Вікові особливості будови легень під впливом гравітаційних перевантажень та при застосуванні різних засобів їх корекції - автореферат

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВЯ УКРАЇНИ

КРИМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ім. С.І. ГЕОРГІЄВСЬКОГО

Шимкус Тетяна Сергіївна

УДК 611.24:531.5:616-08:615:615.83:5989:616-074/078

Вікові особливості будови легень під впливом

Гравітаційних перевантажень та при застосуванні

Різних засобів їх корекції

(анатомо-експериментальне дослідження)

14.03.01 - нормальна анатомія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Сімферополь - 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Кримському державному медичному університеті ім. С.І. Георгієвського МОЗ України.

Офіційні опоненти: заслужений діяч науки и техніки України,

доктор медичних наук, професор

Козлов Володимир Олексійович,

Дніпропетровська державна медична академія МОЗ України, завідувач кафедри анатомії людини;

доктор медичних наук, професор

Лазарев Костянтин Леонідович,

Кримський державний медичний університет

ім. С.І. Георгієвського МОЗ України, завідувач

кафедри медичної біології, паразитології та генетики

Захист відбудеться “12” червня 2008 р. о 14.⁰⁰ годині

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 52.600.02 при Кримському

державному медичному університеті ім. С.І. Георгієвського

(95006, м. Сімферополь, б. Леніна, 5/7).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Кримського державного медичного університету ім. С.І. Георгієвського

(95006, м. Сімферополь, б. Леніна, 5/7).

Автореферат розісланий “08” травня 2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

к. мед. н., доцент. Г.О. Мороз

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Легені, крім функції газообміну, виконують ряд різноманітних нереспіраторних функцій - метаболічну, секреторну, терморегуляторну, барєрну, екскреторну, та ін., і тим самим беруть участь в підтримці гомеостазу організму. У свою чергу, легені підпадають під вплив різних чинників навколишнього середовища.

Авіація в XXI столітті набуває нову якість -- надманевреність, яка повязана з дією динамічних перевантажень, що повторюються, з високим градієнтом наростання і спаду (В.А. Пономаренко, 2001). Переносимість перевантажень значною мірою повязана зі станом органів дихання. Це повязано з тим, що з одного боку, дихальна система забезпечує покриття різко зростаючих енерговитрат і кисневого запиту організму, що виникають внаслідок тканинної і циркуляторної гіпоксії за рахунок підвищення тонусу скелетної мускулатури, направлених на підтримку пози тіла в умовах збільшення його маси. З іншого боку, органи дихання піддаються впливу перевантаження і повязаних з ним граничних за інтенсивністю статичних мязових навантажень, що виявляється вираженими змінами не тільки біомеханіки дихання, але і вентиляційно-перфузійних відносин у легенях (И.В. Бухтияров, О.Л. Головкина, М.Н. Хоменко, 2004). Однак методи захисту від перевантажувальних прискорень, що використовуються у сучасній авіації, не надають достатнього протекторного ефекту свідченням чого є негативні показники професійного здоровя льотного складу (Р.А. Вартбаронов, М.Н. Хоменко, Р.А. Бондаренко 1996; М.В. Дворников, М.Н. Хоменко, В.С. Воеводин, 2000).

Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана відповідно до тематичного плану наукових досліджень Кримського державного медичного університету ім. С.І. Геогієвського у рамках науково-дослідної теми кафедри нормальної анатомії №0104U002080 «Вікові морфофункціональні особливості окремих органів і систем організму під впливом різних гравітаційних перевантажень та при різних методах їх корекції» та у рамках медико-біологічної програми в області космічних досліджень АН України.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є комплексна оцінка структурної організації легенів щурів різних вікових періодів під впливом гравітаційних перевантажень та на тлі їх корекції запропонованими методами.

Для досягнення поставленої мети були визначені наступні завдання:

1. Виявити морфологічні особливості легенів статевонезріліх щурів під впливом гравітаційних перевантажень.

2. Вивчити структурні особливості легенів статевозріліх щурів під впливом гравітаційних перевантажень.

3. Описати макро-мікроскопічні особливості легенів щурів старечого віку під впливом гравітаційних перевантажень.

4. Визначити характер структурних змін у легенях щурів різного віку при дії гіпергравітації на тлі запропонованих засобів фізичного захисту і фармакологічної корекції.

Обєкт дослідження: морфо-функціональні особливості органів дихальної системи під впливом гравітаційних перевантажень.

Предмет дослідження: морфологічні зміни в легенях щурів різних вікових груп під впливом гравітаційних перевантажень та на тлі їх корекції запропонованими методами.

Методи дослідження: органометричний і гістоморфометричний - для кількісної оцінки структурних змін в легенях щурів; гістологічний і ультрамікроскопічний - для вивчення морфологічних критеріїв пошкодження і компенсаторно-пристосовних реакцій легенів на різних рівнях структурної організації; метод варіаційної статистики - для визначення достовірності одержаних результатів, а також однофакторний дисперсійній аналіз для визначення їх взаємозвязку.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше в експерименті дано комплексну оцінку морфометричних змін в легенях щурів різних вікових груп після дії на організм тварин гравітаційних перевантажень та при застосуванні різних методів їх корекції. За допомогою комплексу класичних методів дослідження (макро- і гістоморфометричного, електронно-мікроскопічного, математичного) одержані пріорітетні дані, що свідчать про структурні зміни легенів після дії гіпергравітації. Доведена ефективність засобу фізичного захисту та фармакологічної корекції прі впливі гравітаційних перевантажень.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані результати розширють уявлення про морфогенез легенів у різні вікові періоди під впливом гравітаційних перевантажень, а також можуть бути використані у функціональній морфології дихальної системи, пульмонології, авіаційній і космічній медицині для прогнозування несприятливих змін у легенях. Пропонуються методи, за допомогою яких ступінь змін, що виникають в легенях при дії на організм гіпергравітації, може бути значно знижена.

