zurniimtpeМедицина труда и промышленная экологияRussian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology1026-94282618-8945FSBSI “Izmerov Research Institute of Occupational Health”10.31089/1026-9428-2020-60-3-189-194zurniimtpe-2428Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESСравнительная оценка морфологических механизмов поддержания структурного гомеостаза печени в динамике воздействия на организм угольно-породной пыли и фторида натрияComparative assessment of morphological mechanisms of maintaining structural liver homeostasis in the dynamics of exposure to coal-rock dust and sodium fluoride on the bodyБугаеваМ. C.BugaevaM. S.

Бугаева Мария Сергеевна, ст. науч. сотр. лаб. молекулярно-генетических и экспериментальных исследований 

ст. науч. сотр. научно-исследовательской лаб. патологической анатомии 

канд. биол. наук

Maria S. Bugaeva, senior researcher of molecular genetic and experimental studies laboratory 

senior researcher of pathological anatomy research laboratory 

Cand. of Sci. (Biol.)

bugms14@mail.ruБондаревО. И.BondarevO. I.

Oleg I. Bondarev

МихайловаН. Н.MikhailovaN. N.

Nadezhda N. Mikhailova

ГороховаЛ. Г.GorokhovaL. G.

Larisa G. Gorokhova

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний»; Новокузнецкий государственный институт усовершенствования врачей — филиал ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияResearch Institute for Complex Problems of Hygiene and Occupational Diseases; Novokuznetsk State Institute for Further Training of Physicians — Branch Campus of the “Russian Medical Academy of Continuous Professional Education”Russian FederationФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний»; Новокузнецкий институт (филиал) ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет»РоссияResearch Institute for Complex Problems of Hygiene and Occupational Diseases; Novokuznetsk Institute (Branch Campus) of Kemerovo State UniversityRussian Federation20202803202003189194Copyright © Бугаева М.C., Бондарев О.И., Михайлова Н.Н., Горохова Л.Г., 20202020Бугаева М.C., Бондарев О.И., Михайлова Н.Н., Горохова Л.Г.Bugaeva M.S., Bondarev O.I., Mikhailova N.N., Gorokhova L.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-irioh.ru/jour/article/view/2428Введение

Введение. Воздействие на организм таких факторов производственной среды, как угольно-породная пыль и соединения фтора, приводит к определенным сдвигам жестких показателей гомеостаза на системном уровне. Поддержание относительного постоянства внутренней среды организма обеспечивается функциональной согласованностью всех органов и систем, ведущей из которых является печень. Репарация органа играет важнейшую роль в восстановлении структуры генетического материала и сохранении нормальной жизнеспособности клеток. При повреждении этого механизма, срыве компенсаторных возможностей органа происходит нарушение гомеостаза на клеточном и организменном уровнях, отмечается развитие основных патологических процессов.

Цель исследования — сравнительное изучение морфологических механизмов поддержания структурного гомеостаза печени в динамике воздействия на организм угольно-породной пыли и фторида натрия.

Материалы и методы

Материалы и методы. Проведены экспериментальные исследования на взрослых белых лабораторных крысах-самцах. Особенности морфологических механизмов поддержания структурного гомеостаза печени в динамике воздействия на организм угольно-породной пыли и фторида натрия изучали на экспериментальных моделях пневмокониоза и фтористой интоксикации. Для гистологического исследования у экспериментальных животных производился забор печени через 1, 3, 6, 9, 12 недель эксперимента.

Результаты

Результаты. Выявлена специфичность морфологических изменений в печени в зависимости от воздействующего вредного производственного фактора. Показано, что хроническое воздействие угольно-породной пыли и фторида натрия характеризуется развитием однотипных морфологических изменений в печени и ее сосудах от преобладания начальных компенсаторно-приспособительных до выраженных нарушений стромального и паренхиматозного компонентов. Длительное вдыхание угольно-породной пыли на 1–3-й неделях затравки запускает в печени адаптивные механизмы в виде повышения функциональной активности клеток, формирования двуядерных гепатоцитов, активации иммунокомпетентных клеток и эндотелиоцитов, обеспечивающие сохранение паренхимы и общей морфоструктуры органа до 12-й недели эксперимента. Воздействие фторида натрия приводит к раннему срыву компенсаторных механизмов печени и развитию дистрофических изменений паренхимы с формированием очагов некроза уже на 6-й неделе эксперимента.

