Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные аспекты судебно-медицинской экспертизы при отравлении бытовым газом и его компонентами 18
1.1. Судебно-медицинские аспекты отравления бытовым газом и его компонентами 20
1.2. Токсикология и клинические проявления отравления бытовым газом и его компонентами 30
1.3. Современные методические подходы к оценке отравлений бытовым газом в судебно-медицинской и клинической практике 58
Глава 2. Программа, объект, материал и методы исследования 69
Глава 3. Судебно-медицинская характеристика отравлений бытовым газом 84
3.1 Клинико-эпидемиологическая характеристика случаев не смертельных отравлений бытовым газом 86
3.2. Эпидемиологический анализ случаев смерти от острого отравления бытовым газом 95
Глава 4. Токсиколого-гистохимическая характеристика отравлений бытовым газом в условиях эксперимента 103
4.1. Токсикологическая характеристика острых смертельных и несмертельных отравлений бытовым газом у экспериментальных животных 103
4.2. Кумуляция и распределение компонентов бытового газа в органах экспериментальных животных 110
4.3. Сравнительная характеристика гистохимических изменений в органах и тканях экспериментальных животных при острых смертельных и несмертельных отравлениях бытовым газом 120
4.3.1. Гистохимические изменения в легких 120
4.3.2. Гистохимические изменения в печени при ингаляционном отравлении бытовым газом 126
4.3.3. Гистохимические изменения в почках экспериментальных животных 130
4.3.4. Гистохимические изменения в сердце экспериментальных животных 134
4.3.5. Гистохимические изменения в головном мозге экспериментальных животных при ингаляционном отравлении бытовым газом 136
4.3.6. Гистохимические изменения в лимфоцитах селезенки и пейеровых бляшках экспериментальных животных 141
Глава 5. Морфологические и ультраструктурные изменения в органах экспериментальных животных при остром смертельном и несмертельном отравлении бытовым газом 150
5.1. Гистологические и ультраструктурные изменения в трахеобронихальном дереве и лёгких 150
5.2. Гистологические и ультраструктурные изменения в печени при ингаляционном отравлении бытовым газом 162
5.3. Гистологические и ультраструктурные изменения в почках при ингаляционном отравлении бытовым газом 172
5.4. Гистологические и ультраструктурные изменения в сердце при ингаляционном отравлении бытовым газом 181
5.5. Гистологические и ультраструктурные изменения в головном мозге при ингаляционном отравлении бытовым газом 187
5.6. Гистологические и ультраструктурные изменения в селезенке и пейеровых бляшках при ингаляционном отравлении 203
Глава 6. Судебно-медицинские особенности течения и исхода интоксикаций, вызванных бытовым газом 206
6.1. Научное обоснование основных направлений механизма действия компонентов бытового газа 206
6.2. Обоснование и разработка алгоритма судебно-медицинской диагностики и оценки острых смертельных и несмертельных отравлений отравлений бытовым газом 215
Выводы 228
Практические рекомендации 231
Указатель литературы 233
- Судебно-медицинские аспекты отравления бытовым газом и его компонентами
- Эпидемиологический анализ случаев смерти от острого отравления бытовым газом
- Гистологические и ультраструктурные изменения в трахеобронихальном дереве и лёгких
- Научное обоснование основных направлений механизма действия компонентов бытового газа
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время все большую
актуальность приобретает проблема химической безопасности в связи с
возрастанием использования в промышленности и быту широкого спектра
химических агентов, представляющих токсическую опасность для человека
(Богомолова И.Н., Романенко Г.Х., 2004). В связи с этим увеличивается и
частота случаев острых бытовых отравлений, которые чаще возникают в
результате случайного (а иногда и умышленного) приема либо воздействия
на человека химических веществ, обладающих достаточно высокой
токсичностью. (Clark D.G.,Tinston D.J., 1982; Shepherd R.T., 1989;
S.J.Kileetal., 2006; Kamijio Y., 2013; Godani M. с соавт., 2015).
Развитие химической промышленности спровоцировало широкое распространение использование на производстве и в быту различных химических веществ, в том числе такие компоненты бытового газа, как метан, пропан, бутан. В последние годы отмечается возрастание количества отравлений компонентами бытового газа. Все это объясняет постоянно возрастающий интерес к изучению влияния бытового газа на человека.
Как отмечают ряд исследователей, в последние годы число случаев от
отравления бытовым газом возросло в среднем в 1,5 раза (Мансурова Р.Г.,
Башарова Р.В., Пакина О.В., 2011). По данным С.В. Афонникова и И.П.
Шульги (2013) острые химические отравления являются актуальной медико-
социальной проблемой в структуре причин нетрудоспособности,
заболеваемости и смертности населения, о чем свидетельствуют данные
ежегодной регистрации острого химического отравления в количестве более
1 млн. случаев, из которых 70 тыс. случаев сопровождаются смертельным
исходом.
