Спосіб патоморфологічної діагностики радіаційно-індукованих змін у людському організмі

Реферат: Спосіб патоморфологічної діагностики радіаційно-індукованих змін у людському організмі, що включає вилучення при обов'язкових дослідженнях шматочків тканин з уражених хворобами органів, їх обробку морфологічними методами і вивчення під світловим та електронним мікроскопами. Шматочки тканин з уражених органів вилучають під час діагностичних процедур, хірургічних втручань або розтинів померлих осіб, проводять патоморфологічне дослідження шматочків тканин за допомогою тестової системи з діагностичних критеріїв радіаційноіндукованих змін у людському організмі, що включає аналіз топографічних особливостей захворювань, особливостей інфекцій, трансформації кінетики запальних процесів, особливостей дисрегенераційних змін, характерних порушень мікроциркуляції, особливостей порушень місцевої регуляції в тканинах, інтенсифікації інволюційних процесів, інтенсифікації фібрилогенезу, індукованості патологічних змін інкорпорованими радіонуклідами, і на основі патоморфологічного дослідження оцінюють наслідки впливу радіації у малих дозах низької інтенсивності, що не спричиняють променеву хворобу і накопичуються в організмі людини поступово. UA 83411 U (12) UA 83411 U UA 83411 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до медицини і біології та може бути використана для діагностики патологічних процесів в органах і тканинах осіб, які зазнали впливу іонізуючої радіації у малих дозах низької інтенсивності, що не спричиняють променеву хворобу і накопичуються в організмі людини поступово. Існуючі методичні підходи або не передбачають патоморфологічну складову діагностики системних порушень в організмі людини під впливом радіації, або дозволяють документувати патоморфологічні зміни від малих доз низької інтенсивності різних речовин і матеріалів щодо інших біологічних об'єктів. Відомо спосіб системного аналізу віддалених радіобіологічних ефектів у людини синдромного характеру, що фундують неспецифічну нейросоматичну патологію, згідно з яким виділяють системні радіаційні синдроми як підґрунтя формування неспецифічної (мультифакторіальної) соматичної патології, а саме синдроми: окислювальної деструкції, вегетативної дисфункції, хронічної втоми, інсулінорезистентності (метаболічний синдром), лептинорезистентності, міодиспластичний, остеопенічний, енергетичних дефіцитів як причини розвитку остеопенії, остеопорозу, пришвидшеного (передчасного) старіння. [Коваленко А.Н., Коваленко В.В. Системные радиационные синдромы. - Николаев: Изд-во НГГУ им. Петра Могилы, 2008. - 248 с]. Недоліками цього методичного підходу є його винятково теоретичні міркування без створення конкретної об'єднавчої діагностичної системи, а також відсутність патоморфологічної складової, яка б підтверджувала чи заперечувала системний характер змін в людському організмі. Найближчим до корисної моделі, що заявляється, є спосіб оцінки біологічних ефектів речовин і матеріалів, згідно з яким у запліднених курячих яйцях з 3-денними ембріонами виконують отвори, через які за допомогою шприца у жовтковий мішок вводять спеціально підготовлену речовину (суспензію у біосумісному декстрані). Отвір герметизують, і яйця розміщують в інкубаторі та витримують в інкубаційних умовах. У різні наступні терміни ембріогенезу з 6 по 20 день вилучають зародки, що разом складають серію для динамічних спостережень, і надалі проводять оцінку за тканинними (органними) відповідностями на досліджувані речовини (матеріали), здійснюючи візуальний огляд, світлову та електронну мікроскопії. [UA № 49464, G01N33/02, 2010]. Вочевидь цей методичний підхід придатний і для визначення біологічних ефектів низькодозових радіаційних впливів завдяки використанню ізольованої багатокомпонентної живої системи. Недоліками цього способу є винятково експериментальний характер зі зрозумілою обмеженістю екстраполяції експериментальних даних на набагато складніший, ніж задіяні біологічні об'єкти (курячі ембріони), людський організм. В основу корисної моделі поставлено задачу створити такий спосіб патоморфологічної діагностики радіаційно-індукованих змін у людському організмі, який би дозволив визначати системні порушення в органах і тканинах для оптимізації діагностичної, лікувальної, профілактичної