Выводы

Выводы. Изучение механизмов компенсации структуры печени в условиях длительного воздействия на организм угольнопородной пыли и фторида натрия, а также процессов, свидетельствующих о их несостоятельности, сроков их возникновения имеет теоретическое и практическое значение для разработки рекомендаций по своевременной профилактике и коррекции патологических состояний, развивающихся у работников алюминиевой и угольной промышленности.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Introduction

Introduction. The impact on the body of such factors of the production environment as coal-rock dust and fluorine compounds leads to certain shift s in strict indicators of homeostasis at the system level. Maintaining the relative constancy of the internal environment of the body is provided by the functional consistency of all organs and systems, the leading of which is the liver. Organ repair plays a crucial role in restoring the structure of genetic material and maintaining normal cell viability. When this mechanism is damaged, the compensatory capabilities of the organ are disrupted, homeostasis is disrupted at the cellular and organizational levels, and the development of the main pathological processes is noted.

The aim of the study is to compare the morphological mechanisms of maintaining structural homeostasis of the liver in the dynamics of the impact on the body of coal-rock dust and sodium fluoride.

Materials and methods

Materials and methods. Experimental studies were conducted on adult white male laboratory rats. Features of morphological mechanisms for maintaining structural homeostasis of the liver in the dynamics of exposure to coal-rock dust and sodium fluoride were studied on experimental models of pneumoconiosis and fluoride intoxication. For histological examination in experimental animals, liver sampling was performed after 1, 3, 6, 9, 12 weeks of the experiment.

Results

Results. The specificity of morphological changes in the liver depending on the harmful production factor was revealed. It is shown that chronic exposure to coal-rock dust and sodium fluoride is characterized by the development of similar morphological changes in the liver and its vessels from the predominance of the initial compensatory-adaptive to pronounced violations of the stromal and parenchymal components. Long-term inhalation of coal-rock dust at 1–3 weeks of seeding triggers adaptive mechanisms in the liver in the form of increased functional activity of cells, formation of double-core hepatocytes, activation of immunocompetent cells and endotheliocytes, ensuring the preservation of the parenchyma and the general morphostructure of the organ until the 12th week of the experiment. Exposure to sodium fluoride leads to early disruption of liver compensatory mechanisms and the development of dystrophic changes in the parenchyma with the formation of necrosis foci as early as the 6th week of the experiment.

Conclusions

Conclusions. The study of mechanisms for compensating the liver structure in conditions of long-term exposure to coal-rock dust and sodium fluoride, as well as processes that indicate their failure, and the timing of their occurrence, is of theoretical and practical importance for developing recommendations for the timely prevention and correction of pathological conditions developing in employees of the aluminum and coal industry.

The authors declare no conflict of interests.