В сложившейся ситуации возросла роль судебно-медицинской экспертизы. Отечественные судебные медики проявляют интерес и стремятся внести ясность в раздел судебно-медицинской экспертизы острых смертельных и несмертельных отравлений.
Степень разработанности темы исследования. Проведенный анализ
зарубежных и отечественных литературных источников показал, что
многими авторами описывается клиническая картина изолированного
воздействия компоненотов бытового газа на организм человека (Шугаев Б.Б.,
1971-1979; Fairchild E.J., Stokinger H.E., 1958; Иванов С.И., 1977). Некоторые
исследователи изучали возможности обнаружения и идентификации
компонентов бытового газа в трупном материале (Pirce C.H.etal., 1996, Мансурова Р.Г., Башарова Р.В., Пакина О.В., 2011, Яблочкин В.Д., 1993, 2004, Краснова Р.Р. и др., 1998).Вместе с тем, в настоящее время судебно-
медицинская экспертная оценка острых смертельных и острых
несмертельных отравлений бытовым газом затруднена в связи с
недостаточностью объективных критериев, характеризующих
симптомкомплекс клинического течения интоксикации, отдаленных
последствий несмертельных отравлений, а также учета индивидуальной чувствительности. Известно, что в качестве основного критерия диагностики острого смертельного отравления токсическими веществами большинство авторов предлагает использовать показатель концентрации токсиканта в крови и в моче из трупа.
Однако, до настоящего времени отсутствуют данные о длительности нахождения компонентов бытового газа в крови, особенностях его кумуляции и распределения в органах, а так же его взаимодействия с ферментными структурами.
Отсутствует патоморфологическая картина отравлений бытового газа и его компонентов, не описана динамика изменений различных клеточных элементов в тканях и органах человека при острых и хронических отравлениях, отсутствуют морфологические и судебно-медицинские критерии оценки отравлений компонентами бытового газа. Не выработаны четкие признаки данного вида отравлений, отсутствуют показатели, позволяющие судить о давности, стадии данных повреждений. Нерешенными остаются вопросы об оценке степени тяжести химической травмы при отравлениях бытовым газом; не обоснованы критерии судебно-медицинской экспертизы.
Все вышеизложенное указывает на низкую степень разработанности проблемы и обосновывает необходимость разработки новых и оптимизации существующих критериев.
Решение проблемы судебно-медицинской экспертизы отравления
бытовым газом и его компонентами значительно расширит диагностические
возможности судмедэксперта, повысит обоснованность и доказательное
значение судебно-медицинских заключений при рассматриваемых
отравлениях, что обусловливает высокую актуальность проведенного исследования.
Цель работы – выявить клинические, морфологические,
токсикологические и гистохимические особенности повреждений в
организме при отравлениях бытовым газом. Разработать судебно-медицинские критерии диагностики смертельных и несмертельных отравлений этой газовой смесью.
Задачи исследования:
-
Дать судебно-медицинскую характеристику случаев смерти от острого отравления бытовым газом.
-
Проанализировать и описать симптомокомплекс клинического течения острых несмертельных отравлений бытовым газом.
3.Провести экспериментальные исследования по моделированию
острых смертельных и несмертельных отравлений бытовым газом с
токсикологической характеристикой полученных результатов.
4. Определить особенности кумуляции и распределения компонентов
бытового газа в органах экспериментальных животных при остром
токсическом действии газовой смеси.
-
Дать сравнительную гистохимическую и иммунологическую характеристику изменений в органах и тканях экспериментальных животных при остром токсическом действии бытового газа.
-
Выявить морфологические и ультраструктурные изменения во внутренних органах экспериментальных животных при ингаляционном отравлении бытовым газом.
-
Разработать практические рекомендации (критерии, алгоритм диагностики) по судебно-медицинской экспертизе отравлений бытовым газом.
Научная новизна.
Впервые описан симптомокомплекс клинического течения
несмертельного отравления бытовым газом и его отдаленные последствия.
Установлена зависимость клинических проявлений от исходной
концентрации компонентов бытового газа в крови. Доказано, что признаком опасности для жизни при данном отравлении являются отек легких, мозговая кома, острая сердечная недостаточность.
На основании проведенных экспериментальных исследований
выявлены особенности кумуляции и распределение компонентов бытового газа во внутренних органах, а также избирательная чувствительность клеточных структур трахеобронхиального дерева, легких, печени, почек, селезенки, иммунной системы.
Впервые описаны морфологические, гистохимические и
ультраструктурные изменения в органах-мишенях при смертельных и несмертельных отравлениях бытовым газом, которые обоснованы как критерии посмертной диагностики этих отравлений и судебно-медицинской экспертизы при установлении степени тяжести вреда, причиненного здоровью человека.
Определен механизм развития интоксикации и выявлены возможные направления танатогенеза при отравлениях бытовым газом.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Полученные клинические, гистохимические, морфологические и
иммунологические данные по влиянию компонентов бытового газа на
организм человека и экспериментальных животных при острых смертельных и несмертельных отравлениях обеспечивают объективную судебно-медицинскую диагностику отравлений бытовым газом.