й експертної тактик. Поставлену задачу вирішують тим, що в способі патоморфологічної діагностики радіаційноіндукованих змін у людському організмі, який включає вилучення при обов'язкових дослідженнях шматочків тканин з уражених хворобами органів, їх обробку морфологічними методами і вивчення під світловим та електронним мікроскопами, згідно з корисною моделлю, шматочки тканин з уражених органів вилучають під час діагностичних процедур, хірургічних втручань або розтинів померлих осіб, проводять патоморфологічне дослідження шматочків тканин за допомогою тестової системи з діагностичних критеріїв радіаційно-індукованих змін у людському організмі, що включає аналіз топографічних особливостей захворювань, особливостей інфекцій, трансформації кінетики запальних процесів, особливостей дисрегенераційних змін, характерних порушень мікроциркуляції, особливостей порушень місцевої регуляції в тканинах, інтенсифікації інволюційних процесів, інтенсифікації фібрилогенезу, індукованості патологічних змін інкорпорованими радіонуклідами, і на основі патоморфологічного дослідження оцінюють наслідки впливу радіації у малих дозах низької інтенсивності, що не спричиняють променеву хворобу і накопичуються в організмі людини поступово. Спосіб, що заявляється, дозволяє діагностувати патоморфологічні зміни, спричинені малими дозами низької інтенсивності іонізуючої радіації (радіаційно-індуковані) в людському організмі безпосередньо, а не шляхом екстраполяції отриманих в експерименті на тваринах чи інших біологічних об'єктах даних. 1 UA 83411 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Спосіб забезпечує системний підхід до діагностики, лікування, профілактики й експертизи радіаційно-індукованих змін в організмі людини, сприяючи оптимізації таких заходів; надає можливість комплексної оцінки відповіді на низькодозові радіаційні впливи великої кількості клітинних популяцій і структурно-функціональних компонентів людського організму; уможливлює об'єктивізацію наслідків впливу на організм людини інших техногенних забруднювачів довкілля у малих дозах низької інтенсивності; Спосіб придатний для використання як при прижиттєвій діагностиці (на біопсійному та операційному матеріалах), так і для аутопсійних досліджень у патологоанатомічній та судовомедичній практиках, а також сприяє розвитку наукових досліджень радіаційно-індукованих процесів у живих організмах. Спосіб, що заявляється, базується на визначенні найвагомішого радіобіологічного наслідку великомасштабної радіаційної аварії (на прикладі Чорнобильської катастрофи) - патоморфозу (трансформованого перебігу) захворювань у когорт постраждалих, який почали документувати вже невдовзі після аварії як зміни клінічної симптоматики, зумовлені трансформацією структурних показників. На користь системного характеру уражень свідчили поліморбідність (присутність кількох хвороб в одного пацієнта), поліорганність порушень й клінічні ознаки пришвидшеного старіння. Надалі з'ясувалось, що так само системно виглядають патоморфологічні зміни. Все це позиціонувало індукований (бо була конкретна точка відліку і характерна подія) патоморфоз захворювань в осіб, які зазнали впливу чинників Чорнобильської катастрофи, як системний синдром, де симптоми мають спільні етіологію і патогенез. Результати клініко-дозиметричної оцінки залучених до дослідження когорт постраждалих від радіаційної аварії, а також періодичне виявлення в їх тканинах шляхом гістоавторадіографії інкорпорованих радіонуклідів свідчили на користь того, що до визначення "системний синдром" можна додати ще й термін "радіаційний". Документовані дози поглинутої радіації для пацієнтів учасників ліквідації наслідків аварії на ЧАЕС віком (40±0,6) років на момент обстеження складали (22,4±1,4) сГр, а для мешканців територій, забруднених радіонуклідами, вікової групи (40,4±1,4) років активність -компоненти інкорпорованих 134 Cs та 137 Cs за показниками лічильника випромінювання людини сягала (21252,8±357,4) Бк. При цьому щодо першої групи вплив іонізуючої радіації був епізодичним (переважно зовнішнє опромінення та інгаляційне надходження радіонуклідів), а стосовно другої - перманентним (переважно аліментарне інкорпорування радіонуклідів з їх інгаляційним надходженням для окремих категорій). Саме на цих ключових