М.М. Моісеєнко
Надвисокочастотне опромінювання є енергією з довжиною хвилі від 1мм до 1 м. Різні види енергії несуть у собі можливу загрозу для живої тканини. Ризик тим більший, чим вищий рівень енергії та час її впливу. Чутливість тканин людини до мікрохвильового опромінювання залежить від його частоти. Основним біологічним впливом мікрохвильового випромінювання вважають підвищення температури тіла внаслідок поляризаційних ефектів. Ефекти нетеплового впливу на біологічні об'єкти вивчені недостатньо. Вважається, що при цьому виникають зміни властивостей макромолекул і нервових мембран. За останні 20 років значно розширилось використання пристроїв, які використовують мікрохвильове випромінювання. Якщо у 90-х роках ХХ століття це було використання більш у промисловості (дефектоскопія, радари в аеропортах),то нині це мікрохвильові печі, сотові телефони, які повсякденно використовуються. Нетеплові ефекти мікрохвильового випромінювання які виникають при використанні цих приладів необхідно вивчати. Вплив мікрохвильового опромінювання на нирки вивчено недостатньо, що й зумовило наше дослідження.
МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Проведено дослідження на половозрілих щурах-самцях лінії Вістар. Середня масса тіла становила 215 г. Тварини перебували в безеховій камер під впливом дії НВЧ-випромінювання 3-см діапазону з щільністю потоку енергії 6-7мВт/см впродовж 8 годин протягом однієї доби (1-ша серія),трьох діб (2-га серія), 5- діб (3-тя серія), 7- діб (4-та серія), 10-діб (5-та серія), 30-ти діб (6- серія), 90-діб (7-ма серія). Контрольна група становила 5 тварин. Всі тварини знаходились в однакових умовах, на однаковому харчовому та питному режимі. Кожен день проводилась оцінка загального стану тварин. Через одну-, троє-, п’ятеро-,семеро-, десять, тридцять, дев’яносто діб тварини вводились в гексеналовий наркоз, виконувалась декапітація і забір нирок. Нирки фіксувалися розчином формаліну,з неводнюва- лись у спирті за загально прйнятою методикою, потім забарвлювались гематоксиліном-еозином, та за Маллорі-Слінченко і вивчалися у світовому мікроскопі при збільшенні у 400-1400 разів.
РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
Через 1 і 3 доби від початку дії випромінювання гістологічно у складі судинних клубочків кіркових та проміжних нефронів виявлялася помірна проліферація мезангія. Більшість ниркових тілець мали нерівномірно розширену порожнину капсули нефрона; навколо зовнішнього листка капсули спостерігався тонкий прошарок сполучної тканини з невеликою кількістю фібро- бластоподібних клітин (Рис. 1). У поодиноких випадках відзначалися ішемічні порушення судинних клубочків, але більшість із них, навпаки, містила помітно розширені капілярні петлі. Судинні клубочки юкстамедулярних нефронів залишалися без патологічних змін.
Епітеліоцити проксимальних звивистих ка- нальців через 3 доби експерименту мали ознаки гіпертрофії, клітини дистальних звивистих ка- нальців зменшувалися в розмірах, з ознаками помірної атрофії. Базальна мембрана проксимальних і дистальних звивистих канальців залишалася без помітних патологічних змін. Порушень цілісності епітелію, некробіотичних змін або клітинної дезінтеграції не виявлялося.
На 3-тю добу експерименту перитубулярні гемокапіляри виявлялися різко розширеними; у деяких випадках спостерігались дрібні крововиливи й помірна лейкоцитарна інфільтрація. Ознаки стазу, сладжування еритроцитів й гіпер- коагуляції були відсутніми.
У значних за об’ ємом ділянках паренхіми кіркової речовини визначалися повнокровні дугові й міжчасточкові артерії, інколи - з ознаками пристінкового стазу й внутрішньосу- динної аглютинації деформованих еритроцитів. Цілісність стінки зазначених артерій залишалася непорушною.
У поодиноких випадках спостерігалися міжчасточкові вени з ознаками гемокоагуляції й периваскулярного діапедезу еритроцитів. Лейкоцитарна інфільтрація була відсутня. Просвіт дугових вен був дещо деформований, формені елементи крові виявлялися на внутрішній поверхні венозної стінки у фіксованому стані або в просвіті судин у вигляді скупчень деформованих клітин (Рис. 2). Венозні геморагії не виявлялися.
