Экспериментальное изучение морфологических изменений сердца и сосудов в динамике хронической фтористой интоксикации

Введение. Клиническими исследованиями подтверждено развитие комплекса неспецифических изменений внутренних органов при хронической фтористой интоксикации. Накопление фтора в организме инициирует свободнорадикальное окисление, способствует развитию патологических процессов в сердце на фоне дисбаланса про-, антиоксидантов и эндотелиальной дисфункции сосудов. Патологическая активация клеток интимы приводит к несбалансированной продукции повреждающих факторов, изменениям в системе гемостаза, влечёт за собой морфофункциональные нарушения органов.

Материалы и методы. Эксперименты проведены на 120 белых крысах-самцах. Осуществлено морфологическое исследование сердца и сосудов на 1-й, 3-й, 6-й, 9-й и 12-й неделях хронической фтористой интоксикации.

Результаты. Для первой — третьей недель эксперимента характерно сохранение морфоструктуры сердечной мышцы на фоне показанной ранее компенсаторной активации компонентов редокс-сигнальной системы, обеспечивающей снижение интенсивности свободнорадикальных процессов. С увеличением продолжительности воздействия фторида натрия (6–9 нед) наблюдается нарастание несостоятельности данных механизмов, что проявляется развитием дегенеративных изменений в миокарде, прогрессирующих до 12-й недели эксперимента. Описанные изменения коррелируют с развитием эндотелиоза, дегенеративных и фибропластических процессов, расстройств кровообращения в сосудах сердца и других органов.

Ограничения исследования. Результаты гистологического исследования носят описательный характер.

Заключение. Полученные результаты имеют практическое значение для разработки эффективных способов своевременной органопротекторной профилактики и коррекции патоморфологических нарушений в зависимости от органоспецифических особенностей и длительности фтористой интоксикации.

Соблюдение этических стандартов. Экспериментальные исследования осуществлены в период 2012–2019 гг. Содержание, кормление и выведение животных из эксперимента проводили в соответствии с требованиями приказа Минздравсоцразвития России «Об утверждении правил лабораторной практики» (№ 708н от 23.08.2010 г.), приказа Минздрава РФ «Об утверждении Правил надлежащей лабораторной практики» (№ 199н от 01.04.2016 г.), а также Руководства по содержанию и использованию лабораторных животных (Guide for the Care and Use of Laboratory Animals) 1996 г. На проведение исследований были получены разрешения биоэтического комитета ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний» (протокол № 1 от 19.01.2012 г., протокол № 3 от 26.11.2018 г.).

Участие авторов:
Бугаева М.С. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, написание текста;
Бондарев О.И. — сбор и обработка материала;
Ядыкина Т.К. — сбор и обработка материала, редактирование;
Жукова А.Г. — сбор и обработка материала, статистическая обработка, редактирование;
Михайлова Н.Н. — концепция исследования, редактирование.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

Поступила: 25.01.2023 / Принята к печати: 24.03.2023 / Опубликована: 29.05.2023

1. Рослая H.A., Лихачева Е.И., Оранский И.Е., Одинокая В.А., Плот-ко Э.Г., Жовтяк Е.П. и др. Клинико-патогенетические особенности хронической профессиональной интоксикации соединениями фтора в современных условиях. Медицина труда и промышленная экология. 2012; (11): 17–21. https://elibrary.ru/pihqlh

2. Клинические рекомендации. Профессиональная интоксикация соединениями фтора (проект). Медицина труда и промышленная экология. 2018; (1): 48–63. https://elibrary.ru/ytbqig

3. Chouhan S., Lomash V., Flora S.J.S. Fluoride-induced changes in haem biosynthesis pathway, neurological variables and tissue histopathology of rats. J. Appl. Toxicol. 2010; 30(1): 63–73. https://doi.org/10.1002/jat.1474

4. Cicek E., Aydin G., Akdogan M., Okutan H. Effects of chronic ingestion of sodium fluoride on myocardium in a second generation of rats. Hum. Exp. Toxicol. 2005; 24(2): 79–87. https://doi.org/10.1191/0960327105ht505oa

5. Miao K., Zhang L., Yang S., Qian W., Zhang Z. Intervention of selenium on apoptosis and Fas/FasL expressions in the liver of fluoride-exposed rats. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2013; 36(3): 913–20. https://doi.org/10.1016/j.etap.2013.08.003

6. Zuo H., Chen L., Kong M., Qiu L., Lü P., Wu P., et al. Toxic effects of fluoride on organisms. Life Sci. 2018; 198: 18–24. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2018.02.001

7. Kurdi M.S. Chronic fluorosis: The disease and its anaesthetic implications. Indian J. Anaesth. 2016; 60(3): 157–62. https://doi.org/10.4103/0019-5049.177867

8. Yan X., Wang L., Yang X., Qiu Y., Tian X., Lv Y., et al. Fluoride induces apoptosis in H9c2 cardiomyocytes via the mitochondrial pathway. Chemosphere. 2017; 182: 159–65. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2017.05.002

9. Yan X., Dong N., Hao X., Xing Y., Tian X., Feng J., et al. Comparative transcriptomics reveals the role of the toll-like receptor signaling pathway in fluoride-induced cardiotoxicity. J. Agric. Food Chem. 2019; 67(17): 5033–42. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.9b00312

10. Basha M.P., Sujitha N.S. Chronic fluoride toxicity and myocardial damage: antioxidant offered protection in second generation rats. Toxicol. Int. 2011; 18(2): 99–104. https://doi.org/10.4103/0971-6580.84260

11. Xie J., Yan X., Xu G., Tian X., Dong N., Feng J., et al. ITRAQ-based proteomics reveals the potential mechanism of fluoride-induced myocardial contraction function damage. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2020; 197: 110605. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.110605

12. Karademir S., Akçam M., Kuybulu A.E., Olgar S., Oktem F. Effects of fluorosis on QT dispersion, heart rate variability and echocardiographic parameters in children. Anadolu Kardiyol. Derg. 2011; 11(2): 150–5. https://doi.org/10.5152/akd.2011.038

13. Авцын А.П., Жаворонков А.А. Патология флюороза. Новосибирск: Наука; 1981.

