Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

На протяжении многих лет профзаболеваемость в Кузбассе остается самой высокой в России и в 7-8 раз превышает в целом уровень по стране. До 77,8% случаев профессиональных болезней (ПБ) в Кузбассе приходится на угледобывающие предприятия, на которых в неблагоприятных условиях (III группа по санитарному состоянию) трудятся до 67,9% работников, преимущественно занятых на подземных работах. В структуре профессиональной патологии 1-е место (31,5-42,1%) занимает пылевая патология органов дыхания.

Воздействие угольно-породной пыли на дыхательную систему шахтеров характеризуется развитием изменений практически во всех структурах бронхиальной стенки, выявляемых при фибробронхоскопии уже на стадии «предбронхита». В большинстве случаев подчеркивается ведущая роль инфекционного фактора в развитии «пылевого бронхита» [4, 6]. Однако другие авторы атрофическую бронхопатию после пылевого воздействия рассматривают как первичную, принципиально отличающуюся от хронического бронхита инфекционной природы [7, 8], о чем свидетельствуют патологоанатомические исследования и морфологические данные секционных судебно-медицинских экспертиз [5].

Раннее патоморфологическое изучение легких и бронхов у людей, подвергавшихся воздействию повышенной промышленной запыленности и не имеющих клинически манифестных и рентгенологических признаков бронхолегочной патологии и пневмокониоза, затруднено [7]. Выполнение таких исследований возможно только при судебно-медицинских экспертизах погибших в техногенных катастрофах. При этом обнаруживаются признаки не только «хронического пылевого бронхита», но также пневмофиброза и пневмокониоза различной степени выраженности, которые в 70% случаев прижизненно не диагностируются [5].

В клинике изучение пневмокониоза начинается со стадии его рентгенологической манифестации, т.е. фактически с финала кониотического процесса. В литературе имеется немного публикаций о патоморфологии легких на начальных стадиях пневмокониоза [2, 10, 12, 13, 15, 3, 5]. Доказано, что длительное воздействие угольно-породной пыли ведет к развитию патологических изменений в легких, которые вначале не имеют клинических проявлений [1]. Поэтому необходим поиск способов ранней диагностики доклинической (дорентгенологической) бронхолегочной пылевой патологии у шахтеров и работников «пылевых» профессий.

Цель исследования - изучить патоморфологические и цитологические изменения бронхов у шахтеров и выявить ранние признаки развития пневмокониотического процесса.

Материал и методы исследования

Проведено гистологическое, морфометрическое и цитологическое исследование бронхов, полученных при 29 судебно-медицинских экспертизах группы шахтеров (ГШ), одновременно погибших при техногенной катастрофе в шахте. Все они на профосмотрах были признаны годными к работе и считались практически здоровыми людьми согласно приказу № 90 от 14 марта 1996 г. «О порядке проведения предварительных и периодических медицинских осмотров и регламентах допуска к профессии». Возраст был в диапазоне 22-64 (39,3 ± 2,1) лет, вредный стаж составлял 0,5-30 (16,4 ± 2,0) лет.

Средние значения возраста и стажа ГШ были на 15-10 лет меньше аналогичных показателей при первичной диагностике у 272 шахтеров антракосиликоза и пылевого бронхита в городском центре профпатологии г. Новокузнецка за 2004-2009 гг.: 54,3 ± 0,4 и 27,6 ± 0,4 лет соответственно. Согласно санитарно-гигиеническим характеристикам рабочих мест шахтеров уровень запыленности угольно-породной пылью на рабочих местах всех основных профессий в шахтах Кузбасса превышает ПДК от нескольких раз и до нескольких десятков раз, поэтому относится к 3-му классу вредности 1-4 степени [11].

Контролем служила группа из 12 судебно-медицинских экспертиз мужчин в возрасте до 25 лет, погибших при автодорожной катастрофе и без признаков органной патологии.

Для гистологического и морфометрического исследования использовались бронхи с наружным диаметром до 500 μ (терминальные бронхиолы), от 500 до 1500 μ (внутридольковые бронхи), от 1500 до 3500 μ (дольковые бронхи), от 3500 до 5000 μ (дольковые и частично субсегментарные бронхи) и свыше 5000 μ (субсегментарные и сегментарные бронхи). Всего в контроле исследовано 85 образцов бронхов (средний диаметр - 4263 ± 323 μ), у шахтеров - 134 образца бронхов (средний диаметр - 3712 ± 234 μ). Гистологические препараты красили гематоксилином и эозином, по ван Гизону, по Гайденгайну, по Массону, по Вейгерту и Гомори, а также PAS-реакцией. Для цитологического изучения отпечатки с поверхности слизистой оболочки бронхов окрашивали по Папенгейму и гематоксилином и эозином.

