкт дослідження – закономірності регенеративних процесів в поверхневому епітелії бронхів при впливові на організм людини техногенних забруднювачів довкілля.

Предмет дослідження – особливості регенерації поверхневого епітелію бронхів у ліквідаторів наслідків Чорнобильської катастрофи.

Методи дослідження. Структурні особливості СО бронхів визначали за допомогою загальногістологічних, електронно-мікроскопічного та морфометричних методів, стан місцевого імунітету СО оцінювали за результатами імуногістохімічного дослідження, а достовірність відмінностей між групами - використовуючи статистичний аналіз.

Наукова новизна одержаних результатів. Робота є відгалуженням пріоритетного напрямку сучасної біології і медицини - вивчення адаптації людини до техногенного впливу довкілля. Дістала подальшого розвитку методологія використання медико-біологічних моделей для дослідження загальнобіологічних і загальнопатологічних процесів. Вперше представлено детальну ультраструктурну характеристику слизової оболонки бронхів у осіб, що брали участь в ліквідації наслідків аварії на Чорнобильській АЕС. Отримані результати об’єктивізують свідчення про наслідки дії “чорнобильського чинника” на бронхолегеневу систему людини. Висвітлено пріоритетні дані на користь перегляду сталих уявлень про органи дихання як досить радіорезистентні. Вперше простежено в динаміці основні прояви дисрегенерації ПЕБ, поєднані зі змінами мікрооточення і запропонована концепція морфогенезу цих порушень. Розширено інформаційний банк щодо імовірних механізмів неопластичних трансформацій епітелію слизової оболонки бронхів. Результати наукового пошуку уможливлюють трактування індукованих дисрегенеративних процесів в слизових оболонках інших органів, філо- та ембріогенетично споріднених об’єктам даного дослідження.

Практичне значення одержаних результатів. В роботі апробовані окремі методичні підходи щодо вивчення індукованих процесів в слизовій оболонці бронхів. Результати дослідження запроваджено в клінічну та навчальну практику, що сприяє поліпшенню лікувально-діагностичної тактики щодо осіб, які зазнали впливу "чорнобильського чинника", та дозволяє виділити групи пацієнтів з підвищеним ризиком розвитку бронхогенних пухлин. Отримано нові свідчення стосовно структурного субстрату патологічних процесів в слизовій оболонці бронхів і механізмів їх хронізації. Ця інформація, зокрема, може слугувати своєрідним "технічним завданням" для створення відповідних фармацевтичних препаратів. Одержані дані слід використовувати в педагогічному процесі кафедр загальної біології, цитології, гістології та ембріології, патологічної анатомії, радіобіології тощо вищих навчальних закладів, а також при підготовці біологів-екологів й екологічних патологів.

Впровадження в практику. Результати цього наукового пошуку використовуються в повсякденній роботі Інституту екологічної патології людини, а також впроваджені в діяльність профільних відділень і лабораторій України шляхом висвітлення в програмі Республіканської школи молодих спеціалістів екологів, демографів, цитологів та патоморфологів (м. Одеса, 1998р.). Методологія роботи фахівців-біологів з медико-біологічними моделями застосовується при виконанні курсових та дипломних робіт студентами біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка на базі Інституту екологічної патології людини.

Особистий внесок здобувача. Дисертантом самостійно обгрунтована актуальність проведення дослідження, його мета, завдання, проаналізовано наукову літературу. Особисто автором вивчені гістологічні і електронно-мікроскопічні препарати слизової оболонки сегментарних бронхів, здійснено їх фотодокументування і морфометрична обробка. Самостійно проаналізовано фактичний матеріал і зроблено його статистичне опрацювання, а також написані всі розділи дисертації й сформульовані основні наукові положення і загальні висновки.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи доповідалися й обговорювалися на науково-практичній конференції Військово-медичного управління СБ України “Медико-биологические последствия Чернобыльской катастрофы 10 лет спустя. Актуальные вопросы военной медицины спецслужб Украины” (Київ, 1996), 6 конгресі патологів України “Судинні і онкологічні захворювання: морфогенез і екологічний патоморфоз” ( Вінниця, 1998), II з’їзді фтизіатрів і пульмонологів України (Київ, 1998), Республіканській школі молодих спеціалістів (Одеса, 1998), 12 Європейському конгресі з електронної мікроскопії (Брно, 2000), наукових семінарах і конференціях Інституту екологічної патології людини (Київ,1995-2000), засіданнях Проблемної комісії “Патологічна анатомія” МОЗ і АМН України (Київ, 1996, 2000), а також заявлені в матеріалах конференції “Электронная микроскопия в медицине” (Суми, 1995), Українсько-польського семінару “Сучасна екологія і екологічна патологія людини” (Львів, 1997), 2 Міжнародної конференції “Отдаленные медицинские последствия Чернобыльской катастрофы“ (Київ, 1998), науково-практичної конференції “Новое в патологии: теория и практика“ (Севастополь - Стамбул, 1999), XII Міжнародного конгресу Інтернаціональної Академії Патології (Ніцца, 1998), 2 з’їзду Міжнародного Союзу Асоціацій Патологоанатомів (Москва, 1999).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 20 наукових робіт, з них 7 - у фахових виданнях, рекомендованих ВАК України.