Основні положення і висновки дисертаційної роботи впроваджені в навчальний процес і науково-дослідну роботу кафедри анатомії людини Української державної стоматологічної академії, кафедри анатомії людини Дніпропетровської державної медичної академії, кафедри анатомії людини Вінницького національного медичного університету, кафедри анатомії людини Луганського державного медичного університету.

Особистий внесок дисертанта. Автором самостійно проведені патентно-інформаційний пошук, аналіз наукової літератури з даної проблеми, забір експериментального матеріалу для світлової та електронної мікроскопії, аналіз гістологічних препаратів і електроннограм, органометрія і гістоморфометрія з подальшою їх статистичною обробкою та узагальненням одержаних результатів. Всі розділи дисертації написані дисертантом самостійно. Здобувач провела аналіз результатів дослідження, сформулювала положення і висновки.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідалися та обговорювалися на: 77-й науково-практичній конференції (Сімферополь, 2005); 78-й міжвузівській науково-практичній конференції студентів і молодих учених «Теоретические и практические аспекты современной медицины» (Сімферополь, 2006); 79-й науково-практичній конференції студентів і молодих вчених «Теоретические и практические аспекты современной медицины» (Сімферополь, 2007); IV міжнародному конгресі з інтеграційної антропології (Вінниця, 2007), 80-й міжнародної науково-практичній конференції студентів і молодих вчених «Теоретические и практические аспекты современной медицины» (Сімферополь, 2008)

Публікації. Основні результати дисертації відображені в 11 наукових працях, з них: 5 статей - в спеціалізованих журналах ліцензованих ВАК України, 6 тез. Самостійно опубліковано 5 наукових робіт.

Структура і обєм дисертації. Дисертація викладена на 171 сторінках друкованого тексту і складається зі вступу, огляду літератури, матеріалу і методів дослідження, результатів власних досліджень, однофакторного дисперсійного аналізу одержаних результатів, обговорення результатів дослідження, висновків, практичних рекомендацій переліку використаних джерел (253 найменування, у тому числі 143 зарубіжних) та додатків (6 таблиць, що займають 12 сторінок). Дисертація ілюстрована 27 діаграмами, 36 мікрофотографіями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріал і методи дослідження: експеримент був проведений на 180 білих щурах лінії Вістар, розподілених на 3 вікові групи: Згідно схеми експерименту, усі тварини розподілені на 3 вікові групи: I група - статевонезрілі тварини із початковою масою 110-120 г; II - група статевозрілі тварини із початковою масою 220-240 г; III - група тварини періоду старечих змін із початковою масою 300 -330 г.

Всі вікові групи складалися з 5 серій, по 12 тварин в кожній. Першу серію (контрольну) склали тварини, які не піддавалися протягом всього експериментального періоду гравітаційним перевантаженням. У звязку з тим, що умови експерименту передбачали наявність таких побічних чинників як шум, вібрація і відсутність освітлення всередині центрифуги, для забезпечення дослідження безпосереднього впливу саме гіпергравітації, тварини контрольних серій у момент експерименту знаходилися в однотипних, світлонепроникних, пластикових контейнерах на верхній площині центрифуги. У 2 серію ми включили тварин, які піддавалися дії гравітаційних перевантажень. Перевантаження створювалися за допомогою експериментальної центрифуги ЦЕ-2/500 з радіусом 0,5 м і робочим діапазоном від 1 до 50 g. Величина перевантаження складала 9 g, градієнт наростання складав 1,4-1,6 од/с., спаду - 0,6-0,8 од/с. Експеримент проводився щодня, в один і той же час, протягом 10 хвилин. Для забезпечення стандартних умов, тварини 2 серії поміщалися в спеціальні пластикові контейнери, що давало можливість фіксувати всіх щурів в однаковій позиції. У 3 серію увійшли тварини, які піддавалися дії ідентичних перевантажень, але знаходилися в умовах запропонованого нами фізичного захисту. Щурів поміщали в герметичний пластиковий контейнер, забезпечений системою вентиляції, який у свою чергу поміщався в металевий циліндр, заповнений водою. Прототипом методу фізичного захисту був взятий імерсійний спосіб фізичного захисту біологічних обєктів при дії гравітаційних перевантажень, який полягає в зануренні тварини в рідке середовище (В.В. Лысенко, А.И. Бекетов, 2002; В.С. Пикалюк, С.О. Мостовой, 2006). Четверту серію склали тварини, які піддавалися дії гравітаційних перевантажень при застосуванні фармакологічної корекції. Фармакологічною корекцією було внутрішньоочеревинне введення глутаргіну (фармацевтична компанія “Здоровя”, м. Харків), в дозуванні 100 міліграм/кг маси тварини безпосередньо перед дією гіпергравітації. Тварини 5 серії знаходилися під впливом гравітаційних перевантажень в умовах фізичного захисту і фармакологічної корекції одночасно. Залежно від терміну експерименту тварини кожної серії були розподілені на 2 підгрупи. У підгрупу А увійшли щури, які піддавалися дії гравітаційних перевантажень протягом 10 днів, а підгрупу Б склали тварини, що знаходилися в експерименті 30 днів.

Утримання і годування тварин здійснювалося відповідно до науково-практичних рекомендацій за утриманням лабораторних тварин (В.И. Западнюк, И.П. Западнюк, Е.А. Захария, 1985).

Експеримент на тваринах виконували відповідно до правил Європейської конвенції захисту хребетних тварин, що використовуються в експериментальних і інших наукових цілях (протокол №6 від 23 жовтня 2007р. засідання Комітету з біоетики Кримського державного медичного університету ім. С.І. Георгієвського).

При завершенні термінів експерименту тварин забивали під ефірним наркозом і проводили забір матеріалу.

