УДК 611.24-943.8
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НЕКОТОРЫХ КОМПОНЕНТОВ
АЦИНУСА ЛЕГКИХ В ВЫСОКОГОРЬЕ И СЕВЕРНЫХ РЕГИОНАХ
Рашевских О. В., Матвиенко В. В., Мартиросян М.Э., Абрамова А.В.
ФГБОУ ВО «Тюменский государственный медицинский университет» Минздрава
России, г. Тюмень
matvienko-51@mail.ru
Аннотация: Фактором, оказывающим влияние на организм в течение всего периода
пребывания человека и животных в высокогорье и регионах Крайнего Севера является гипоксия,
действующая на организм в комплексе с другими составляющими среды обитания. В настоящей
статье приведены результаты исследования компонентов ацинуса легких при экспериментальных
моделях гипоксии.
Ключевые слова: ацинус, легкое, высокогорье, регионы Севера.
COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF SOME COMPONENTS OF
LUNG ACINUS IN THE HIGHLANDS AND NORTHERN REGIONS
Rashevskikh O. V., Matvienko V. V., Martirosyan M.E., Abramova A.V.
Tyumen State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation,
Tyumen
matvienko-51@mail.ru
Abstract: The factor influencing the body during the entire period of human and animal residence in
the highlands and regions of the Far North is hypoxia, acting on the body in combination with other
components of the habitat. This article presents the results of a study of the components of lung acinus in
experimental models of hypoxia.
Keywords: acinus, lung, highlands, regions of the North.
БИЙИК ТООЛУУ ЖАНА ТҮНДҮК РЕГИОНДОРДОГУ ӨПКӨ АЦИНУСУНУН
АЙРЫМ КОМПОНЕНТТЕРИНИН САЛЫШТЫРМАЛУУ МҮНӨЗДӨМӨСҮ
Рашевских О. В., Матвиенко В. В., Мартиросян М. Э., Абрамова А. В.
Тюмень мамлекеттик медициналык университети Россиянын Саламаттык
сактоо министрлиги, Тюмень шаары
matvienko-51@mail.ru
Аннотация: Адам жана жаныбарлар бийик тоолуу аймактарда жана Ыраакы Түндүктүн
аймактарында жашаган бардык мезгилде организмге таасир этүүчү фактор-жашоо чөйрөсүнүн
башка компоненттери менен комплексте организмге таасир этүүчү гипоксия. Бул макалада
гипоксиянын эксперименталдык моделдеринде өпкөнүн ацинусунун компоненттерин изилдөөнүн
натыйжалары келтирилген.
Негизги сөздөр: ацинус, өпкө, бийик тоолуу, түндүк аймактары.
Актуальность. Ключевым фактором, оказывающим влияние на организм в течение
всего периода пребывания человека и животных в высокогорье и регионах Крайнего Севера,
является гипоксия и действующая на организм в комплексе с другими составляющими среды
обитания [1-3]. Результаты исследования компонентов ацинуса легких при
экспериментальных моделях гипоксии далеки от данных, полученных в естественных
природных условиях, что не дает возможности сопоставить единое представление о
механизмах реакции органов дыхания к разным видам гипоксии [4-7].
Вследствие этого вполне обосновано морфологическое и морфометрического изучение
органов дыхания на горных высотах, связанных со снижением парциального давления
кислорода, где существенная роль принадлежит респираторному отделу легких,
осуществляющих единство дыхания и кровообращения.
Одним из лимитирующих факторов адаптации человека к северным широтам является
«полярная одышка» или «флуктуирующая экзогенная гипоксия Севера», обусловленные
температурным фактором и влажностью воздуха [8, 9]. По мнению [10, 11] гипоксия в
северных широтах не связана со снижением парциального давления кислорода, а причиной
гипоксемии является нарушение диффузии кислорода и углекислого газа через
аэрогематический барьер (АГБ), отражаясь на строении всех звеньев альвеолярно-
эпителиальной выстилки межальвеолярной перегородки (МАП) [12-15].
Цель – дать сравнительную характеристику параметров ацинуса легких в ландшафтах
высокогорья и Крайнего Севера.
Материалы и методы. Эксперименты проведены на лабораторных крысах-самцах
массой 140–160 г. Первая группа животных – контрольная – 12 крыс, вторая – 36 крыс,
транспортированы на высокогорную базу пер. Туя-Ашу, высота 3200м над ур.м, третья – в
регион Крайнего Севера Животные содержались в условиях, согласно Хельсинской
Всемирной медицинской ассоциации о «Гуманном обращении с экспериментальными
животными», Приказом Минздрава России №199 от 01.04.2016г. На 7-е, 15-е и 30-е сут.