Структура і об'єм роботи. Основний текст дисертації викладений на 147 сторінках і складається із вступу, огляду літератури, розділу “Матеріал і методи”, 3 розділів за результатами власних досліджень, обговорення отриманих даних, узагальнення, висновків, списку літератури (494 джерела, зокрема 313 іншомовних). Робота містить 4 таблиці та 89 ілюстрацій (діаграми, схеми, мікрофотографії).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріал і методи дослідження

Загальнобіологічні і загальнопатологічні процеси в поверхневому епітелії бронхів досліджували на пацієнтах з діагнозом хронічного бронхіту. При інтерпретації отриманих результатів ми керувалися (як вихідними, базовими) загальновідомими даними про нормальну структуру та функцію слизової оболонки бронхів, широко висвітленими в підручниках та посібниках з гістології і пульмонології. Матеріалом для морфологічного дослідження слугували 120 бронхобіоптатів, отриманих при фіброендобронхоскопії від хворих на ХБ: 97 учасників ліквідації наслідків аварії на Чорнобильській АЕС і 23 пацієнтів контрольної нозологічної (по захворюванню) групи. Комплексне обстеження і лікування пацієнтів-ліквідаторів проводилося в терапевтичному відділенні Інституту клінічної радіології Наукового центру радіаційної медицини (ІКР НЦРМ) АМН України в 1989 - 1998 рр. Сім ЛНА повторно обстежені впродовж 1990-1998рр, що дозволило спостерігати структурні зміни в слизовій оболонці бронхів в динаміці. В контрольну нозологічну групу (КНГ) увійшли жителі міста Києва, які перебували на лікуванні в Міському пульмонологічному центрі та не мали радіаційного чинника в анамнезі. Необхідною умовою добору пацієнтів у вимірі медико-біологічних моделей була документована відсутність захворювань бронхолегеневої системи до моменту аварії на ЧАЕС і маніфестація ХБ у період перебування в зоні ЧАЕС або найближчі після участі в ліквідації аварії терміни. Групи, що обстежувались, були зрівняльні за статтю: в основну групу увійшли 91,8% чоловіків і 8,2% жінок, а в контрольну (по захворюванню) відповідно - 91,3% і 8,7% осіб обох статей. Для виявлення динаміки патологічних змін у хворих на ХБ ліквідаторів умовно виділяли два періоди спостережень: 1989-1992 рр.- I група (43 чол.) і 1994-1998 рр. – II група (54 чол.). Середній вік пацієнтів-ліквідаторів I групи становив 39,641,54 років, II групи – 45,761,43 років, а осіб КНГ - 44,363,16 років. Слід зазначити, що вірогідних відмінностей за вищезазначеними показниками між ЛНА та пацієнтами КНГ виявлено не було (p>0,05). Загальновідомо, що тютюновий дим є одним із головних етіологічних чинників ХБ. Серед обстежених хворих курінням зловживали 48,80% ліквідаторів та 52,17% пацієнтів групи порівняння. Відмінність між ЛНА і хворими КНГ за кількістю курців була недостовірною (p>0,05). Документовані в індивідуальних картках пацієнтів дози зовнішнього опромінення були визначені у 38,1% ЛНА і знаходились в межах 0,42-17 сЗв. При цьому лише у одного з них дозове навантаження перевищувало 10 сЗв (17сЗв). Слід також зазначити, що у 82,35% ліквідаторів дози становили 1-10 сЗв, тобто належали до категорії доз малої і низької інтенсивності.

Прямі (щипцеві) біоптати сегментарних та субсегментарних бронхів отримували під час фіброендоскопії з використанням бронхоскопу фірми "Olympus" (Японія). Дисертант виcловлює щиру вдячність співробітникам відділу терапії ІКР НЦРМ АМН України с.н.с., к.м.н. Сушку В.О. і к.м.н. Швайко Л.І. за клінічне забезпечення роботи.

Для гістологічних досліджень біоптати фіксували у 10% розчині нейтрального формаліну, обезводнювали в спиртах і заливали в парафін. Препарати фарбували за допомогою загальновизнаних методик.