Після виділення легені зважували на електронних вагах з точністю до 1 міліграма. Відносну масу легенів розраховували за формулою:

Відн. маса легенів = абс. маса легенів (г)/ маса щура (г) х 100

Для гістологічного дослідження шматочки тканини розміром 1х1х1 см фіксували у 5% розчині нейтрального формаліну. Після фіксації матеріал промивали, зневоднювали у батареї спиртів висхідної концентрації, проводили через хлороформ і заливали в парафін. На санному мікротомі готували зрізи товщиною 7-8 мкм, які потім забарвлювали гематоксиліном і еозином і за Ван-Гізоном. Гістоморфометричне дослідження проводили за допомогою цитоморфологічного комплексу ”Olympus” - Сx 31 і цифрової відеокамери ”Olympus” - C 5050 ZOOM з обєктивами мікроскопа Plan 4 х 0,10, 10 x /0,25 і Plan 40 x /0,65. За допомогою компютерної програми Image-Pro Plus Version 4.5 для гістологічного дослідження визначали питомий обєм легеневої тканини з незміненою архітектонікою, емфізематозно змінених ділянок, ателектазу, дистелектазу і крововиливів. Так само проводили визначення діаметру прекапілярних артеріол, гемокапілярів і посткапілярних венул.

Матеріал для трансмісійної електронної мікроскопії забирали з ділянок легенів вільних від крупних судин і бронхів. Заливку в смоли проводили за стандартною методикою. Напівтонкі зрізи (1 мкм) виготовляли на ультратомі УМПТ-7, забарвлювали метиленовою синню і переглядали в світловому мікроскопі для орієнтовного визначення характеру матеріалу. Після цього виготовляли ультратонкі зрізи (30 - 60 нм), які після забарвлення за Рейнольдсом переглядали і фотографували на електронному мікроскопі ПЕМ-100.

Статистичну обробку цифрових даних результатів дослідження проводили з використанням загальноприйнятих методів варіаційної статистики за допомогою компютерної програми Statistica 6.0. Достовірною вважали імовірність похибки менше 5% (р?0,05).

Проведений однофакторний дисперсійний аналіз впливу вивчаємих чинників, при цьому при вивченні генеральної сукупності довірчі межі сили впливу вивчаємого чинника, визначали при рівні значущості р?0,05.

Результати дослідження та їх аналіз. Отримані нами дані узгоджуються з думкою ряду авторів про те, що безпосередня дія гравітаційних перевантажень на організм щурів лінії Вістар різних вікових періодів призводить, в першу чергу, до гемодинамічних розладів, тобто до набряку легеневої тканини.

При макроскопічних дослідженнях це підтверджувалося тим, що у всіх вікових групах незалежно від тривалості експерименту відбувалося різне за виразністю збільшення відносної маси легенів. У групі статевонезрілих щурів після 10 днів експерименту даний параметр збільшився на 78,01% (p<0,05), а у статевозрілих тварин відносна маса легенів збільшилася лише на 37,57% (p<0,05) порівняно з контролем. Що стосується щурів старечого віку, то збільшення відносної маси легенів склало 56,82% (p<0,05) і 63,48% (p<0,05) після 10 і 30 днів експерименту відповідно.

Дані макрометричного дослідження легенів підтверджуються результатами світлової та електронної мікроскопії. Вплив гравітаційних перевантажень на легені статевонезрілих щурів протягом 10 днів був більш виражений порівняно з такими в групах щурів статевозрілого і старечого віків.

Питомий обєм крововиливів зріс в 14 разів порівняно з контролем. Так само було виявлено зниження вмісту легеневої тканини з незміненою архітектонікою на 77,65% (p<0,05), семикратне збільшення питомого обєму емфіземтозно змінених ділянок, а вміст ателектазу і дистелектазу зріс у 5 і 2,5 разів відповідно. При дослідженні судин мікроциркуляторного русла було встановлено, що діаметр венул і гемокапілярів збільшився більше, ніж в півтора рази порівняно з контролем, а артеріоли знаходилися в стані спазму і зменшення їх діаметру склало 12,74% (p<0,05). За даними дисперсійного аналізу сила впливу чинника на досліджувані параметри коливалася в межах 40,3% - 99,9%.

На ультраструктурному рівні спостерігали явища розладу кровообігу, вираженого інтрацелюлярного набряку, дистрофічні, деструктивні процеси, а також наявна тенденція до розвитку компенсаторних процесів, що виявлялося посиленням функціональної активності альвеолоцитів II типу та альвеолярних макрофагів. Мабуть, це повязано із незрілістю легеневих структур і викликаним цім уповільненням розвитку адаптаційно-компенсаторних механізмів. Це підтверджується менш вираженим характером морфологічніх проявив десятиденної дії гіпергравітації в групі статевозрілих і старих щурів . При гістоморфометричному дослідженні легенів щурів даних вікових груп питомий обєм легеневої тканини з незміненою архітектонікою знижувався на 69,79% (p<0,05) і 68,76% (p<0,05) відповідно, тоді як вміст емфізематозно змінених ділянок зростав триразово, ателектазу в 5 і 2,5 раз, дистелектазу в 4 і 6 разів, а крововиливів у 9 разів. Діаметр капілярів збільшувався в два рази, а венул на 90,83% (p<0,05) і 60,45% (p<0,05), порівняно з контролем.

Артеріоли знаходилися в стані спазму, проте за даними гістоморфометричного дослідження і зниження їх діаметру було статистично достовірним тільки в групі щурів старечого віку. Ці дані співпадають з одержаними раніше результатами (П.С. Пащенко, Б.В. Рисман, 2002; И.Б. Краснов, Л.Н. Дьякова, 2007; Hakeman A.L., Sheriff D.D., 2003). За даними дисперсійного аналізу сила дії гіпергравітації на вивчаємі параметри складала 18,0% - 99,8%.

Ці результати підтверджувалися даними трансмісійної електронної мікроскопії, де деструктивні і дистрофічні зміни в будові аерогематичного барєру легенів статевозрілих щурів і тварин в періоді старечих змін були менш виражені. Все це може свідчити про розвиток адаптаційних процесів, що виникають після повторної дії гравітаційних перевантажень (И.Б. Краснов, Е.И. Алексеев, В.И. Логвинов, 1998; Е.Г. Длусская, Р.К. Киселев, Р.А. Вартбаронов, М.Н. Хоменко, 2003).

