Изобретение относится к медицине, а именно к экспериментальной пульмонологии, и может быть использовано при создании модели хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ).
Хроническая обструктивная болезнь легких - заболевание, в основе которого лежит хроническое воспаление с развитием прогрессирующей, преимущественно необратимой обструкции бронхов и ремоделирования легочной ткани. Отсутствие заметного прогресса в лечении ХОБЛ объясняется не только необратимостью морфологических изменений в бронхолегочной системе, но и недостаточной изученностью механизмов возникновения и развития этих изменений.
Известен способ моделирования ХОБЛ-подобного состояния путем ингаляций диоксида серы [Wagner U., Staats P., Fehmann H.C., Welte Т., Greneberg D.A., Fisher A. Analysis of airway secretions in a model of sulfur dioxide induced chronic obstructive pulmonary disease (COPD) // J. Occup. Med. Toxicol. - 2006. - Vol.1:12. doi: 10.1186/1745-6673-1-12]. Крыс подвергали непрерывному воздействию диоксида серы в дозах от 5 до 80 ppm (от 14 до 229 мг/м3) в течение 20-25 дней. Только при дозе 20 ppm или 57 мг/м3 было выявлено сочетание признаков воспаления дыхательных путей и гиперсекреции, которое трактовалось как ХОБЛ.
Известен способ моделирования ХОБЛ [Xu J., Zhao M., Liao S. Establishment and pathological study of models of chronic obstructive pulmonary disease by SO2 inhalation method // Chin. Med. J. (Engl). - 2000. - Vol.113 (30). - P.213-216.], в котором использовали ингаляции диоксида серы в очень высокой концентрации 250 ppm или 715 мг/м3 в режиме 5 ч/дн., 5 дн./нед., 7 нед. Снижение пиковой величины выдыхаемого потока воздуха (<80% нормы) в сочетании с гистологическими признаками воспаления и гиперсекреции оценивали как ХОБЛ. Воспроизводимость получаемой модели составляет 64%.
Недостатки указанных способов заключаются в необходимости проведения многочасовых или непрерывных ингаляций, противоречивости приводимых авторами результатов при использовании большого диапазона концентраций диоксида серы, низкой воспроизводимости. Заключения о хроническом характере полученных изменений представляются необоснованными, поскольку исследования выполнялись сразу по окончании ингаляций и не проводились длительные наблюдения за животными в постэкспозиционном периоде. Недостатки диоксида серы как индуктора воспалительного процесса в бронхах обусловлены его токсикологическими характеристиками. Диоксид серы обладает сильным раздражающим действием. Хорошо растворяясь в воде, он фиксируется слизистой оболочкой верхних дыхательных путей и достигает респираторных отделов лишь при высоких концентрациях, вызывающих токсическое поражение легочной паренхимы. Вместе с тем он способен вызвать бронхоспазм в достаточно низких концентрациях, не вызывающих альтерацию легочной ткани.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в создании подтвержденных гистологически хронического воспаления и обструкции бронхов, а также в повышении воспроизводимости модели.
Сущность изобретения заключается в достижении заявленного технического результата в способе моделирования хронической обструктивной болезни легких, включающем введение лабораторным животным ингаляционного оксиданта, при этом в качестве оксиданта используют диоксид азота в концентрации 30-40 мг/м3, который ингалируют ежедневно в течение 1,5-2 часов не менее 60 дней.
Выбор диоксида азота в качестве оксиданта для моделирования ХОБЛ был обусловлен тем, что основными этиологическими факторами развития воспалительного процесса при ХОБЛ являются табачный дым и поллютанты промышленного происхождения. Среди аэрогенных поллютантов наиболее агрессивен диоксид азота, концентрации которого в воздушной среде производственных и бытовых помещений в 10-100 раз превышают допустимые нормы. Диоксид азота - важный компонент табачного дыма, и значительная часть населения при курении (как активном, так и пассивном) подвергается воздействию диоксида азота в сверхвысоких концентрациях, достигающих в табачном дыме 90-150 мг/м3. В отличие от диоксида серы оксиды азота, плохо растворяясь в воде, легко проникают до уровня терминальных бронхиол и альвеол. Обладая значительным оксидативным потенциалом, диоксид азота взаимодействует с ненасыщенными липидами клеточных мембран, вызывая цепную реакцию выработки свободных радикалов и инициируя в легких оксидативный стресс - важный механизм развития ХОБЛ, а также подавляет антиоксидантную защиту легких, окисляя низкомолекулярные восстанавливающие субстраты (глутатион, аскорбиновую кислоту, α-токоферол) и белки.