Разработаны клинические, гистохимические и патоморфологические критерии судебно-медицинской экспертизы острых отравлениях бытовым газом.
По результатам исследования разработано пособие для врачей
«Судебно-медицинская экспертиза интоксикаций бытовым и
серосодержащим природным газом» (Москва, 2017).
На основании данных проведенного модельного эксперимента разработано учебно-методическое пособие для врачей «Алгоритмы диагностики и судебно-медицинской экспертизы отравлений природным газом», рекомендованное к изданию ФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» Министерства здравоохранения Российской федерации (Москва, 2017) (Выписка из протокола заседания Ученого Совета № 3 от 26.09.2017 г.) Предложенные судебно-медицинские критерии диагностики смертельных и несмертельных отравлений бытовым газом и алгоритм их применения используются в практической деятельности Санкт-Петербургского государственного бюджетного учреждения здравоохранения «Бюро судебно-медицинской экспертизы» (Акт внедрения от 10.04.2017 г.), государственного казенного учреждения здравоохранения Ленинградской области «Бюро судебно-медицинской экспертизы» (Акт внедрения от 04.05. 2017 г.).
Материалы диссертации включены в программу преподавания
судебной медицины ФГБОУ ВО ОрГМУ Минздрава России (Акт внедрения
от 12.09.2017г.), ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский
государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Минздрава России (Акт внедрения от 05.10.2016 г.).
По материалам диссертации опубликована монография «Токсикология и судебно-медицинская экспертиза отравлений природным и бытовым газом» (Оренбург 2016).
Основные положения, выносимые на защиту
1. Для постановки клинического диагноза при отравлении бытовым газом необходимо оценивать весь симптомокомплекс связанный с физико-химическими свойствами бытового газа и особенностями структурно-функциональной перестройки внутренних органов при его воздействии.
2.Данные о кумуляции и распределении компонентов бытового газа в органах экспериментальных животных позволяют решить вопрос о количественном определении метана, пропана, бутана в крови, головном мозге, легких, печени, почках при дифференциальной диагностике смертельных отравлений.
3. Выраженность морфофункциональных изменений, в том числе на
ультраструктурном уровне и их мозаичность определяется токсическими
свойствами бытового газа и его тропностью к органам.
4. Основанием для разработки судебно-медицинских критериев
диагностики смертельных отравлений является прямая корреляционная связь
между концентрацией бытового газа, накоплением его компонентов во
внутренних органах и морфологическими, гистохимическими изменениями в
последних.
Методология и методы исследования
Для осуществления цели исследования и обоснования основных результатов были использованы теоретический анализ литературы, методами структурного и системного анализа исследовались материалы судебно-медицинских экспертиз и медицинских карт стационарных и амбулаторных больных, экспериментальные, морфологические, химические методы исследования, методы статистической обработки данных.
Достоверность полученных результатов
Достоверность полученных результатов обеспечена полным
теоретическим анализом проблемы, комплексным методическим подходом к
проведению исследований, достаточным количеством экспертных,
клинических и экспериментальных наблюдений, применением современных методов исследования экспериментального материала и адекватным статистическим анализом полученных результатов.
Апробация работы.
Основные результаты исследований доложены и обсуждены на
международных, федеральных и региональных конференциях, съездах: V
международном конгрессе Балтийской судебно-медицинской ассоциации
октябрь 2004 г.; на заседаниях Оренбургского областного общества
судебных медиков январь 2005 г., декабрь 2007 г.; 6 Всероссийском съезде
судебных медиков Тюмень 2005 г.; заседании судебно-медицинской
ассоциации Северо-Запада России Санкт-Петербург, 2006 г.; международной
научно-практической конференции «Актуальные вопросы судебной
медицины и экспертной практики » г. Москва 2009 г.; расширенной научно-
практической конференции, посвященной 95-летию Санкт-Петербургскго
ГБУЗ «Городского Бюро СМЭ» Санкт-Петербург, май 2013 г.;
Международной конференции «Актуальные вопросы судебно-медицинской
экспертизы» Украина, Черновцы сентябрь 2013 г.; VII Всероссийском
съездесудебных медиков«Задачи и пути совершенствования судебно-
медицинской науки и экспертной практики в современных условиях» г.Москва ноябрь 2013 г.; научно-практической конференции «Актуальные вопросы профилактики и лабораторной диагностики в судебно-медицинской экспертизе» (г.С-Пб., 23-24 мая, 2014г.)
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 24 работах, среди них 12 статей в журналах, рецензируемых ВАК Министерства образования и науки РФ, 2 пособия для врачей и одна монография.