Після 30 днів експерименту виявлено, що найбільш схильні до впливу гіпергравітації легені щурів старечого віку. У даній групі питомий обєм незміненої паренхіми знизився на 77,82% (p<0,05), тоді як в групах статевонезрілих і статевозрілих тварин відбулося зниження даного показника на 69,79% (p<0,05), і 62,16% (p<0,05). Мало місце збільшення вмісту крововиливів у 12 разів, тоді як в групі статевонезрілих щурів даний показник зріс у 8 разів, а у статевозрілих тварин у 5 разів. Так само спостерігалося дванадцятиразове збільшення питомого обєму дистелектазу, двократне збільшення вмісту емфізематозних, а питомий обєм ателектазу зріс у 1,5 раза. Сила дії чинника на досліджувані параметри була достатньо висока і коливалася в межах 20,5% - 99,8%. На ультраструктурному рівні був виявлений виражений набряк, який виражався розмитістю контурів базальних мембран і розширенням міжклітинних контактів, наявністю парусоподібних виростів цитоплазми з подальшим мікроклазматозом і ознаками деструктивних процесів, що характеризуються наявністю в просвіті судин і альвеол десквамованих ендотеліальних клітин і альвеолоцитів I типу. У багатьох спостереженнях в альвеолоцитах II типу були виявлені ознаки їх деструкції, які були представлені появою осміофільних пластинчастих тілець з неправильними контурами, нерівномірною осміофілією осміофільного матеріалу з його частковою гомогенізацією, або навпаки - з розривом бімембранних пластин. Іноді на місці осміофільних пластинчастих тілець утворювалася крупна вакуоль, яка була обмежена одинарною мембраною і містила всередині залишки осміофільних пластин. На думку ряду авторів (Н.Ю. Новиков, 1997; В.В. Кудинов, Л.К. Романова, 2003), альвеолоцити II типу є популяцією клітин аерогематичного барєру найбільш резистентною до різного роду впливів. Отже розвиток в них деструктивних процесів указує на значні порушення, що виникають в легеневій тканині у відповідь на дію чинника, і свідчать про подальше збільшення прогресування деструктивних процесів, однією з причин яких, можливо, є пригнічення системи сурфактанту легенів.

У групі статевонезрілих і статевозрілих тварин вміст питомого обєму крововиливів збільшився в 8 і 5,5 разів, вміст дистелектазу збільшився в 4 і 5 разів, частка емфізематозних ділянок зросла в 3 і 10 разів, а ателектазу - в 5 разів і на 65,03% (p<0,05) відповідно. У всіх вікових групах зменшення діаметру артеріол мало статистично недостовірний характер.

Порівняно з контролем, просвіт гемокапілярів і посткапілярних венул в легенях щурів старечого віку збільшився більше, ніж у 1,5 і 2,5 рази, в групі статевозрілих щурів дані параметри зросли в 2 рази і на 29,26% (p<0,05), а в групі статевонезрілих тварин - у 2 рази і на 90,83% (p<0,05) відповідно. За даними дисперсійного аналізу чинник впливал в межах 0,04% - 99,9% на досліджувані параметри статевонезрілих щурів і 4,2% - 99,9% на досліджувані параметри статевозрілих щурів.

При ультраструктурному дослідженні легенів щурів даних вікових груп спостерігали явища інтрацелюлярного набряку; проте у просвіті альвеол була присутня велика кількість активно-функціонуючих альвеолярних макрофагів, а в альвеолоцитах II типу виявлялися ознаки, які вказують на підвищення їх функціональної активності, що є характерною ознакою розвитку компенсаторних змін в легенях (А.К. Загорулько, Т.А. Аскари, 2002).

Як видно з вищевикладеного, найбільш виражену дію тридцятиденні перевантаження чинять на легені щурів старечого віку, що, мабуть, повязано з інволютивними процесами в легеневій тканині, зривом адаптаційно-пристосовних механізмів і розвитком кумулятивної дії перевантажень відносно легенів. Найбільш стабільні до дії перевантажень легені статевозрілих щурів, оскільки компенсаторні реакції в них носять більш виражений характер.

Застосований фізичний захист надавав значний коригуючий ефект на тварин всіх вікових груп, проте його виразність була різна і залежала від віку експериментальних тварин, а також від тривалості експерименту. Так, при проведенні макроскопічних досліджень було виявлено, що порівняно з десятиденною дією перевантажень, найбільше зниження відносної маси легенів по відношенню до маси легенів щурів після дії перевантажень було виявлено в групі статевозрілих щурів і склало 9,37% (p<0,05). Після 30 днів дії - в групі статевонезрілих тварин (12,03% (p<0,05)).

Дані, одержані при макроскопічному дослідженні, перекликалися з даними світлової та електронної мікроскопії. Після 10 днів експерименту найбільш виражений коригуючий ефект методу також був виявлений в групі статевозрілих щурів. Це виражалося в статистично достовірному зниженні на 24,32% (p<0,05) і 36,23% (p<0,05) питомого обєму крововиливів і ателектазу на тлі збільшення на 24,24% (p<0,05) вмісту легеневої тканини з незміненою архітектонікою порівняно з дією перевантажень. При цьому діаметр капілярів і венул знижувався на 31,66% (p<0,05) і 23,21% (p<0,05) відповідно. За даними проведеного дисперсійного аналізу сила дії фізичного захисту коливалася в межах 1,5% - 82,8%. Явища набряку на ультраструктурному рівні виявлялися злегка набряклими мітохондріями з укороченими кристами і розширеними канальцями ендоплазматичної мережі в осередково-просвітленій цитоплазмі.