Для електронно-мікроскопічного аналізу біоптати (n= 120) фіксували впродовж 1,5 години в розчині, який містив 1,6% або 2,5% глютаральдегід і 2% параформ на 0,1 М фосфатному (pH 7,4) чи какодилатному буфері (pH 7,4), промивали в тому ж буфері впродовж 12 годин, дофіксовували в 1-2 % розчині чотириокису осмію 1,5 години, обезводнювали у спиртах висхідної концентрації та окисові пропілену або ацетоні і заливали в епон. На ультрамікротомі УМПТ-6М (Україна) виготовляли спочатку напівтонкі зрізи (1-2 мкм), фарбували їх метиленовим синім і сафраніном О. Ультратонкі зрізи контрастували уранілацетатом і цитратом свинцю. Препарати вивчали під електронним мікроскопом JEM 100-CX (JEOL) за прискорюючої напруги 60-80 кВ.

Отримані дані заносили в стандартизовані карти обліку, розроблені спільно із завідуючою НДЛ електронної мікроскопії та фізико-технічних методів дослідження Інституту екологічної патології людини, к.б.н. Сегедою Т.П., якій автор висловлює подяку за консультативну допомогу.

Стан місцевого імунітету оцінювали за результатами імуногістохімічного дослідження 11 бронхіальних біоптатів методом непрямої імунофлюоресценції. Парафінові зрізи депарафінували в ксилолі, промивали в спиртах низхідних концентрацій та у воді. Висушені зрізи інкубували у вологій камері з моноклональними антитілами ІКО 1 (HLA-DR) та ІКО 44 (CD1c) (ВО “МедБиоСпектр”, Москва) і ІПО 3 (СD23) (Інститут експериментальної патології, онкології та радіобіології ім. Р.Є.Кавецького, Київ) в робочих розведеннях впродовж 45 хвилин. Потім зрізи двічі відмивали та інкубували у темряві впродовж години з міченими флюоресцеїном ізотіоціонатом (FITC) антитілами до Fab-фрагментів імуноглобулінів миші. Отримані препарати вивчали за допомогою метода флюоресцентної мікроскопії із застосуванням збуджувального світлофільтру СС15-4 та "замикальних" світлофільтрів ЖС18 та ЖЗС19.

Морфометричний аналіз імуногістохімічних препаратів здійснювали шляхом підрахунку кількості світних клітин інфільтрату власної пластинки слизової оболонки (СО) бронхів в окулярній рамці (0,225 мм Х 0,335 мм) при збільшенні Х 280 (Автандилов Г.Г., 1990). Морфометричні дослідження структурних параметрів СО бронхів (26 біоптатів) виконували на напівтонких зрізах. Аналізові підлягали препарати із збереженим епітеліальним шаром, беручи до уваги напрям площини зрізу. За допомогою окуляра-мікрометра в трьох і більше послідовних полях зору при збільшенні 400 вимірювали такі параметри: висоту епітеліального шару, довжину війок, товщину базальної пластинки, діаметр гемомікрокапілярів власної пластинки СО. Результати досліджень представлені в умовних одиницях вимірювання (1 умовна одиниця = 0,014 мм).

Отримані дані оброблені стандартними методами варіаційної і кореляційної статистики (Лакин Л.Ф., 1990; Гланц С., 1999) з використанням пакету статистичного аналізу комп'ютерної програми Microsoft EXCEL (версія 6.0).

Результати дослідження та їх обговорення

Внаслідок проведеного порівняльного аналізу встановлено, що структурні характеристики ПЕБ у ліквідаторів наслідків аварії на ЧАЕС суттєво відрізняються не лише від загальновідомих показників норми, а й від таких у групі порівняння (хворі без радіаційного чинника в анамнезі). Так, у ЛНА достовірно рідше, ніж у пацієнтів без радіаційного чинника в анамнезі, виявляли ділянки інтактного епітелію (27% - I група, 20% - II група, 52% - КНГ, р<0,05 і р<0,01 відповідно). При цьому у 48% хворих групи порівняння зберігалося нормальне співвідношення основних клітинних типів в ПЕБ, що було досить рідким явищем для ЛНА і першого, й другого періодів спостережень (32% та 15%, р<0,05 і р<0,01 відповідно). При порівнянні частоти виявлення ендокринних епітеліоцитів у нозологічниму контролі (65%) і у ЛНА I і II груп відмічали істотне зменшення цього показника (12% і 19% відповідно, р<0,001). Крім того, апудоцити у осіб, що зазнали впливу "чорнобильського фактора", часто мали ознаки дистрофії (розширення перинуклеарних просторів, вакуолізація цитоплазми, зниження кількості специфічних гранул).

Частота виявлення базальноклітинної гіперплазії (БКГ) ПЕБ у ліквідаторів I і II груп (77% і 92%) достовірно перевищувала контрольний нозологічний рівень (61%, р<0,05 і р<0,01). У осіб, які зазнали дії "чорнобильського чинника”, БКГ частіше, ніж в контрольних спостереженнях, мала дифузний характер (39% - I група, 28% - II група, 9% - КНГ) (р<0,01). Достовірно більші ступінь поширення БКГ та чисельність рядів базальних клітин ПЕБ виявлені у пацієнтів-ліквідаторів порівняно з нозологічним контролем, свідчать про вищу проліферативну активність бронхіального епітелію (табл.1).

