CC BY
33
Раздел VI
РЕДАКЦИОННЫЙ ПОРТФЕЛЬ
УДК 591.433:576.7
КОНСИСТЕНЦИЯ ПИЩИ КАК ФАКТОР ПОСТНАТАЛЬНОГО МОРФОГЕНЕЗА МУСКУЛАТУРЫ ЖЕЛУДКА (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
В.Ф. СЫЧ, О.С. ВОРОНОВА, Ю.Н. КОНДРАТЕНКО, А.Ф. САНЖАПОВА
Ключевые слова: диспергированная пища, мышечная оболочка
Желудочно-кишечный тракт не без оснований рассматривается одним из наиболее пластичных звеньев в цепи адаптационных перестроек организма. Любые изменения условий внешней среды вызывают масштабные изменения его морфогенеза и функциональных возможностей [5]. Интерес к проблеме морфологической роли физических свойств пищи в становлении органов пищеварительной системы возрос на рубеже XX и XXI веков в связи с ускорением изменений характера питания современного человека, в котором все более преобладают тщательно механически обработанные мягкие и пастообразные пищевые продукты [14]. Следствием этого стали обретающие широкое распространение патологические изменения пародонта жевательных мышц, одонтогенные воспалительные процессы челюстного аппарата, а также разнообразные дисфункции и патологии органов пищеварительного тракта [2, 3]. Результатами проводимых с 2001 года учеными кафедры общей биологии Ульяновского государственного университета исследований впервые установлено, что к таким морфологическим факторам следует относить физические свойства пищи, в частности, ее консистенцию [2, 3, 10]. Полученные результаты исследования свидетельствуют о том, что длительное питание предварительно механически размельченной (диспергированной) пищей вызывает устойчивые морфологические изменения различных структур слизистой и мышечной оболочек стенки пищевода, тонкого и толстого кишечника на клеточном, тканевом и органном уровнях [10-13].
Настоящая работа посвящена данным экспериментальноморфологического исследования постнатального развития гладкой мускулатуры слизистой и мышечной оболочек желудка при питании диспергированной пищей. Выбор объекта исследования определялся важной ролью мышечных слоев слизистой и мышечной оболочек в моторно-эвакуаторном обеспечении практически всех функций желудка как важнейшего и в то же время крайне специализированного отдела пищеварительного тракта.
Цель исследования - изучение морфологических особенностей постнатального развития гладкой мускулатуры стенки желудка белых крыс при питании пищей с измененными путем предварительной диспергации физическими свойствами.
Материал и методы. Материалом исследования послужили 100 самцов белых беспородных крыс, которые на 21-е сутки постнатального онтогенеза были произвольно разделены на контрольную и опытную группы. Животные контрольной группы содержались в обычных условиях вивария на естественном для грызунов корме, основу которого составляли цельное зерно пшеницы и разрезанные на большие куски овощи. Животным опытной группы скармливали механически обработанную с помощью мясорубки (овощи) или мельницы (зерно) пищу того же состава. Использование для размельчения пищи бытовых приборов и, как следствие этого, неоднородность получаемых после обработки или пищевых частиц по размеру призваны были воспроизвести с максимальной степенью приближения ту обработку пищи, которую использует человек. Исследование велось с учетом количественного состава рациона, пищевой ценности и сбалансированности его компонентов. Животным обеспечивался свободный доступ к пище и воде в любое время суток. Другие условия содержания животных контрольной и опытной групп были идентичными. Участки стенки фундального отдела желудка брали у контрольных и опытных животных в разные периоды онтогенеза: поздний молочный (21 сутки), препубертатный (60
сутки), репродуктивный (1S0 сутки), первой зрелости (360 сутки) [7]. Количество животных в каждой систематической группе (шесть и более) обеспечивало репрезентативность выборки.
Эксперимент проводился в соответствии с правилами гуманного обращения с животными, которые регламентированы «Правилами проведения работ и использования экспериментальных животных», утвержденных Приказом МЗ СССР №755 от 12 августа 1977 г., а также положениями Хельсинской Декларации Всемирной Медицинской Ассоциации от 1964 г., дополненной в 1975, 19S3 и 19S9 г.г. Материал (фрагменты стенки желудка) фиксировали в 10% нейтральном формалине, затем обезвоживали в спиртах восходящей концентрации и заключали в парафин. Поперечные срезы стенки желудка толщиной 5 мкм изготавливали с помощью микротома МПС-2. После депарафинирования срезы окрашивали гематоксилин-эозином и заключали в бальзам. Морфометрия структур фундального отдела желудка проводилась с помощью компьютеризированной видеотестсистемы, включающей микроскоп «Axiostar plus» (Carl Zeiss), цифровую фотокамеру «Canon Power Shot G 5» (Canon) и специальную компьютерную программу обработки морфометрических данных «Mecos-І». В процессе морфометрических исследований руководствовались рекомендациями Г. Г. Автандилова [1]. Полученные морфометрические данные подвергали статистической обработке с определением критерия значимости (Т) по Стьюденту, уровень значимости был принят р<0,05.
