СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ АНТРАКОСИЛИКОЗА

Изобретение относится к экспериментальной биологии и медицине, а именно к возможности экспериментального изучения патогенеза профессиональных заболеваний, в частности - антракосиликоза.

Антракосиликоз является профессиональным заболеванием шахтеров, развивающимся в ответ на длительное вдыхание угольно-породной пыли с содержанием двуокиси кремния. В клинике антракосиликоз констатируется исключительно как патология органов дыхания и определяется в основном на стадии его рентгенологической манифестации. Изучение данной патологии на клиническом материале затруднительно, и потому побуждает многих авторов к применению экспериментальных моделей, приближенных к производственным условиям. Преимущество проведения опытов над животными заключается в том, что они позволяют моделировать необходимые состояния и прослеживать динамику патологических изменений в органах с момента начала негативного воздействия ксенобиотика.

Известен способ моделирования антракосиликоза путем затравки животных угольно-породной пылью угля марки газовожирный (Фоменко Д.В. Медико-биологическое исследование влияния угольной пыли как фактора интоксикации // Д.В. Фоменко, Е.В. Уланова, К.Г. Громов и др. // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. - 2009. - №1(65). - С.278-283). Угольно-породную пыль вводили крысам 5 раз в неделю внутрижелудочно зондом в виде 20%-ного раствора на растительном масле в дозе 100 мг/кг, что соответствует ее ежесменному поступлению в желудочно-кишечный тракт работающих.

Недостаток указанного способа заключается в форме введения угольно-породной пыли, который исключает ее естественный путь поступления через органы дыхания и непосредственное воздействие на них.

Известен способ моделирования антракосиликоза с использованием угля марки бурый (Болдырева Анна Валериевна. Влияние факторов открытой добычи угля разреза "Бородинский" на морфофизиологическое состояние животных [Текст]: автореферат дис. канд. биол. наук: 03.00.16: защищена 23.12.2009 / Болдырева Анна Валерьевна; Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 2009. - 19 с.). Заключается в пероральном введении высоких концентраций частиц бурого угля (0,2 г / животное) - в течение 77 суток.

Недостатком указанного метода помимо способа затравки пылью также является ее высокая концентрация, в несколько раз превышающая значения ПДК (ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно-допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны»). Кроме того, бурый уголь не добывается в шахтах г. Новокузнецка.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ моделирования антракосиликоза путем ингаляционного запыления животных углем различных марок (Тогузбаева Карлыгаш Кабдешевна. Медико-биологические особенности развития и профилактики пневмокониоза, вызванного пылью углей различных марок [Текст]: (На примере Караганд. угольного бассейна) Автореферат диссертации… д-ра мед наук: 14.00.7 / Карлыгаш Кабдешевна Тогузбаева; Ин-т питания. - Алматы, 1996. - 34 с.). Способ заключается в затравке лабораторных животных в камере, в которую подается воздушно-пылевая смесь угля следующих марок: газовый, жирный, коксовый, отощенно-спекающийся, тощий, антрацит, и поддерживается определенная концентрация. Запыление животных проводится 5 раз в неделю по 4 часа в 2-х режимах:

1. Кратковременного, с концентрацией пыли 1000 мг/м³ в течение 1 месяца с дальнейшим наблюдением до 12 месяцев;

2. Длительного, с концентрацией пыли 300 мг/м³; в течение 12 месяцев.

Однако данный метод также имеет ряд недостатков, заключающихся в длительных сроках затравки угольно-породной пылью, а также в ее высокой концентрации.

Задача изобретения состоит в том, чтобы создать модель антракосиликоза, наиболее приближенную к условиям работы в шахтах.

Поставленная задача достигается способом моделирования антракосиликоза путем ингаляционного воздействия на животных угольно-породной пыли 5 раз в неделю по 4 часа.

Используют уголь марки газовожирный в концентрации 50 мг/м³ с размером пылевых частиц 5 микрон. Для имитации заболевания антракосиликозом, соответствующим стажу работы до 3 лет, затравливание проводят 3 недели. Для имитации заболевания антракосиликозом, соответствующим стажу работы от 5 до 10 лет, затравливание проводят 6 недель. Для имитации заболевания антракосиликозом, соответствующим стажу работы свыше 10 лет, затравливание проводят 12 недель.

Новизна изобретения:

- Используют уголь марки газовожирный в концентрации 50 мг/м³ с размером пылевых частиц 5 микрон. Выбор угля марки газовожирный для моделирования антракосиликоза был обусловлен тем, что данная марка является основной добываемой на шахтах г. Новокузнецка и обладает высокой биотоксичностью, имеет самый высокий показатель выхода смолистых веществ этих углей - 14% и один из высоких выходов летучих веществ - 38%, по сравнению с другими марками, добываемыми в шахтах города (Фоменко Д.В. Медико-биологическое исследование влияния угольной пыли как фактора интоксикации // Д.В. Фоменко, Е.В. Уланова, К.Г. Громов и др. // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. - 2009. - №1(65). - С.278-283). Размер частиц угольно-породной пыли обусловлен тем, что в витающей пыли в шахтах, обрабатывающих газовые и жирные угли, содержание частиц размером до 5 микрон составляет 80% от общей массы, и частицы такого размера обладают наибольшей агрессивностью и попадают в глубокие разветвления бронхиального дерева (Норейко С.Б. Пневмокониозы / С.Б. Норейко, Е.В. Чинякина, И.В. Пеленова // Фельдшер и акушерка. - 1990. - №1. - С. 19-23).

