medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2019-98-10-1108-1112medlit-425Research ArticleМЕДИЦИНА ТРУДАOCCUPATIONAL HEALTHАльтерация ткани головного мозга, печени и почек белых крыс при воздействии вибрации в постконтактном периодеAlteration of brain tissue, liver, and kidney in the post-contact period in white rats exposed to vibrationhttps://orcid.org/0000-0002-0665-8060ТитовЕвгений АлексеевичTitovEugeny A.

Кандидат биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории биомоделирования и трансляционной медицины ФГБНУ ВСИМЭИ, 665827, Ангарск.

e-mail: G57097@yandex.ru

MD, Ph.D., Senior Researcher of the Laboratory of Biomodelling and Translational Medicine of the Eastern-Siberian Institute of Medical and Ecological Research, Angarsk, 665827, Russian Federation.

e-mail: G57097@yandex.ru

G57097@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3849-5630ПанковВ. А.PankovV. A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2368-0179ЛизаревА. В.LizarevA. V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9253-2028КулешоваМ. В.KuleshovaM. V.noemail@neicon.ruФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research201914102020981011081112Copyright © Титов Е.А., Панков В.А., Лизарев А.В., Кулешова М.В., 20202020Титов Е.А., Панков В.А., Лизарев А.В., Кулешова М.В.Titov E.A., Pankov V.A., Lizarev A.V., Kuleshova M.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/425Введение

Введение. В экспериментальных исследованиях на животных показано, что в условиях вибрационного воздействия развиваются ультраструктурные изменения эндотелиоцитов печёночных синусоидов, наличие тканевой гипоксии почек, изменение активности окислительных процессов и ферментов антиоксидантной защиты, формирование биоэнергетической гипоксии, клеточная реакция в виде инфильтрации клетками лимфоидного и макрофагального ряда. Однако практически отсутствуют сведения о состоянии органов животных в постконтактном периоде воздействия вибрации.

Материал и методы

Материал и методы. Исследование проводилось на белых крысах-самцах массой 220–240 г, которые подвергались воздействию вибрации частотой 40 Гц в течение 60 дней 5 раз в неделю по 4 ч в день. Обследование проводилось спустя 30; 60 и 120 дней после окончания воздействия. Методом гистологического и морфометрического анализа оценивалось состояние ткани сенсомоторной коры головного мозга и гепаторенальной системы.

Результаты

Результаты. Установлено снижение общего числа нейронов головного мозга, клеток астроглии у крыс опытных групп после 30; 60 и 120 дней постконтактного периода. В ткани печени наблюдается полнокровие портальных трактов и центральных вен, увеличение числа звёздчатых макрофагов Купфера через 30; 60; 120 дней после окончания экспозиции. Анализ ткани почки показал, что у крыс опытной группы после 30 дней после окончания воздействия вибрации регистрируется статистически значимое снижение площади камеры Шумлянского–Боумена, спустя 60 и 120 дней после окончания экспозиции вибрацией различий в количестве почечных телец в ткани белых крыс опытных и контрольных групп не выявлено.

Заключение

Заключение. Выполненные экспериментальные исследования свидетельствуют о сохранении в постконтактном периоде после вибрационного воздействия морфологических изменений в тканях белых крыс, подвергшихся длительному воздействию вибрации, в виде снижения общего числа нейронов и клеток астроглии в ткани головного мозга, выраженной макрофагальной реакции в ткани печени.

Introduction

Introduction. Experimental studies in animals have shown ultrastructural changes in hepatic sinusoidal endothelial cells, tissue hypoxia of the kidneys, changes in the activity of oxidative processes and antioxidant enzymes, the formation of bioenergetic hypoxia, cell response in the form of infiltration of both lymphoid and macrophage cells to develop due to exposure to vibration. However, there is almost no data about the status of animals’ organs in the post-contact period.

Material and methods

Material and methods. The study was carried out in white male rats weighing 220-240 g, were exposed to 40 Hz vibration for 60 days 5 times a week for 4 hours a day. Histological and morphometric analysis was used to assess the sensorimotor cortex tissue and hepatorenal system.