Личный вклад автора состоит в планировании, организации, и проведении исследований по всем разделам диссертации, включая постановку цели и задач, обоснование направлений, разработку программы исследования, выбор объектов и методов исследования, определение их объема, сбор информации, проведение статистической обработки, анализ и интерпретация результатов, разработку практических рекомендаций, внедрение в практику. Участие автора в сборе материала составляет 80%, в анализе и внедрении результатов - 90%.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 289 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, методов исследования, результатов собственных исследований, заключения, выводов и практических рекомендаций. Диссертация иллюстрирована 18 таблицами и 67 рисунками. Библиографический указатель включает 309 отечественных и 199 зарубежных источников.
Судебно-медицинские аспекты отравления бытовым газом и его компонентами
Отравлению компонентами бытового (природного) и сжиженного газа часто подвергаются люди во сне, либо находящиеся в состоянии алкогольного опьянения или отравление может быть спровоцировано в криминальных целях (Мансурова Р.Г., Башарова Р.В., Пакина О.В., 2011). Кроме того, более чем в 70% случаев отравления бытовым газом и его компонентами обусловлено преднамеренным его вдыханием с суицидальной целью или для достижения наркотического опьянения (Крутикова Ю.А.,
Круподерова О.Г., Стрельникова Е.С., 2007). Особое распространение в настоящее время, как на территории Российской Федерации, так и в других странах приобрела наркомания и токсикомания ингаляционным способом (Киричек А.В. с соавт., 2009; Кошак КВ., Шахворостова Т.С., Немхин В.В., 2011). Это, в свою очередь, привело к увеличению количества отравлений и смертельных случаев, связанных с вдыханием компонентов бытового газа (Стрельникова, 2001; Doring G. at al., 2002; Ford J.B. et al., 2014; Johnston L.D. et al., 2015). Особую тревогу вызывает факт увеличения доли случаев отравления компонентами бытового сжиженного газа с целью достижения наркотического опьянения среди детей и подростков (Зиганшин И.А., Стрельников Е.С., 2011; Крутикова Ю.А., О.Г. Круподерова; Е.С.Стрельникова, 2001; Doring G. at al., 2002; Ford J.B. et al., 2014; Johnston L.D. et al., 2015). В зарубежной литературе до последнего времени вдыхание сжиженного бытового газа считалось прерогативой тюремного населения (Godani М. et al., 2015). Тем не менее, в последние десятилетия среди подростков стало популярным такой вид токсикомании как «сниффинг», предполагающий вдыхание газа из зажигалок, газовых баллончиков для заправки зажигалок, содержащих бутан, или пропан-бутановую смесь (Doring G. at al., 2002; Ford J.B. et al., 2014; Johnston L.D. et al., 2015). Согласно данным European Monitoring Centre for Drug and Drug Addition (2011) в 15 из 36 стран мира установлено увеличение доли лиц вдыхающих компоненты бытового газа. Установлено, что среди погибших в 44% случаях это были подростки в возрасте 13-14лет, в 43,9% - подростки в возрасте 15-16 лет, в 8,1% случаях - лица старше 18 лет и в 4% случаях - 17-18летние погибшие.
Авторы сходятся во мнении, что типичный портрет пострадавшего от воздействия бытовым газом является лицо мужского пола в возрасте до 18 лет (Стрельникова Е.С., Правая М.А., 2011; Крутикова Ю.А., Круподерова О.Г., Стрельникова Е.С.; 2011; Rohrig Т.Р., 1997; Novosel I. et al. 2011). В то же время, V.White E.Bariola (2015) отмечают противоположную картину в плане распространенности данного вида токсикомании в зависимости от тендерного признака. Так, в Австралии преобладал удельный вес девушек в возрасте от 12 до 15 лет, которые вдыхали компоненты бытового газа с целью наркотического опьянения. В связи с этим, F.Wehner, D.Benz, H.D.Wehner (2002) акцентируют внимание на обязательном рассмотрении экспертом возможности газового опьянения во всех случаях неясной смерти подростков. Кроме того, M.O.Howard с соавт. (2008) обращают внимание на высокие темпы распространения намеренного употребления летучими алканами с целью наркотического опьянения среди населения малых городов; значительно более высокие уровни преступного поведения, антиобщественных установок, психических диагнозов, когнитивных нарушений, заболеваний почек, гормональных нарушений среди лиц-токсикоманов в сравнении с контрольной группой. Авторы делают предположение о связи между частотой ингаляциями компонентов природного газа и выраженностью когнитивных нарушении, импульсивностью.
Современные технологиии получения промышленных газов, не дают возможности полностью избежать загрязнения воздуха рабочей зоны и атмосферы токсичными продуктами производства и (Бейм A.M. и др., 1976). Случаи отравления природным газом и его компонентами на производстве обычно возникают при появлении аварийных ситуациях. Следует отметить, что проблема отравлений бытовым газом и его компонентами изучена недостаточно, а работы судебно-медицинских экспертов представляют собой отдельные случаи из практики (Wehner F., Benz D., Wehner H.D., 2002; Jansen G. et al., 2013; Kaori Kimura-Kataoka et al., 2015). В то же время установлено, что отравления бытовым газом и его компонентами в структуре всех отравлений занимает от 4% до 9% (Мансурова Р.Г., Башарова Р.В., Пакина О.В.,2011).