Таблиця 1

Морфометричні параметри слизової оболонки бронхів у хворих на ХБ ЛНА в порівнянні з контрольною нозологічною групою (M±m; n=26)

Примітка. Достовірність відмінностей між основними та контрольною нозологічною групами: * - p<0,05 ; ** - p<0,01 ; *** - p<0,001

Однак відсутність при цьому у ЛНА вірогідного збільшення висоти епітеліального пласта дозволяє припустити зменшення розмірів епітеліоцитів і прискорення клітинного циклу та швидкості зміни клітинних популяцій (ймовірно, за рахунок скорочення фази росту).

Секреторно-клітинну гіперплазію (СКГ) ПЕБ достовірно частіше виявляли у ЛНА II групи (60%) у порівнянні з пацієнтами без впливу радіації в анамнезі (30%), (р<0,01). Хворим же ліквідаторам I групи, навпаки, були властиві варіанти зниження секреторної активності ПЕБ (70%), менш характерні для нозологічного контролю (38%)(р<0,05). У пацієнтів-ліквідаторів, на відміну від КНГ, спостерігали БКГ в поєднанні з СКГ – наочний морфологічний прояв прискорення зміни клітинних популяцій. В основних групах спостерігали слизові клітини (СК) з гетерогенними за щільністю секреторними гранулами - так звані клітини з “ущільненою серцевиною", частота виявлення котрих становила 12% в першій групі і 28% - в другій, що може відображати одну із стадій розвитку клітин або ж свідчити про зміну хімізму слизу. У контрольних спостереженнях згадані клітини не були виявлені.

Достовірно частіше у ЛНА II групи (43%) в порівнянні з нозологічним контролем (30%) прослідковували плоскоклітинну метаплазію ПЕБ (р<0,05), яка належить до умовно оборотних передракових змін. При цьому епідермоїдну трансформацію бронхіального епітелію в групі порівняння виявляли тільки у пацієнтів середнього і літнього віку, тоді як в основних групах в ряді випадків верифікували її розвиток у молодих хворих (до 30 років), що може бути проявом прискорення інволютивних змін. Збереження в локусах з плоскоклітинною метаплазією високого рівня проліферативної активності, яке було типовим для спостережень другого періоду, непрямо свідчить про порушення контролю проліфераціі та диференціації в ПЕБ, що є важливим етапом канцерогенезу.

Відмічали також структурні зміни самих епітеліоцитів. Достовірно частіше (p<0,05), ніж в нозологічному контролі, у ЛНА I групи спостерігали дистрофію епітеліальних клітин (розширення перинуклеарних просторів, вакуолізацію цитоплазми, кристоліз мітохондрій, появу мієліноїдів) (69% проти 43% у КНГ).

У пацієнтів-ліквідаторів документували значний спектр патології циліарного апарату війчастих клітин (ВК) ПЕБ. Майже в усіх спостереженнях відмічали порушення регулярного розташування війок, зміни кута їх нахилу до клітинної поверхні, в деяких ВК війки втрачались і зберігались лише окремі базальні тільця та поодинокі короткі мікроворсинки. У хворих на ХБ ліквідаторів I групи порівняно з нозологічними показниками виявляли достовірне (p<0,05) зменшення довжини війок миготливого епітелію (див.табл.1). У ліквідаторів II групи, навпаки, частіше простежено формування подовжених війок, але середня їх довжина практично не відрізнялася від контрольних показників ХБ за рахунок наявності у ряді випадків вкорочених війок. У пацієнтів-ліквідаторів II групи виявляли також різноманітні структурні дефекти циліарного апарату з частотою, яка наочно перевищувала нозологічні показники (66% порівняно з 30% у КНГ, p<0,01). Простежено патологію мембран, пошкодження апікального апарату війок, їх нексинових і радіарних структур, вкорочення або повну відсутність динеїну, мікротубулярні розлади (дислокація, транспозиція і/або делеції частини мікротрубочок). Порушення мікротубулярної організації війок виявляли достовірно частіше у хворих на ХБ ліквідаторів другого періоду спостережень (р<0,05), ніж у пацієнтів КНГ. При цьому, якщо в групі порівняння кількість дефектних війок в окремих випадках варіювала від 5 до 30%, що цілком вкладається в існуючі уявлення про ХБ, то у ЛНА, починаючи з 1996 року, виявляли локальне збільшення мікротубулярних розладів до 95%. Типовим для хворих на ХБ ліквідаторів було пошкодження апікального апарату - відсутність специфічних щетинок на верхівках війок, не виявлене в нозологічному контролі. Водночас у ЛНА II групи відмічали різні патологічні зміни базальних тілець (БТ). Часто спостерігали численні різнонаправлені базальні тільця з ознаками дезорганізації, що розташовувалися в декілька рядів. В окремих випадках у пацієнтів-ліквідаторів другого періоду спостережень майже вся цитоплазма ВК була заповнена хаотично розміщеними, деструктивно зміненими базальними тільцями та їх складовими у вигляді частково або повністю зібраних субодиниць. Поряд з цим верифікували порушення власне структури базальних тілець. Зустрічалися дислокація і транспозиція окремих мікротрубочок або триплетів, втрата сателіта чи одного з корінців, наявність осміофільних включень в центрі базальних тілець. У декількох спостереженнях мало місце атипове формування війок з БТ, розташованих на латеральних поверхнях ВК.

