zurniimtpeМедицина труда и промышленная экологияRussian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology1026-94282618-8945FSBSI “Izmerov Research Institute of Occupational Health”10.31089/1026-9428-2021-61-10-647-654zurniimtpe-2829Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESПневмосклеротические изменения в тканях лёгких как признак опухолевой трансформации у работников основных профессий угольных шахтPneumosclerotic changes in lung tissues as a sign of tumor transformation in workers of the main professions of coal mineshttps://orcid.org/0000-0002-5821-3100БондаревОлег ИвановичBondarevOleg I.

Старший научный сотрудник лаборатории охраны здоровья работающего населения, ФГБНУ «НИИ КПГПЗ», канд. мед. наук.

e-mail: gis.bondarev@yandex.ru

Senior researcher of the working population health protection laboratory of the Research Institute for Complex Problems of Hygiene and Occupational Diseases, Cand. of Sci. (Med.).

e-mail: gis.bondarev@yandex.ru

gis.bondarev@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3692-2616БугаеваМ. С.BugaevaMaria S.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1127-6980МихайловаН. Н.MikhailovaNadezhda N.noemail@neicon.ruФГБНУ «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»РоссияResearch Institute for Complex Problems of Hygiene and Occupational DiseasesRussian Federation2021171120216110647654Copyright © Бондарев О.И., Бугаева М.С., Михайлова Н.Н., 20212021Бондарев О.И., Бугаева М.С., Михайлова Н.Н.Bondarev O.I., Bugaeva M.S., Mikhailova N.N.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/2829Введение

Введение. Для работников угольных шахт характерен высокий уровень не только профессиональных заболеваний, но и онкологических. Современные знания в области изучения пневмокониоза содержат много противоречий в оценке патогенетических механизмов поражения лёгких, в частности морфогенеза неопластических изменений в дыхательной системе на финальной стадии заболевания с выраженными склеротическими изменениями. Исследование посвящено возникновению и развитию опухолевой ткани у шахтёров, работающих в подземных условиях. Поставлена задача выявить морфологические триггерные механизмы развития онкологической патологии у шахтёров, опираясь на патоморфологические, иммуногистохимические исследования изменения эпителиальной ткани воздухоносных путей, а также различных клеточных сообществ бронхов, сосудов лёгких и паренхимы лёгочной ткани на примере эпителиально-мезенхимальной трансформации при пылевой нагрузке.

Цель исследования — определить влияние фибропластического процесса на развитие онкологической патологии у шахтёров, работавших в подземных условиях.

Материалы и методы

Материалы и методы. Осуществлены гистологические, иммуногистохимические и морфометрические исследования дыхательной системы, полученной при проведении 50 аутопсийных работ группы шахтёров Кузбасса, работавших в подземных условиях. У 20 шахтёров ранее выявлен рак различной локализации и гистогенетической принадлежности. Изучению подвергались слизистая бронхов, респираторная ткань лёгких, артерии и вены малого круга кровообращения. Иммуногистохимическое исследование выполнялось с использованием моноклональных антител (маркер пролиферации Ki-67, онкоген проапоптотической активности Bcl-2, факторы роста и неоангиогенеза, факторы эндотелиальной функции CD-31 и CD-34, маркер эпителиальной ткани цитокератин (cyt), маркеры мышечной ткани — актин, десмин, виментин, маркеры соединительной ткани — коллаген, ламинил, маркеры межклеточных взаимодействий EMA, SМА).

Результаты

Результаты. Трансформированные фибробласты, миофибробласты являются клеточной популяцией дедифференцированной эпителиальной ткани с различной экспрессией неспецифических маркеров (десмин, актин, виментин), способной к опухолевой трансформации. Склеротические изменения ткани при пневмокониозе являются зонами опухолевой трансдифференцировки. Фибробласты с измененным фенотипом, а именно миофибробласты, способны давать начало росту недифференцированных мезенхимальных клеточных сообществ (опухолевая ткань), включая атипические эпителиоциты, адипоциты, хондроциты и эндотелиоциты.

Выводы

Выводы. Эпителиально-мезенхимальная трансформация может являться пусковым механизмом развития опухолевой трансформации из обширных фиброзированных зон у шахтёров с пылевой патологией лёгких. При этом главным этиологическим фактором опухолевой прогрессии являются активированные клетки фибропластического ряда.