засадах розроблений спосіб патоморфологічної діагностики радіаційно-індукованих змін в людському організмі. Спосіб здійснюють наступним чином. Отримані під час прижиттєвих діагностичних процедур шматочки тканин (біоптати), видаленні впродовж хірургічних втручань фрагменти органів/тканин (операційний матеріал) або шматочки органів/тканин, забір яких обов'язковий під час розтинів померлих осіб (автопсій), обробляють згідно із стандартами патоморфологічної діагностики. Отримані морфологічні дані аналізують за допомогою розробленої системи діагностичних критеріїв радіаційно-індукованих змін в людському організмі (таблиця) та діагностують такі зміни. 2 UA 83411 U Таблиця Тестова система з діагностичних критеріїв радіаційно-індукованих змін у людському організмі Свідчення трансформованості патологічних процесів 1 Топографічні особливості захворювань Особливості інфекцій Трансформація кінетики запальних процесів Особливості дисрегенераційних змін (порушень регенерації) Характерні порушення мікроциркуляцІЇ Патоморфологічні ознаки 2 - більше, ніж у пересічних пацієнтів, розповсюдження по досліджуваному органу; - відмінні від відомих поєднання локалізації патологічних процесів - глибока інвазія мікроорганізмів у слизові оболонки (до власної пластинки); - свідчення реалізації патогенної дії опортуністичної мікрофлори із-за порушень імунної та запальної відповідей в організмі (обидві позиції подібні до морфологічної характеристики ВІЛ/СНІД у пересічних хворих) - гіпореактивність; - переважання продуктивного компонента над ексудативним; - гіперплазія асоційованих лімфоїдних тканин; - депопуляція (зазвичай - часткова) окремих клітин, які продукують медіатори запалення; - дефіцит запальної відповіді (першочергово - ексудації) через патологію мікросудин - гіперплазія камбіальних елементів; - ектопія окремих структурних компонентів; - трансформація фенотипу зрілих клітин, що фундується виразною патологією камбіальних - патологія ендотелію судин, типова для постраждалих (альтерація зміни фенотипу); - дистрофічні зміни перицитів; - морфологічні відповідності глибоких порушень мікрогемодинаміки, які прогресують з часом Особливості порушень - дистрофія і катаплазія апудоцитів; місцевої регуляції в - часткова депопуляція та порушення дегрануляції лаброцитів тканинах - збільшення, порівняно з віковими показниками, кількості клітин з ознаками постаріння; - типова для пришвидшеного старіння патологія базальних мембран Інтенсифікація судин й ендотеліоцитів, зокрема форсоване вичерпування лімітів інволюційних процесів Хейфліка (меж відтворення, потенціалу популяції) щодо ендотеліальних клітин; - розповсюдженість гіалінозу, еластозу, амілоїдозу; - поширеність мета пластичних процесів Інтенсифікація - розповсюджені фіброз і склероз фібрилогенезу Індукованість патологічних змін інкорпорованими - гістоавтографи радіонуклідами 5 10 Корисна модель пояснюється прикладами. Приклад 1 У пацієнта, учасника ліквідації наслідків аварії на ЧАЕС, віком 39 років, на момент обстеження (документована доза поглинутої радіації 23,0 сГр) з клінічним діагнозом хронічного риніту при дослідженні операційного матеріалу слизової оболонки носа виявлено поєднання базальноклітинної гіперплазії з плоскоклітинною метаплазією вздовж CO. Аби яких даних про інфекційні процеси не віднайдено. При аналізі кінетики запального процесу документовано його гіпореактивність (слабка запальноклітинна інфільтрація поверхневих відділів СО; у складі інфільтратів лімфоцити, поодинокі макрофаги, а також 3 UA 83411 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 поодинокі плазмоциди без ознак активного імуногенезу, тобто піроніпофільної цитоплазми). Зафіксована суттєва депопуляція лаброцитів (синоніми: тучні, опасисті клітини). Патологія мікросудин (їх звужені просвіти) була однією з причин дефіциту запальної відповіді (гіпореактивності). Про переважання продуктивного компонента над ексудативним у кінетиці запального процесу свідчили невиразний набряк, мінімально виражена гіперемія, інтенсивний фібрилогенез. При хронічних ринітах завжди присутні порушення регенерації, проте у цього пацієнта вони були надто виразними. Так, гіперплазія базальних (камбіальних) клітин поєднувалась із плоскоклітинною метаплазією і сосочкоподібною деформацією епітеліальної