Отже, прискорення зміни клітинних популяцій призводить до такого процесів циліогенезу і зумовлює формування патологічних базальних тілець, які, в свою чергу, дають початок війкам зі зміненою структурою.

На відміну від відомих показників норми та нозологічного контролю в ПЕБ ЛНА були присутні базальні епітеліоцити із зміненим фенотипом. Виявляли базальні клітини з атипово зміненими ядрами (найчастіше - у локусах БКГ ПЕБ). Крім того, базальні епітеліоцити у пацієнтів-ліквідаторів характеризувалися вищим, ніж у осіб без радіаційного чинника в анамнезі, рівнем диференціювання зі збільшенням кількості цитоплазматичних органел (ще одне свідчення на користь гіпотези про прискорення темпів відтворювання клітинних популяцій) та подальшим розвитком дистрофічних змін, найвиразніших у другому періоді спостережень. Очевидно, що все це не могло не відбитися на функціонуванні базальних клітин як попередників зрілих епітеліоцитів.

Особливості популяції базальних клітин ПЕБ у пацієнтів-ліквідаторів суттєво обумовлювали характер структурних змін високодиференційованих епітеліоцитів. При цьому прогресування дисрегенерації покривного бронхіального епітелію у ЛНА може бути пов'язане з тим, що реалізація альтерації ДНК камбіальних елементів можлива лише через певний період. У цьому вимірі особливо потрібно відзначити виявлені у хворих на ХБ ліквідаторів II групи варіанти зміни фенотипу зрілих епітеліоцитів. По - перше, порушення полярності в слизових клітинах з накопиченням секрету як в апікальній, так і в базальній ділянках цитоплазми. І, по - друге, наявність епітеліоцитів, котрі поєднували в собі морфологічні ознаки війчастих клітин та пневмоцитів другого типу. Поява таких трансформованих клітин, ймовірно, свідчить про реалізацію пошкоджень генома на рівні стовбурових клітин і зумовлює можливість неопластичних трансформацій у осіб, що зазнали впливу “чорнобильського чинника”.

Привертала увагу висока частота виявлення загиблих епітеліоцитів у пацієнтів-ліквідаторів (в 66% спостережень у першій групі і в 57% - у другій), тоді як у хворих без радіаційного чинника в анамнезі загибель епітеліальних клітин відмічали істотно рідше - у 30% випадків (р<0,001 і р<0,05 відповідно). Примітно, що в ПЕБ пацієнтів-ліквідаторів, на відміну від нозологічного контролю, виявляли клітини з морфологічними ознаками загибелі одночасно шляхом апоптозу і некрозу. Такі епітеліоцити розташовувалися поодиноко (типово для апоптозу) або ж групами, що властиво некротичним змінам. Мітохондрії з ущільненим матриксом та інтактні лізосоми групувалися біля ядра, в якому відмічали переважно маргінальну конденсацію хроматину. Звичайна при некрозі запальна інфільтрація ПЕБ при цьому була відсутня, а фрагменти клітини фагоцитувались суміжними епітеліоцитами, тобто прослідковувалися зміни, що характеризують апоптоз. Водночас цитоплазма епітеліоцитів просвітлювалась, руйнувались їх клітинні мембрани, що є характерним для некрозу.

Дисрегенерація ПЕБ у ЛНА поєднувалась та значною мірою опосередковувалась зміною мікрооточення бронхіального епітелію. У хворих на ХБ ліквідаторів I групи відмічали вірогідне потовщення розташованої під базальною мембраною епітелію базальної пластинки (lamina reticularis) (табл.1). У II групі поряд з розвитком виражених склеротичних змін слизової оболонки бронхів простежено зниження відповідних показників до "контрольного" рівня. Примітно, що у ЛНА нарівні з цим виявляли негативну кореляцію (коефіцієнт кореляції дорівнює - 0,65, р<0,05) між товщиною базальної пластинки і довжиною війок, що, ймовірно, зумовлено порушенням пластичного, енергетичного та інформаційного обміну між епітелієм та стромою слизової оболонки.

