Основные патогенетические механизмы пневмосклеротических изменений в лёгких у работников угольной промышленности

Введение. Профессиональная пылевая патология органов дыхания в Кузбассе сохраняет свою актуальность вследствие ее высокой распространенности у работников угольной промышленности. Поступая в организм, компоненты угля обуславливают развитие пневмокониотического фиброза. Инновационные представления о морфогенезе фиброза в последние годы сместились на молекулярный уровень и апеллируют к состоянию клеточных рецепторов, экспрессии одних генов и репрессии других, кардинальному изменению клеточного фенотипа, который и является платформой, на которой происходят сложные патологические процессы.

Цель исследования — изучить механизмы развития фибропластических изменений в ткани лёгких шахтёров с позиции эпителиально-мезенхимальной трансформации.

Материалы и методы. Осуществлены гистологические и иммуногистохимические исследования дыхательной системы, полученной при проведении 50 аутопсийных работ группы шахтёров Кузбасса, работавших в подземных условиях. Изучению подвергались слизистая оболочка бронхов, респираторная ткань лёгких, артерии и вены малого и большого круга кровообращения. Иммуногистохимическое исследование выполнялось с использованием моноклональных антител (маркер пролиферации Ki-67; онкоген проапоптотической активности Вcl-2; факторы эндотелиальной функции CD‑31 и CD-34; маркер эпителиальной ткани цитокератин; маркеры мышечной ткани: актин, десмин, виментин; маркеры соединительной ткани: коллаген III типа; маркер коллагенизации мышечной ткани: EMA; молекулы межклеточной адгезии E и N-кадгерины; макрофагальный антиген (НАМ56)).

Результаты. У работников угольной промышленности происходит частичная утрата эпителиальными клетками бронхов способности к экспрессии цитокератинов с замещением отдельных клеточных кластеров на клетки с непрофильной экспрессией материнской эпителиальной тканью мышечных антигенов (виментин, десмин, актин). При пылевом воздействии меняется эпителиальный фенотип с изменением количества, формы и качества тканевых структур легочной ткани. Эпителиальные клетки становятся вытянутой, веретенообразной формы, теряют полярность и межклеточные связи, приобретают подвижность и способность к миграции за пределы тканевого гистиона. Гиперактивация клеточных сигнальных путей приводит к дезорганизации и частичному распаду цитоскелета с появлением функциональной подвижности клеточных элементов. Значительное снижение межклеточных адгезивных контактов в условиях длительного воздействия на организм угольно-породной пыли приводит к подавлению экспрессии Е-кадгерина с частичным замещением на N-кадгериновые контакты. При этом эпителиальные клетки проходят процесс эпителиально-мезенхимальной трансформации, участвуют в процессах фиброза. Основным источником развития фиброза в лёгких являются активированные миофибробласты, предшественниками которых могут быть как резидентные, так и костномозговые фибробластоподобные клетки. В качестве декомпенсации регенеративной способности легочной ткани могут выступать дедифференцированные эпителиальные клетки.

Выводы. Представления об эпителиально-мезенхимальной трансформации как механизме основных патологических изменений при пневмокониозе должны послужить фундаментом для дальнейшего глубокого изучения и понимания сложных патогенетических аспектов данной проблемы в медицине.

Этика. Все исследования погибших шахтёров основывались на вторичной экспертизе блоков и готовых гистологических микропрепаратов (стёкол) материала бюро судебно-медицинской экспертизы г. Новокузнецка, г. Осинники, г. Прокопьевска. Исследования патоморфологического материала проводились строго на основании Федерального закона от 21.11.2011 г., № 323-ФЗ «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации», в частности статьи 67 «Проведение патологоанатомических вскрытий», Федерального закона от 12.01.1996 г., № 8-ФЗ «О погребении и похоронном деле» (статья 5, п. 1, 2), а также в соответствии с Приказом Министерства здравоохранения от 29 апреля 1994 г. № 82 «О порядке проведения патологоанатомического вскрытия» (приложение к приказу Минздравмедпрома от 29.04.1994 г. № 82), Приказом Министерства здравоохранения России от 24.03.2016 г. № 179н «О правилах проведения патологоанатомических исследований».

Участие авторов:
Бондарев О.И. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка данных, написание текста, редактирование;
Бугаева М.С. — сбор и обработка данных, написание текста, редактирование;
Казицкая А.С. — сбор и обработка данных.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления: 17.02.2022 / Дата принятия к печати: 05.03.2022 / Дата публикации: 25.04.2022

1. Головкова Н.П., Чеботарёв А.Г., Хелковский-Сергеев Н.А., Каледина Н.О. Оценка условий труда, профессионального риска, состояния профессиональной заболеваемости и производственного травматизма рабочих угольной промышленности. Горн. инф.-аналит. бюл. 2011; (S7): 9-40.