У групі статевонезрілих тварин і старих щурів статистично достовірним було лише збільшення питомого обєму незміненої паренхіми, яке склало 22,86% (p<0,05) і 18,23% (p<0,05) відповідно, а також зниження питомого обєму крововиливів на 16,66% (p<0,05) і 15,25% (p<0,05). Також відбулося зменшення внутрішнього діаметру гемокапілярів на 48,94% (p<0,05) і 42,15% (p<0,05), а венул на 18% (p<0,05) і 9,55% (p<0,05) відповідно. При вивченні генеральної сукупності сила впливу чинника складала 51,3% - 69,9% і 38,1% - 80,6%.

При вивченні будови аерогематичного барєру в даних вікових групах явища набряку, дистрофічні і деструктивні процеси були менш виражені порівняно з аналогічними змінами, що виникають під впливом гравітаційних перевантажень. Спостерігали деякі прояви компенсаторних реакцій, які виявлялися, зокрема, збільшенням кількості осміофільних пластинчастих тілець в цитоплазмі деяких альвеолоцитів II типу, відсутністю їх деструкції і наявності активно функціонуючих альвеолярних макрофагів.

Після 30 днів експерименту найбільш виражений коригуючий ефект методу фізичного захисту також був виявлений у легенях статевозрілих щурів. Так, відбулося збільшення вмісту легеневої паренхіми зі незміненою архітектонікою на 28,55% (p<0,05) порівняно з навантаженням, і зниження питомого обєму емфізематозних ділянок, ателектазу і крововиливів на 10,21% (p<0,05), 33,78% (p<0,05) і 30,43% (p<0,05) відповідно. При цьому діаметр капілярів знизився на 35,19% (p<0,05), а венул на 15,09% (p<0,05). За даними електронної мікроскопії на тлі переважання активно функціонуючих альвеолярних макрофагів зустрічалися і юні незрілі форми, що побічно свідчить про посилення компенсаторно-пристосовних реакцій в легенях (В.В. Ерохин, Л.К. Романова, 2000; А.К. Загорулько, Т.А. Аскари, 2002.)

У групі статевонезрілих щурів питомий обєм незміненої паренхіми збільшився на 15,83% (p<0,05), вміст крововиливів зменшився на 16,21% (p<0,05), а діаметр капілярів і венул знизився на 44,04% (p<0,05) і 14,41% (p<0,05). При ультраструктурному дослідженні легенів тварин даної вікової групи був виявлений незначний інтрацелюлярний набряк, який виявлявся осередковими проясненнями цитоплазми з незначним зниженням її електронно-оптичної щільності, збідненням рибосомами гарнулярного відділу мережі цитоплазми, набуханням мітохондрій, що супроводжувалося редукцією і дискомплексацією їх крист, а також зменшення вмісту хроматину в ядрах з його перерозподілом по периферії і проясненням центральної частини ядер.

За даними дисперсійного аналізу після 10 днів експерименту застосування фізичного захисту достовірно впливало тільки на зміни діаметру гемокапілярів, посткапілярних венул і, як наслідок, вміст крововиливів і легеневої тканини зі незміненою архітектонікою, що може вказувати на наявність деякого коригуючого ефекту в системі мікроциркуляції. Після 30 днів експерименту чинник достовірно впливав на всі параметри, що вивчалися, за винятком питомого обєму емфізематозно-змінених ділянок і діаметру артеріол. Все це може свідчити про більш виражений протекторний ефект фізичного захисту на легені статевонезрілих щурів після 30 днів експерименту, оскільки в більш ранні терміни компенсаторні реакції схильних до швидкої регенерації легенів інтенсивно ростучих тварин розвиваються за коротший проміжок часу і якоюсь мірою перекривають дію коригуючого чинника (В.В. Ерохин, Л.К. Романова, 2000).

У групі щурів старечого віку статистично достовірним було лише збільшення діаметру капілярів і венул, яке склало 38,47% (p<0,05) і 17,91% (p<0,05) відповідно. Сила впливу чинника на дані параметри склала 87,8% і 61,4%. При вивченні будови АГБ в даній віковій групі явища набряку, дистрофічні і деструктивні процеси були менш виражені, порівняно з дією гравітаційних перевантажень. При цьому спостерігали деякі прояви компенсаторних реакцій, які виявлялися, зокрема, збільшенням кількості осміофільних пластинчастих тілець в цитоплазмі деяких альвеолоцитів II типу, відсутністю їх деструкції і наявністю альвеолярних макрофагів.

Застосування глутаргіну, як гравітаційного коректора, не чинило статистично достовірного впливу на відносну масу легенів експериментальних тварин різного віку і серій, проте одержані результати носили позитивну динаміку. Це підтвердилося гістологічними і електронно-мікроскопічними дослідженнями. В більшості випадків, вплив глутаргіну не чинил статистично достовірного протекторного ефекту. Дія препарату була найбільш виражена у групі статевозрілих тварин після 30 днів дії гіпергравітації і виявлялася збільшенням питомого обєму незміненої паренхіми на 10,19% (p<0,05) за рахунок зниження питомого обєму крововиливів на 11,59% (p<0,05), що може бути повязано з наявністю деякого ангіостабілізуючого ефекту і відносно тривалим терміном застосування препарату (Sud N., Sharma S., Wiseman D.A., Harmon C., 2003). Дані підтверджуються результатами дисперсійного аналізу. Сила впливу чинника на вміст незміненої легеневої тканини склала 63,3%, а на питомий обєм крововиливів - 39%.

У легенях статевонезрілих тваринах після 30 днів і тварин старечого віку після 10 днів дії гіпергравітації дія препарату проявлялася збільшенням питомого обєму легеневої тканини з незміненою архітектурою на 10,77% (p<0,05) і 10,69% (p<0,05) відповідно. У всіх вікових групах стан аерогематичного барєру у тварин, які отримували глутаргін і тварин, що піддавалися дії гравітаційних перевантажень без корекції, був практично однаковий, за винятком того, що у тварин, які отримували фармакологічну корекцію, контури базальних мембран ендотеліальних клітин були чіткіші, і розпушування міжклітинних контактів спостерігалося рідше, на відміну від легенів тварин, які піддавалися гравітаційним перевантаженням без корекції. Все це може свідчити про наявність певного позитивного ефекту глутаргіну, який може бути посилений при використанні з іншими методами корекції або ж при тривалішому терміні застосування.