Introduction

Introduction. The workers of coal mines are characterized by a high level of not only occupational diseases, but also oncological diseases. Modern knowledge in the field of studying pneumoconiosis contains many contradictions in the assessment of the pathogenetic mechanisms of lung damage, in particular, the morphogenesis of neoplastic changes in the respiratory system at the final stage of the disease with pronounced sclerotic changes. The study is devoted to the occurrence and development of tumor tissue in the miners working in the underground conditions. The task is to identify morphological trigger mechanisms for the development of oncological pathology in miners, relying on pathomorphological, immunohistochemical studies of the changes in the epithelial tissue of the airways, as well as various cellular communities of the bronchi, blood vessels of the lungs and lung tissue parenchyma using the example of epithelial-mesenchymal transformation under dust load.

The purpose of this study was to determine the influence of the fibroplastic process on the development of oncological pathology in miners who worked in underground conditions.

Materials and methods

Materials and methods. Histological, immunohistochemical and morphometric studies of the respiratory system obtained during 50 autopsy works of a group of Kuzbass miners working in underground conditions was carried out. Cancer of various localization and histogenetic affiliation was previously diagnosed in 20 miners. The mucous membrane of the bronchi, respiratory tissue of the lungs, arteries and veins of the pulmonary circulation were studied. Immunohistochemical study was performed using monoclonal antibodies (marker of proliferation Ki-67, oncogene of proapoptotic activity Bcl-2, growth and neoangiogenesis factors, endothelial function factors CD-31 and CD-34, marker of epithelial tissue cytokeratin (cyt), muscle tissue markers — actin, desmin, vimentin, connective tissue markers — collagen, laminil, markers of intercellular interactions EMA, SMA).

Results

Results. Transformed fibroblasts, myofibroblasts are a cell population of dedifferentiated epithelial tissue with different expressions of nonspecific markers (desmin, actin, vimentin), capable of tumor transformation. Sclerotic tissue changes in pneumoconiosis are the areas of tumor transdifferentiation. Fibroblasts with an altered phenotype, namely myofibroblasts, are able to give rise to the growth of undifferentiated mesenchymal cell communities (tumor tissue), including atypical epithelial cells, adipocytes, chondrocytes and endotheliocytes.

Conclusions

Conclusions. Epithelial-mesenchymal transformation can be a triggering mechanism for the development of tumor transformation from extensive fibrosed zones in miners with dust lung pathology. In this case, the main etiological factor of tumor progression is activated fibroplastic cells.

