Структурно-функциональные изменения в системе мононуклеарных фагоцитов при экспериментальном силикотуберкулезе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 14.03.03, кандидат медицинских наук Бугримова, Юлия Сергеевна

• Бугримова, Юлия Сергеевна
• кандидат медицинских наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат медицинских наук Бугримова, Юлия Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Система мононуклеарных фагоцитов при 10 гранулематозных заболеваниях 1.1.1. Современные представления о системе мононуклеарных 11 фагоцитов

1.1.2. Формирование туберкулезной гранулемы.

1.1.3. Формирование силикотической гранулемы.

1.2. Система мононуклеарных фагоцитов при 26 силикотуберкулезе.

1.3. Роль костномозгового кроветворения при воспалении 1.3.1. Регуляция костномозгового кроветворения

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объект исследования, экспериментальные животные.

2.2. Материал исследования

2.3. Методы исследования

2.4. Методы статистической обработки

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 52 СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Морфологические изменения в печени мышей при хронических гранулематозах различной этиологии у мышей-самцов линии СВА.

3.1.1. Морфологические изменения в печени мышей при БЦЖ- 53 гранулематозе у мышей-самцов линии СВА.

3.2. Изменения центрального и периферического отделов 54 системы мононуклеарных фагоцитов в динамике БЦЖ-индуцированного гранулематозного воспаления.

3.2.1. Исследование фагоцитозной активности перитонеальных 68 макрофагов (in vitro) при БЦЖ-гранулематозе.

3.3. Морфологические изменения в печени у мышей-самцов 75 линии СВА при Si02- гранулематозе.

3.3.1. Изменения центрального и периферического отделов 77 системы мононуклеарных фагоцитов в динамике SiC>2-индуцированного гранулематозного воспаления.

3.3.2. Изменения функциональной активности клеток системы 90 мононуклеарных фагоцитов в динамике Si02-гранулематоза.

3.3.3. Исследование фагоцитозной активность перитонеальных 92 макрофагов (in vitro) при 8Ю2-гранулематозе.

3.4. Морфологические изменения в печени мышей при 95 экспериментальной силикотуберкулезе у мышей-самцов линии СВА.

3.4.1. Изменения центрального и периферического отделов 97 системы мононуклеарных фагоцитов в динамике силикотуберкулеза.

3.4.2. Изменения функциональной активности клеток системы 111 мононуклеарных фагоцитов у мышей-самцов линии СВА в динамике экспериментального силикотуберкулеза.

3.4.3. Исследование фагоцитозной активности перитонеальных 113 макрофагов (in vitro) при силикотуберкулезе.

4. Сравнительный анализ структурно-функциональных 117 изменений в системе мононуклеарных фагоцитов при БЦЖ-гранулематозе, ЗЮг-гранулематозе и силикотуберкулезе.

3.2.2.

ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структурно-функциональные изменения в системе мононуклеарных фагоцитов при экспериментальном силикотуберкулезе»

Актуальность темы. На современном этапе развития человеческого общества туберкулез является одной из наиболее значимых социальных проблем медицины (Шевченко Ю.Л., 2000; Шилова М.В., 2005; Шкурупий В.А., 2007; Segovia-Juarez J.L, et al. 2004; Rees D., et al., 2007). Это связано не только с ростом заболеваемости данной патологией во всем мире, но и с атипичными клиническими проявлениями и появлением лекарственно устойчивых форм заболевания (Хоменко А.Г., 1996; Самойлова А.Г. с соавт., 2005; Шкурупий В.А. с соавт., 2006; Hopewell Р.С., 1994; Bloom В. R., 1994; Glassroth J., 2004; Pai M., et al., 2005; Toungoussova O.S. et al., 2006). Количество заболевающих туберкулезом (ежегодно) составляет 10-12 миллионов, а умерших — 4-5 миллионов человек (Raviglione М. С. et al. 1995; Weinstock Н. et al., 2004). Несмотря на успехи в изучении патогенеза, диагностики и лечения туберкулеза, по-прежнему остается много не исследованных вопросов. В том числе сочетание туберкулеза с другими нозологиями, которые значительно усложняют диагностику и лечение этой категории больных.