Results

Results. A decrease in the total number of brain neurons, astraglial cells in rats in 30, 60 and 120 days of the post-exposure period was found. There was hyperemia in the portal and Central veins, an increase in the number of Kupffer cells in the liver tissue at the 30th, 60th, 120th day after the exposure. Decrease in the area of the Shumlyansky-Bowman capsule was recorded in the experimental rats’ kidney tissue 30 days after the end of vibration exposure; though there were no differences in the number of renal bodies in the tissue of white rats of the experimental and control groups at 60th and 120th day after the end of exposure to vibration.

Conclusion

Conclusion. Morphological changes in the tissues of white rats exposed to prolonged vibration presented in the form of a decrease in the total number of neurons and astroglia cells in the brain tissue, a pronounced macrophage response in the liver tissue have been preserved in the post-contact period following the exposure to vibration.

вибрацияголовной мозгпеченьпочкиэкспериментvibrationbrainliverkidneysexperimentReferencesПанков В.А., Рукавишников В.С., под ред. Медицина труда рабочих виброопасных профессий в авиастроительной промышленности. Иркутск: РИО ГБОУ ДПО ИГМАПО; 2014. 76 с.Pankov V.A., Rukavishnikov V.S., eds. Occupational medicine of workers in the hazardous occupations in the aircraft industry [Meditsina truda rabochikh vibroopasnykh professiy v aviastroitel’noy promyshlennosti]. Irkutsk: RIO GBOU DPO IGMAPO; 2014. 76 p. (in Russian)Усатов А.Н., Родькин В.П. Условия труда и охрана здоровья работников предприятия авиационного машиностроения. Омский научный вестник. 2011; 1 (104): 55-7.Usatov A.N., Rod’kin V.P. Labor conditions and health protection of employees of the aviation engineering enterprise. Omskiy nauchnyy vestnik. 2011; 1 (104): 55–7. (in Russian)Picoral Filho J.G., Fedatto Neto M., Quintas J.P.R., Gomes H.M. Case study on vibration health risk and comfort levels in loading crane trucks. Int J Health Plann Manage. May 2019. https://doi.org/10.1002/hpm.2808Picoral Filho J.G., Fedatto Neto M., Quintas J.P.R., Gomes H.M. Case study on vibration health risk and comfort levels in loading crane trucks. Int J Health Plann Manage. May 2019. https://doi.org/10.1002/hpm.2808Qamruddin A.A., Husain N.R.N., Sidek M.Y., Hanafi M.H., Ripin Z.M., Ali N. Lifetime vibration dose correlates with severity of the neurological component of hand-arm vibration syndrome among tyre shop workers in Kelantan, Malaysia. Int J Occup Saf Ergon. 2019; 10: 1-6.Qamruddin A.A., Husain N.R.N., Sidek M.Y., Hanafi M.H., Ripin Z.M., Ali N. Lifetime vibration dose correlates with severity of the neurological component of hand-arm vibration syndrome among tyre shop workers in Kelantan, Malaysia. Int J Occup Saf Ergon. 2019; 10: 1–6.Wright Beatty H.E., Law A.J., Thomas J.R., Wickramasinghe V. Amplified Pilot Head Vibration and the Effects of Vibration Mitigation on Neck Muscle Strain. Aerosp Med Hum Perform. 2018; 89 (6): 510-9.Wright Beatty H.E., Law A.J., Thomas J.R., Wickramasinghe V. Amplified Pilot Head Vibration and the Effects of Vibration Mitigation on Neck Muscle Strain. Aerosp Med Hum Perform. 2018; 89 (6): 510–9.Heaver C., Goonetilleke K.S., Ferguson H., Shiralkar S. Hand-arm vibration syndrome: a common occupational hazard in industrialized countries. J Hand Surg Eur. 2011; 36 (5): 354-63.Heaver C., Goonetilleke K.S., Ferguson H., Shiralkar S. Hand-arm vibration syndrome: a common occupational hazard in industrialized countries. J Hand Surg Eur. 2011; 36 (5): 354–63.Измеров Н.Ф. под ред. Профессиональная патология: национальное руководство. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2011: 429-43.Izmerov N.F., ed. Occupational diseases: national manual. [Professional’naya patologiya: natsional’noye rukovodstvo]. Moscow: GEOTAR-Media; 2011: 429–43. (in Russian)Русанова Д.