Морфометрическое измерение прямо- и криволинейных линейных размеров структур и их площадей образцов бронхов проводилось на микроскопе «Nikon Eclipse E 200» c цифровой видеокамерой «Nikon digital sight-Fi 1» (Japan) с использованием компьютерной программы фирмы «West Medica HandelsgmbH-Bio Vision 4.0», определяющей линейные размеры с точностью до 0,1 μ. Компьютерная программа морфометрии позволяла по частичным фрагментам и кривизне сегментарных отрезков бронхов или сосудов измерять размеры и реконструировать их диаметры, а также определять площади объектов, выделяемых вручную или спектрально. Линейные размеры в гистологических образцах измерялись 5-20-кратно, в среднем 10 раз, измерение площадей выполнялось однократно. Морфометрия производилась в структурах без признаков баро-, термо- и травматических воздействий.

В бронхах измерялись: внутренний диаметр (Двнтб); толщина эпителиального слоя (Тэпт); толщина базальной мембраны (Тбмб); толщина собственной пластинки (Тспб); толщина слоя гладкомышечных клеток (Тгмкб); толщина бронхиальных желёз (Тбрж); толщина стенки (Тстб); толщина перибронхиального склероза (Тпбс); площадь внутреннего просвета бронхов (Sвнтб); площадь эпителиального слоя (Sэпт); длина стенки бронха, на которую опиралась измеренная Sэпт (Lэпт); площадь бронхиальных желёз (Sбрж); площадь слоя гладкомышечных клеток (Sгмкб); площадь стенки бронха (Sстб).

Расчетно определялись: наружный диаметр бронхов (Днржб): Днржб = Двнтрб + 2×Тстб; обеспеченность эпителиального слоя бронхиальными железами (Sэпт/Sбрж): Sэпт/Sбрж = Sэпт:Sбрж; относительная плотность эпителиального слоя стенки бронха (Sэпт/Lэпт): Sэпт/Lэпт = Sэпт×1000:Lэпт (как показатель складчатости слизистой оболочки бронхов); относительная толщина стенки бронха, так называемый индекс Керногана (ИКб): ИКб = (2×Тстб):Днржб. ИКб позволял оценить изменение толщины стенки бронхов, не связанное с изменением калибра, и составить представление о степени бронхообструктивности.

Статистическая обработка выполнялась с использованием критерия t-Стьюдента для парных измерений, а сравнение распределения частот случаев в группах наблюдений - по величине χ² , также выполнялся корреляционный анализ.

Морфометрически различие частот случаев в калибре бронхов между контролем и группой шахтеров было статистически достоверным (χ² = 30,67; d.f. = 4; p < 0,001) в связи с бóльшей долей бронхов меньшего калибра в ГШ. Однако, как это будет видно из результатов исследования, это различие не имело принципиального значения. Количественные показатели перечисленных морфологических структур определялись в бронхах каждого калибра, усредненные данные по каждой группе в целом представлены в таблице.

Количество измерений и значения показателей структур стенки бронхов в контроле и в группе шахтеров

Морфометрически среднее значение площади эпителиального пласта, приходящейся на 1 мм длины бронхиальной стенки, у шахтеров снижено до 25507 ± 1299 μ², по сравнению с контролем (108479 ± 6753 μ²), что обусловлено развивающейся атрофией слизистой оболочки бронхов, относительным преобладанием площади бронхиальных желез и перибронхиальным фиброзом, который встречался только у шахтеров. По результатам морфометрии можно констатировать, что у шахтеров основные изменения в бронхах заключаются в уменьшении толщины эпителиального слоя и выраженности его складчатости, развитии склероза в стенке бронха в виде утолщения базальной мембраны и собственной пластинки стенки бронха, в гипертрофии бронхиальных желез и гладкомышечных клеток, а также в развитии перибронхиального склероза. Эти процессы развивались на протяжении всего бронхиального дерева и по характеру изменений соответствовали первично атрофической бронхопатии.

Гистологически в бронхах выявлено истончение и нарушение архитектоники эпителиального пласта с неровным («атипичным») расположением клеток, разрыхление и слущивание клеток, увеличение числа бокаловидных клеток, очаговая пролиферация базальных клеток и очаговая метаплазия их в многослойный плоский эпителий, кистозное «перерождение» бронхиальных желез, локальная мононуклеарная инфильтрация и атрофия мышечного слоя, деформация просвета бронха и перибронхиальный склероз.

В респираторной ткани легких у шахтеров обнаружены скопления угольной пыли, визуализируемые в каждом препарате, тогда как в образцах контрольной группы скопления угольной пыли не встречались. Диапазоны площадей скоплений частиц пыли варьировались между 188145-491099 μ², составляя в среднем 158200 μ², что при определении их диаметра, как сферических образований, соответствовало в среднем 0,3-0,4 мм. Поэтому размеры этих скоплений находились за пределами разрешающей способности не только визуальной рентгенографии органов грудной клетки, но и современных методов лучевой диагностики.