Наименее изученной является проблема силикотуберкулеза. Так, по секционным данным, туберкулез обнаруживается у 70-80% больных силикозом, что в 20-30 раз больше частоты заболевания туберкулезом среди населения РФ (Сенкевич Н.А., 1974; Гольдельман А.Г. и соавт., 1989; Лутай А.В. 2001). В настоящее время мнения отечественных и зарубежных исследователей по вопросам заболеваемости силикотуберкулезом сильно разнятся. Например, J.M. teWatemaude (2006) сообщает, что только у 35 % шахтеров выявлен туберкулез. Подобные результаты получены Е.М. Mulenga (2005), который, сообщил, что у людей занятых в силикозоопасном производстве силикоз обнаружен у 22.7 %, туберкулез у 65.4 %, и силикотуберкулез у 11.9 % .

Кроме высокого уровня заболеваемости туберкулезом среди контингента больных с различными стадиями силикоза, имеются данные о сокращении продолжительности жизни у этой категории больных, увеличении частоты канцерообразования и формировании резистентных к лечению форм туберкулеза (Merlo F., 1995; Althouse R. et al., 1995; Peretz A., Checkoway H., 2006; Rabovsky J., 1997;; Zhu C., 2001; Ogawa S., 2003; Saffíotti U. 2005; Cimrin A., 2007; Huaux F. 2007; Park H.H., Girdler-Brown B.V., et al., 2009). В 1997 году Международное Агентство по исследованию рака включило кварц и его производные в группу канцерогенных веществ (Peretz A., et al., 2006).

Особенности влияния на организм оксида кремния и М. tuberculosis в отдельности изучены в большей степени, а при исследовании их сочетанного воздействия, необходимо принимать во внимание сложные взаимоотношения между силикозом и туберкулезом с точки зрения взаимного усиления или модуляции. Вполне естественно, что изучение механизмов развития силикотуберкулеза касается, прежде всего, фагоцитирующих клеток, поскольку они являются ключевыми эффекторами гранулематозного воспаления, как при силикозе, так и при туберкулезе (Маянский Д.Н., 1997; 2007; Hume D.A., 2006; Gilbert! R.M. et al. 2008). Однако механизмы развития этих патологий при их сочетании до сих пор остаются практически не изученными.

Цель исследования: Изучить структурно-функциональное состояние системы мононуклеарных фагоцитов и ее роль в патогенезе силикотуберкулеза.

Задачи исследования:

1. Методами световой микроскопии и морфометрии изучить особенности развития гранулематозного воспаления в печени мышей-самцов линии СВА при силикотуберкулезе.

2. Исследовать клеточный состав костного мозга, периферической крови и перитонеальной лаважной жидкости в динамике экспериментального силикотуберкулеза.

3. Изучить окислительно-метаболическую функцию фагоцитирующих клеток периферической крови и перитонеальной лаважной жидкости в динамике экспериментального силикотуберкулеза.

4. Определить состояние костномозгового кроветворения по численности ранних гемопоэтических предшественников, характеру роста гранулоцитарно-макрофагальных и эритроидных колоний у мышей в динамике экспериментального силикотуберкулеза.

5. Определить колониестимулирующую (КСА) и эритропоэтин-подобную активности (ЭПА) сыворотки крови при силикотуберкулезе.

6. Изучить (in vitro) фагоцитозную активность перитонеальных макрофагов в отношении микобактерий туберкулеза вакцины БЦЖ после их культивирования с кристаллической двуокисью кремния.

Научная новизна Показано, что на ранних этапах развития силикотуберкулеза, как и при иных гранулематозах, индуцированных микобактериями в составе вакцины БЦЖ и кристаллами Si02, происходит повышенная элиминация моноцитов из депо в периферическую кровь и брюшную полость. Данная ситуация сопровождается активацией миелоидного ростка костного мозга и повышением уровня КСА сыворотки крови.

