ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРНОЙ ДЕЗОРГАНИЗАЦИИ КОЛЛАГЕНА КАК ПУСКОВОГО МЕХАНИЗМА ПНЕВМОСКЛЕРОЗА У ШАХТЕРОВ

Аннотация:

Проведены морфологические и иммуногистохимические исследования ткани легких шахтеров, имевших средний стаж работы в подземных условиях 20,4±2,0 года. Показано, что при пневмокониозе в изучаемой ткани определяется выраженная экспрессия коллагена I, III, IV типа преимущественно в зоне сосудов и бронхов. Повышенное коллагенообразование реализуется благодаря процессу эпителиально-мезенхимальной трансформации. Пневмокониотический процесс основан на синергической связи между распадом коллагена базальных мембран как инициального фактора данного процесса и развитием фибропластических изменений в сосудах и бронхах. Одной из сложнейших проблем пневмокониоза у работников угольной промышленности является развитие фиброза в легочном гистионе, проявляющегося не только образованием очаговых зон фиброзной трансформации, но и выраженными склеротическими процессами диффузного характера с вовлечением в патологический процесс сосудов, периваскулярных пространств, межальвеолярных перегородок, перибронхиальной ткани. Данные патогенетические изменения естественно обусловливают развитие выраженной тканевой гипоксии, нарушений в системе местной защиты легких, поражений структурных элементов легких, но на ранних стадиях заболевания не приводят к каким-либо клиническим проявлениям или к функциональным ярким симптомам, которые можно было бы определить в условиях специализированного стационара. В связи с этим для работников угольной промышленности, имеющих небольшой стаж работы в подземных условиях, не предусмотрена профилактическая антисклеротическая терапия по причине невозможности доказать структурную перестройку легочной ткани. Многообразие функций соединительной ткани в организме (в том числе биомеханическая, морфогенетическая, трофическая, репаративная) предопределяет широкий спектр ее патологических состояний. Известно, что составной частью внеклеточного матрикса соединительной ткани являются фибриллярные структуры, в которых основную роль играют белки коллагена I, III, IV типа, образуя каркас всех бронхиальных и легочных структур. Именно благодаря коллагену соединительнотканный каркас легких, базальные мембраны характеризуются механической стабильностью и нерастворимостью. При простом гистологическом исследовании развитие патологии данных структур в большинстве случаев установить не удается. Однако на сегодняшний день, в связи с применением современных методов исследований, включая иммуногистохимические, можно достоверно и уже на ранних стадиях пылевого поражения выявить в бронхах и интерстиции легких деградацию и накопление различного типа коллагена. Интерстиций легких состоит из сети коллагеновых волокон, преимущественно I и III типов. Жесткость каркаса структурных элементов бронхов, легких и сосудов определяется коллагеном I типа, а эластичность — коллагеном III типа, остальные типы коллагена (II, IV — VI) в норме представлены в небольшом количестве, по большей части как элементы базальных мембран. В межальвеолярных перегородках отмечается накопление депозитов, состоящих из коллагена III типа, являющегося в процессе эмбриогенеза наиболее благоприятным стромальным компонентом для роста и формирования легочной ткани. Коллагены IV типа, из которых состоят базальные мембраны бронхов, относятся к группе труднодеградируемых белков, которые и осуществляют основную барьерную функцию и расщепляются только коллагеназой IV типа, не обнаруживаемой в легочной ткани и в клетках воспалительного инфильтрата. Данный фермент синтезируется только клетками трансформированного бронхиального эпителия. В литературе имеются немногочисленные и фрагментарные сведения о наличии, локализации и распространенности труднодеградируемого белка коллагена IV типа и его роли в механизме снижения системы местной защиты легких и прогрессировании склеротического процесса в легких, которые описываются только при воспалительных процессах, в частности при туберкулезном поражении. В легочной ткани при пылевой патологии происходит два противоположных процесса. С одной стороны, имеет место избыточное накопление фиброзной