В., Кулешова М.В., Катаманова Е.В., Картапольцева Н.В., Панков В.А., Лахман О.Л. и др. Вибрационная болезнь: гигиенические и лечебные аспекты. Гигиена и санитария. 2016; 12: 1180-3.Rusanova D.V., Kuleshova M.V., Katamanova E.V., Kartapoltseva N.V., Pankov V.A., Lakhman O.L. et al. Vibration disease: hygienic and therapeutic aspects. Gigiyena i sanitariya [Hygiene and Sanitation, Russian journal]. 2016; 12: 1180–3. (in Russian)Тимофеева И.Г. Рациональные режимы труда и отдыха лиц, подвергающихся воздействию вибрации. Вестник ВСГУТУ. 2016; 5 (62): 69-73.Timofeeva I.G. Rational modes of work and rest of persons exposed to vibration. Vestnik VSGUTU. 2016; 5 (62): 69–73. (in Russian)Noel B. Pathophysiology and classification of the vibration white finger. Int Arch Occup Environ Health. 2000; 3: 150-5.Noel B. Pathophysiology and classification of the vibration white finger. Int Arch Occup Environ Health. 2000; 3: 150–5.Shen S.C., House R.A. Hand-arm vibration syndrome. Can Fam Physician. 2017; 63 (3): 206-10.Shen S.C., House R.A. Hand-arm vibration syndrome. Can Fam Physician. 2017; 63 (3): 206–10.Катаманова Е.В., Нурбаева Д.Ж. Анализ патологической активности ЭЭГ у лиц, подвергающихся воздействию общей и локальной вибрации. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016; 3-4: 570-3.Katamanova E.V., Nurbaeva D.Zh. Analysis of the pathological activity of the EEG in persons exposed to general and local vibration. Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnykh i fundamental’nykh issledovaniy. 2016; 3–4: 570–3. (in Russian)Катаманова Е.В., Бичев С.С., Нурбаева Д.Ж., Лахман О.Л. Значение дисфункции структур головного мозга в патогенезе и формировании клинической картины вибрационной болезни. Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2012; 1 (83): 32-7.Katamanova E.V., Bichev S.S., Nurbaeva D.Zh., Lakhman O.L. The value of dysfunction of brain structures in the pathogenesis and the formation of the clinical picture of vibration disease. Byulleten’ VSNTs SO RAMN. 2012; 1 (83): 32–7. (in Russian)Картапольцева Н.В., Катаманова Е.В., Русанова Д.В., Лахман О.Л. Применение соматосенсорных вызванных потенциалов в диагностике вибрационной болезни и профессиональной нейросенсоорной тугоухости. Экология человека. 2010; 7: 16-9.Kartapoltseva N.V., Katamanova E.V., Rusanova D.V., Lakhman O.L. The use of somatosensory evoked potentials in the diagnosis of vibration disease and occupational neurosensory hearing loss. Ekologiya cheloveka [Human Ecology]. 2010; 7: 16–9. (in Russian)Pacurari M., Waugh S., Krajnak K. Acute Vibration induces peripheral nerve sensitization in a rat tail model: possible role of oxidative stress and inflammation. Neuroscience. 2019; 398: 263-72.Pacurari M., Waugh S., Krajnak K. Acute Vibration induces peripheral nerve sensitization in a rat tail model: possible role of oxidative stress and inflammation. Neuroscience. 2019; 398: 263–72.Fan R.X., Liu J., Li Y.L., Liu J., Gao J.Z. Finite element investigation of the effects of the low-frequency vibration generated by vehicle driving on the human lumbar mechanical properties. Biomed Res Int. 2018. https://doi.org/10.1155/2018/7962414Fan R.X., Liu J., Li Y.L., Liu J., Gao J.Z. Finite element investigation of the effects of the low-frequency vibration generated by vehicle driving on the human lumbar mechanical properties. Biomed Res Int. 2018. https://doi.org/10.1155/2018/7962414Chen W.C., Wu C.M., Cai Z.Y. Effect of one bout of local vibration exercise with blood flow restriction on neuromuscular and hormonal responses. Physiol Int. 2018; 105 (2): 166-76.Chen W.C., Wu C.M., Cai Z.Y. Effect of one bout of local vibration exercise with blood flow restriction on neuromuscular and hormonal responses. Physiol Int. 2018; 105 (2): 166–76.Aarhus L., Stranden E., Nordby K.C., Einarsdottir E., Olsen R., Ruud B. et al. Vascular component of hand-arm vibration syndrome: a 22-year follow-up study. Occup Med (Lond). 