В настоящее время в судебно-медицинской практике при воздействии бытового газа и его компонентов по результатам судебно-химического исследования при составлении судебно-медицинского диагноза и кодирования причины смерти принято воздерживаться от терминов «Отравление» или «Токсическое воздействие», а использовать термин «Асфиксия вследствие недостатка кислорода во вдыхаемом воздухе» и экспертом-химиком может быть дано заключение только о наличии в биоматериале веществ, имеющих сходство с алканами (пропаном, бутаном, изобутаном). В то же время в современной научной литературе имеется описание отдельных фактов, свидетельствующих о прямой токсичности компонентов бытового газа (Clark D.G.,Tinston D.J., 1982; Shepherd R.T., 1989; S.J. Kile et al., 2006; Kamijio Y., 2013; Godani M. с соавт., 2015). Эти исследования подтверждают перспективность и необходимость количественной оценки морфологических изменений в организме, а также применения методов математической статистики для повышения обоснованности и доказательного значения судебно-медицинских экспертиз (Коваленко В.Л., Ходасевич Л.С., 2000). Важно подчеркнуть, что в случаях смерти от отравления или подозрения на него, трупы умерших подвергаются обязательной судебно-медицинскому исследованию, целью которой является установление токсического вещества, поступившего в организм человека и доказательство его ведущего значения в танатогенезе (Пермяков А.В. с соавт., 2003; Пиголкин Ю.И. , 2006, 2002; Соседко Ю.И., 2000).
Эпидемиологический анализ случаев смерти от острого отравления бытовым газом
Проведенный анализ 28 случаев острых смертельных отравлений бытовым газом показал, что среди всех пострадавших 85,71% составляли мужчины и 14,28% женщины.
При выяснении обстоятельств происшедшего было установлено, что в 14,28% случаях отравление произошло при попытке суицида и в остальных 85,72%случаях - при вдыхании газа из баллончиков с целью достижения наркотического эффекта. При этом ни одного случая смертельного отравления бытовым газом при обстоятельствах несчастного случая на производстве или в быту не отмечено.
При суицидальных отравлениях бытовым газом 3 погибших были женского пола и 1 - мужского. При этом возраст всех пострадавших был 30-39 лет.
При отравлениях, произошедших при вдыхании газа с целью достижения наркотического эффекта 8,3 % случая отравления произошли в квартире, в 91,7% случаях отравления были подъездах, подсобных помещениях, на улице. Установлено, что все случаи смертельного отравления бытовым газом произошли в вечернее и ночное время с 19 часов до 5 часов утра. Важно отметить, что в 83,3% случаях отравления зарегистрированы у подростков и молодежи в возрасте 10-18 лет и в 20-29 лет-12,5% случаев (Рис.8)
Выявлено, что в 20,8% случаев отравления при рассматриваемых обстоятельствах, смерть наступила в лечебных учреждениях после попытки оказания медицинской помощи. Все пострадавшие госпитализировались в реанимационное отделение. Смерть в 60% случаев из них наступила в первые 12 часов пребывания в стационаре, в 40% случаев - на вторые сутки нахождения в лечебном учреждении.79,2% погибших были обнаружены непосредственно на месте употребления токсикантов.
Анамнестические сведения выяснялись в 100% случаев со слов свидетелей. При исследовании трупа были выявлены следующие морфологические признаки: разлитые красно-фиолетовые трупные пятна, видимые повреждения отсутствуют. При внутреннем исследовании во всех случаях обнаружено жидкое состояние крови, в 91,7% случаях у венозное полнокровие внутренних органов. В 89,3% случаях выявлены признаки отека головного мозга - извилины уплощены, сужены, граница серого и белого вещества нечеткие, с поверхности разрезов стекает прозрачная бесцветная жидкость. Сосудистые сплетения полнокровные, мягкие. Оболочки мозга с расширенными полнокровными сосудами. Легкие расправлены, занимают всю плевральную полость. В 82,1% случаях отмечаются участки подплеврального вздутия (в виде «булыжной мостовой») больше в верхних отделах легких. По диафрагмальной поверхности в 71,4% случаях определяются темно-красные очаговые 0,1x0,2см. в диметре, местами сливающиеся кровоизлияния. Ткань легких полнокровная, отечная, с поверхности разрезов стекает темно-красная жидкость. В 4,2% случаях отмечалась неравномерность кровенаполнения ткани легкого. При исследовании сердечно-сосудистой системы в 92,8% случаях обнаружены темно-красные пятнистые кровоизлияния под эпикардом. В полостях сердца во всех случаях определяется умеренное количество темно-красных блестящих подвижных эластичных сгустков. Мышца сердца в 99% случаях была неравномерного кровенаполнения, пятнистая, Резкое сужение коронарных сосудов отмечалось в 89,3% случаях. Неравномерность кровенаполнения почек отмечалась в 88% случаях, определялось выраженное полнокровие субкапсулярных отделов, глубоких слоев мозгового вещества и участки просветления в остальных отделах. Рисунок ткани печени сохранял неравномерность кровенаполнения в 88% случаях.