Власна пластинка (ВП) СО бронхів пацієнтів-ліквідаторів характеризувалася більш розвиненою і повнокровною капілярною мережею. Збереження високої проліферативної активності поверхневого епітелію бронхів у ЛНА відбувалося на тлі прогресуючих склеротичних змін ВП СО бронхів і забезпечувалось завдяки конформаційно-функціональній перебудові підлеглих мікросудин за рахунок збільшення сумарного діаметру активних повнокровних гемомікрокапілярів. У пацієнтів-ліквідаторів частіше, ніж в КНГ, виявляли також власне ультраструктурні еквіваленти активного функціонування судин. Так, відмічали вакуолізацію ендотеліоцитів і їх вибухання в просвіт капілярів. Поверхня клітин при цьому утворювала численні люмінальні і базальні відростки. Експресія згаданих змін достовірно (р<0,05) підсилювалась у пацієнтів-ліквідаторів обох груп у порівнянні з нозологічним контролем.

В цитоплазмі ендотеліальних клітин хворих II групи суттєво збільшувалася кількість піноцитозних вакуолей, при цьому частота виявлення капілярів з активізацією трансендотеліального перенесення достовірно (р<0,01) перевищувала контрольні показники (40% при 90% в II групі). В ендотеліоцитах у осіб, що зазнали впливу іонізуючої радіації, переважали активні форми мітохондрій з просвітленим матриксом і вкороченими кристами. Поряд з цим у другому періоді спостережень у ЛНА, починаючи з 1996 року, відмічали деструкцію мітохондрій з руйнуванням крист і порушенням цілісності зовнішньої мембрани. Для основних груп більш типовими, ніж у КНГ, були осміофільні зміни ендотеліоцитів (21% - I група, 35% - II група, 8% - КНГ).

Частота виявлення ліпідних включень в цитоплазмі ендотеліоцитів у хворих-ліквідаторів (46% - I група, 60% - II група) наочно перевищувала таку в нозологічному контролі (13%) (р<0,01 і р<0,001 відповідно). У ЛНА обох груп достовірно частіше порівняно з нозологічним контролем відмічали жирові емболи в просвіті судин (4% - КНГ, 20% - I група, 21% - II група; р<0,05). Повна ж обтурація мікросудин ліпідовмісними вакуолями верифікована тільки у пацієнтів-ліквідаторів.

У ЛНА другого періоду досліджень переважали капіляри з переривистим ендотелієм зі збільшеною кількістю пор і фенестр (85% спостережень при 65% - в КНГ; р<0,05). Структурні ознаки порушення реологічних властивостей крові у пацієнтів без радіаційного впливу в анамнезі були вираженими менше, ніж у хворих основних груп. Однак вірогідні відмінності визначалися тільки щодо частоти виявлення "монетних стовпчиків" еритроцитів у ЛНА II групи (72%) в порівнянні з контролем (57%) (р<0,05). Водночас у пацієнтів другого періоду спостережень (71%) достовірно частіше (р<0,05), ніж в КНГ (45%), в просвіті мікросудин визначали мієліноїди, фрагменти зруйнованих або змінених некробіотичних клітин (37% - II група, 17% - контроль, р<0,05) і ліпідні мікроемболи (4% - контроль, 20 % - I група, 21 % - II група) (р<0,05). Ознаки підвищеної проникності судин з утворенням щілин і “течій" виявляли в 16% у I групі, 26% - у II групі і не зустрічали в КНГ. Потовщення БМ судин у ЛНА обох груп (62% - I група, 65% - II група) та її розшарування у пацієнтів II групи (87% спостережень) перевищували відповідні контрольні значення при ХБ (48% і 74% відповідно, р<0,05). Заслуговує на увагу дистрофія перицитів, властива виключно пацієнтам, що зазнали впливу "чорнобильського аерозолю” (4% - I група і 47% - II група). Ознаки набряку були найвиразнішими у ЛНА II групи. Частота виявлення крововиливів у пацієнтів-ліквідаторів другого періоду досліджень достовірно (р<0,05) перевищувала контрольні нозологічні показники (57% при 70% в II групі).

Склероз ВП СО бронхів, що є закономірним виходом запалення, верифікували вірогідно частіше в обох групах осіб, що зазнали впливу іонізуючої радіації, ніж в нозологічному контролі (78% - КНГ, 89% - I група, 98% - II група; р<0,05). При цьому для ЛНА більш типовим було дифузне поширення склеротичних змін (39% - КНГ, 60% - I група, 64% - II група; р<0,05).

Для пацієнтів, які не зазнали впливу радіації, була характерна виразніша, ніж в основних групах, запальна реакція у ВП СО бронхів. Існували відмінності в кількісному співвідношенні її складових. Так, в КНГ достовірно частіше зустрічались нейтрофільні гранулоцити (70% - нозологічний контроль, 45% - I група, 58% - II група; р<0,05 і р<0,001 відповідно) і макрофаги (нозологічний контроль - 52%, I група - 15%, II група - 17%; р<0,01), а у ВП СО бронхів ЛНА достовірно вищою була частота виявлення глобулярних лейкоцитів (4% -КНГ, 12% - I група, 19 % - II група, p<0,05). Поряд з цим у ВП СО бронхів верифікували зруйновані клітинні елементи (33% - I група, 34% - II група) і мієліноїдні утворення (44% - I група, 49% - II група), частота виявлення яких у осіб із впливом “чорнобильського чинника” в анамнезі з високою мірою достовірності перевищувала відповідні контрольні показники (13% і 12%, р<0,05 та р<0,01).