базальної мембрани. Зміни фенотипу зрілих епітеліоцитів і неспроможність секреторних залоз спричинялись виявленою патологією камбіальних клітин (наявні мієліноїди, набубнявілі, "балонної" форми мітохондрії з ознаками кристолізу, присутність ліпідних включень). Була виявлена клітина - химера (мікст-клітина), яка сполучала риси шипуватої клітини плоского епітелію і війчастої -миготливого. На поверхні миготливого епітелію зменшена кількість війок, а в наявних спостерігались наступні дефекти: патологія мембран, злиття в групи з утворенням гігантських війок, редукція війок, мікротубулярні розлади. Документовано нетипові вкорочені й розгалужені форми ворсинок, порушення впорядкованого розташування базальних тілець, поява слизових клітин з гетерогенними за щільністю гранулами. Порушення мікроциркуляції в СО носа теж мали особливості порівняно з даними щодо пересічних пацієнтів. Ендотелію були притаманні, крім люмінальних, базальні вирости і складки; виразна звивистість каріотеки, наявність мієліноїдів та ліпідних включень, індукція утворення тілець Вейбеля-Паладе. Перицити зазнали вакуолізації, містили ліпідні включення і вочевидь були задіяні в інтенсивному формуванні базальних мембран судин. Документоване свідчення перепрограмування гладком'язової клітини судини зі скоротливого фенотипу на синтетичний. Про порушення мікрогемодинаміки в СО носа свідчили наявні в просвіті судин ліпідні краплі, зруйновані форменні елементи крові, мієліноїди. Особливості порушень місцевої регуляції в тканинах СО носа документували виражена депопуляція та дистрофія апудоцитів і суттєва депопуляція опасистих клітин. Про інтенсифікацію інволюційних процесів у СО носа цього хворого можна було судити через багатошаровість базальних мембран мікросудин, ліпідні включення в ендотеліоцитах, а також виражені еластоз, гіаліноз, амілоїдоз судинностромальних компонентів. Інтенсифікація фібрилогенезу реалізувалась розповсюдженими склеротичними процесами. Не дивлячись на відсутність гістоавтографів у морфологічному матеріалі, за сукупністю ознак було зроблено висновок про те, що патоморфологічні зміни у СО носа цього хворого є радіаційно-індукованими. Через рік виникла необхідність у проведенні даному пацієнту бронхофіброскопії у зв'язку з тяжким перебігом хронічної обструктивної хвороби легень (пацієнтам - ліквідаторам властива не лише поєднана патологія повітропровідних шляхів, а й загалом поліорганна). При патоморфологічній діагностиці на матеріалі бронхобіоптата виявлені принципово однорідні, односкеровані з порушеннями у СО носа, зміни в СО бронхів, які також визначено нами як радіаційно-індуковані. Приклад 2 У пацієнтки - мешканки території, забрудненої радіонуклідами, віком 40 років, на момент обстеження (в історії хвороби немає даних дослідження інкорпорованих радіонуклідів за показниками лічильника випромінювання людини) з клінічним діагнозом хронічного гастриту була проведена гастрофібродуоденоскопія з взяттям гостро - і дуоденобіоптатів. При клінікопатоморфологічному дослідженні згідно з розробленими критеріями діагностовано паралельне ураження шлунка і дванадцятипалої кишки (ДПК): хронічний гастрит, хронічний дуоденіт, рубцеві зміни ДПК, які можуть свідчити про мало - (без-) симптомний перебіг пептичної виразки дванадцятипалої кишки. Щодо патології шлунка, то вона мала вигляд пангастриту (ураження корпусної частини сукупно з антральною) з колонізацією СО пілоричним гелікобактером (Н. pylori) з його глибокою інвазією. Доказами змін кінетики запального процесу були: - переважання продуктивного компонента над ексудативним, тобто клітинна інфільтрація CO виражена більше за набряк та гіперемію; - порушення медіаторного регулювання запалення і свідчення гіпореактивності: неадекватність лейкодіапедезу інфекційному заселенню CO (часто помірна активність запалення при високому ступені колонізації CO шлунка); відсутність вираженої інфільтрації нейтрофільними гранулоцитами епітеліального шару при значній адгезії до нього Н. pylori; якісні зміни нейтрофільних гранулоцитів (невеликий вміст PAS - позитивних (реактивно спроможних) гранулоцитів в інфільтраті, імовірний дефіцит мієлопероксидази; зміни співвідношення клітин 4 UA 83411 U 5 10 15 20 25 30 35 інфільтрату власної пластинки CO (порівняно з нозологічно типовою); редукція