Загальна структура паренхіми мозкової речовини відповідала нормальному взаємному розташуванню тканинних елементів у складі ниркових пірамід. Явища часткової деструкції прямих і збірних канальців виявлялися лише в поодиноких випадках. Цілісність стінки більшості канальців не порушена, однак при фарбуванні за Маллорі- Слінченко на гістологічних зрізах багато епітеліоцитів було представлено гіпохромними тінями клітин, розташованих на безперервних базальних мембранах. Ступінь хроматофілії закономірно знижувався у напрямку від юкстамедулярної зони в основі піраміди до верхівки ниркового сосочка. Просвіти прямих і збірних канальців були розширеними й не мали вмісту; у просвіті деяких прямих (але не збірних) канальців виявлялися оксифільні гіаліноподібні фрагменти. Навколо канальців мозкової речовини відсутні тонкі прошарки фіброзної тканини, характерні для звивистих канальців кіркової речовини.
Через 1 і 3 доби від початку експерименту у складі ниркових стовпів у просвіті однієї частини прямих мікросудин утримувалися нормальні еритроцити, а іншої - суцільні різко окси- фільні аморфні маси, що обтурували просвіт прямої судини на значній довжині. Периту- булярні гемокапіляри в мозковій речовині в більшості випадків містили формені елементи крові й перебували у розширеному стані. Ознаки периваскулярного набряку, крововиливів або ін- терстиційного фіброзу не спостерігалися. Цілісність стінки мікросудин залишалася не порушеною. Визначалися нечисленні гемокапіляри, розташовані паралельно до збірних канальців в області верхівки ниркового сосочка, із просвітами не ширше 5 мкм, які повністю обтуровані гіалінізованим вмістом на значній довжині судини.
Морфологічне дослідження нирок щурів протягом 5-ї і 7-ї діб від початку опромінення показало наявність численних явищ клітинної дезінтеграції та вакуолізації цитоплазми клітин як у складі ниркових тілець, так і в стінці канальцевого апарата. Просвіт капсули ниркових тілець був значно і нерівномірно розширений, інколи містив формені елементи крові. Навколо ниркових тілець виявлялися простори, заповнені набряковою рідиною й помірною кількістю еритроцитів (Рис. 3). Спостерігали розширення й деструкція значної кількості капілярних петель судинного клубочка, порушення цілісності епі- телія зовнішнього листка капсули нефрона.
Епітелій проксимальних і дистальних звивистих канальців мав морфологічні ознаки дистрофії, вакуолізації, у деяких канальцях виявлялася епітеліальна гіперплазія. Поряд з цим відзначалися дегенеративні зміни ядра і цитоплазми більшості нефроцитів, у поодиноких клітинах - пігментні включення. У просвіті більшості звивистих канальців спостерігалися некротично змінені епітеліоцити, еритроцити, поліморфні щільні або сітчасті оксифільні маси. Частина каналь- ців містила зруйновану базальну мембрану й гіпохромні фрагменти нефроцитів. Також спостерігалися початкові фіброзно-склеротичні зміни паренхіми кіркової речовини, виражені нерівномірно в різних кіркових часточках.
У даний термін дослідження перитубуляр- ні мікросудини в кірковій речовині залишались розширеними, повнокровними, з ознаками стазу й гіперкоагуляції. Значна частина гемокапілярів мала дефекти стінки з явищами діапедезу еритроцитів і численних дрібних інтертубулярних крововиливів. Дугові й міжчасточкові артерії зберігали помірне повнокрів’я; у просвіті багатьох артерій спостерігалися стаз і аглютинація еритроцитів. Внутрішньостінковий набряк спостерігався лише в окремих артеріях. Навколо деяких артерій відзначалася помірна лейкоцитарна інфільтрація. Дугові й міжчасточкові вени були деформовані, у їхніх просвітах спостерігалися аглютинати еритроцитів, пристінковий стаз залишався не характерним. У більшості спостережень вени мали значні дефекти судинної стінки; навколо них - крововиливи й лейкоцитарну інфільтрацію. Інколи поблизу порушеної венозної стінки відзначалися початкові за виразністю фіброзно-склеротичні зміни. У юкстамедулярній зоні також спостерігалися дрібні ділянки рубцево-зміненої тканини, як правило, поблизу артерій, крововиливів або навколо дистрофічно змінених канальців. Між пучками незрілих колагенових волокон визначалися макрофаги, еритроцити, поодинокі поліморфно- ядерні лейкоцити.