угольно-породная пыльфторид натрияморфология печенигомеостазкомпенсаторно-приспособительные измененияcoal-rock dustsodium fluorideliver morphologyhomeostasiscompensatory and adaptive changesReferencesАртамонова В.Г., Фишман Б.Б., Лашина Е.Л. Особенности иммунного ответа у работающих в условиях воздействия силикатной пыли. В кн.: Измеров Н.Ф. Чучалин А.Г. ред. Профессиональные заболевания органов дыхания: национальное руководство (Серия «Национальные руководства»). Москва: Гэотар-медиа; 2015: 220–32.Artamonova V.G., Fishman B.B., Lashina E.L. Features of the immune response in workers exposed to silicate dust. In: Izmerov N.F., Chuchalin A.G. eds. Occupational respiratory diseases: national guidelines (National Guides Series). Moscow: GEOTAR-Media; 2015: 220–232 (in Russian).Коротенко О.Ю., Панев Н.И., Захаренков В.В., Филимонов С.Н., Семенова Е.А., Панев Р.Н. Хроническая фтористая интоксикация как фактор риска развития атеросклероза. Гигиена и санитария. 2015; 94(5): 91–4.Korotenko O.Yu., Panev N.I., Zakharenkov V.V., Filimonov S.N., Semenova E.A., Panev R.N. Chronic fluoride intoxication as a risk factor for the development of atherosclerosis. Gigiena i sanitariya. 2015; 94(5): 91–4 (in Russian).Нененко О.И., Серебряков П.В., Рахимзянов А.Р., Хоштария Н.В. Оценка адаптационных возможностей кардиореспираторной системы у рабочих пылевых профессий. Мед. труда и пром. экол. 2015; (9): 102.Nenenko O.I., Serebryakov P.V., Rakhimzyanov A.R., Khoshtariya N.V. Assessment of the adaptive capabilities of the cardiorespiratory system in workers in dust occupations. Med. truda i prom. ekol. 2015; (9): 102 (in Russian).Подымова С.Д. Болезни печени. Москва: Медицинское информационное агентство; 2018.Podymova S.D. Liver disease. Moscow: Meditsinskoe informatsionnoe agentstvo; 2018 (in Russian).Кузнецова Э.Э., Горохова В.Г., Дорофеев А.С. Роль печени в химическом гомеостазе и контроль ее детоксикационной функции с использованием антипириновой пробы. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2014; 7(2): 58–62.Kuznetsova E.E., Gorokhova V.G., Dorofeev A.S. The role of the liver in chemical homeostasis and the control of its detoxification function using an antipyrine test. Izvestiya vuzov. Prikladnaya khimiya i biotekhnologiya. 2014; 7(2): 58–62 (in Russian).Чеснокова Н.П., Понукалина Е.В., Полутова Н.В. Роль печени в обеспечении постоянства белкового и углеводного обменов в организме за счет функционального взаимодействия с эндокринными и нервными влияниями в условиях нормы (статья 2): роль печени в белковом обмене. В кн.: Концепция «Общества знаний» в современной науке: Сборник трудов Международной научно-практической конференции. Пермь; 2019: 171–6.Chesnokova N.P., Ponukalina E.V., Polutova N.V. The role of the liver in ensuring the constancy of protein and carbohydrate metabolism in the body due to the functional interaction with endocrine and nervous influences under normal conditions (Article 2): the role of the liver in protein metabolism. In: The concept of the “Knowledge Society” in modern science: Proceedings of the International Scientific and Practical Conference. Perm; 2019: 171–6 (in Russian).Лызиков А.Н., Скуратов А.Г., Осипов Б.Б. Механизмы регенерации печени в норме и при патологии. Проблемы здоровья и экологии. 2015; 43(1): 4–9.Lyzikov A.N., Skuratov A.G., Osipov B.B. The mechanisms of liver regeneration are normal and with pathology. Problemy zdorov’ya i ekologii. 2015; 43(1): 4–9 (in Russian).Каркищенко Н.Н. Основы биомоделирования. Москва: Изд-во ВПК; 2004.Karkishchenko N.N. Biomodeling basics. Moscow: Izd-vo VPK; 2004 (in Russian).Соседова Л.М. Методические подходы к экспериментальному изучению влияния загрязнения объектов окружающей среды на организм человека. Гигиена и санитария. 2014; 93(6): 94–8.Sosedova L.M. Methodological approaches to the experimental study of the effect of pollution of environmental objects on the human body. Gigiena i sanitariya. 