2. Захаренков В.В., Олещенко А.М., Кислицына В.В., Корсакова Т.Г., Суржиков Д.В. Оценка и обоснование системы профилактики риска профессиональных заболеваний работников угольных разрезов. Мед. в Кузбассе. 2013; 12(4): 33-6.

3. Бухтияров И.В., Чеботарёв А.Г. Гигиенические проблемы улучшения условий труда на горнодобывающих предприятиях. Горная пром-сть. 2018; (5): 33. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2018-5-141-33-35

4. Фоменко Д.В., Уланова Е.В., Громов К.Г., Казицкая А.С., Бондарев О.И. Медико-биологическое исследование влияние угольной пыли как фактора интоксикации. Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2009; (1): 278-83.

5. Величковский Б.Т. Патогенез и классификация пневмокониозов. Мед. труда и пром. экол. 2003; (7): 8-13.

6. Измеров Н.Ф., ред. Руководство по профессиональным заболеваниям. М.: Медицина; 1983.

7. Guarino M., Tosoni A., Nebuloni M. Direct contribution of epithelium to organ fibrosis: epithelial-mesenchymal transition. Hum Pathol. 2009; 40(10): 1365-76. https://doi.org/10.1016/j.humpath.2009.02.020

8. Königshoff M., Kramer M., Balsara N., Wilhelm J., Amarie O.V., Jahn A. et al. WNT1-inducible signaling protein-1 mediates pulmonary fibrosis in mice and is upregulated in humans with idiopathic pulmonary fibrosis. J Clin Invest. 2009; 119(4): 772-87. https://doi.org/10.1172/JCI33950

9. Huang X. Iron, oxidative stress, and cell signaling in the pathogeneses of coal workers’ pneumoconiosis, silicosis, and asbestosis. Am J Biomed Sci. 2011; 3(2): 95-106. https://doi.org/10.5099/aj110200095

10. Lamouille S., Xu J., Derynck R. Molecular mechanisms of epithelial-mesenchymal transition. Nat Rev Mol Cell Biol. 2014; 15(3): 178-96. https://doi.org/10.1038/nrm3758

11. Jin F.L., Zhang L.X., Chen K., Tian Y.G., Li J.S. Research progress in pathogenesis of pneumoconiosis. Chin J Ind Hyg Occup Dis. 2020; 38(12): 948-52. https://doi.org/10.3760/cma.j.cn121094-20200219-00064

12. Qi X.M., Luo Y., Song M.Y., Liu Y., Shu T., Liu Y. et al. Pneumoconiosis: current status and future prospects. Chin Med J (Engl). 2021; 134(8): 898-907. https://doi.org/10.1097/CM9.0000000000001461

13. Chen X., Li C., Liu J., He Y., Wei Y., Chen J. Inhibition of ER stress by targeting the IRE1α-TXNDC5 pathway alleviates crystalline silica-induced pulmonary fibrosis.Int Immunopharmacol. 2021; (95): 107519. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2021.107519

14. Walters E.H., Shukla S.D. Silicosis: Pathogenesis and utility of animal models of disease. Allergy. 2021; 76(10): 3241-2. https://doi.org/10.1111/all.14880

15. Liu Y.H., Fan X.Y., Zhu Z.C., Yan S.Q., Li C.L., Yang J.F., Wang L.Q. Relationship between genetic polymorphism of interleukin-6 and pneumoconiosis. Chinese journal of industrial hygiene and occupational diseases. 2006; 24(9): 534-6.

16. Kisseleva T., Brenner D.A. Mechanisms of Fibrogenesis. Experimental Biology and Medicine. 2008; 233(2): 109-22. https://doi.org/10.3181/0707-MR-190

17. Kessler R., Faller M., Weitzenblum E., Chaouat A., Aykut A., Ducoloné A. et al. "Natural history" of pulmonary hypertension in a series of 131 patients with chronic obstructive lung disease. Am J Respir Crit Care Med. 2001; 164(2): 219-24. https://doi.org/10.1164/ajrccm.164.2.2006129

18. Nieto M.A. The snail superfamily of zinc-finger transcription factors. Nat Rev Mol Cell Biol. 2002; 3(3): 155-66. https://doi.org/10.1038/nrm757

19. Nieto M.A. Epithelial-Mesenchymal Transitions in development and disease: old views and new perspectives.Int J Dev Biol. 2009; 53(8-10): 1541-7. https://doi.org/10.1387/ijdb.072410mn

20. Redisky D.C. Epithelial-mesenchymal transition. J Cell Sci. 2005; 118(19): 4325-6. https://doi.org/10.1242/jcs.02552