Макрофагальная гиперфункция как клеточный пусковой механизм фибропластических изменений внутренних органов при пневмокониозе у шахтёров

Введение. Значительная распространённость антракосиликоза и силикоза, характеризующихся быстрым развитием пневмофиброза у рабочих угольных шахт, является серьёзной социально значимой проблемой во всем мире. Ключевым компонентом патогенеза пневмокониозов выступает макрофагальная реакция на фиброгенную пыль, которая представляет собой комплексный иммунологический ответ, при длительной и интенсивной экспозиции приводящий к хроническому воспалению в различных органах и системах, фиброзу и прогрессирующему снижению их функций. Глубокое понимание и оценка макрофагальной реакции как потенциального биомаркёра для диагностики поражения лёгких у шахтёров позволит разработать более эффективные стратегии борьбы с пылевыми поражениями органов и систем.

Цель исследования — изучение макрофагальной гиперфункции как пускового механизма фибропластических изменений внутренних органов при пневмокониозе у шахтёров.

Материалы и методы. С помощью световой микроскопии проведены расширенные цитологические, гистологические и иммуногистохимические исследования мазков-отпечатков бронхов и аутопсийного материала (фрагменты бронхов, лёгких, сердца, печени и почек) 50 шахтёров угольных предприятий Кузбасса, погибших одновременно при техногенной катастрофе. Для комплексной оценки патоморфологических изменений применяли морфометрический анализ гистологических структур с измерением линейных размеров.

Результаты. Показано резкое увеличение в лёгких шахтёров количества и размеров активно фагоцитирующих альвеолярных макрофагов, загруженных пылевыми частицами. Патологические изменения во внутренних органах характеризовались выраженным фиброзом в перибронхиальных и периваскулярных зонах, строме с отложением пылевых частиц и выраженной макрофагальной реакцией. В группе шахтёров со стажем работы более 15 лет в центральных и дистальных отделах лёгких, в межмышечных зонах миокарда, области портальных трактов печени, центральных сегментах почек отмечалось постоянное увеличение экспрессии иммуногистохимических маркёров CD14, CD34, актина и виментина, что может быть использовано в качестве диагностических маркёров для идентификации макрофагального воспаления и фиброза, позволит оценить степень выраженности патологического процесса. Характерной особенностью большого стажа пылевого воздействия у шахтёров было наличие прогрессирующего резко выраженного периваскулярного склероза, выходящего за пределы сосудистого гистиона. В зонах склероза определялись клетки фибропластического типа с положительной экспрессией CD14, CD31 и CD34.

Ограничения исследования. Отсутствие цитогенетического и электронно-микроскопического исследования, которое предполагается в дальнейшем в совокупности с расширением спектра иммуногистохимических методов исследования.

Выводы. Результаты расширенных патоморфологического и цитологического исследований подчёркивают важность комплексного подхода к диагностике профессиональных заболеваний в угольной промышленности. Применение совокупности данных методов позволит своевременно выявлять макрофагальное воспаление и фиброзный процесс при пылевой патологии, специфические изменения на клеточном и тканевом уровнях, а также оценивать степень тяжести патологического процесса.

Этика. Изучение аутопсийного материала основывалось 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 патолого-анатомических вскрытий», Федерального закона от 12.01.1996 г. № 8-ФЗ «О погребении и похоронном деле» (статья 5, пп. 1, 2), а также в соответствии с Приказом Минздрава России от 06.06.2013 № 354н «О порядке проведения патолого-анатомических вскрытий», Приказом Минздрава России от 24.03.2016 № 179н «О Правилах проведения патолого-анатомических исследований».

Участие авторов:
Бондарев О.И. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка данных, написание текста;
Бугаева М.С. — сбор и обработка данных, редактирование;
Уланова Е.В. — сбор и анализ литературы;
Кизиченко Н.В. — сбор и анализ литературы.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления: 30.05.2024 / Дата принятия к печати: 19.09.2024 / Дата публикации: 10.10.2024

1. Saketkoo L.A., Escorpizo R., Varga J., Keen K.J., Fligelstone K., Birring S.S., et al. World Health Organization (WHO) International Classification of Functioning, Disability and Health (ICF) Core Set Development for Interstitial Lung Disease. Front Pharmacol. 2022; 13: 979788. https://doi.org/10.3389/fphar.2022.979788

2. Бабанов С.Л., Стрижаков A.A., Лебедева М.В., Фомин В.В., Будаш Д.С., Байкова А.Г. Пневмокониозы: современные взгляды. Терапевтический архив. 2019; 91(3): 107–13. https://doi.org/10.26442/00403660.2019.03.000066 https://elibrary.ru/zdfpdv

3. GBD 2019 Diseases and Injuries Collaborators. Global burden of 369 diseases and injuries in 204 countries and territories, 1990–2019: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2019. Lancet. 2020; 396(10258): 1204–22. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)30925-9