Выбор дозы и длительности воздействия диоксида азота основывался на следующих положениях. Параметры экспозиции должны исключать острые токсические повреждения легких, гибель животных и не оказывать резкого раздражающего действия на дыхательные пути. Порог раздражающего действия диоксида азота при 15-минутной экспозиции составляет 90 мг/м3. Вдыхание диоксида азота в концентрации 100 мг/м3 уже представляет опасность для организма человека и животных, а при концентрации >500 мг/м3 развивается отек легких. Доза 350-450 мг/м3 при длительности воздействия 15 мин приводит к гибели 50% животных (ЛД50). Опытным путем были установлены параметры экспозиции диоксида азота, которые не вызывают острых токсических повреждений, обеспечивают 100% выживаемость животных и хронический характер формирующихся патологических изменений, характерных для ХОБЛ. При этом воспроизводимость модели составляет 90%.
Способ осуществляют, например, следующим образом.
Животных (взрослые крысы линии Вистар) помещают в камеру, которая соединена шлангом с лабораторной установкой для получения ex temporae диоксида азота. Лабораторная установка состоит из колбы Вюрца с отводной трубкой и делительной воронки. Камеру и установку располагают в вытяжном шкафу. Навеску азотнокислого натрия (50 мг) помещают в колбу Вюрца и с помощью делительной воронки по каплям прибавляют концентрированную серную кислоту. В результате химической реакции
2NaNO2+H2SO4=Na2SO4+NO+NO2+Н2О
выделяется смесь оксидов азота. Под влиянием кислорода воздуха, содержащегося в колбе, бесцветный оксид азота (NO) переходит в наиболее стабильный желто-бурый диоксид (NO2), который по отводной трубке и соединительному шлангу с помощью резиновой груши нагнетают в экспериментальную камеру. Через специальное герметично закрывающееся отверстие забирают пробы воздуха для определения концентрации диоксида азота и поддержания ее в пределах 30-40 мг/м3. Ингаляции проводят ежедневно в течение 1,5-2 часов не менее 60 дней.
Способ иллюстрируется следующими экспериментальными исследованиями.
Объектом моделирования явились взрослые крысы линии Вистар (самцы) массой тела 180-200 г (n=160). Исследования выполнены на четырех группах животных (по 30 особей в каждой группе) с различными сроками воздействия диоксида азота: 15, 30, 60 дней и восстановительный период 6 мес. Контролем к каждой группе служили 10 интактных крыс.
Животных помещали в камеру объемом 90 л, оснащенную вентилятором для обеспечения равномерного распределения газа, и подвергали 30-40 минутным экспозициям диоксида азота по описанной выше методике три раза в день с интервалом между экспозициями 30 мин на протяжении 15, 30 и 60 дней. Прерывистый режим экспозиции обусловлен необходимостью проветривания камеры от накапливающегося при дыхании животных углекислого газа.
Животных контрольных групп на те же сроки помещали в аналогичную камеру, заполненную воздухом. После завершения 60-дневного периода экспозиции диоксидом азота за 30 животными продолжали наблюдение в течение полугода (восстановительный период). Эвтаназию животных осуществляли путем цервикальной дислокации.
Структурно-функциональные изменения, развивающиеся под воздействием ингаляций диоксида азота, оценивали по результатам морфологического, морфометрического и иммуногистохимического исследования легочной ткани, иммунологического исследования бронхоальвеолярной лаважной жидкости (БАЛЖ).
1. Гистология
Динамика структурных изменений легочной ткани на различных сроках воздействия диоксида азота представлена в таблице 1.
Представленные результаты морфологических исследований позволяют считать, что под влиянием длительного воздействия ингаляционного оксиданта диоксида азота происходит формирование модели ХОБЛ, предполагающей развитие нарастающего по степени выраженности и распространенности повреждения легочных структур. Так, при ингаляции диоксида азота в течение 15, 30 и 60 дней происходило формирование хронического воспалительного процесса в бронхах. Выявлен морфологический субстрат, предрасполагающий к бронхиальной обструкции: гиперплазия и гиперсекреция бокаловидных клеток, метаплазия реснитчатого эпителия, способствующая нарушению трахеобронхиального клиренса, истончение и атрофия мышечной пластинки мелких бронхов и расширение их просвета. Изменения респираторной части легких - перерастяжение и эмфизема - способствуют возникновению клапанного механизма обструкции. Гиперпродукция секрета и нарушение его оттока из респираторного тракта способствуют персистенции воспалительного процесса и возникновению порочного круга, приводящего к прогрессированию морфологической перестройки (ремоделированию) легких экспериментальных животных. Структурные изменения, формирующиеся в бронхах и респираторной части легких после 60 дней воздействия диоксида азота, характеризуют хронический воспалительный процесс с возможностью возникновения необратимой обструкции бронхов.