Показано, что в процессе развития силикотуберкулеза в локусы формирования гранулем мигрируют фагоцитирующие клетки, имеющие низкий биоцидный потенциал и слабые резервные возможности в проявлении биоцидности, наряду с увеличением их численности в периферической крови и перитонеально-лаважной жидкости, что может быть проявлением процессов приспособления и компенсации.

Обнаружен недостаток гранулоцитарно-макрофагальных колониеобразующих единиц в костном мозге, наряду с увеличением количества колониеобразующих единиц ранних кроветворных предшественников, что, видимо, также может быть проявлением процессов приспособления и компенсации систем, регулирующих гемопоэз.

Обнаружено, что процессы активации миелоидного и эритроидного ростков в динамике развития силикотуберкулеза разнесены во времени, на ранних этапах формирования гранулем, увеличивается активность миелоидного ростка, а в период затухания роста гранулем отмечается пролиферация эритроидного ростка.

Показано, что нагрузка макрофагов частицами 8Ю2 сопряжена со стимуляцией их фагоцитозной активности в отношении микобактерий туберкулеза вакцины БЦЖ, но сопровождается снижением микробицидной способности макрофагов.

Практическая значимость работы

Полученные данные о характере захвата 8Юг и изменении функций (фагоцитозной, киллинговой) клеток СМФ могут быть полезны для уточнения патогенеза силикотуберкулеза, разработке средств и способов профилактики этого заболевания и его основных осложнений. Результаты исследования используются в лекционном курсе и при проведении практических занятий на кафедрах патологической физиологии и клинической патофизиологии курс общей патологии ГОУ ВПО Новосибирского государственного медицинского университета Росздрава по теме: «Воспаление»; патологической анатомии по курсу «Воспаление: гранулематозное воспаление».

Положения выносимые на защиту:

1. Особенностями гранулемогенеза при силикотуберкулезе являются: медленное нарастание численной плотности гранулем на протяжении всего срока исследования, и доминирование биологических эффектов 8Ю2, а не микобактерий туберкулеза вакцины БЦЖ

2. Для ранних стадий развития силикотуберкулеза характерна депрессия гранулоцитарно-макрофагальных предшественников, которая компенсируется увеличением количества ранних предшественников гемопоэза

3. Предварительная нагрузка макрофагов частицами БЮ2 приводит к стимуляции их фагоцитозной активности в отношении микобактерий туберкулеза вакцины БЦЖ, но вместе с тем снижает их биоцидную, в частности потенциальную антимикобактериальную способность

Заключение диссертации по теме «Патологическая физиология», Бугримова, Юлия Сергеевна

Выводы

1. Для генерализованного силикотуберкулеза характерна высокая активность гранулемообразования в печени, которая нарастает на протяжении всего эксперимента, что, очевидно, детерминировано невозможностью элиминации гранулемогенного фактора. На ранних этапах развития силикотуберкулеза происходит: а) активация миелоидного ряда кроветворения, миграция клеток нейтрофильного, лимфоцитарного, моноцитарного рядов из костного мозга на периферию; б) повышение уровня колониестимулирующей (КСА) сыворотки крови, под действием провоспалительных цитокинов; в) на поздних сроках, видимо, в ответ на гипоксию, вследствие развития масштабного фиброза, увеличивается уровень эритропоэтинподобной (ЭПА) сыворотки крови.

2. При силикотуберкулезе формируется дефицит гранулоцитарно-макрофагальных предшественников в костном мозге, который компенсируется увеличением количества ранних кроветворных предшественников.

3. На ранних этапах формирования ответной реакции СМФ на гранулемогенные факторы, вне зависимости от их типа, костный мозг продуцирует избыточное количество моноцитов, что, видимо, является неспецифической компенсаторно-приспособительной реакцией организма, направленной на элиминацию и изоляцию ксенобиотических факторов из организма.

4. При силикотуберкулезе более выражены биологические эффекты двуокиси кремния, чем микобактерий туберкулеза, что проявилось нарастанием на поздних сроках исследования численной плотности гранулем в печени, высоким уровнем колониестимулирующей активности (КСА) сыворотки крови, повышением фагоцитозной активности в отношении микобактерий БЦЖ в культуре перитонеальных макрофагов.