2014; 93(6): 94–8 (in Russian).Горохова Л.Г., Бугаева М.С., Уланова Е.В., Фоменко Д.В., Кизиченко Н.В., Михайлова Н.Н. Способ затравки лабораторных животных пылью промышленного происхождения для моделирования силикоза: пат. 2546096 Рос. Федерация: МПК51G 09 B 23/28; № 2013157729/14.Gorokhova L.G., Bugaeva M.S., Ulanova E.V., Fomenko D.V., Kizichenko N.V., Mikhaylova N.N. A method for seeding laboratory animals with industrial dust for modeling silicosis. Patient № 2546096; 2015 (in Russian).Уланова Е.В., Михайлова Н.Н., Данилов И.П., Анохина А.С., Фоменко Д.В., Кизиченко Н.В. Способ профилактики хронической фтористой остеопатии при моделировании фтористой интоксикации в эксперименте: пат. 2300374 Рос. Федерация: МПК 51 A 61 K 31/375; № 2005122348/14.Ulanova E.V., Mikhaylova N.N., Danilov I.P., Anokhina A.S., Fomenko D.V., Kizichenko N.V. A method for the prevention of chronic fluoride osteopathy when modeling fluoride intoxication in an experiment. Patient № 2300374; 2007 (in Russian).Михайлова Н.Н., Сазонтова Т.Г., Алехина Д.А., Казицкая А.С., Жданова Н.Н., Прокопьев Ю.А. и др. Особенности внутриклеточных защитных механизмов при действии на организм различных ксенобиотиков. Цитокины и воспаление. 2013; 12(4): 71–5.Mikhaylova N.N., Sazontova T.G., Alekhina D.A., Kazitskaya A.S., Zhdanova N.N., Prokop’ev Yu.A. et al. Features of intracellular defense mechanisms when various xenobiotics act on the body. Tsitokiny i vospalenie. 2013; 12(4): 71–5 (in Russian).Казицкая А.С. Экспериментальные исследования влияния вредных производственных факторов на иммунный статус организма. В кн.: Профессия и здоровье: Материалы 1-ого Международного Молодежного Форума. Москва: АМТ, ФГБНУ «НИИ МТ»; 2016: 55–7.Kazitskaya A.S. Experimental studies of the effects of harmful production factors on the immune status of an organism. In: Profession and Health: Materials of the 1st International Youth Forum. Moscow: AMT, FGBNU «NII MT»; 2016: 55–7 (in Russian).Заводник И.Б. Дисфункция митохондрий и компенсаторные механизмы в клетках печени при острой интоксикации крыс тетрахлорметаном. Биомедицинская химия. 2015; 61(6): 731–6.Zavodnik I.B. Mitochondrial dysfunction and compensatory mechanisms in liver cells in acute toxicity of rats with carbon tetrachloride. Biomeditsinskaya khimiya. 2015; 61(6): 731–6 (in Russian).Zuo H., Chen L., Kong M., Qiu L., Lü P., Wu P. et al. Toxic effects of fluoride on organisms. Life Sci. 2018; 198: 18–24.Zuo H., Chen L., Kong M., Qiu L., Lü P., Wu P. et al. Toxic effects of fluoride on organisms. Life Sci. 2018; 198: 18–24.Araujo T.T., Barbosa Silva Pereira H.A., Dionizio A., Sanchez C.D.C., de Souza Carvalho T., da Silva Fernandes M. et al. Changes in energy metabolism induced by fluoride: Insights from inside the mitochondria. Chemosphere. 2019; 236: 124357.Araujo T.T., Barbosa Silva Pereira H.A., Dionizio A., Sanchez C.D.C., de Souza Carvalho T., da Silva Fernandes M. et al. Changes in energy metabolism induced by fluoride: Insights from inside the mitochondria. Chemosphere. 2019; 236: 124357.Kurzeja E., Pawłowska-Góral K., Burzyński M., Bycina K. The effects of exposure time and fluorine concentration on cell homeostasis. Med Środow. 2015; 18(3): 12–6.Kurzeja E., Pawłowska-Góral K., Burzyński M., Bycina K. The effects of exposure time and fluorine concentration on cell homeostasis. Med Środow. 2015; 18(3): 12–6.Жукова А.Г., Михайлова Н.Н., Ядыкина Т.К., Алехина Д.А., Горохова Л.Г., Романенко Д.В. и др. Экспериментальные исследования внутриклеточных защитных механизмов печени в развитии хронической фтористой интоксикации. Мед. труда и пром. экол. 2016; (5): 21–4.Zhukova A.G., Mikhaylova N.N., Yadykina T.K., Alekhina D.A., Gorokhova L.G., Romanenko D.V. et al. Experimental studies of the intracellular defense mechanisms of the liver in the development of chronic fluoride intoxication. Med. truda i prom. ekol. 2016; (5): 21–4 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.