2. Морфометрия
При морфометрическом анализе выявлено достоверное увеличение фиброзной ткани в бронхах, артериях и межальвеолярных перегородках после 60 дней воздействия диоксида азота. Выраженность развития фиброзной ткани в стенке долевого бронха, легочной артерии и межальверолярных перегородках после 60-дневного воздействия диоксида азота (в пикселях) представлена в таблице 2.
3. Иммуногистохимия
Количество Т-лимфоцитов в стенке мелких и средних бронхов (описательные статистики, т-тест для одиночных вариантов) представлено в таблице 3.
Результаты т-теста по группирующим показателям выявили значительное и достоверное увеличение количества Т-лимфоцитов в перибронхиальной ткани мелких и средних бронхов после 60 дней воздействия диоксида азота, что свидетельствует о хроническом воспалении в стенках бронхов и повышении специфического иммунитета.
4. Содержание цитокинов в бронхоальвеолярной лаважной жидкости
Экспозиция диоксида азота в течение 60 дней привела к значительному увеличению содержания в БАЛЖ провоспалительного цитокина фактора некроза опухоли α (TNFα) и трансформирующего фактора роста β (TGFβ). Данные представлены в таблице 4 (М±m).
Из данных, представленных в таблице 4, видно, что за время восстановительного периода (6 мес после окончания воздействия диоксида азота) содержание обоих цитокинов в бронхоальвеолярной лаважной жидкости, являющейся «зеркалом» локальных процессов в легких, сохранялось на высоком уровне, что свидетельствует о персистирующем воспалении.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о хроническом характере формирующихся патологических изменений, характерных для ХОБЛ. При этом воспроизводимость модели составляет 90% при 100% выживаемости животных.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ медицинской реабилитации пациентов трудоспособного возраста в раннем восстановительном периоде ишемического инсульта с сопутствующим обструктивным хроническим нарушением функции дыхательной системы вне обострения | 2019 |
|
RU2714214C1 |
СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ БОЛЬНЫХ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНЬЮ ЛЕГКИХ | 2011 |
|
RU2464007C1 |
СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ | 2015 |
|
RU2600833C1 |
СПОСОБ ЗАТРАВКИ ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ ПЫЛЬЮ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИЛИКОЗА | 2013 |
|
RU2546096C1 |
СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ У РАБОТНИКОВ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ И МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ | 2015 |
|
RU2596892C1 |
СПОСОБ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВОСПАЛЕНИЯ В ОКОЛОНОСОВЫХ ПАЗУХАХ ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ ТАБАКОКУРЕНИИ У КРЫС | 2012 |
|
RU2522954C2 |
КОМБИНАЦИЯ СОЕДИНЕНИЙ МЕТИЛКСАНТИНА И СТЕРОИДОВ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ХРОНИЧЕСКИХ РЕСПИРАТОРНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ | 2006 |
|
RU2395285C2 |
СПОСОБ РАННЕЙ НЕИНВАЗИВНОЙ ДИАГНОСТИКИ ПРОЦЕССОВ РЕМОДЕЛИНГА БРОНХОВ ПРИ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ (ХОБЛ) У МУЖЧИН | 2004 |
|
RU2285264C2 |
АЛЬФА-1-АНТИТРИПСИН ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ЭПИЗОДОВ ОБОСТРЕНИЯ БОЛЕЗНЕЙ ЛЕГКИХ | 2007 |
|
RU2472524C2 |
СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ И БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЫ | 2011 |
|
RU2483677C1 |
Изобретение относится к экспериментальной медицине, а именно к экспериментальной пульмонологии и может быть использовано при создании модели хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ). Для этого лабораторным животным вводят ингаляционный оксидант: диоксид азота в концентрации 30-40 мг/м3. Ингаляции осуществляют ежедневно в течение 1,5-2 часов не менее 60 дней. Способ обеспечивает адекватную воспроизводимость модели при 100% выживаемости животных. 4 табл.
Способ моделирования хронической обструктивной болезни легких, включающий введение лабораторным животным ингаляционного оксиданта, отличающийся тем, что в качестве оксиданта используют диоксид азота в концентрации 30-40 мг/м3, который ингалируют ежедневно в течение 1,5-2 ч не менее 60 дней.
GARN Н | |||
et al | |||
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
Am J Respir Cell Mol Biol | |||
Способ и приспособление для нагревания хлебопекарных камер | 1923 |
|
SU2003A1 |
СПОСОБ ГАЛОТЕРАПИИ ОБСТРУКТИВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЛЕГКИХ | 2001 |
|
RU2211015C2 |
Определение физико-химического состава и свойств вещества | |||
Система автоматизированная контроля и управления качеством воздуха. |
Авторы
Даты
2009-06-27—Публикация
2008-03-25—Подача