Судебно-медицинский диагноз устанавливался во всех случаях с учетом анамнестических данных, результатов исследования трупа, результатов лабораторных исследований: судебно-гистологических и судебно-химических.
При судебно-гистологическом исследовании кусочков внутренних органов от трупов лиц, погибших от отравления бытовым газом обнаруживались отек и набухание головного мозга, резкое полнокровие сосудов головного мозга, с разволокнением стенки сосудов, диапедезом эритроцитов в периваскулярные пространства, расширение периваскулярныых и перицеллюлярных пространств. Спазм артерий и артериол, неравномерность кровенаполнения, распространенный отек стромы, явления отека кардиомиоцитов. Распространенные эритростазы и спазм эритроцитов в сосудах, диффузное полнокровие капиллярно-венозного русла с гемодинамическими нарушениями. Очаговая эсфизема, альвеолярный отек легких.
Судебно-химическое исследование крови и мочи проводилось в 71,4% случаях. Исследования внутренних органов -печени, почек, головного мозга -проводилось в 14,3% случаях.
При исследовании методом газожидкостной хроматографии стандартными методиками в 28,6% случаях были обнаружены компоненты бытового газа - пропан и бутан. В остальных случаях результат был отрицательным, что, вероятно, обусловлено временем и условиями транспортировки, так как лишь в 14,3% случаев материал транспортировался в условиях холодильника (-4С); в остальных же случаях транспортировка происходила при обычной комнатной температуре.
При постановке модельного эксперимента было определено, что при остром смертельном отравлении компоненты бытового газа (метан, пропан, бутан) сохраняются в веществе головного мозга, ткани паренхиматозных органов, легких, сердца, селезенки в условиях герметичного хранения биоматериала и при температуре не выше -40С не менее 21 дня от момента воздействия токсиканта. При этом чувствительностью к действию составляющих бытового газа обладают легкие, головной мозг, печень, почки, где указанные вещества сохранялись до 4 недель. При проведении острого смертельного эксперимента в первый час и первые сутки после наступления смерти больше всего накапливалось в крови и внутренних органах экспериментальных животных пропана, концентрации которого составляли от 0,45 Мкг/ЮОмл. стандарта в крови до 0,22 Мкг/100 мл. в селезенке. Второе место по уровню накопления занимал бутан, что подтверждается его концентрацией от 0,37 Мкг/ЮОмл. в крови до 0,19 Мкг/100мл. в селезенке. В меньшем количестве накапливался метан, содержание которого в крови было 0,1 Мкг/ЮОмл., а в селезенке 0,03 Мкг/ЮОмл. При этом на 21 сутки содержание пропана и бутана в исследуемых органах уменьшалось, а содержание метана - увеличивалось, тогда как уже на 28 сутки обнаруживались только пропан и бутан лишь в головном мозге, легких и печени.
Гистологические и ультраструктурные изменения в трахеобронихальном дереве и лёгких
Данные световой микроскопии показали, что острое несмертельное и острое смертельное отравление бытовым газом приводило к значительным изменениям респираторного отдела легких животных. Исследование выявило большое количество поврежденных клеток аэрогематического барьера. На всем протяжении трахеи и крупных бронхов обнаружены значительные изменения со стороны клеток эпителиальной выстилки бронхов. Стенки бронхов имели фестончатый вид, клетки бронхиального эпителия были уплощены, реснички на них нередко отсутствовали, ядра эпителиальных клеток были пикнотизированы (Рис.23).
Данные изменения были наиболее выражены при смертельном отравлении бытовым газом (2-я группа). При гистологическом исследовании выявлялись обширные очаги отслойки эпителиальных клеток от базальной мембраны и скопления клеток слущенного эпителия в просвете бронхов. В участках, где сохранилась слизистая оболочка, были выявлены раздутые бокаловидные клетки, отсутствие щеточной каемки (Рис.24).
Бокаловидные клетки содержали огромное количество ШИК положительных гранул, что свидетельствовало о повышенной секреторной активности. В просвете бронхов имелось небольшое количество серозного экссудата с содержанием клеток слущенного бронхиального эпителия и неизмененных эритроцитов (Рис.25). Таким образом, изменения, обнаруженные в бронхах, могут свидетельствовать о нарушениях защитной функции трахеобронхиального дерева, выражающихся в повреждении мерцательного эпителия.
