Заболевания, возникающие при воздействии производственной пыли
Пылевая патология является в основном легочной патологией и известна в виде профессионального заболевания — пневмокониоза. Однако воздействие промышленной пыли может вызвать патологические изменения других органов и систем и способствует более частому проявлению и более тяжелому течению ряда неспецифических легочных заболеваний.
Пневмокониоз
Этиология. Термин «пневмокониоз» введен в медицинскую литературу в 1866 г. Ценкером (от греч. pneumon — легкое, conia — пыль). В течение многих лет запыление легких любой пылью, независимо от патологоанатомических изменений при этом, характеризовалось как пневмокониоз. Вследствие этого возникло множество нозологических форм пневмокониоза, носящих название соответственно вдыхаемой пыли: силикоз — при вдыхании кварцевой пыли, антракоз — угольной, асбестоз — асбестовой, сидероз — железной, амилоз — мучной и крахмальной пыли, алюминоз — глины и т. д.
Однако в дальнейшем, главным образом на основании изучения секционного материала, выяснилось, что некоторые виды пыли приводят к фиброзу легких, а другие не вызывают его. Пневмокониозом стали называть заболевание, при котором вследствие вдыхания пыли возникает фиброз легких. Это привело к тому, что из всех видов пневмокониоза был выделен только силикоз, возникающий при вдыхании пыли, содержащей в большом количестве свободную SiO2. Антракоз также считали силикозом в связи с тем, что угольная пыль содержит некоторое количество SiO2. Асбестоз, возникающий под влиянием асбестовой пыли, не содержащей свободной двуокиси кремния и являющейся магниевой солью кремневой кислоты, считали исключением из общего правила. Таким образом, укоренилось мнение, что фиброз легких может быть вызван только вдыханием пыли, содержащей свободную двуокись кремния и термин «пневмокониоз» может быть заменен термином «силикоз».
Однако в 30-х годах XX столетия выяснилось, что не только свободная SiO2 может вызвать фиброз легких — он может возникнуть также при вдыхании солей кремневой кислоты, в которых она находится в связанном состоянии в виде многочисленных силикатов (серциты, тальк, нефелин и др.). В последние годы установлено, что пневмокониоз, т. е. фиброз легких, может возникнуть при вдыхании видов пыли, которые не содержат кремневой кислоты ни в свободном, ни в связанном виде, например при вдыхании окиси железа при электросварке, чистой угольной пыли, пыли металлического алюминия, пыли пластмасс и др. Таким образом, в настоящее время можно считать пневмокониоз полиэтиологическим заболеванием, возникающим при вдыхании многих видов пыли. Следует, однако, подчеркнуть, что наиболее агрессивной фиброгенной пылью является все же кварцевая пыль, содержащая большое количество свободной двуокиси кремния.
Наиболее фиброгенным является кристаллический кремний, менее активен аморфный, но в виде аэрозолей конденсации SiO2 он не менее фиброгенен, чем кристаллический. Из аэрозолей конденсации SiO2 наиболее агрессивны аэрозоли электротермического происхождения.
Патогенез. Лучше всего изучен патогенез силикоза как наиболее агрессивного вида пневмокониоза. В исследовании патогенеза силикоза можно отметить два основных этапа: первый этап — выяснение механизма действия пыли в связи с ее физико-химическими свойствами, второй этап — выяснение механизма образования патологической соединительной ткани — фиброза легких. Существует несколько теорий механизма действия пыли. Первой возникла теория механическая, объясняющая действие пылевых частиц как механически раздражающего инородного тела, вызывающего вначале клеточную реакцию, а затем образование грубоволокнистой соединительной ткани как защитную реакцию организма. Механическое действие пыли подтверждено опытами Гарднера с асбестовой пылью. В его опытах измельченная асбестовая пыль не приводила к фиброзу легких у кроликов, в то время как крупная пыль его вызывала. Отсюда сделан вывод, что асбестовая пыль действует механически, а не химически. Однако нельзя считать, что этот механизм является единственным.
В 20-х годах большое внимание привлекла к себе токсико-химическая теория, объясняющая фиброгенные свойства кварца его растворимостью и токсическим действием иономолекулярного раствора кремневой кислоты. Эта теория длительное время была господствующей, однако в настоящее время доказано, что между степенью растворимости кварца и степенью фиброгенности нет прямой зависимости. Так, например, растворимость аморфного кремния примерно в 2 раза больше, чем растворимость кристаллического кварца и тридимита, в то время как наибольшей фиброгенностью обладает тридимит, затем кристаллический кварц и наименьшей — аморфный кварц.
При добавлении к кварцу 30% щелочи растворимость кварца увеличивается в 16 раз, однако такая смесь оказалась нефиброгенной, в то время как чистый кварц вызывает развитие фиброза.
Все эти данные показывают, что токсико-химическая теория механизма действия пыли не объясняет развития фиброза легких при действии кварцевой пыли.
Голт и Осборн создали новую теорию механизма действия кварцевой пыли — «теорию полимеризации» кремневой кислоты. Согласно этой теории, кварц растворяется до ортокремневой кислоты, которая в организме полимеризуется до образования поликремневых кислот, содержащих большие молекулы, являющиеся строительным материалом для коллагена — основного белка соединительной ткани. Полимеризация успешно проходит при рН среды 5,5—6,0; при создании в легких высокой щелочности полимеризация не происходит и фиброз не развивается. В настоящее время еще нет достаточных данных, подтверждающих эту теорию.