Це припущення підтверджується даними проведеного дисперсійного аналізу. Так, в групі статевонезрілих тварин препарат достовірно впливав на зміну діаметру капілярів, і сила його впливу склала 77% після 10 днів застосування і 81% після 30 днів експерименту. Сила дії глутаргіну на статевозрілих тварин після 10 днів експерименту виражалася впливом на діаметр капілярів і складала 76%, а вже після 30 денного застосування спостерігалася виражена його дія на питомий обєм незміненої легеневої тканини (63%), емфізематозно змінених ділянок (47%) крововиливів (39%), діаметр гемокапілярів і посткапілярних венул (78% і 40%). Проте в групі тварин старечого віку після 30 днів експерименту спостерігається зворотна динаміка, що може свідчити про зрив компенсаторних механізмів у відповідь на тривалу дію чинника на легені тварин, що знаходяться у стадії інволютивних змін.

При поєднаному використанні фізичного захисту і фармакологічної корекції зміни відносної маси легенів мали схожу тенденцію зі змінами відносної маси легенів при ізольованому застосуванні фізичного захисту. А саме: порівняно з десятиденною дією гіпергравітації найбільше її зниження відбувалося в групі статевозрілих щурів і склало 10,57% (p<0,05). Після 30 днів дії даний показник найістотніше змінився в групі статевонезрілих щурів (знизився на 16,05% (p<0,05)).

При гістоморфометричному дослідженні після 10 днів експерименту найбільш виражений коригуючий ефект був виявлений в групі статевозрілих тварин - спостерігали збільшення питомого обєму легеневої тканини з незміненою архітектонікою на 29,09% (p<0,05) і емфізематозно зміненої паренхіми на 11,95% (p<0,05). Також відбувалося зниження вмісту ателектазу на 34,78% (p<0,05) і крововиливів на 29,72% (p<0,05), а діаметр гемокапілярів і посткапілярних венул знижувався на 44,31% (p<0,05) і 22,66% (p<0,05) відповідно. Достовірна сила впливу застосованого чинника корекції коливалася в межах 41%-91%.

При ультраструктурному дослідженні легенів тварин даної вікової групи, значних відхилень від показників контрольних тварин виявлено не було. Звертає на себе увагу значне збільшення вмісту незміненої паренхіми на 47,43% (p<0,05) і зниження питомого обєму крововиливів на 28,98% (p<0,05) в групі статевонезрілих щурів після 10 днів експерименту. При цьому діаметр капілярів і венул зменшувався на 48,94% (p<0,05) і 23,89% (p<0,05) відповідно, а згідно з результатами дисперсійного аналізу достовірна сила впливу чинника корекції коливалася в межах від 28% до 90%.

Після 30-денної дії гравітаційних перевантажень, як і в попередній серії, найбільш виражений ефект метод корекції чинив на легені статевозрілих щурів: питомий обєм незміненої паренхіми збільшився на 31,61% (p<0,05), а крововиливів знизився на 33,33% (p<0,05). Також відбувалося зниження вмісту емфізематозно змінених ділянок на 11,35% (p<0,05) і ателектазу на 33,78% (p<0,05). Зменшення діаметру капілярів відбулося на 40,82 % (p<0,05), а венул на 20,75% (p<0,05). За даними дисперсійного аналізу, чинник достовірно впливав на зміни, що відбулися, в межах 57%-94%. Підвищення сили впливу чинника, порівняно із застосуванням фізичного захисту, пояснюється застосуванням глютаргіну, і, очевидно, наявністю його кумулятивного ефекту.

У групі статевонезрілих щурів позитивний ефект був менш виражений і полягав у достовірному збільшенні вмісту незміненої паренхіми на 23,43% (p<0,05), зниженні питомого обєму ателектазів і крововиливів на 14,57% (p<0,05) і 18,01% (p<0,05), а зменшення діаметру гемокапілярів і посткапілярних венул склало 44,04% (p<0,05) і 18,78% (p<0,05) відповідно.

Якщо порівнювати одержані результати з результатами гістоморфометричного дослідження легенів даної групи після 10 днів застосування поєднаного методу корекції, то це можна пояснити полегшенням розвитку не до кінця адаптаційних механізмів, що сформувалися, під впливом поєднанного застосування фізичного захисту і фармакологічної корекції в умовах дії гравітаційних перевантажень.

Висловлене припущення підтверджуеться даними дисперсійного аналізу. Як було вказано вище, достовірна сила впливу чинника корекції коливається в межах від 28% до 90% після 10 днів експерименту і від 25% до 90% після 30 днів експерименту, що, у свою чергу, вказує на рівноцінний вплив чинника корекції на обидві підгрупи і розвиток вираженої позитивної динаміки в серії після 10 днів експерименту у відповідь на застосування коректора, а не тільки за рахунок посилення адаптаційно-компенсаторних механізмів.

Найменший коригуючий ефект метод чинив на легені щурів старечого віку, де спостерігали збільшення вмісту незміненої паренхіми на 15,47% (p<0,05) і зниження питомого обєму емфізематозних ділянок на 8,54% (p<0,05), діаметр капілярів зменшувався на 30,78% (p<0,05), а посткапілярних венул на 9,58% (p<0,05).

Таким чином, проведення даного дослідження дозволяє стверджувати, що дія гравітаційних перевантажень впродовж всього експерименту викликала значні зміни в легенях у тварин усіх вікових груп. Адаптаційні процеси активніше розвивалися у легенях щурів статевонезрілого і репродуктивного віку, про що свідчать зміни, виявлені в результаті проведених макроскопічного, гістоморфометричного і електронно-мікроскопічного досліджень, що мають меншу вираженість до 30-го дня. У легенях старих тварин на 30 день експерименту переважали дистрофічні і деструктивні процеси, що може свідчити про розвиток декомпенсації у відповідь на тривалу дію чинника на тлі інволютивних змін в легеневій тканині і зриві адаптаційно-пристосовних механізмів.