Жирова дистрофія СО бронхів у пацієнтів-ліквідаторів зустрічалася достовірно частіше, ніж в КНГ (26% при 52% - I групі і 57% - II групі; р<0,01 і р<0,001 відповідно). При цьому, якщо в нозологічному контролі виявляли поодинокі дрібні краплі у ВП СО, то у ЛНА відмічали істотно більшу вираженість і поширеність згаданих змін, що прогресували з часом, як показали повторні обстеження хворих. Нехарактерна для ХБ жирова дистрофія МП мала місце у 18% спостережень в I групі і 19% - у II групі і не була виявлена в КНГ. В осіб, що брали участь в ліквідації наслідків Чорнобильської катастрофи, жирові включення верифікували також в епітелії, у просвіті та між клітинами залоз.

Поряд з цим у ЛНА достовірно частіше, ніж в КНГ, виявляли ліпідні включення в ендотеліоцитах (13% - КНГ, 46% - I група, 60% - II група) (р<0,01 і р<0,001 відповідно). Аналогічні включення в цитоплазмі епітеліоцитів, фібробластів, плазматичних клітин, а також присутність у ВП типових представників жирової тканини – ліпоцитів (адипозоцитів) були властиві виключно пацієнтам-ліквідаторам.

При вивченні морфологічних особливостей МП СО бронхів у пацієнтів-ліквідаторів відмічали значну гетерогенність окремих її ділянок: простежене поєднання осередків гіпертрофії (21% - КНГ, 63% - I група, 84% - II група, p<0,05) і склерозу (38% - КНГ, 63% - I група, 77% - II група, p<0,05). Крім цього у хворих ліквідаторів у ВП СО бронхів виявляли включення ліпофусцину, що поряд з виявленою у ЛНА ліпідною дистрофією гладком`язевих клітин є характерним для старечої легені.

Притаманні пацієнтам-ліквідаторам порушення структури ПЕБ разом з патологією війок, сприяло інвазії мікроорганізмів. Останні виявляли в 72% спостережень у ліквідаторів I групи і 4% випадків - у II групі. Інфект-агенти в більшості спостережень були виявлені над ПЕБ, переважно в ділянках плоскоклітинної метаплазії або ж атрофії, в міжклітинних просторах, аж до базальної мембрани. Водночас у 36% ЛНА I групи і 8% ЛНА II групи патогенні біологічні об'єкти верифікували під базальною мембраною на рівні базальної пластинки, а також відмічали глибоке їх проникнення у ВП СО бронхів.

За умов поглиблення патології ПЕБ втрачає своє значення як ефективний захисний бар'єр, в тому числі і для сторонніх біологічних агентів. Вирішального значення набувають чинники місцевого специфічного імунітету і, передусім, бронхоасоційована лімфоїдна тканина, представлена в цієй генерації бронхів лімфоїдними клітинами ВП СО бронхів. У хворих ЛНА у ВП СО бронхів спостерігали істотне зменшення порівнянно з нозологічним контролем абсолютного вмісту лімфоцитів на одиницю площі та зміну співвідношення їх окремих субпопуляцій. Зокрема, середня кількість лімфоцитів, експресуючих HLA-DR антиген, в контрольних спостереженнях ХБ становила 17,958,4 клітин на одиницю площі, тоді як в I групі - 5,402,25, а у II групі - 7,702,41. Кількість ж незрілих Т-лімфоцитів, що містять на своїй поверхні CD1c антиген кортикальних тимоцитів, вірогідно (р<0,01) зростала у ЛНА I групи (17,01,18) в порівнянні з контролем (4,21,86). У II групі кількість незрілих Т-лімфоцитів була трохи нижчою, ніж в I групі, але, як і раніше, перевищувала контрольні показники (11,94,72).Частота виявлення мікроорганізмів у пацієнтів-ліквідаторів корелювала з вмістом лімфоцитів у ВП СО бронхів. Зростання кількості незрілих і зменшення кількості активних Т-лімфоцитів поєднувалися з більшим ступенем поширеності інвазії мікроорганізмів і навпаки (коефіцієнти кореляції становили відповідно 0,54 та-0,49). Між основними і контрольною по ХБ групами виявляли також відмінності показників В - ланки імунітету: кількість В - лімфоцитів у хворих на ХБ ліквідаторів зменшувалось впродовж всього періоду спостережень (15,704,54 – КНГ, 12,302,49 - I група, 7,903,12 - II група).