2018; 68 (6): 384-90.Aarhus L., Stranden E., Nordby K.C., Einarsdottir E., Olsen R., Ruud B. et al. Vascular component of hand-arm vibration syndrome: a 22-year follow-up study. Occup Med (Lond). 2018; 68 (6): 384–90.Necking L.E., Lundborg G., Lundström R., Thornell L.E., Fridén J. Hand muscle pathology after long-term vibration exposure. J Hand Surg Br. 2004; 29 (5): 431-7. https://doi.org/10.1016/j.jhsb.2004.05.004Necking L.E., Lundborg G., Lundström R., Thornell L.E., Fridén J. Hand muscle pathology after long-term vibration exposure. J Hand Surg Br. 2004; 29 (5): 431–7. https://doi.org/10.1016/j.jhsb.2004.05.004Шпагина Л.А., Герасименко О.Н., Шпагин И.С., Чачибая З.К., Зуева М.А. Ремоделирование периферических сосудов при кардиоваскулярной патологии: вопросы патогенеза и лечения с использованием телмисартана. Медицина труда и промышленная экология. 2008; 11: 4-11.Shpagina L.A., Gerasimenko O.N., Shpagin I.S., Chachibaja Z.K., Zueva M.A. Peripheral vascular remodeling in cardiovascular pathology: issues of pathogenesis and treatment using telmisartan. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya [Occupational medicine and industrial ecology]. 2008; 11: 4–11. (in Russian)Артамонова В.Г., Колесова Е.Б., Кускова Л.В., Швалев О.В. Некоторые современные аспекты патогенеза вибрационной болезни. Медицина труда и промышленная экология. 1999; 2: 1-3.Artamonova V.G., Kolesova E.B., Kuskova L.V., Shvalev O.V. Some modern aspects of the pathogenesis of vibration disease. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya [Occupational medicine and industrial ecology]. 1999; 2: 1–3. (in Russian)Клещева Е.П., Ясакова Н.Т., Рассказова Н.В., Воронько Г.А., Бгатова Н.П. Морфометрический анализ эндотелиоцитов синусоидных капилляров печени в условиях вибрации и в периоде восстановления. Бюллетень СО РАМН. 2011; 31 (3): 80-4.Kleshcheva E.P., Jasakova N.T., Rasskazova N.V., Voron’ko G.A., Bgatova N.P. Morphometric analysis of the endotheliocytes in the hepatic sinusoid capillaries under vibratory impact and in the recovery period. Byulleten’ SO RAMN. 2011; 31 (3): 80–4. (in Russian)Доценко О.И. Особенности реагирования антиоксидантной системы почек мышей на действие низкочастотной вибрации. Вестник Днепропетровского университета. Биология. Медицина. 2011; 2 (1): 40-6.Dotcenko O.I. Features of antioxidant system response of mice kidneys to the effect of low-frequency vibration. Vestnik Dnepropetrovskogo universiteta. Biologiya. Meditsina. 2011; 2 (1): 40–6. (in Russian)Воробьева В.В., Шабанов П.Д. Функциональная активность системы энергопродукции миокарда кролика при воздействии общей вибрации. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2009; 95 (8): 857-64.Vorobieva V.V., Shabanov P.D. Functional activity of the rabbit myocardial energy production system when exposed to general vibration. Rossiiskiy fiziologicheskiy zhurnal im. I.M. Sechenova. 2009; 95 (8): 857–64. (in Russian)Ганзен А.В. Патоморфологические изменения в желудке лабораторных животных при комплексном влиянии производственных факторов добычи угля. Вестник КрасГАУ. 2008; 2: 201-4.Ganzen A.V. Pathological changes in the stomach of laboratory animals with the complex influence of production factors of coal mining. Vestnik KrasGAU. 2008; 2: 201–4. (in Russian)Садаков А.Е., Зайков А.А., Новичков Е.В. Реакция тканей кишечной ворсинки на воздействие общей среднечастотной вибрации. Морфологические ведомости. 