5. На ранних сроках силикотуберкулеза, в отличие от ситуации при БЦЖ-гранулематозе и 8Ю2-гранулематозе, фагоцитирующие клетки перитонеально-лаважной жидкости и периферической крови не имеют достаточного функционального резерва в продукции активированных форм кислорода и обладают низкой биоцидной способностью. Их низкая функциональная активность по данному параметру возмещается увеличением численности этих клеток.

6. Перитонеальные макрофаги in vitro более активно поглощают частицы кремния, чем микобактерии БЦЖ, но при этом снижается их потенциальная антимикобактериальная активность в связи со снижением продукции АФК.

Список литературы диссертационного исследования кандидат медицинских наук Бугримова, Юлия Сергеевна, 2010 год

1. Архипов С.А. Эпителиоидная клетка: новая концепция происхождения и дифференцировки / С.А. Архипов. Новосибирск, 1997. 87с.

2. Баракова Д.И. Гемопоэз и свертывающая система крови при силикозе: атореф. дис. канд. мед. наук. Киев, 1968 — 23 с.

3. Беломестнова Е.Ю. Факторы клеточного и гуморального иммунитета при развитии профессионального фиброза и осложнении его туберкулезной инфекцией: автореф. дис. канд. мед. наук. Челябинск, 1986 — 22с.

4. Бойчук C.B. Изучение механизмов апоптоза лимфоцитов периферической крови у больных инфильтративным туберкулезом легких / C.B. Бойчук, М.Ф. Яушев, И.Г. Мустафин // Проблемы туберкулеза. 2003. - № 6. - С. 36-39.

5. Бородулин Б.Е. Иммунологические критерии в диагностике присоединения туберкулеза к силикозу / Б.Е. Бородулин // 7 Российский съезд фтизиатров 35 июня. 2003. - Москва.

6. Бурухина JI.B. Клинико-морфологические сопоставления при туберкулезе легких у рабочих кониозоопасных производств / J1.B. Бурухина, И.М. Пеленева, Н.С. Ефимова, М.С. Жкадаев, И.В. Перминова // Проблемы туберкулеза. 2003. - № 2. - С. 41-42.

7. Величковский Б.Т. Свободнорадикальное окисление как звено срочной и долговременной адаптации организма к факторам окружающей среды / Б.Т. Величковский // Вестник РАМН. 2001. - № 6. - С. 45-52.

8. Величковский Б.Т. Молекулярные и клеточные механизмы развития заболеваний органов дыхания пылевой этиологии / Б.Т. Величковский // Актовая речь. М., 1997. - 33 с.

9. Величковский Б.Т. Основные патогенетические механизмы профессиональных заболеваний пылевой этиологии. Часть 1: от эксперимента к концепции / Б.Т. Величковский // Мед. труда и пром. экология. 1998. - № 10. - С. 28-38.

10. Величковский Б.Т. Основные патогенетические механизмы профессиональных заболеваний пылевой этиологии. Часть 2 от концепции к практике / Б.Т. Величковский // Мед. труда и пром. экология. — 1999. № 8. -С. 20-27.

11. Величковский Б.Т. Патогенез и классификация пневмокониозов / Б.Т. Величковский //Мед. труда и пром. экология. 2003. - № 7. - С. 8-13.

12. Величковский Б.Т. Экологическая пульмонология (роль свободнорадикальных процессов) / Б.Т. Величковский — Екатеринбург, 2003.- 140с.

13. Руководство по гематологии: в 3 томах /под ред. А.И. Воробьева, 3-е изд-е, переработ, и доп. М.: Ньюдиамед, 2002. — Т. 1. - 280с.

14. Гаркави J1.X. Антистрессовые реакции и активационная терапия / JI.X. Гаркави, Е.Б. Квакина, Т.С. Кузьменко // Москва: изд-во Имедис 1998. -656с.

15. Гольдберг Е.Д. Механизмы регуляции кроветворения в постгипоксическом периоде / Е.Д. Гольдберг, A.M. Дыгай, Г.Н. Зюзьков // Бюл. эксперим. биологии и медицины. 2003. - приложение № 2. - С. 17-23.