адаптации к условиям высокогорья и в аналогичные сроки на Крайнем Севере. Животных
забивали под общим наркозом, готовили срезы и окрашивали гематоксилин-эозином по
Майеру и по Ван-Гизону. Для электронно-микроскопического изучения кусочки легочной
ткани 1х1мм фиксировали в 2,5%-м растворе глутарового альдегида, дофиксировали в 1%-м
растворе четырехокиси осмия, контрастировали в 1%-м растворе уранилацетата и цитрата
свинца по Рейнолдсу, заливали в эпоновые смеси. Ультратонкие срезы 50нм готовили на
ультрамикротоме LEICA EM UC7 (США) и производили микрофотосъемку на
трансмиссионном электронном микроскопе JEM-1011(Япония). Для сканирующей
электронной микроскопии готовили сколы легочной ткани в жидком азоте, напыляли
коллоидным золотом в вакуумной установке HI CUDE (ФРГ) толщиной 20 нм и изучали
объекты под растровым микроскопом HITACI (Япония). Статистическую обработку
материала осуществляли с помощью пакета МS Excel 2007 и пакета прикладных программ
Statistica 6.0 с использованием критерия достоверности по Стъюденту. Различия
статистически значимыми считали при P<0,05.
Результаты исследования. В ранние сроки пребывания животных на высоте 3200м
над ур.м установлено, что толщина цитоплазматических отростков (ЦО) пневмоцитов (Пн-I)
I типа, эндотелиоцитов капилляров (ЭК), базальных мембран (БМ), МАП достигает
максимальных значений. В стабильной фазе адаптации (30-е сут.) она истончается по
сравнению не только со значением в аварийной фазе, но и с данными контроля. Толщина МАП
нарастает независимо от фазы адаптации животных в высокогорье и происходит за счет
гиперплазии Пн-I и II типов с явлениями интерстициального отека стенок альвеол и
поступлением транссудата в их просвет. В эти сроки нарастает секреторная активность Пн-II
типа по мерокриновому способу с выходом осмиофильных пластинчатых телец (ОПТ) в
просвет альвеол. В цитоплазме Пн-II типа снижается количество молодых осмиофильных
пластинчатых и ламеллярных телец с фосфолипидами, свидетельствующее о нарушении
легочного эпителия [16]. Цистерны гранулярной эндоплазматической сети частично
расширены и лишены части рибосом. В последующие сроки адаптации к высокогорью
толщина ЦО Пн-I типа не отличается от ЦО эндотелиоцитов капилляров, при этом толщина
МАП превышает контрольные данные. В стенке альвеол увеличивается количество
фибробластов, увеличивается количество пор Кона, обеспечивая коллатеральное дыхание
[17]. Механизмы компенсации состава МАП охватывает богатый клеточный состав, в Пн-I
типа нарастает внутриклеточная регенерация, Пн-II типа не только активно секретируют, но
и пролиферируют совместно с эндотелиоцитами и альвеолярными макрофагами. В эти сроки
секреторная активность сурфактантная системы легких (ССЛ) снижается.
Таким образом, можно выделить следующие факторы взаимодействия: вдыхаемый
воздух-легкие-сердце и бронхиальное дерево-кровеносные сосуды-аэрогематический барьер,
развивается прекапиллярная легочная гипертензия, отражающаяся на функции АГБ для
обеспечения нутриентами клеточной популяции МАП [1, 3].
В ранние сроки пребывание животных в условиях Крайнего Севера Тюменской области
отмечается незначительное утолщение ЦО Пн-I типа, МАП и эндотелиоцитов, но истончение
БМ. Пн-I типа имеют бугристую поверхность, образуя друг с другом плотные соединительные
контакты через ЦО и крупное ядро, занимающее большой объём цитоплазмы. Канальцы
гранулярного эндоплазматического ретикулума слегка расширены, на отдельных участках
цитоплазмы Пн-I типа располагались крупные митохондрии, видны многочисленные
свободные рибосомы. К 30-м суткам эксперимента температура окружающей среды и
влажность воздуха резко снизилась (до -29°С), что привело к интенсивному
везикулообразование и указывает на высокую транспортную активность Пн-I типа. БМ
разрыхлена, в области АГБ она полностью сливалась с БМ эндотелиальных Пн-I типа.
Отдельные Пн-II типа находятся в состоянии повышенной секреторной активности, другие -
теряют сурфактант за счёт выхода ОПТ. Встречаются одиночные эритроциты и макрофаги в
просвете альвеол, нарастает гиперфункция Пн-II типа, продуцирующих поверхностно-
активные вещества. Структурным субстратом гиперфункции Пн-II типа в эти сроки
выступают молодые ОПТ, наблюдается расширение зернистого эндоплазматического
ретикулума. Апикальная поверхность Пн-II типа содержит многочисленные ЦО различной
длины, в просвете альвеол - остатки сурфактанта, в отдельных альвеолах отмечается зернистая
дистрофия эпителия, что, возможно, приводит к развитию респираторного дистресс-синдрома
[1, 6]. К 30-м сут. эксперимента фактор низкой температуры и влажности
воздушного пространства вызывает увеличение показателей АГБ, секреторная активность Пн-
II типа и выброс сурфактанта снижаются. В альвеолах – единичные клетки крови, между
альвеолами – многочисленные поры Кона, выравнивающие давление в соседних альвеолах и
распределяющие сурфактант. Формируются приспособительные структуры в виде артериол
замыкающего типа, артериоло-венулярных анастомозов, регулирующих артериальное
давление.