При цитологическом исследовании в смывах и мазках-отпечатках слизистой оболочки бронхов в норме встречаются реснитчатые, базальные, бокаловидные, бронхиолярные и плоскоэпителиальные клетки и альвеолярные макрофаги (АМ) - гистиоциты по происхождению [14].

У шахтеров в бронхиальных мазках-отпечатках, по сравнению с нормой, уменьшается разнообразие клеточных элементов, усиливается дистрофия слущенных эпителиоцитов, появляется и возрастает число метаплазированных клеток, резко увеличивается количество активно фагоцитирующих АМ и отсутствуют нейтрофильные гранулоциты, типичные для хронического неспецифического бронхита.

К наиболее характерным признакам дистрофии клеток бронхиального эпителия относится потеря ресничек и разрушение терминальной полоски, неравномерность рисунка ядерного хроматина от разреженного до грубо-сетчатого и тяжистого, снижение интенсивности окрашивания, нечеткость контуров, вакуолизация и/или полное разрушение цитоплазмы. В ряде случаев цитоплазма выглядит непрозрачной, неравномерно окрашенной, в ядрах нарушена структура хроматина, появляются признаки пикноза, рексиса и лизиса ядер. При выраженной дистрофии выявляются многочисленные крупные «голые» ядра и ядра с узким нечетко контурированным ободком цитоплазмы («рваная» цитоплазма дистрофически измененных клеток).

Цитологическим признаком плоскоклеточной метаплазии в мазках-отпечатках является появление увеличенных клеток округлой, овальной и полигональной формы, с центрально расположенными ядрами с ровными контурами и мелкозернистым хроматином, содержащими одиночные ядрышки. Цитоплазма имеет четкие контуры, полупрозрачная, иногда с характерным «стекловидным» блеском, интенсивно окрашенная, потерявшая «прозрачность», что указывает на ороговение [14]. В мазках-отпечатках метаплазированные клетки размещены поодиночке или в виде скоплений, нередко образуют однослойные пласты. Часто в центре клеточного скопления видны цилиндрические клетки, а по краю локализуются группы метаплазированных клеток с центрально расположенными ядрами, напоминающими плоский эпителий [14].

Наиболее характерным в бронхиальных мазках-отпечатках у шахтеров является обнаружение большого числа АМ в виде клеток с несколькими ядрами и обильной цитоплазмой, в разной степени «загруженной» пылевыми и угольными частицами. Светооптически они выглядят буро-оранжево-черными «пятнами» типа «нафаршированной кляксы» с остатками нуклеолеммы («пылевые макрофаги» или «кониофаги»). В цитоплазме АМ также обнаруживаются многочисленные мелкие округлые, непрозрачные и дымчато-серые частицы. Площади кониофагов колебались в контроле от 120,4 до 324,4 μ², составляя в среднем 171,3 μ², а в группе шахтеров - от 174,9 до 552,1 μ², в среднем - 374,6 μ².

Таким образом, у шахтеров изменения бронхов заключаются в невоспалительном уменьшении толщины эпителия и нарушении его архитектоники, в гипертрофии бронхиальных желез и атрофии гладкомышечных клеток, в развитии бронхиального и перибронхиального склероза, что соответствует первичной атрофической бронхопатии [9]. Резкое увеличение количества, размеров и «нагруженности» пылевыми частицами цитоплазмы АМ («кониофагов»), обнаруженное при цитологическом анализе, указывает на развитие пневмокониотического процесса, несмотря на отсутствие клинических проявлений патологии. Поэтому исследование цитологического материала при бронхо-альвеолярном лаваже при проведении профосмотров у шахтеров позволит выявить ранние признаки развивающейся бронхолегочной патологии, что необходимо как для более объективного установления диагноза, так и для определения распространенности патологического процесса по бронхиальному дереву с целью возможной профилактики профессионального бронхосклероза (пневмокониоза).

1. Специфическим проявлением кониотического процесса являются атрофия слизистой оболочки и склеротические изменения бронхов в виде первичной невоспалительной «атрофической бронхопатии».
2. Ранним цитологическим признаком «атрофической бронхопатии» и развивающегося пневмокониотическогно процесса является наличие в бронхиальных мазках-отпечатках резко повышенного количества «пылевых» макрофагов («кониофагов»).
3. Ранним прогностическим критерием установления развивающегося профессионального пневмокониотического процесса в доклинической стадии может быть обнаружение в бронхиальных мазках-отпечатках четких количественных параметров в оценке «кониофагов» и их «нагруженности» пылевыми частицами.

• Сидорова Л.Д., д.м.н., профессор, профессор кафедры внутренних болезней ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития РФ, г. Новосибирск;
• Горчаков В.Н., д.м.н., профессор, зав. лабораторией функциональной морфологии Научно-исследовательского института клинической и экспериментальной лимфологии Сибирского отделения РАМН, г. Новосибирск.

Работа поступила в редакцию 18.05.2012.