Таким чином, продемонстровано вірогідні відмінності структурних характеристик ПЕБ і пов'язаних з ними змін у ВП СО бронхів у осіб, що зазнали впливу "чорнобильського чинника", порівняно з пацієнтами без такого в анамнезі та відповідними даними профільної літератури щодо норми. Сукупно вони засвідчують виразну дисрегенерацію поверхневого епітелію бронхів.

ВИСНОВКИ

Поширеність патології бронхолегеневої системи серед ліквідаторів наслідків Чорнобильської катастрофи зумовлює необхідність верифікації її морфологічних, зокрема ультраструктурних еквівалентів, а також уможливлює використання унікальних медико-біологічних моделей для вивчення загальнобіологічних феноменів.

У поверхневому епітелії і загалом в слизовій оболонці бронхів у хворих на хронічний бронхіт ліквідаторів наслідків аварії на ЧАЕС розвиваються структурні порушення неспецифічного характеру, інтегрально відмінні від нозологічного контролю за частотою та ступенем вираженості. Ім властива певна динаміка, що характеризується посиленням напруженості структурно-функціональних систем з подальшим виснаженням компенсаторно-пристосувальних механізмів і трансформованістю регенеративних процесів.

Патологія диференційованих бронхіальних епітеліоцитів у пацієнтів-ліквідаторів, яка зумовлена їх альтерацією, прискореним оновленням клітинних популяцій і змінами базальних клітин, реалізується прогресуючою дисрегенерацією поверхневого епітелію бронхів у поєднанні з порушеннями епітеліально-сполучнотканинних взаємовідносин та зміною мікрооточення.

Особливості структурних реакцій в слизовій оболонці бронхів ліквідаторів, зокрема наявність клітин зі зміненим фенотипом, припускає ймовірність безпосереднього ураження її окремих елементів.

Простежена у хворих на хронічний бронхіт ліквідаторів більш виражена у порівнянні з нозологічним контролем патологія війчастого апарату бронхіальних епітеліоцитів верифікується як набута, що передбачає дію сильнішого, ніж при банальному запаленні, патогенного індуктора.

Порушення мукоциліарного кліренсу та зниження ефективності місцевих протективних механізмів в бронхах осіб, що брали участь в ліквідації наслідків аварії на ЧАЕС, зменшує захисні властивості слизової оболонки, сприяючи активізації опортуністичної мікрофлори і подальшому поглибленню дисрегенерації.

Виявлені у ліквідаторів порушення регенерації у слизовій оболонці бронхів прогностично несприятливі щодо канцерогенезу і дозволяють розглядати цій контингент як групу підвищеного онкологічного ризику.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Терещенко В.П., Сушко В.А., Сегеда Т.П., Полякова В.А., Самусева Е.С. Структурные основы патологических процессов в слизистой оболочке бронхов лиц, подвергшихся воздействию ионизирующего излучения и ингаляции радионуклидов// Медицинские последствия аварии на Чернобыльской атомной станции: книга 2. Клинические аспекты Чернобыльской катастрофы.- Киев: "Мед экол" МНИЦ БИО-ЭКОС, 1999.- С.265 - 287.

Полякова В.А. Слизистая оболочка бронхов у страдающих хроническим бронхитом ликвидаторов Чернобыльской катастрофы: результаты морфометрических исследований// Експериментальна і клінічна медицина.-2000.-№2.-С.14 - 16.

Полякова В.А., Сушко В.А., Терещенко В.П., Базыка Д.А., Головня О.В., Рудавская Г.А. Инвазия микроорганизмов в слизистую оболочку бронхов ликвидаторов последствий Чернобыльской катастрофы// Мікробіологічний журнал.-2001.-Т.63, №1.-С.41-51.

Сегеда Т.П., Полякова В.А., Терещенко В.П. Слизистая оболочка бронхов при хроническом вопалении у участников ликвидации последствий аварии на ЧАЭС: ультраструктурная характеристика// Цитология и генетика.-1999.-Т.33, № 1.- С.15 - 24.

Полякова В.О., Терещенко В.П. Патологічні зміни поверхневого епітелію бронхів у ліквідаторів наслідків Чорнобильської катастрофи// Журнал Академії Медичних Наук України.-2001.-Т.7, № 1.-С. 149-158.

Полякова В.О. Патологія циліарного апарату епітелію бронхів у ліквідаторів наслідків аварії на Чорнобильскій АЕС, хворих на хронічний бронхіт// Український журнал патології.- 2000.-№2.- С.26 - 28

Полякова В.А. Структурные изменения слизистой оболочки бронхов при воздействии различных патогенных факторов// Очерки экологической патологии.-К.:Чернобыльинтеринформ, 1999.- С.74 - 97.

Терещенко В.П., Сушко В.О., Швайко Л.І., Сегеда Т.П., Полякова В.О., Самусєва О.С. Структурне підгрунтя клінічного патоморфозу хронічного бронхіту у ліквідаторів наслідків аварії на ЧАЕС//