фібропластичної реакції, спотворений колагеногенез; - стадійні зміни місцевого імунного гомеостазу - типові для терміну досліджень щодо цієї пацієнтки (після 1994 p.), а саме: превалювання дифузної інфільтрації імунокомпетентними клітинами власної пластинки СО та її поєднання з утворенням лімфатичних вузликів; - характерні зміни мукозоасоційованої лімфоїдної тканини: редукція кількості міжепітеліальних лімфоцитів, збільшення лімфатичних вузлів, зниження вмісту зрілих плазматичних клітин в інфільтраті. При цьому збільшене представництво клітин, які містили агрегати імуноглобулінів, засвідчували задавненість запального процесу у цієї хворої. Дослідження особливостей дисрегенераційних змін констатувало гіперплазію камбіальних елементів (поглиблення ямок CO шлунка, подовження генеративної зони), збільшення проліферативної активності епітелію переважно в корпусній частині, наявність патологічних мітозів, пролонгацію існування епітеліоцитів (затримка ексфоліації, недостатність апоптозу), перебудову висилок залозистих структур (зменшення коефіцієнта співвідношення клітинсекреторів пепсиногену та соляної кислоти у власних залозах шлунка < 1,9, зменшення кількості апудоцитів у власних залозах, збільшення представництва парієнтальних клітин у пілоричних залозах); зміни (кількісні та якісні) слизової секреції, перебудова секреторного процесу в мукоцитах шлунка (деталізовані за допомогою лектинової гістохімії). Про трансформацію фенотипу зрілих клітину цієї хворої свідчила наявність кишкової метаплазії IІ типу. Характерні порушення мікроциркуляції включали морфологічні прояви порушень мікрогемодинаміки (агрегація еритроцитів і виявлений тромбоз мікросудин), патологію структурних компонентів стінок мікросудин (ендотелію, базальної мембрани, серицитів - як у прикладі 1, збільшення радіусів дифузії мікрогемосудин. При вивченні згідно з розробленими критеріями (див. таблицю) особливостей порушень місцевої регуляції в тканинах виявлені характерні зміни апудоцитів (зменшення представництва, збідніння цитоплазми на секреторні гранули, дистрофічні зміни численні мієліноїди та вакуолі), а також свідчення про особливості окремих клітинних ефекторів - перерозподіл лектинів поверхні епітеліоцитів. Переконливими були дані на користь інтенсифікації інволюційних процесів у CO шлунка. Зокрема, документована недостатність гуморального Імунітету (зменшення кількості плазматичних клітин та їх недозрілість, водночас гіперплазія плазматичних клітин із тільцями Русселя), периваскулярний склероз, порушення регенерації з атрофією епітеліальних структур, інволюційні зміни "молодих" епітеліоцитів. До всього цього долучалась інтенсифікація фібрилогенезу (розповсюдженні процеси фіброзу СО шлунка). За допомогою контактної гістоавторадіографії із застосуванням фоточутливих емульсій було виявлено треки від - - випромінювачів над структурами СО шлунка. За сукупністю патоморфологічних ознак зроблено висновок про наявність у пацієнтки радіаційноіндукованих змін СО шлунка. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 Спосіб патоморфологічної діагностики радіаційно-індукованих змін у людському організмі, що включає вилучення при обов'язкових дослідженнях шматочків тканин з уражених хворобами органів, їх обробку морфологічними методами і вивчення під світловим та електронним мікроскопами, який відрізняється тим, що шматочки тканин з уражених органів вилучають під час діагностичних процедур, хірургічних втручань або розтинів померлих осіб, проводять патоморфологічне дослідження шматочків тканин за допомогою тестової системи з діагностичних критеріїв радіаційно-індукованих змін у людському організмі, що включає аналіз топографічних особливостей захворювань, особливостей інфекцій, трансформації кінетики запальних процесів, особливостей дисрегенераційних змін, характерних порушень мікроциркуляції, особливостей порушень місцевої регуляції в тканинах, інтенсифікації інволюційних процесів, інтенсифікації фібрилогенезу, індукованості патологічних змін інкорпорованими радіонуклідами, і на основі патоморфологічного дослідження оцінюють наслідки впливу радіації у малих дозах низької інтенсивності, що не спричиняють променеву хворобу і накопичуються в організмі людини поступово. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5