14. Зислин Д.М. Клинико-экспериментальные данные к обоснованию докостной стадии профессионального флюороза (обзор литературы и собственные наблюдения). Гигиена труда и профессиональные заболевания. 1982; (3): 39–41.

15. Wang P., Verin A.D., Birukova A., Gilbert-McClain L.I., Jacobs K., Garcia J.G. Mechanisms of sodium fluoride-induced endothelial cell barrier dysfunction: role of MLC phosphorylation. Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 2001; 281(6): L1472–83. https://doi.org/10.1152/ajplung.2001.281.6.L1472

16. Мельникова Ю.С., Макарова Т.П. Эндотелиальная дисфункция как центральное звено патогенеза хронических болезней. Казанский медицинский журнал. 2015; 96(4): 659–65. https://doi.org/10.17750/KMJ2015-659 https://elibrary.ru/ubegwv

17. Петрищев Н.Н. Патогенетическое значение дисфункции эндотелия. Омский научный вестник. 2005; 13(1): 20–2.

18. Михайлова Н.Н., Жукова А.Г., Горохова Л.Г., Кизиченко Н.В., Бугаева М.С. Способ профилактики хронической фтористой интоксикации при моделировании в эксперименте. Патент РФ № 2673488; 2018.

19. Жукова А.Г., Семенова Е.А., Ядыкина Т.К., Горохова Л.Г., Бугаева М.С. Клинико-экспериментальное исследование влияния длительного действия фторида натрия на молекулярно-генетические механизмы ремоделирования костной ткани. Медицина в Кузбассе. 2017; 16(3): 42–7. https://elibrary.ru/zgimax

20. Жукова А.Г., Алехина Д.А., Сазонтова Т.Г., Прокопьев Ю.А., Горохова Л.Г., Стряпко Н.В. и др. Механизмы внутриклеточной защиты и активность свободнорадикального окисления в миокарде крыс в динамике хронической фтористой интоксикации. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2013; 156(8): 190–4. https://elibrary.ru/qnlgkx

21. Алехина Д.А. Экспериментальное исследование субхронического воздействия фторида натрия на компоненты редокс-сигнальной системы: Автореф. дисс. … канд. биол. наук. Новосибирск; 2017.

22. Бугаева М.С., Бондарев О.И., Горохова Л.Г., Кизиченко Н.В., Жданова Н.Н. Экспериментальное изучение специфичности развития морфологических изменений внутренних органов при длительном воздействии на организм угольно-породной пыли и фторида натрия. Медицина труда и промышленная экология. 2022; 62(5): 285–94. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2022-62-5-285-294 https://elibrary.ru/akcvek

23. Semenza G.L. Oxygen-dependent regulation of mitochondrial respiration by hypoxia-inducible factor 1. Biochem. J. 2007; 405(1): 1–9. https://doi.org/10.1042/BJ20070389

24. Semenza G.L. HIF-1: mediator of physiological and pathophysiological responses to hypoxia. J. Appl. Physiol. 2000; 88(4): 1474–80. https://doi.org/10.1152/jappl.2000.88.4.1474

25. Хоменко И.П., Бахтина Л.Ю., Зеленина О.М., Круглов С.В., Манухина Е.Б., Байда Л.А. и др. Роль белков теплового шока HSP70 и HSP32 в защитном эффекте адаптации культуры клеток гиппокампа НТ22 к окислительному стрессу. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2007; 144(8): 138–42.

26. Han F., Takeda K., Ono M., Date F, Ishikawa K., Yokoyama S., et al. Hypoxemia induces expression of heme oxygenase-1 and heme oxygenase-2 proteins in the mouse myocardium. J. Biochem. 2010; 147(1): 143–51. https://doi.org/10.1093/jb/mvp153

27. Андреева Л.И., Бойкова А.А., Маргулис Б.А. Особенности внутриклеточного содержания и функциональная роль белков теплового шока семейства 70 кДа при стрессе и адаптации. Технологии живых систем. 2009; 6(3): 11–8. https://elibrary.ru/mjxgwx

28. Луцкий М.А., Куксова Т.В., Смелянец М.А., Лушникова Ю.П. Свободнорадикальное окисление липидов и белков – универсальный процесс жизнедеятельности организма. Успехи современного естествознания. 2014; (12): 24–8.

29. Власова Т.И., Петрищев Н.Н., Власов Т.Д. Дисфункция эндотелия как типовое патологическое состояние. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2022; 21(2): 4–15. https://doi.org/10.24884/1682-6655-2022-21-2-4-15

30. Garland C.J., Hiley C.R., Dora K.A. EDHF: Spreading the influence of the endothelium. Br. J. Pharmacol. 2011; 164(3): 839–52. https://doi.org/10.1111/j.1476-5381.2010.01148.x

31. Ince C. The microcirculation is the motor of sepsis. Crit. Care. 2005; 9(S4): 13–9. https://doi.org/10.1186/cc3753

32. Richards J.E., Samet R.E., Grissom T.E. Scratching the surface: endothelial damage in traumatic hemorrhagic shock. Adv. Anesth. 2021; 39: 35–51. https://doi.org/10.1016/j.aan.2021.07.003