Вираженість гістоморфометричних показників знаходиться у прямій залежності від умов та тривалості експерименту. На тлі застосування фізичного захисту, фармакологічної корекції глутаргіном і поеднанні даних методів у всіх вікових групах спостерігається в виражена позитивна динаміка різного ступеня . При застосуванні фізичного захисту протягом 10 і 30 днів експерименту найбільш виражений коригуючий ефект методу був виявлений у групі статевозрілих тварин. При використанні фармакологічної корекції в більшості випадків дія препарату статистично недостовірна, проте зміни носили чітко виражену позитивну динаміку. Найбільш виражена дія чинника була в групі статевозрілих тварин після 30 днів експерименту. При поєднаному використанні фізичного захисту і фармакологічної корекції, як після 10, так і після 30 днів експерименту, найбільш значима позитивна динаміка морофологичних змін спостерігалася у групі тварин репродуктивного віку. При цьому в легенях статевонезрілих щурів впродовж всього експерименту на тли збільшення питомого обєму незміненої паренхіми питомий обєм крововиливів та ателектазу значно зменшився, а в групі щурів старечого віку навпаки - зі збільшенням тривалості експерименту спостерігалася тенденція до зменшення питомого бєма легеневої тканини с незміненою архитектонікою та збільшення вмісту кровоиливів та ателектазів.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведені дані, що характеризують особливості будови легенів щурів лінії Вістар різних вікових груп при дії поперечно-направлених гравітаційних перевантажень, що повторюються, і їх корекції за допомогою методу фізичного захисту і препаратом глутаргін.

1. При експериментальному моделюванні гравітаційних перевантажень у легенях тварин усіх вікових груп спостерігали однотипні за своєю спрямованістю і вираженістю зміни, що супроводжувалися різким порушенням мікроциркуляції і розвитком в аерогематичному барєрі як дистрофічно-деструктивних, так і компенсаторно-пристосовних процесів, ступінь прояву яких залежить від віку тварини і тривалості експерименту.

2. У статевонезрілих щурів дія гравітаційних перевантажень на легені була максимальною на 10 день експерименту і проявлялася багатократним збільшенням питомого обєму крововиливів і емфізематозно змінених ділянок на тлі зменшення майже вдвічі вмісту незміненої паренхіми на фоні розпушування міжклітинних контактів і втрати чіткості контурів ендотеліальної і епітеліальної базальних мембран. До 30 днів гіпернавантажень зміни досліджуваних параметрів були менш виражені, а на ультраструктурному рівні виявлялися ознаки посилення функціональної активності альвеолоцитів II типу і альвеолярних макрофагів.

3. У легенях тварин репродуктивного віку після 10 днів дії гравітаційних перевантажень на тлі зниження питомого обєму незміненої паренхіми десятиразово збільшувався питомий обєм крововиливів і емфізематозних ділянок, а вміст ателектазу і дистелектазу зріс у 7 і в 5 разів відповідно. Після 30 днів дії гіпергравітації компенсаторні реакції носили більш виражений характер.

4. До 30 дня експерименту в легенях старих щурів дистрофічні і деструктивні процеси максимально виражені через зниження на 78% питомого обєму незміненої паренхіми, дванадцятиразовє збільшення питомого обєму крововиливів і дистелектазу та подвійне збільшення емфізематозних ділянок і ателектазу. На ультраструктурному рівні був виявлений виражений набряк та оголення базальної мембрани на ділянках значної протяжності з ознаками деструкції альвеолоцитів II типу.

5. Єфективність методу фізичного захисту визначається віком експериментальних тварин і тривалістю експерименту. Найбільш виражені компенсаторні зміни у легеневій тканині впродовж всього експерименту виявлені у статевозрілих щурів, у статевонезрілих тварин - на 30 день, а у старих щурів - на 10 день експерименту.

6. Статистично значимий коригуючий ефект використання глутаргіну у групі статевозрілих тварин після 30 днів експерименту збільшує питомий обєм легеневої тканини із незміненою архітектонікою і знижує вміст емфізематозних ділянок і крововиливів. У легенях статевонезрілих тварин після 30 днів і старих щурів після 10 днів експерименту збільшується питомий обєм незміненої паренхіми і зменшується діаметр капілярів і вену, чітко контуруються ендотеліальні базальні мембрані, а розпушування міжклітинних контактів зустрічаються рідше, ніж в легенях щурів, що піддавалися гравітаційним перевантаженням без корекції.

7. Поєднане використання фізичного захисту і глутаргіну найбільш значимо нормалізує досліджувані параметри макро-мікро-ультраструктури легенів у всіх вікових групах впродовж всього експерименту з максимальним ефектом у групі статевозрілих тварин стабілізуючи відхилення досліджуваних параметрів від контролю.

8. Використавши однофакторний дісперсійний аналіз, встановили дію значної сили гравітаційніх перевантажень на всі параметри, що вивчались у всіх вікових групах, а використання фізичного захисту значно впливало на збільшення питомого обєму незміненої паренхіми, зменьшення питомого обєму крововиливів та зниження діаметру капілярів і венул у всіх вікових групах незалежно від термінів експерименту. Найбільш чутливий до впливу глутаргіна був діаметр капілярів, а реакція решти параметрів у більшості випадків була недостовірною. Поєднане використання фізичного захисту і фармакологічної корекції проявляло найбільш виражену дію у всіх вікових групах.

ПРАКТИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

1. Одержані експериментальні дані дозволяють прогнозувати ступінь вираженості структурних змін у легенях, що виникають під впливом гіпергравітації у різні вікові періоди.