Результаты. Мышечная оболочка фундального отдела желудка 21-суточных животных, общая толщина которой составляет 32,00±0,45 мкм, характеризуется значительным преобладанием степени развития циркулярного слоя над продольным (показатели толщины составляют соответственно 23,50±0,53 мкм и 9,00±0,35 мкм). На 60-е сутки постнатального онтогенеза мышечная оболочка утолщается у животных как контрольной, так и опытной групп (рис. 1), при этом показатель ее толщины у 60-суточных животных опытной группы (92,23±1,37 мкм) достоверно (р<0,05) превышает таковой у животных контрольной группы (67,00±1,59 мкм). Обращает внимание тот факт, что общее утолщение мышечной оболочки обеспечивается, в основном, ее циркулярным слоем (табл. 1). Толщина последнего увеличивается за этот период до 52,73±2,14 мкм у животных контрольной группы и до 75,31±1,93 мкм у опытных животных (р<0,05), в то время как аналогичные показатели для продольного слоя мышечной оболочки составляют соответственно 14,27±0,67 мкм и 16,92±0,15 мкм (р<0,05). Основу утолщения циркулярного и продольного слоев мышечной оболочки у 60-суточных животных опытной группы составляет гипертрофия гладких миоцитов, на которую указывает увеличение относительного объема их ядер (р<0,05). Площадь сечения (и, соответственно, объем) ядер гладких миоцитов циркулярного слоя у 60-суточных животных опытной группы составляет 12,S4±0,24 мкм2, тогда как у животных контрольной группы - 8,98±0,31 мкм2 (р<0,05). Этот же показатель для гладких миоцитов продольного слоя у животных опытной группы составляет 13,1S±0,40 мкм2, у животных контрольной группы - 9,0S±1,10 мкм2 (р<0,05). При этом как в циркулярном, так и в продольном слоях показатели количества ядер гладких миоцитов на стандартной площади среза у 60-суточных животных контрольной группы превышают соответствующие показатели для опытных животных (р<0,05).
Интенсивное утолщение мышечной оболочки фундального отдела желудка продолжается также в последующий период развития (60-1S0 сутки): у опытных животных ее общая толщина достигает 124,51±1,9 мкм (р<0,05), у животных контрольной группы - 104,21±1,32 мкм. При этом толщина циркулярного слоя мышечной оболочки увеличивается до 102,61±2,23 мкм у 180-суточных животных опытной группы и до 86,52±1,61 мкм в контроле (р<0,05), показатели толщины продольного слоя мышечной оболочки возрастают соответственно до 21,90±0,45 мкм и
17,69±0,93 мкм (табл. 2). Площадь сечения ядер гладких миоци-тов циркулярного слоя у 180-суточных животных опытной группы составляет 16,66±0,94 мкм2, тогда как у животных контрольной группы - 11,84±0,15 мкм2 (р<0,05). Этот же показатель для гладких миоцитов продольного слоя у животных опытной группы равен 16,60±0,55 мкм2, у животных контроля - 12,28±0,22 мкм2 (р<0,05). Характер изменений ядерно-цитоплазматического отношения гладких миоцитов как циркулярного, так и продольного слоев, возрастание плотности расположения клеточных ядер в толще среза гладкой мышечной ткани у 180-суточных животных (табл. 1, 2), питающихся диспергированной пищей, дает основания предположить возможность пролиферации гладких миоцитов в слоях мышечной оболочки (рис.2).