2008; 1-2: 89-91.Sadakov A.E., Zajkov A.A., Novichkov E.V. The reaction of the tissues of the intestinal villus to the impact of a common mid-frequency vibration. Morfologicheskie vedomosti. 2008; 1–2: 89–91. (in Russian)Панков В.А., Кулешова М.В., Катаманова Е.В., Русанова Д.В., Бодиенкова Г.М., Курчевенко С.И. и др. Способ моделирования отдаленных последствий воздействия вибрации на лабораторных животных. Патент 2626719 Рос. Федерация. МПК G 09 B 23/28 № 2016123850.Pankov V.A., Kuleshova M.V., Katamanova E.V., Rusanova D.V., Bodienkova G.M., Kurchevenko S.I. et al. The method of modeling the long-term effects of vibration on laboratory animals. Pat. 2626719 Ros. Federatsiya. MPK G 09 B 23/28 N 2016123850. (in Russian)Коржевский Д.Э. Краткое изложение основ гистологической техники для врачей и лаборантов-гистологов. СПб.: Кроф; 2005. 48 с.Korzhevskiy D.E. Summary of the basics of histological technique for physicians and laboratory technologists-histologists [Kratkoye izlozheniye osnov gistologicheskoy tekhniki dlya vrachey i laborantov-gistologov]. Saint-Petersburg: Krof; 2005. 48 p. (in Russian)Семченко В.В., Степанов С.С., Боголепов Н.Н. Синаптическая пластичность головного мозга (фундаментальные и прикладные аспекты). М.; 2008. 408 с.Semchenko V.V., Stepanov S.S., Bogolepov N.N. Synaptic plasticity of the brain (fundamental and applied aspects). Moscow; 2008. 408 p. (in Russian)Maurer L.L., Philbert M.A. The mechanisms of neurotoxicity and the selective vulnerability of nervous system sites. Handb Clin Neurol. 2015; 131: 61-70Maurer L.L., Philbert M.A. The mechanisms of neurotoxicity and the selective vulnerability of nervous system sites. Handb Clin Neurol. 2015; 131: 61–70.Панков В.А., Катаманова Е.В., Кулешова М.В., Титов Е.А., Картапольцева Н.В., Якимова Н.Л. и др. Динамика морфофункционального состояния центральной нервной системы у белых крыс при вибрационном воздействии. Медицина труда и промышленная экология. 2014; 4: 37-44.Pankov V.A., Katamanova E.V., Kuleshova M.V., Titov E.A., Kartapoltseva N.V., Yakimova N.L. et al. Dynamics of the morphofunctional state of the central nervous system in white rats with vibration exposure. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya [Russian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology]. 2014; 4: 37–44. (in Russian)Рукавишников В.С., Панков В.А., Кулешова М.В., Катаманова Е.В., Картапольцева Н.В., Русанова Д.В. и др. К теории сенсорного конфликта при воздействии физических факторов: основные положения и закономерности формирования. Медицина труда и промышленная экология. 2015; 4: 1-6.Rukavishnikov V.S., Pankov V.A., Kuleshova M.V., Katamanova E.V., Kartapoltseva N.V., Rusanova D.V. et al. To the theory of sensory conflict under the influence of physical factors: the basic principles and patterns of formation. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya [Russian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology]. 2015; 4: 1–6. (in Russian)Зуева М.А., Шпагина Л.А., Зюбина Л.Ю. Патогенетические факторы развития поражения печени при вибрационной болезни. Вестник НГУ. Серия: Биология, клиническая медицина. 2011; 9 (1): 104-11.Zyueva M.A., Shpagina L.A., Zubina L.Yu. Pathogenetic evolution factors of liver damage by the vibration disease. Vestnik NGU. Seriya: Biologiya, klinicheskaya meditsina. 2011; 9 (1): 104–11. (in Russian)Воробьева В.В., Шабанов П.Д. Особенности вибрационно-опосредованного гипоксического типа клеточного метаболизма печени и почки кролика. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2019; 167 (5): 557-60.Vorobieva V.V., Shabanov P.D. Features of vibration-mediated hypoxic type of cellular metabolism of the liver and kidney of the rabbit. Byulleten’ eksperimental’noy biologii i meditsiny. 2019; 167 (5): 557–60. (in Russian)

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