Характер змін паренхіми мозкової речовини залежав від локалізації патологічного процесу. В основі ниркових пірамід визначалися зони крововиливів поблизу ниркових стовпів. Більша частина канальців мала розширений просвіт, часто заповнений оксифільним вмістом сітчастої структури. Спостерігалася деструкція стінки деяких канальців, їх просвіт містив некротизовані маси з домішкою еритроцитів. Частина перитубулярних гемокапілярів зберігала цілісність стінки, однак діапедез еритроцитів постійно супроводжував їх на всій довжині. У глибоких відділах ниркових пірамід поряд з крововиливами виявлялися ділянки некротизо- ваної паренхіми, розташовані по краях широких ущелин у тканині піраміди. Між ущелинами ка- нальці мали виразні ознаки дистрофії. В ділянці верхівки ниркових сосочків територіально переважали розширені збірні канальці, між якими виявлялися численні щілини, заповнені відірваними некротично зміненими епітеліальними шарами (Рис. 4). Епітелій збірних канальців був дистрофічно змінений. Між щілинами розташовувались вузькі гемокапіляри, заповнені деформованими або сладжованими еритроцитами. В інтерстиції мозкової речовини спостерігалися дрібні острівці утворення незрілої фіброзної тканини.
Гістологічне дослідження нирок щурів через 10 діб від початку експерименту показало, що судинні клубочки більшості ниркових тілець - з початковими явищами гломерулосклерозу (Рис. 5). У ниркових тільцях виявлялося значне розширення порожнини капсули нефрона й помірний набряк мезангія судинного клубочка. Невелика кількість юкстамедулярних нефронів містили ішемічно зморщені судинні клубочки; їх ниркові тільця оточені виразними фіброзними прошарками. В поодиноких судинних клубочках спостерігався фібриноїдний некроз.
Епітелій більшості звивистих канальців перебував у дистрофованому стані. Виявлялися значні за обсягом вогнища некротично зміненого канальцевого епітелію з явищами каріолізісу. У даних вогнищах перитубулярні гемокапіляри перебували в помірно розширеному стані з ознаками стазу, гіперкоагуляції, часто містили сладжовані еритроцити. Частина гемокапілярів мала дефекти стінки з розвинутими явищами діапедезу еритроцитів. Деякі нефроцити містили частки ліпофусцину. У просвіті канальців виявлялися фрагменти некротично змінених епі- теліоцитів. Визначалися помірні фіброзно-склеротичні зміни паренхіми без суттєвої лейко - цитарної інфільтрації кіркової речовини, а також нечисленні ділянки інтертубулярних кро
вовиливів.
Дугові й міжчасточкові артерії виявлялися помірно повнокровними; в артеріях були суттєво вираженими явища стазу, ознаки внутріш- ньосудинної гемокоагуляції й тромбоутворення. Стінки артерій мали ознаки набряку й скле- розування. Спостерігався помірний осередковий периваскулярний та інтерстиційний набряк, без лейкоцитарної інфільтрації. Просвіт дугових вен залишався деформований, заповнений частково аглютинованими еритроцитами. Стінка більшості вен мала дефекти різного ступеня виразності. Частина дугових і міжчасточкових вен - з ознаками пристінкового стазу. На внутрішній поверхні венозної стінки виявлялися дрібні різко оксифільні аморфні маси. Навколо дугових і міжчасточкових вен - незначні крововиливи.
На 10-ту добу експерименту в основі ниркових пірамід прямі й збірні канальці перебували у стані повної або часткової деструкції, містили гіпохромні фрагменти цитоплазми нефроцитів, розташованих на зруйнованій базальній мембрані. У просвіті канальців виявлялися некротизо- вані маси з домішкою еритроцитів; частина канальців мала вільний просвіт. Перитубулярні мікросудини різко розширювались, містили деформовані еритроцити з ознаками гіперкоагу- ляції. Часто гемокапіляри й посткапілярні венули мали розриви стінки, оточені численними дрібноосередковими крововиливами. Просвіт більшості прямих мікросудин у складі ниркових стовпів був обтурований різко оксифільними аморфними масами на значній довжиніі. Щілиноподібні дефекти паренхіми займали значну частину ниркового сосочка. Тканина на межі дефектів містила деформовані некробіотичні маси, збагачені прошарками рубцево-зміненої тканини; зрідка виявлялися незначні за обсягом ділянки грануляційної тканини (Рис. 6).
На 30-ту добу експерименту у кірковій речовині структура судинних клубочків більшості ниркових тілець не мала суттєвих патологічних змін на світлооптичному рівні. В одиничних ниркових тільцях проміжних і кіркових нефронів спостерігалося розширення порожнини капсули нефрона, що супроводжувалось помірним набряком мезангія між петлями клубочкових капілярів. У тільцях деяких юкстамедулярних нефронів відзначалися ішемічно зморщені судинні клубочки (Рис. 7).