4. Li J., Yin P., Wang H., Wang L., You J., Liu J. et al. The burden of pneumoconiosis in China: an analysis from the Global Burden of Disease Study 2019. BMC Public Health. 2022; 22(1): 1114. https://doi.org/10.1186/s12889-022-13541-x

5. Cohen R.A., Rose C.S., Go L.H.T., Zell-Baran L.M., Almberg K.S., Sarver E.A. et al. Pathology and mineralogy demonstrate respirable crystalline silica is a major cause of severe pneumoconiosis in U.S. coal miners. Ann Am Thorac Soc. 2022; 19(9): 1469–78. https://doi.org/10.1513/AnnalsATS.202109-1064OC

6. Wang R., Zhang S., Liu Y., Li H., Guan S., Zhu L. et al. The role of macrophage polarization and related key molecules in pulmonary inflammation and fibrosis induced by coal dust dynamic inhalation exposure in Sprague-Dawley rats. Cytokine. 2024; 173: 156419. https://doi.org/10.1016/j.cyto.2023.156419

7. Sun Y., Kinsela A.S., Waite T.D. Elucidation of alveolar macrophage cell response to coal dusts: Role of ferroptosis in pathogenesis of coal workers’ pneumoconiosis. Sci Total Environ. 2022; 823: 153727. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.153727

8. Mu M., Li B., Zou Y., Wang W., Cao H., Zhang Y., et al. Coal dust exposure triggers heterogeneity of transcriptional profiles in mouse pneumoconiosis and Vitamin D remedies. Part Fibre Toxicol. 2022; 19(1): 7. https://doi.org/10.1186/s12989-022-00449-y

9. Tan S., Chen S. Macrophage Autophagy and Silicosis: Current Perspective and Latest Insights. Int J Mol Sci. 2021; 22(1): 453. https://doi.org/10.3390/ijms22010453

10. Smith L.R., Barton E.R. Regulation of fibrosis in muscular dystrophy. Matrix Biol. 2018; 68–69: 602–15. https://doi.org/10.1016/j.matbio.2018.01.014

11. Antar S.A., Ashour N.A., Marawan M.E., Al-Karmalawy A.A. Fibrosis: Types, Effects, Markers, Mechanisms for Disease Progression, and Its Relation with Oxidative Stress, Immunity, and Inflammation. Int J Mol Sci. 2023; 24(4): 4004. https://doi.org/10.3390/ijms24044004

12. Измеров Н.Ф. Условия труда как фактор риска развития заболеваний сердечно-сосудистой системы. Вестник РАМН. 2003; 12: 38–41. https://elibrary.ru/oitsaz

13. Ибраева Л.К., Ажиметова Г.Н., Аманбекова А.У., Бакирова Р.Е. Заболевания сердечно-сосудистой системы у населения промышленных городов и факторы окружающей среды. Терапевтический архив. 2015; 87(1): 76–8. https://doi.org/10.17116/terarkh201587176-78 https://elibrary.ru/uabvmz

14. Несен А.А. Хронические неинфекционные заболевания: акцент на коморбидность и повышенный кардиоваскулярный риск. Украинский терапевтический журнал. 2014; 2: 26–32. https://elibrary.ru/sfrqtj

15. Zhang L., Tian J., Ma L., Duan S. Mechanistic insights into severe pulmonary inflammation caused by silica stimulation: The role of macrophage pyroptosis. Ecotoxicol Environ Saf. 2023; 258: 114975. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2023.114975

16. Wu R., Högberg J., Adner M., Ramos-Ramírez P., Stenius U., Zheng H. Crystalline silica particles cause rapid NLRP3-dependent mitochondrial depolarization and DNA damage in airway epithelial cells. Part Fibre Toxicol. 2020; 17(1): 39. https://doi.org/10.1186/s12989-020-00370-2

17. de Oliveira R.C., Wilson S.E. Fibrocytes, Wound Healing, and Corneal Fibrosis. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2020; 61(2): 28. https://doi.org/10.1167/iovs.61.2.28

18. Andrzejewska A., Lukomska B., Janowski M. Concise Review: Mesenchymal Stem Cells: From Roots to Boost. Stem Cells. 2019; 37(7): 855–64. https://doi.org/10.1002/stem.3016

19. Li Y., Cheng Z., Fan H., Hao C., Yao W. Epigenetic Changes and Functions in Pneumoconiosis. Oxid Med Cell Longev. 2022; 2022: 2523066. https://doi.org/10.1155/2022/2523066

20. Gou M., Wang M. Effects of Akt Inhibition on The Regulatory and Proteomic Profiles of Alveolar Macrophages Enriched from Lung Lavages of Pulmonary Fibrosis Patients. Frontiers in Medical Case Reports. 2022; 3(1): 1–13. https://doi.org/10.47746/FMCR.2022.3101