Определенного внимания заслуживает также «коллоидная» теория действия пыли. Кристаллическая решетка, кварца в неповрежденном состоянии очень устойчива и не способна вступать в реакцию с тканями. Если же кристаллическая решетка повреждается, что происходит при раздроблении кварца, то она легко вступает в реакцию с аминокислотами белковых молекул, образуя нерастворимые комплексы, служащие в дальнейшем исходным материалом для образования патологической соединительной ткани. Эта теория требует дальнейшей разработки и накопления точных фактов.
В последнее время в образовании патологической соединительной ткани придают большое значение силанольным группам — радикалам = Si(OH) и = Si (ОН)2, образующимся на гидратированной поверхности кварцевой частицы. Их роль в развитии фиброза подтверждается тем, что обработка гидратированного кварца триметилхлорсиланом блокирует значительную часть силанольных групп и подавляет развитие силикотического процесса. Пока эти факты имеют познавательное значение.
Подводя итоги исследованиям в области патогенеза силикоза в физико-химическом аспекте, нужно признать, что в настоящее время имеют право на существование и дальнейшую разработку физико-химические концепции: теория полимеризации кремневой кислоты, коллоидная теория и теория механического действия кварца.
v Решение вопроса о механизме действия пыли еще не отвечает на вопрос о механизме развития под ее влиянием патологической соединительной ткани — фиброза. Установлен бесспорный факт, что под влиянием пыли, особенно кварцевой, происходит денатурация тканевых белков, т. е. нарушение структуры белковой молекулы. Это подтверждено многочисленными исследованиями, но отнюдь не раскрывает механизма образования фиброзной ткани. Доказательств того, что в дальнейшем денатурированный белок каким-то путем превращается в грубоволокнистую соединительную ткань, не имеется. Не доказано также, что патологическая соединительная ткань является результатом защитной реакции на денатурированный белок.
Некоторую связь с денатурацией белков имеет иммунобиологическая теория патогенеза пылевого фиброза, согласно которой частицы кварца адсорбируют α- и ү-глобулины крови. Адсорбированные белки приобретают свойства аутоантигенов. Развитие фиброзного процесса, следовательно, является результатом иммунобиологической реакции организма. Эта концепция требует еще доказательств.
В последние годы в СССР усиленно разрабатывается новый путь раскрытия механизма фиброзообразования под влиянием пыли. Путем динамического исследования изменения аминокислотного состава легочной ткани под влиянием кварцевой пыли установлен активный биосинтез коллагена — основного белкового вещества соединительной ткани. Образованию коллагена предшествует накопление аминокислот, пролина и лизина, являющихся предшественниками оксипролина и оксилизина — аминокислот, входящих в состав коллагена. В легких происходит накопление аскорбиновой кислоты, необходимой для синтеза коллагена. При исключении из пищи аскорбиновой кислоты коллаген не накапливается и пылевой фиброз не развивается. Одновременно происходит накопление мукопротеидов — основного межуточного вещества соединительной ткани. Коллаген в дальнейшем гиалинизируется и превращается в грубоволокнистую ткань.
Из сказанного можно сделать вывод, что раскрытие патогенеза пылевого фиброза возможно путем выяснения механизма биосинтеза коллагена под влиянием пыли. Не исключено, что активный биосинтез коллагена имеет непосредственную связь с иммунобиологическими процессами в организме, происходящими под влиянием указанных выше антигенов. Выяснение патогенеза пылевого фиброза позволит разработать меры индивидуальной профилактики и на известном этапе заболевания методы патогенетического лечения.
Имеется ряд доказательств участия гормональной системы в патологическом процессе при пылевом фиброзе. Некоторые из гормонов угнетают фиброзную реакцию, другие — стимулируют ее. Так, например, АКТГ, адреналин в малых дозах, кортизон, эстрогены, инсулин, тироксин подавляют склеротическую реакцию, в то время как дезоксикортикостеронацетат и тестостеронпропионат, наоборот, активируют ее.
Огромное значение для развития фиброзного процесса имеет функциональное состояние центральной нервной системы. Доказано, что сенсибилизация организма, т. е. повышение его реактивности, усиливает образование склеротической ткани. В молодом возрасте вследствие повышенной реактивности фиброзный процесс под влиянием кварцевой пыли протекает агрессивнее.
Введение новокаина в организм подавляет фиброзную реакцию, возникшую под действием кварцевой пыли. Действие новокаина в данном случае не заключается в местной анестезии, а связано с его способностью подавлять интероцептивные рефлексы и угнетающе действовать на передачу возбуждения в центральных синапсах соответствующих рефлекторных дуг.
При силикозе поражается также нервная система. Морфологические изменения обнаружены в терминальных отделах нервной системы легких, а также подкорковых центрах и в коре головного мозга.
Выявление роли реактивности организма в фиброгенезе имеет не только теоретическое, но и большое практическое значение. В эксперименте получен положительный результат при нормализации реактивности организма путем облучения определенными дозами ультрафиолетовых лучей и применения преимущественно белкового пищевого рациона.
На течение силикоза и сроки его развития (по-видимому, в связи с изменением реактивности организма) оказывают влияние факторы внешней среды. Силикоз быстрее развивается при одновременном вдыхании пыли и раздражающих газов (сернистый ангидрид, окислы азота и др.), а также окиси углерода. Более быстрое развитие силикоза наблюдалось под влиянием умеренного охлаждения организма и при тяжелой физической работе. Указанные факты должны учитываться при трудоустройстве больных силикозом.