ткани, связанное с подавлением активности металлопротеиназ, с другой — деградация коллагенового каркаса. Увеличение количества больных пневмокониозом легких с развитием очагового и диффузного фиброза и пневмосклероза, отсутствие патогенетической обоснованной терапии профилактики развития склеротических процессов определяют актуальность данной темы и предопределяют необходимость ее дальнейшего исследования. Цель работы — морфологическое и иммуногистохимическое исследования формирования и деградации коллагена в тканевых элементах легких у работников угольной промышленности. Материал и методики. Гистологическому и иммуногистохимическому исследованию подвергались все структурные элементы ткани легких, полученные при судебно-медицинских экспертизах 40 шахтеров, считавшихся по результатам медицинских осмотров практически здоровыми и погибших при техногенных катастрофах на угольных предприятиях Кузбасса. Возраст шахтеров составлял 45,3±2,1 года, продолжительность вредного стажа — 20,4±2,0 года. Профессии погибших относились к основным в угледобывающей отрасли: проходчик, горнорабочий очистного забоя, горнорабочий подземный, подземный электрослесарь, машинист горновыемочных машин, мастер участка. Иммуногистохимическое исследование проводилось с использованием парафиновых блоков с моно-клональными антителами Collagen IV — маркера соединительной ткани базальных мембран, системы визуализации EnVision Mouse на аппарате температурной демаскировки антигена — Retriver «Prestige medical» 2100 (Англия). Исследование выполнялось по методике мультимерной безбиотиновой системы детекции — REVEAL Biotin-Free Polyvalent DAB (производитель — Spring Bioscience, США), позволявшей выявлять антитела в ткани и отдельных клетках, располагавшихся в зоне фиброза. Результаты оценивались с учетом распределения экспрессии Collagen IV в базальных мембранах, интенсивности реакции и характера взаимодействия с другими структурными элементами ткани легкого. Оценка иммуногистохимиче ской реакции проводилась в 10 полях зрения при 100-кратном увеличении микроскопа. Интенсивность экспрессии оценивалась полуколичественным методом на основании выраженности хромогенной метки базальных мембран по следующей схеме: низкая, умеренная и высокая, учитывая локализацию патологических процессов. В исследовании использовалась компьютерная программа фирмы West Medica Handels GmbH — Bio Vision 4.0, определяющая все линейные размеры легких, бронхов и сосудов любого гистиона. В качестве контроля использовались участки ткани легких, взятые у 25 лиц, умерших от другой патологии, не связанной с заболеванием легких и инфекционными заболеваниями. Микроскопия полученных результатов осуществлялась на микроскопе Olympus СХ 31. Результаты исследования и их обсуждение. При морфологическом исследовании в ткани легких у всех исследуемых шахтеров наблюдались признаки склеротических процессов различной степени выраженности, характеризующиеся разнообразной локализацией соединительной ткани в бронхах, сосудах и легких. Коллагеновые волокна в легочной ткани располагались хаотично, переплетались между собой и имели различную степень зрелости, что подтверждалось специфическими окрасками на соединительную ткань, а также базовой окраской по методу Ван Гизона. Соединительнотканные волокна образовывали сеть, повторяющую границы легочных ацинусов и долек. В бронхах они имели выраженный структурный рисунок, который затрагивал не только подслизистый и мышечные отделы бронхов, но и распространялся на перибронхиальную ткань с «удушением» мелких без-хрящевых бронхов. Иммуногистохимическое исследование экспрессии коллагена IV типа в контрольных срезах легочной ткани показало, что выраженная, но не однородная экспрессия белка определяется по ходу базальных мембран, в том числе сосудистого русла, бронхиального дерева, в межальвеолярных перегородках. Количество положительно проэкспрессировавших клеток и площадь их распределения, вероятнее всего, зависели от функционального назначения и нагрузки легочных структур. При исследовании аутопсийного материала шахтеров отмечено, что в легких позитивная экспрессия белка определялась в участках ателектазов и дистеле-ктазов. В межальвеолярных перегородках