- Для имитации заболевания антракосиликозом, соответствующим стажу работы до 3 лет, затравливание проводят 3 недели. Для имитации заболевания антракосиликозом, соответствующим стажу работы от 5 до 10 лет, затравливание проводят 6 недель. Для имитации заболевания антракосиликозом, соответствующим стажу работы свыше 10 лет, затравливание проводят 12 недель. Срок начала и продолжительности затравки определялись средней продолжительностью жизненного цикла лабораторной крысы, составляющей 36 месяцев, то есть 3 года, что соотносится с продолжительностью жизни человека (72 года) как 1:24. При такой экстраполяции 1 неделя жизни крысы соответствует в среднем 6 месяцам жизни человека.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в возможности создания модели антракосиликоза со сроками затравки, соответствующими определенному стажу работы шахтеров во вредных условиях, что подтверждено гистологически. Выбор сроков затравки обусловлен развитием на этих этапах общепатологических изменений, характерных для антракосиликоза.

Способ осуществляется следующим образом.

Объект моделирования - половозрелые белые лабораторные крысы-самцы массой тела 180-200 г. Исследования выполнены на трех группах животных (по 40 особей в каждой группе) с различными сроками ингаляционного воздействия угольно-породной пыли угля марки газовожирный в концентрации 50 мг/м³, с размером пылевых частиц 5 микрон: 3, 6 и 12 недель. Каждой экспериментальной группе сопутствовала контрольная группа из 10 крыс. Всего n=150 особей.

Животных помещали в затравочную пылевую камеру и подвергали воздействию угольно-породной пыли по 4 часа в день 5 дней в неделю на протяжении 3, 6 и 12 недель.

Эвтаназию животных осуществляли путем декапитации.

Структурные изменения, развивающиеся от воздействия угольно-породной пыли, оценивали по результатам морфологического исследования легочной ткани, что и явилось критерием развития антракосиликоза.

С целью объективности ранней диагностики антракосиликоза мы сравнили морфологические данные, полученные при затравке угольно-породной пылью крыс с гистологическими исследованиями тканей шахтеров, погибших в техногенной катастрофе. В группу шахтеров включено 29 случаев судебно-медицинских экспертиз. Все погибшие проходили периодические медицинские осмотры по регламентам приказа №90 от 14 марта 1996 года «О порядке проведения предварительных и периодических медицинских осмотров работников и медицинских регламентах допуска к работе» и были признаны годными к работе. Продолжительность вредного стажа шахтеров - от полугода до 30 лет. Группа контроля была сформирована из 12 случаев судебно-медицинских экспертиз мужчин г. Новокузнецка, погибших при автодорожной катастрофе, находившихся в возрасте не старше 25 лет и не имевших по результатам вскрытий видимой органной патологии.

Динамика структурных изменений легочной ткани лабораторных животных и человека на различных сроках воздействия угольно-породной пыли представлена в таблице 1. Степень различий с контрольными группами крыс и шахтеров оценивалась полуколичественным методом по 4-балльной системе: 0 баллов - отсутствие изменений, 1 балл - минимальные, 2 балла - умеренно выраженные, 3 балла - выраженные изменения.

Полученные в ходе эксперимента данные показали корректность выбранной модели и ее адекватность некоторым звеньям патогенеза антракосиликоза у шахтеров.

Пример конкретного выполнения.

Группу экспериментальных животных (белых лабораторных крыс) N1 поместили в «патроны-домики» и установили в стенки пылевой затравочной камеры таким образом, чтобы внутри камеры находилась только морда животного. Камера снабжена отверстиями для подачи пыли, отсоса и отбора проб воздуха. Для равномерного распределения пыли в камере находится вентилятор с регулируемой скоростью вращения. Используемая марка угля - газовожирный, размеры частиц угольно-породной пыли 5 микрон. Средняя концентрация пыли в затравочной камере - 50 мг/м³.

Затравку проводили по 4 часа в день 5 дней в неделю в течение 3, 6 и 12 недель. Животные контрольной группы содержались в стандартных условиях вивария со свободным доступом к воде и пище. По окончании 3, 6 и 12 недель животные из эксперимента выводились декапитацией с последующим забором кусочков легочной ткани.

Исследованию также подлежали легкие погибших в техногенной катастрофе шахтеров с различной продолжительностью вредного стажа и контрольной группы мужчин г.Новокузнецка, погибших при автодорожной катастрофе, находившихся в возрасте не старше 25 лет и не имевших по результатам вскрытий видимой органной патологии.

Методика гистологического исследования тканей легких экспериментальных животных была единой с таковой при исследовании гистологического материала клинических случаев.

В качестве фиксатора использовали 12% раствор формалина. После фиксации кусочки гистологического материала тщательно промывали, подвергали химической обработке тканей при помощи аппарата для гистологической проводки АТ 600 M. Из полученного материала на санном микротоме делали срезы толщиной 5-7 мкм, которые окрашивали гематоксилин-эозином и пикрофуксином по методу Ван Гизона. Полученные гистологические препараты изучали при помощи микроскопа Levenhuk C800 с цифровой видеокамерой Microscope Digital Camera (USA), степень различий с контрольными группами крыс и шахтеров оценивалась полуколичественным методом в баллах.

На основании полученных результатов сделано следующее заключение: 3 недели затравки соответствуют стажу работы в шахте до 3 лет, 6 недель затравки соответствуют стажу работы в шахте от 5 до 10 лет, 12 недель затравки соответствуют стажу работы в шахте свыше 10 лет.

Таким образом, разработанная модель антракосиликоза с определенными сроками затравки, соответствующими конкретному стажу работы в шахте, позволяет прослеживать ранние изменения при антракосиликозе, определять сроки и способы его профилактики и своевременной коррекции на начальных стадиях патологического процесса в эксперименте, и в последующем экстраполировать полученные результаты на человека (шахтера, имеющего определенный стаж работы во вредных условиях).