шахтёрыпылевая патология лёгкихопухолевая трансформация лёгочной тканиэпителиально-мезенхимальная трансформацияиммуногистохимическое исследованиеminersdust lung pathologytumor transformation of lung tissueepithelial-mesenchymal transformationimmunohistochemical studyReferencesХанин А.Л., Чернушенко Т.И., Морозова Г.В., Савельева И.А. Распространённость респираторных симптомов и возможности выявления хронической обструктивной болезни лёгких в шахтерском городе Кузбасса. Пульмонология. 2012; (3): 59-62. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2012-0-3-59-62Khanin A.L., Chernushenko T.I., Morozova G.V., Savelyeva I.A. Prevalence of respiratory symptoms and detection of chronic obstructive pulmonary disease in a mining town of Kuzbass region. Pulmonologiya. 2012; (3): 59–62. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2012-0-3-59-62 (in Russian).Петров Г.П., Петров А.Г., Семенихин В.А. Методические подходы к оценке индивидуального качества жизни работающих в угольной отрасли. Мед. труда и пром. экол. 2015; (5): 22-5.Petrov G.P., Petrov A.G., Semenikhin V.A. Methodic approaches to evaluation of individual life quality of coal industry workers. Med. truda i prom. ekol. 2015; (5): 22–5 (in Russian).Рогалис В.С., Павленко М.В., Шилов А.А. Сочетание воздействия угольной пыли и радиации на здоровье шахтёров. Горн. инф.-анал. бюл. 2016; (3): 109-20.Rogalis V.S., Pavlenko M.V., Shilov A.A. Combination of exposure to coal dust and radiation on the health of miners. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten’. 2016; (3): 109–20 (in Russian).Ханин А.Л., Андреянова М.А., Шутникова Г.А. Анализ распространённости общесоматической патологии и профессиональной патологии у рабочих угольных шахт и разрезов шахтёрского города Кузбасса. Вестн. соврем. клин. мед. 2016; 9(5): 56-60.Khanin A.L., Andreyanova M.A., Shutnikova G.A. The distribution of somatic and occupational diseases in colliers of Kuzbass. Vestnik sovremennoy klinicheskoy meditsiny. 2016; 9(5): 56–60 (in Russian).Величковский Б.Т. Патогенез и классификация пневмокониозов. Мед. труда и пром. экол. 2003; (7): 8-13.Velichkovskiy B.T. Pathogenesis and classification of dust diseases. Med. truda i prom. ekol. 2003; (7): 8–13 (in Russian).Савченко Я.А., Минина В.И., Баканова М.Л., Глушков А.Н. Генотоксические и канцерогенные эффекты воздействия факторов производственной среды угледобывающей и углеперерабатывающей индустрии. Генетика. 2019; 55(6): 643-54. https://doi.org/10.1134/S0016675819060158Savchenko Y.A., Minina V.I., Bakanova M.L., Glushkov A.N. Genotoxic and carcinogenic effects of exposure to factors of the working environment of the coal mining and coal processing industry. Genetika. 2019; 55(6): 643–54. https://doi.org/10.1134/S0016675819060158 (in Russian).Екимовских А.В., Данцигер Д.Г., Чурляев Ю.А., Епифанцева Н.Н., Херингсон Л.Г., Золоева О.С. и др. Содержание маркеров дисфункции сосудистого эндотелия у шахтёров. Политравма. 2012; (1): 59-64.Yekimovskikh A.V., Dantsiger D.G., Churlyaev Yu.A., Yepifantseva N.N., Kheringson L.G., Zoloeva O.S. et al. Contents of markers of dysfunction of vascular endothelium in miners. Politravma. 2012; (1): 59–69 (in Russian).Моргункова А.А. Семейство генов р53: контроль клеточной пролиферации и программ развития организма. Биохимия. 2005; 70(9): 1157-76.Morgunkova A.A. The p53 gene family: control of cell proliferation and developmental programs. Biochemistry (Moscow). 2005; 70(9): 955–71. https://doi.org/10.1007/s10541-005-0210-4Thiery J.P., Acloque H., Huang R.Y.J. Epithelial-mesenchymal transitions in development and disease. Cell. 2009; 139(5): 871-90. https://doi.org/10.1016/j.cell.2009.11.007Thiery J.P., Acloque H., Huang R.Y.J. Epithelial-mesenchymal transitions in development and disease. Cell. 2009; 139(5): 871–90. https://doi.org/10.1016/j.cell.2009.11.007Путов Н.В., Илькович М.М. Фиброзирующие альвеолиты. Л.: Медицина; 1986.Putov N.V., Il’kovich M.M. Fibrosing Alveolitis. Leningrad: Meditsina; 1986 (in Russian).Yang I.A., Holloway J.W., Fong K.M. Genetic susceptibility to lung cancer and co-morbidities. J Thorac Dis. 2013; 5(5): 454-62. https://doi.org/10.3978/j.issn.2072-1439.2013.08.06Yang I.A., Holloway J.W., Fong K.M. Genetic susceptibility to lung cancer and co-morbidities. J Thorac Dis. 2013; 5(5): 454–62. https://doi.org/10.3978/j.issn.2072-1439.2013.08.06Хоменко А.