Рис. 1. Мышечная оболочка фундального отдела желудка (поперечный срез) 60-суточных животных контрольной (а) и опытной (б) групп. Окраска гематоксилин-эозином, х1000, ЦС - циркулярный слой, ПС - продольный слой
Таблица 1
Морфометрические показатели циркулярного слоя мышечной оболочки фундального отдела желудка в норме (животные контрольной группы) и при потреблении диспергированной пищи (животные опытной группы)
Возраст (сутки) Толщина ЦС МО (мкм) Площадь сечения ядер ГМ ЦС МО (мкм2) Количество ядер ГМ ЦС МО на ст. пл. среза (%о)
21 контроль 23,50±0,53 6,08±0,44 7,23±0,24
60 контроль 52,73±2,14' 8,98±0,31' 5,11±0,42'
опыт I 75,31±1,93'+ 12,84±0,24'+ 3,42±0,11'+
180 контроль 86,52±1,61' 11,84±0,15' 2,94±0,27
опыт I 102,61±2,23'+ 16,66±0,94'+ 3,28±0,22+
360 контроль 90,30±1,60 11,58±0,26 3,50±0,34
опыт I 106,8±3,20+ 16,55±0,82+ 2,54±0,12+
Примечание: ГМ - гладкие миоциты, ЦС - циркулярный слой, МО -мышечная оболочка; *- достоверные отличия от предыдущего значения, + - достоверные отличия от контрольных значений (при р<0,05)
Рис. 2. Стенка фундального отдела желудка (поперечный срез) 180-суточных животных контрольной (а) и опытной (б) групп. Окраска гематоксилин-эозином, х100, 1 - фундальные железы, 2 - мышечная пластинка слизистой оболочки, 3 - мышечная оболочка
Таблица 2
Морфометрические показатели продольного слоя мышечной оболочки фундального отдела желудка в норме (животные контрольной группы) и при потреблении диспергированной пищи (животные опытной группы)
Возраст (сутки) Толщина ПС МО (мкм) Площадь сечения ядер ГМ ПС МО (мкм2) Число ядер ГМ ПС МО на ст. пл. среза (% )
21 контроль 9,00±0,35 6,84±0,89 7,15±0,13
60 контроль 14,27±0,67' 9,08±1,10' 4,76±0,33'
опыт I 16,92±0,15'+ 13,18±0,40 '+ 3,10±0,52'+
180 контроль 17,69±0,93' 12,28±0,22' 2,87±0,45
опыт I 21,9±0,45'+ 16,60±0,55 '+ 3,70±0,28+
360 контроль 18,20±0,80 12,08±0,34 3,74±0,15
опыт I 22,30±0,40+ 16,65±0,76+ 2,65±0,34+
Примечание: ГМ - гладкие миоциты, ПС - продольный слой, МО - мышечная оболочка; *- достоверные отличия от предыдущего значения, + -достоверные отличия от контрольных значений (при р<0,05).
Рис. 3. Мышечная пластинка (МП) слизистой оболочки фундального отдела желудка (поперечный срез) 60-суточных животных контрольной (а) и опытной (б) групп. Окраска гематоксилин-эозином, хІ00
Таблица 3
Морфометрические показатели мышечной пластинки слизистой оболочки фундального отдела желудка в норме (животные контрольной группы) и при потреблении диспергированной пищи (животные опытной группы)
Воз- раст (су- тки) Толщина МП СО (мкм) Площадь сечения ядер ГМ МП СО(мкм2) Количество ядер ГМ МП СО на ст. пл. среза (% )
21 контроль 6,81±0,20 6,30±0,20 6,85±0,22
60 контроль 10,56±0,30' 10,30±0,30' 4,16±0,35'
опыт I 8,14±0,40'+ 8,09±0,40 '+ 5,10±0,14'+
180 контроль 12,27±0,80 13,14±0,80' 2,80±0,30
опыт I 7,37±0,23+ 6,92±0,23+ 6,10±0,23+
360 контроль 11,67±0,30 14,50±0,30 3,10±0,20
опыт I 7,37±0,70+ 7,03±0,70+ 5,70±0,30+
Примечание: ГМ - гладкие миоциты, МП - мышечная пластинка, СО -слизистая оболочка; *- достоверные отличия от предыдущего значения, + -достоверные отличия от контрольных значений (при р<0,05).