встречались участки альвеолярной стенки с утолщенным двойным контуром базальной мембраны с фрагментацией структурных элементов коллагенового каркаса. Следует отметить, что в утолщенном компоненте альвеолярной стенки отсутствовали клеточные элементы, определялись остатки базальных мембран с редукцией капилляров. При иммуногистохимическом исследовании в стенке бронхов обнаруживалась умеренная экспрессия коллагена. Вокруг бронхов имелось выраженное более интенсивное окрашивание, что соответствовало выраженной степени экспрессии коллагена. В участках скопления пыли и в пылевых гранулемах, наряду с лимфоидной тканью, имелась слабовыраженная реакция коллагена, четко отграничивающая эту зону тонкой псевдокапсулой с ангиогенезом мелких капилляров. Склеротические процессы в основном локализовались в окружающей ткани рядом с бронхами с плотной позитивной реакцией. В участках гиперплазии слизистых желез экспрессия коллагена I, III, IV либо отсутствовала, либо была слабовыраженной. В перибронхиальной области бронхов при наличии макрофагов наблюдалась умеренная оптическая плотность коллагена I, III, IV, вероятнее всего, за счет воспалительного компонента. Анализ гистохимического и иммуногистохимического исследований ткани легких при пневмокониозе позволил определить, что наиболее выраженная позитивная реакция с пикрофуксином и выраженная экспрессия коллагена наблюдались в бронхах и перибронхиальной ткани с изменением структурной целостности бронхиальной стенки в виде атрофии бронхиального эпителия и резко выраженного перибронхиального склероза. При всех дегенеративных изменениях коллагенового каркаса в бронхах отмечалось появление фенестрированных структур с наличием вытянутых клеток типа миофибробластов, которые своими терминальными концевыми структурами соединялись с базальными слоями эпителиального пласта. Атрофия и изменения фенотипической принадлежности эпителия бронхов с его предопределяющими коллагенолитическими свойствами обосновывают процессы эпителиально-мезенхимальной трансформации как одного из основных фибропластических факторов поражения всей ткани легких. Процессы фиброзной активации в легочной ткани происходили неравномерно на протяжении всего трахео-пульмонального региона и частично не всегда были связаны с отложением частиц пыли. В связи с этим можно сделать предположение о системной реакции, которая запускает тонкие механизмы эпителиально-мезенхимальной трансформации во всех бронхах независимо от функциональной нагрузки. Естественно образующиеся при данном процессе активированные и трансформированные эпителиальные клетки превращаются в миофибробласты и активные фибро-бласты, являются продуцентами коллагена с последующим формированием фиброзной ткани вокруг сосудов и бронхов, интерстиция легких, обусловливают основные патогенетические звенья пневмокониоза. Таким образом, на фоне минимальной активности воспаления в легких у шахтеров фибробласты остаются активированными в результате измененного экстрацеллюлярно-матриксного компонента при эпителиально-мезенхимальной трансформации, что приводит к развитию пневмофиброза, нарастанию недеградируемого коллагена различного типа в бронхах и сосудах, нарушению органной архитектуры и функции легких. Выводы: 1. При пневмокониозе в ткани легких определяется выраженная экспрессия коллагена I, III, IV типа преимущественно в зоне сосудов и бронхов. Повышенное коллаге-нообразование в бронхах и сосудах с явными признаками фиброза при пневмокониозе реализуется благодаря эпителиально-мезенхимальной трансформации, играющей ведущую роль в фибропластических изменениях. 2. Пневмокониотический процесс основан на синергической связи между распадом коллагена базальных мембран как инициального фактора эпителиально-мезенхимальной трансформации и повышенной продукцией коллагена в сосудах и бронхах. 3. Синергическая эпителиально-мезенхимальная трансформация и деструкция коллагена базальных мембран приводит к нарушению местных защитных механизмов и склеротическим изменениям прогрессирующего характера при пневмокониозе у шахтеров.

Авторы:

Издание: Медицина труда и промышленная экология
Год издания: 2018
Объем: 5с.
Дополнительная информация: 2018.-N 6.-С.7-11. Библ. 9 назв.
Просмотров: 170