Через 30 і 90 діб від початку дії випромінювання епітелій проксимальних звивистих канальців мав ознаки гіпертрофії, частина нефро- цитів містила включення ліпофусцина. Окремі канальці, навпаки, характеризувалися наявністю деструктивно-дистрофічних змін ядер та цитоплазми епітеліоцитів. У дистальних звивистих канальцях виявлялися помірні дистрофічні зміни епітелію, в окремих випадках - десквамація фрагментів епітеліоцитів у просвіт канальців і часткова деструкція базальних мембран з помірним їхнім набряканням або розщепленням. У просвіті дистальних звитих канальців інколи виявлялися оксифільні гіаліноподібні маси; в поодиноких випадках просвіт канальців був заповнений аглютинатами еритроцитів. Поряд з описаними ділянками паренхіми зустрічалися кіркові часточки, що не містили патологічно змінених канальців. Визначалися численні фіброзно-склеротичні зміни в інтерстиції кіркової речовини.
Перитубулярні гемокапіляри в кірковій речовині помірно повнокровні, не розширені. Ознак стазу й гіперкоагуляції не спостерігалося. У поодиноких спостереженнях відзначалися незначні дефекти капілярної стінки з явищами діапедезу еритроцитів. Лейкоцитарна інфільтрація не виявлялася. Інтертубулярні крововиливи були відсутні. Визначалися дугові й міжчасточкові артерії без патологічних змін у складі стінки, без явищ стазу і внутрішньосудинної гемокоагуляції (Рис. 8). У деяких випадках спостерігалися помірні ознаки периваскулярного набряку, без лейкоцитарної інфільтрації. Просвіт дугових вен не був деформований, іноді розширений. Стінка більшості вен не мала будь-яких дефектів. Лише в поодиноких випадках у дугових і міжчасточкових венах зустрічалися ознаки пристінкового стазу або незначні за розмірами фібриноподібні маси, фіксовані до стінки судини. Навколо дугових і міжчасточкових вен крововиливи не визначалися.
На 30-ту і 90-ту добу експерименту патоморфологічні зміни паренхіми мозкової речовини мали помірно виражений і мозаїчний характер. Деякі прямі й збірні канальці перебували у стані часткової дегенерації й містили нефроцити з гіпохромною цитоплазмою, розташовані на суцільній базальній мембрані. Такі канальці розташовувались, як правило, дрібними групами в основі сосочків. Цілісність стінки більшості канальців не була порушеною, однак в окремих епітеліоцитах виявлялися ознаки гідропічної дистрофії. Такі клітини містили набрякле ядро і мали фрагментований апікальний полюс. Більша частка прямих канальців мала вільний просвіт і епітелій в стані помірної гіпертрофії. Через 90 діб від початку експерименту в інтерстиції спостерігалося формування фіброзної тканини.
Артеріальні мікросудини мозкової речовини втрачали ознаки деструкції, але залишалися помірно розширеними та інколи містили деформовані еритроцити з ознаками гіперкоагуляції. Гемокапіляри й посткапілярні венули не мали розривів стінки, крововиливи також були відсутні. У складі стовпів Бертена й у прилеглих ділянках ниркових сосочків виявлялися поодинокі облітеровані і склерозовані мікросудини. Через 90 діб експерименту внутрішньостінковий та інтерстиційний набряк не виявлявся, зміни з боку лімфомікроциркуляції були відсутні.
ПІДСУМОК
Дія випромінювання в імпульсному режимі зі щільністю потоку 5-6 мВт/см2 протягом перших трьох діб зумовлює короткотривале підвищення функціональної активності нефронів, активну реакцію приносної ланки ниркової мікроциркуляції і викликає розвиток запальних та деструктивних явищ у складі ниркової паренхіми щурів. Наприкінці першого тижня експерименту відбувається зростання деструктивно-дистрофічних ушкоджень нефронів паралельно із поглибленням мікроциркуляторних порушень за рахунок заволікання дренажної ланки. Протягом 2-3го тижнів спостерігається максимальне морфофункціональне порушення структури нирок у формі некротичних, некробіотичних, дистрофічних змін епітеліального компонента нефронів та розвиток тотального ушкодження мікроциркуляції. Починаючи від 30-ї доби експерименту відбувається поступова адаптація мікроциркуляторного русла до дії випромінювання та часткове відновлення фільтраційної та реабсорбційної дисфункції.