Заключение: В результате проведенных исследований установлено, что в ранние сроки
адаптации животных в условиях высокогорья отмечается увеличение основных компонентов
АГБ в МАП легких. Нарастает секреторная активность сурфактантной системы, гиперплазия
Пн-II типа. В более поздние сроки пребывания животных в высокогорье морфометрические
показатели АГБ приближаются к контрольным величинам, кроме МАП, а активность
сурфактантной системы снижается за счет уменьшения выброса ОПТ. Таким образом,
изучение компонентов АГБ МАП у экспериментальных животных в горных условиях
выявлены дистрофические процессы АГБ, компенсируемые за счёт Пн-I типа, замещением
Пн-II типа на Пн- I, подтверждающие адаптивные процессы ультраструктурной перестройки
всех звеньев альвеолярно-эпителиальных компонентов в МАП легких.
В ранние сроки в условиях Крайнего Севера морфометрические показатели АГБ в МАП
ниже, нежели в условиях высокогорья. Секреторная активность Пн-II типа также снижается
по сравнению с высокогорной гипоксией. На 30-е сутки эксперимента отмечено замещение
Пн-II типа на Пн-I типа для улучшения газообмена, появление молодых мультивезикулярных
и осмиофильных пластинчатых телец для секреторной активности Пн- II типа, что связано,
вероятно, с резким падением температуры окружающей среды и влажности воздуха.
Литература:
1. Белов Г. В. Сурфактантая система легких в условиях горного климата. Медицина
Кыргызстана. Бишкек. 2014; 5: с.19-23.
2. Айдаралиев A.A., Арабаева А.И., Шатманова Э.К. Устойчивое развитие горных регионов
Кыргызстана. Здравоохранение Кыргызстана. Бишкек. 2021; 1: с.3-12.
3. Матвиенко В.В., М. С. Шведский, Д.А. Вагина. Влияние гипоксии на сурфактантную
систему легких. Медико-физиологические проблемы экологии человека. Ульяновский
государственный университет. 2021: с.224-226.
4. Hu C., Sun J., Du J. et al. The Hippo-YAP pathway regulates the proliferation of alveolar
epithelial progenitors after acute lung injury. Cell Biol. Int. 2019; 10 (10): Р.1174-1183.
5. Ong J. W.J., Tan K.S., Ler S.G. et al. Insights into early recovery from influenza pneumonia by
spatial and temporal quantification of putative lung regenerating cells and by lung proteomics.
Cells. 2019; 8 (8): 975Р
6. .Шидаков Ю.Х-М., Балыкин М.В., Каркобатов Х.Д. Горная микроангиология. Бишкек;
2019. 172с.
7. Матвиенко В.В., Тулекеев Т.М., Матвиенко О.В., Шведский М.С.Морфо-
функциональные изменения сосудистого русла легких в условиях высокогорья. Вестник
физической культуры и спорта. Бишкек. 2019; 2: с.99-102.
8. Kanegai C.M., Xi Y., Donne M.L. et al. Persistent pathology in influenza-infected mouse lungs.
Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2016; 4 (4): Р.613–615.
9. Авцын А.П. Патология человека на Севере.М.: Медицина, 1985; 416с.
10. Милованов А.П. Адаптация малого круга кровообращения человека в условиях Севера.
Новосибирск: Наука. 1984. 171с.
11. Nematova R. I. The Introduction of the Laryngeal Mask Airway for Surfactant Administration
in Neonates with Respiratory Distress in Azerbaijan. Eurasian Journal of Clinical Sciences. 2019;
1 (1): Р63-67.
12. Шахбанов Р. К., Асадулаева М. Н., Алиева С. Н., Алимханова А. А. Развитие
и функциональное значение системы лёгочного сурфактанта при гипоксии.
Вестник Российского университета дружбы народов. Медицина. 2021; 4:
с.321-331.
13. Ghosh M.C. Insulin-like growth factor-I stimulates differentiation of ATII cells
to ATI-like cells through activation of Wnta. Am J Physiol Lung Cell Mol.
Physiol. 2019; 5 (5): Р.222- 228.
14. Панин Л.Е. Человек в экстремальных условиях Арктики. Бюллетень СО
РАМН. 2010; 3: с.92–98.
15. Pociask D.A., Robinson K.M., Chen K. et al. Epigenetic and transcriptomic
regulation of lung repair during recovery from influenza infection. Am. J. Pathol.
2017; 4 (4): Р.851-863.
16. Nematova R. I. The Introduction of the Laryngeal Mask Airway for Surfactant
Administration in Neonates with Respiratory Distress in Azerbaijan. Eurasian
Journal of Clinical Sciences. 2019; 1 (1): Р.63-67.
17. Khatri A., Kraft B.D., Tata P.R. et al. ABL kinase inhibition promotes lung
regeneration through expansion of an SCGB1A1+ SPC+ cell population following
bacterial pneumonia. Pro. Natl. Acad. Sci. USA. 2019; 5 (5): Р.1603–1612.