2. Для профілактики морфологичних змін у лененях, виникаючих в результаті дії гравітаційних перевантажень, рекомендувати для використання в авіації імерсійний метод фізичного захисту та фармакологічну корекцію глутаргином що дозволяє значною мірою зменшити їх негатівний вплив.

Список опублікованих ПРАЦЬ ЗА темОЮ дисертації

1. Shimkus T.S., Nechiporenko G.V. Сomparative morphometric characterization of lungs after gravitational overload of transverse direction and after application of method of physical protection // Tavricheskiy mediko-biologicheskiy vestnik. - 2007. - Vol. 10, №3. - P. 193-197. (Здобувачем проведено набір матеріалу, гістоморфометричне дослідження легень, аналіз даних, перевід, технічна підготовка статті до друку).

2. Шимкус Т.С., Нечипоренко Г.В. Макро-микроскопические изменения в легких под воздействием гипергравитации, нивелируемой методом физической защиты и фармакологической коррекцией // Вісник морфології. - 2007. - Т. 13, №2. - С. 293-300. (Здобувачем проведено набір матеріалу, гістоморфометричне дослідження легень, аналіз даних, перевід, технічна підготовка статті до друку).

3. Шимкус Т.С., Пикалюк В.С., Кутя С.А., Щербина А.Ю. Данные дисперсионного анализа гистоморфометрических характеристик легких крыс трех возрастных периодов под влиянием гравитационных перегрузок и их коррекции // Проблемы, достижения и перспективы развития медико-биологических наук и практического здравоохранения: Тр. Крым. гос. мед. ун-та им. С.И. Георгиевского. - Симферополь, 2007. - Т. 143, Ч. IV. - С. 105-110. (Здобувачем проведено набір матеріалу, гістоморфометричне дослідження легень, аналіз даних, технічна підготовка статті до друку).

4. Шимкус Т.С., Загорулько А.К. Ультраструктурные изменения в легких под воздействием гравитационных перегрузок и их коррекции различными методами // Таврический медико-биологический вестник. - 2008. - Т. 11, №1. - С. 110-116. (Здобувачем проведено набір матеріалу, аналіз даних, технічна підготовка статті до друку).

5. Шимкус Т.С. Мофрофункциональные особенности легких после воздействия гравитационных перегрузок (обзор) // Таврический медико-биологический вестн. - 2006. - Т. 9, №3. - С. 195-198.

6. Шимкус Т.С., Сеттаров Э.М., Мавлюдов Ш.С., Мамбедиев А.А., Максименко В.В. Возрастные изменения массы легких после воздействия гипергравитации в условиях эксперимента // : Материалы 77-й научно - практической конференции. - Симферополь, 2005. - С. 17. (Здовувачем проведено набір матеріалу, органометричне дослідження легень, аналіз даних, технічна підготовка до друку).

7. Шимкус Т.С. Морфологические изменения альвеол легких крыс после воздействия гипергравитации в условиях эксперимента // Теоретические и практические аспекты современной медицины: Матер. 78-й межвузовской науч. - практ. конф. студентов и молодых ученых. - Симферополь, 2006. - С. 41.

8. Шимкус Т.С. Морфологические изменения в легочных альвеолах после воздействия гипергравитации в эксперименте //Клінічна анатомія та оперативна хірургія. -2006. - Т. 5, №2. - С.67.

9. Шимкус Т.С. Морфометрические изменения в легких при воздействии гипергравитации и ее коррекции в эксперименте // Теоретические и практические аспекты современной медицины: Матер. 79 -й науч.-практ. конф. студентов и молодых ученых. - Симферополь, 2007. - С. 42.

10. Шимкус Т.С., Нечипоренко Г.В. Морфометрические изменения в легких при воздействии гравитационных перегрузок и их коррекции в эксперименте // Досвід і проблеми застосування сучасних морфологічних методів досліджень органів і тканин у нормі та при діагностиці патологічних процесів: Зб. матер. наук.-практ. конф. - Тернопіль: Укрмедкнига, 2007. - С.95-96. (Здобувачем проведено набір матеріалу, гістоморфометричне дослідження легень, аналіз даних, технічна підготовка до друку).

11. Шимкус Т.С., Гажеман Д.С., Велиляев В.Р. Ультраструктурные изменения в легких после воздействия гравитационных перегрузок на фоне применения физической защиты // Теоретические и практические аспекты современной медицины: Матер. 80-й международной науч.-практ. конф. студентов и молодых ученых. - Симферополь, 2008. - С. 35. (Здобувачем проведено набір матеріалу, аналіз даних, технічна підготовка до друку).

АНОТАЦІЯ

Шимкус Т.С. Вікові особливості будови легень під впливом гравітаційних перевантажень та при застосуванні різних засобів їх корекції (анатомо-експериментальне дослідження). - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.03.01 - нормальна анатомія. - Кримський державний медичний університет ім. С.І. Георгієвського МОЗ України. - Сімферополь, 2008.

Дисертація присвячена вивченню вікових особливостей будови легенів під впливом гіпергравітації і корекції її впливу різними методами.

Експериментальне дослідження проведене на 180 білих щурах лінії Вістар. У роботі використані методи: органометрія, гістоморфометрія, електронна мікроскопія, методи варіаційної статистики, дисперсійний аналіз.

Результати дослідження дозволяють стверджувати, що дія гравітаційних перевантажень впродовж всього експерименту викликала значні зміни у легенях тварин усіх вікових груп.

На тлі застосування фізичного захисту, фармакологічної корекції і поєднанні даних методів у всіх вікових групах спостерігається в різному ступені виражена позитивна динаміка нормалізації макро-мікроструктури легенів.

Ключові слова: легені, гравітаційні перевантаження, фізичний захист, фармакологічна корекція.

АННОТАЦИЯ

Шимкус Т.С. Возрастные особенности строения легких под воздействием гравитационных перегрузок и при применении различных методов их коррекции (анатомо-экспериментальное исследование). - Рукопись. </ ...........