Основные изменения в подслизистой основе были связаны с нарушениями микроциркуляции в виде резко выраженного полнокровия капилляров и артериол, стаза, сладж-феномена, сопровождающихся повышением сосудистой проницаемости: резко выраженным отеком слизистого слоя и поделизистой основы. Как при остром несмертельном, так и при смертельном отравлении (1-я и 2-я группы) выявлены однотипные изменения, которые, однако, были более выраженными и распространенными у животных 2-й группы и подтверждались большим количеством обнаруженных сосудов с нарушениями микроциркуляции (в 1,5 раза).
Изменения обнаружены и в легочной паренхиме. Мелкие бронхи и бронхиолы были фестончатого вида. Повреждения слизистой оболочки мелких бронхов в нижних отделах трахеобронхиального дерева при несмертельном отравлении бытовым газом были выражены в меньшей степени, что возможно вызвано более слабым воздействием токсиканта на эти отделы. При микроскопическом исследовании ткани легких в 1-й и 2-й группах выявлено расширение просвета сосудов, повышенное их кровенаполнения, эритростаз и сладж-феномен (Рис.26).
Наряду с нарушениями микроциркуляции во всех случаях выявлена неравномерная воздушность легочной ткани с участками выраженной эмфиземы, ограниченными участками дистелектазов и ателектазов, что связано с нарушениями газообмена. Альвеолы имели перерастянутые, истоненные стенки, местами с разрывами межальвеолярных перегородок. В ткани легких животных, подвергнутых острому смертельному отравлению бытовым газом (2-я группа) нарушения воздушности легочной ткани были выявлены в большей степени и проявлялись очагами ателектазов и эмфиземы с разрывами межальвеолярных перегородок (Рис.27).
Кроме того, отмечено повышение сосудистой проницаемости -выявлялись периваскулярные отеки. Повышение проницаемости легочных капилляров приводило к диапедезу эритроцитов в просвет альвеол. Кровоизлияния имели разную выраженность - от мелких очагов, занимающих отдельные группы альвеол, до обширных участков. При этом отмечено, что частота встречаемости кровоизлияний в поле зрения была в 2 раза выше в группе со смертельным отравлением бытовым газом.
При ультраструктурном исследовании ткани легких контрольной группы животных в эпителиальной выстилке бронхов определяются реснитчатые, базальные, бокаловидные, эндокринные клетки дыхательного эпителия, щеточные клетки и клетки Клара. В эпителиальном слое практически всех бронхов преобладающими являются реснитчатые клетки, мембранные структуры которых располагаются зонально. За базальными тельцами ресничек находящимися в верхней зоне, идет обширная зона митохондрий с широкими интеркристными пространствами. В надъядерной зоне содержится комплекс Гольджи, там же располагаются канальцы ЭПС короткие и узкие. Цикл развития бокаловидных клеток влияет на особенность их организации В цитоплазме базальных клеток имеется много свободных рибосом. Функцию биотрансформации токсинов выполняют клетки Клара, они располагаются в бронхиальной выстилке бронхов. Различной толщины микроворсины, располагающиеся на апикальной и боковых поверхностях клеток Клара соединяются с реснитчатыми клетками плотными контактами. В альвеолярной выстилке крыс содержатся альвеолоциты I типа, альвеолоциты II типа и щеточные клетки. Альвеолоциты I типа обеспечивают функционирование аэрогематического барьера и имеют пиноцитозные пузырьки. В альвеолоцитах II типа содержится большое количество митохондрий и осмиофильные пластинчатые тельца. Также в реснитчатом отделе легких содержится очень небольшое количество (до 5%) щеточных клеток.
Исследование показало, что у животных подвергшихся токсическому воздействию бытового газа отмечается разнообразная структурная реорганизация эпителиального слоя в бронхиальном и респираторном отделах. На значительном протяжении эпителиальной выстилки бронхов выявляется отторжение ресничек в реснитчатых клетках. В большинстве реснитчатых клеток отмечается набухание митохондрий с просветлением матрикса и частичное разрушение крист. Также встречается большое количество измененных и почти полностью уничтоженных митохондрий. Они представлются в виде остаточных телец. Выявляется расширение межклеточных пространств. Отмечается нарушение фазы выведения секрета из бокаловидных клеток, в них накапливаются секреторные гранулы. В клетках Клара видны расширенные цистерны гладкой эндоплазматической сети, на которой располагаются цепочки оксидаз, участвующих в биотрансформации ксенобиотиков. Выявленные изменения связаны с попыткой организма нивелировать действие токсина. В некоторых клетках Клара определяются скопления гранул средней плотности. Их белковыми компонентами определяется местная воспалительная реакция в легких.
Воздействие бытового газа приводило к значительным изменениям в респираторном отделе легких животных, где обнаруживалось большое количество поврежденных клеток аэрогематического барьера. При исследовании были обнаруженные гиперхромные, угловатые, уменьшенные в размерах ядра клеток с явлениями кариопикноза. Капилляры были неравномерно расширены, внутри них отмечалось сладжирование эритроцитов. В значительной части клеткок происходила перестройка пластинчатых телец. Отмечалось повышение проницаемости стенок капилляров и отек (Рис.28).