Г., Мюллер Ст., Шиллинг В., ред. Экзогенный аллергический альвеолит. М.: Медицина; 1987.Khomenko A.G., Müller St., Schilling W., eds. Exogenous Allergic Alveolitis. Moscow: Meditsina; 1987 (in Russian).Tomasek J.J., Gabbiani G., Hinz B., Chaponnier C., Brown R.A. Myofibroblasts and mechano-regulation of connective tissue remodelling. Nat Rev Mol Cell Biol. 2002; (3): 349-63. https://doi.org/10.1038/nrm809Tomasek J.J., Gabbiani G., Hinz B., Chaponnier C., Brown R.A. Myofibroblasts and mechano-regulation of connective tissue remodelling. Nat Rev Mol Cell Biol. 2002; (3): 349–63. https://doi.org/10.1038/nrm809Василенко И.В., Брук Б.Б., Гульков Ю.К., Кондратюк Р.Б., Запорожченко Н.В., Щукина Е.В. Эпителиально-мезенхимальная и другие трансформации в норме и патологии. Патологiя. 2009; 6(2): 4-10.Vasilenko I.V., Bruk B.B., Gulkov Yu.K., Kondratyuk R.B., Zaporozhchenko N.V., Shchukina E.V. Epithelial-mesenchymal and other transformations in norm and pathology. Patologia. 2009; 6(2): 4–10 (in Russian).Разумов В.В., Бондарев О.И. Методологические проблемы изучения пневмокониоза и пылевого бронхита: прошлое и настоящее. Новокузнецк; 2012.Razumov V.V., Bondarev O.I. Methodological problems of studying pneumoconiosis and dust bronchitis: past and present. Novokuznetsk; 2012 (in Russian).Kalluri R., Zeisberg M. Fibroblasts in cancer. Nat Rev Cancer. 2006; 6(5): 392-401. https://doi.org/10.1038/nrc1877Kalluri R., Zeisberg M. Fibroblasts in cancer. Nat Rev Cancer. 2006; 6(5): 392–401. https://doi.org/10.1038/nrc1877Öhlund D., Elyada E., Tuveson D. Fibroblast heterogeneity in the cancer wound. J Exp Med. 2014; 211(8): 1503-23. https://doi.org/10.1084/jem.20140692Öhlund D., Elyada E., Tuveson D. Fibroblast heterogeneity in the cancer wound. J Exp Med. 2014; 211(8): 1503–23. https://doi.org/10.1084/jem.20140692Grum-Schwensen B., Klingelhofer J., Berg C.H., El- C., Grigorian M., Lukanidin E. et al. Suppression of tumor development and metastasis formation in mice lacking the S100A4(mts1) gene. Cancer Res. 2005; 65(9): 3772-80. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-04-4510Grum-Schwensen B., Klingelhofer J., Berg C.H., El-Naaman C., Grigorian M., Lukanidin E. et al. Suppression of tumor development and metastasis formation in mice lacking the S100A4(mts1) gene. Cancer Res. 2005; 65(9): 3772–80. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-04-4510Dominici M., Blanc K.Le., Mueller I., Slaper-Cortenbach I., Marini F.C., Krause D.S. et al. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The international Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy. 2006; 8(4): 315-7. https://doi.org/10.1080/14653240600855905Dominici M., Blanc K. Le., Mueller I., Slaper-Cortenbach I., Marini F.C., Krause D.S. et al. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The international Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy. 2006; 8(4): 315–7. https://doi.org/10.1080/14653240600855905Dvorak H.F. Tumors: wounds that do not heal-redux. Cancer Immunol Res. 2015; 3(1): 1-11. https://doi.org/10.1158/2326-6066.CIR-14-0209Dvorak H.F. Tumors: wounds that do not heal-redux. Cancer Immunol Res. 2015; 3(1): 1–11. https://doi.org/10.1158/2326-6066.CIR-14-0209Darby I.A., Laverdet B., Bonté F., Desmoulière A. Fibroblasts and myofibroblasts in wound healing. Clin Cosmet Investig Dermatol. 2014; (7): 301-11. https://doi.org/10.2147/CCID.S50046Darby I.A., Laverdet B., Bonté F., Desmoulière A. Fibroblasts and myofibroblasts in wound healing. Clin Cosmet Investig Dermatol. 2014; (7): 301–11. https://doi.org/10.2147/CCID.S50046Kalluri R., Weinberg R.A. The basics of epithelial-mesenchymal transition. J Clin Invest. 2009; 119(6): 1420-8. https://doi.org/10.1172/JCI39104Kalluri R., Weinberg R.A. The basics of epithelial-mesenchymal transition. J Clin Invest. 2009; 119(6): 1420–8. https://doi.org/10.1172/JCI39104Scheel C., Weinberg R.A. Cancer stem cells and epithelial-mesenchymal transition: Concepts and molecular links. Semin Cancer Biol. 2012; 22(5-6): 396-403. https://doi.org/10.1016/j.semcancer.2012.04.001Scheel C., Weinberg R.A. Cancer stem cells and epithelial-mesenchymal transition: Concepts and molecular links. Semin Cancer Biol. 2012; 22(5–6): 396–403. https://dx.doi.org/10.1016/j.semcancer.2012.04.001

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