Научное обоснование основных направлений механизма действия компонентов бытового газа
Известно, что первичные взаимодействия организма с компонентами бытового газа осуществляется на уровне ферментных систем клеток-мишеней. В этой связи нами исследованы в легких - органе-мишени ферментативные реакции при действии пропан-бутановой смеси бытового газа, направленные на восстановление нарушенного гомеостаза. Это тем более оправдано, что изменения, индуцируемые в одном звене метаболического цикла, могут нарушать его общий ход.
Это быстрый, но наименее экономичный путь энергообразования, так как в процессе анаэробного расщепления углеводов из одной молекулы глюкозы образуется только две молекулы АТФ. При действии пропан-бутановой смеси (бытовой газ) ЛДГ в лёгочной ткани при сравнении с данными контрольных животных при остром смертельном отравлении увеличивается в 2,8 раза и составляет 48,49±1,3, при данных контроля 17,32±1,2, р 0,05, а при остром несмертельном отравлении в 1,9 раза, составляя 33,6±1,02, при контроле 17,32± 1,2, р 0,05.
При этом в печени подопытных животных при остром несмертельном отравлении в сравнении с данными контрольной группы снижена активность ЛДГ в 2,2 раза (13,40±0,41, при контроле 29,10±1,70, р 0,05), КФ в 1,4 раза (20,80±0,72, при контроле 29,60±1,73, р 0,05). Полученные результаты говорят об увеличении энергетических потребностей клеток. Это необходимо для полноценного проведения процессов синтеза в условиях интоксикации пропан -бутановой смесью. Более того, изменение активности исследованных ферментных систем подтверждает токсическое действие компонентов бытового газа не только на митохондриальные, но и на цитоплазматические окислительно-восстановительные процессы печени, связанные с циклом Кребса, пептозно - фосфатным циклом и системой анаэробного гликолиза.
В ткани миокарда подопытных животных в сравнении с данными контрольных животных выявлено увеличение активности ЛДГ в 2-2,5 раза; КФ в 1,2-1,3 раза; НАД-Н2-Д в 1,1-1,5 раза; 5 -нуклеотидазы в 2,6-2,9 раза и снижение активности ЩФ в 1,2-1,3 раза и СДГ в 1,9-2,6 раза что свидетельствует об изменении цитоплазматических и митохондриальных окислительно-восстановительных процессов.
При проведении гистохимических исследований коры полушарий головного мозга показано, что активность ферментов-маркеров окислительно-восстановительных реакций ЛДГ и СДГ выявлена в цитоплазме клеток нейронов и окружающей ткани В эндотелиальных клетках синусоидов различных зон красной пульпы селезенки экспериментальных животных обеих групп в сравнении с данными контрольной группы установлено снижение активности ЛДГ в 1,4-1,7 раза; НАД-ГІ2-Д на фоне увеличения активности НАД-г12-Д в 1,4-1,6 раза и 5 -нуклеотидазы в 1,8 раза, что является признаком усиления трансэндотелиального транспорта. Анализ данных, представленных на рисунке 64, свидетельствует о том, что при действии компонентов бытового газа уже в первом органе-мишени -легких и в последующем в остальных органах происходит снижение процессов аэробного окисления (снижение СДГ) и увеличивается интенсивность анаэробных процессов окисления (увеличивается активность ЛДГ) отличается угнетение белково-синтетических процессов; выявляются глубокие нарушения ферментативных процессов эндотелия синусоидов клеток специфической паренхимы исследованных органов с одновременной активизацией ферментов энергообеспечения и трансэндотелиального транспорта (НАД-Н2, 5 -нуклеотидазы).
Установлено, что выявленные гистохимические изменения в исследованных органах коррелировали с изменением функционального состава клеточного и гуморального иммунитета при ингаляционном воздействии бытового газа. Выявлено усиление супрессорной активности лимфоцитов селезенки периферической крови, сопровождающееся подавлением пролиферативного ответа лимфоцитов на Т и В - клеточные митогены и усилением функциональной активности Т-супрессоров, что, вероятно, является проявлением включения защитных механизмов организма в условиях интоксикации.
Анализ проведенных морфологических, гистохимических и ультраструктурных изменений в органах при ингаляционном воздействии компонентов бытового газа позволило обосновать схему механизма развития острого смертельного отравления бытовым газом (Рис.65).
В клетках различных органов выявлены признаки выраженных метаболических сдвигов, касающиеся процессов энергосбережения, внутриклеточного гидролиза, трансмембранной проницаемости на уровне гистогематических барьеров. Показано, что в системе энергообмена превалирует анаэробный гликолиз, что проявляется снижением активности сукцинатдегидрогеназы и повышением активности лактатдегидрогеназы, нарушаются функциональные свойства клеточных мембран, угнетаются белково-синтетические процессы, развиваются глубокие нарушения ферментативных процессов в клетках, что приводит к нарушению обмена на клеточных уровне и развитию некроза.