К 360-м суткам постнатального онтогенеза толщина циркулярного слоя мышечной оболочки увеличивается до 106,80±3,20 мкм у животных опытной группы и до 90,30±1,60 мкм у контрольных животных (р<0,05), показатели толщины продольного слоя мышечной оболочки составляют соответственно 22,30±0,40 мкм и 18,20±0,80 мкм (р<0,05). Площадь сечения ядер гладких миоцитов циркулярного слоя у 360-суточных животных опытной группы достигает 16,55±0,82 мкм2, тогда как у животных контрольной группы - 11,58±0,26 мкм2 (р<0,05). Этот же показатель для гладких миоцитов продольного слоя у 360-суточных животных опытной группы равен 16,65±0,76 мкм2, у контрольных животных - 12,08±0,34 мкм2 (р<0,05). При этом у животных опытной группы увеличивается объем цитоплазмы гладких миоцитов циркулярного и продольного слоев, на что указывает уменьшение плотности расположения их ядер (р<0,05). В связи с описанными выше изменениями постнатального морфогенеза мышечной оболочки фундального отдела желудка белых крыс при питании диспергированной пищей несомненный интерес представляют сравнение их с преобразованиями другой мышечной структурой стенки желудка - мышечной пластинки слизистой оболочки. В ходе раннего постнатального онтогенеза (21-60 сутки) имеет место утолщение мышечной пластинки слизистой оболочки желудка, интенсивность которого различается у контрольных и опытных животных: у последних она оказывается ниже, чем у первых (р<0,05). Следствием этого являются статистически значимые различия соответствующих показателей у 60-суточных животных контрольной и опытной групп. В результате к 60-м суткам постнатального онтогенеза мышечная пластинка слизистой оболочки желудка животных, потребляющих диспергированную пищу, оказывается на 22,92 % тоньше, чем у животных контрольной группы (рис. 3). В свою очередь, объем (площадь сечения) ядер гладких миоцитов мышечной пластинки опытных животных уменьшается по отношению к соответствующему показателю у животных контрольной группы (значения у 60-суточных опытных и контрольных животных составляют 8,14±0,40 мкм2 и 10,56±0,30 мкм2, р<0,05). Плотность расположения ядер гладких миоцитов мышечной пластинки слизистой оболочки желудка у 60-суточных животных как контрольной, так и опытной групп снижается, при этом у последних она остается достоверно больше, чем у контрольных животных (табл. 3).
В репродуктивный период (60-180 сутки) мышечная пластинка слизистой оболочки желудка животных опытной группы значительно истончается, в то время как у контрольных животных она продолжает утолщаться (р<0,05). Вследствие этого к 180-м суткам постнатального онтогенеза толщина мышечной пластинки слизистой оболочки желудка контрольных животных на 39,93 % превышает таковую животных опытной группы
(р<0,05). Наблюдаемое истончение мышечной пластинки слизистой оболочки 180-суточных животных опытной группы обусловливалось уменьшением (р<0,05) относительного объема (площади сечения) ядер и цитоплазмы гладких миоцитов. При этом отмечается относительная стабилизация плотности расположения ядер гладких миоцитов мышечной пластинки у 180-суточных животных обеих групп, однако достоверные различия в показателях между контрольными и опытными животными сохраняются (р<0,05). В последующем (180-360 сутки) отмечается относительная стабилизация показателей структурных компонентов мышечной пластинки слизистой оболочки у животных обеих групп, с сохранением достоверных различий между показателями контрольных и опытных животных (р<0,05).
Результаты исследования говорят о том, что питание исключительно диспергированной пищей с 21-х суток постнаталь-ного онтогенеза вызывает уже на 60-е сутки гипертрофию мышечной оболочки фундального отдела желудка белых крыс, в результате которой ее толщина за такой сравнительно короткий период почти удваивается. Гипертрофия мышечной оболочки в целом обеспечивается гипертрофией каждого из образующих ее слоев: как циркулярный, так и продольный слои утолщаются на 60-е сутки у опытных животных более значительно, чем в контроле и эти различия между ними свойственны всем последующим изученным периодам онтогенеза. Принимая во внимание соотношение абсолютных показателей толщины циркулярного и продольного слоев можно утверждать, что основу гипертрофии мышечной оболочки составляет гипертрофия циркулярного слоя.
Повышение общей функциональной активности гладкой мышечной ткани стенки желудка при питании диспергированной пищей может обусловливаться поступлением чрезмерно увеличенного количества химуса в полость желудка. Опытные животные, по данным наших систематических наблюдений, поедали в
1,6 раза (р<0,05) больше пищи в диспергированном виде, чем животные контрольной группы, питавшиеся недиспергированной пищей. Такое переедание животных I опытной группы мы склонны объяснять более поздним наступлением преабсортивного (сенсорного) насыщения вследствие более позднего поступления рефлекторных импульсов от механорецепторов слизистой оболочки полости рта, глотки, пищевода и желудка, обусловленного слабым раздражающим действием диспергированной пищи на механорецепторы [4, 5]. Тем не менее, несмотря на увеличение массы ежесуточно потребляемой пищи, масса тела опытных животных во все изученные периоды онтогенеза уступает таковой животных контрольной группы (р<0,05). Это позволяет предположить, что питание диспергированной пищей оказывает сложное системное влияние на организм, обусловливаемое, в первую очередь, устойчивыми нарушениями усвоения диспергированной пищи и функциональными расстройствами пищеварительной системы в целом [8, 15].
Утолщение мышечной оболочки желудка при возросшей общей функциональной активности обеспечивается посредством двух биологических механизмов: 1) гипертрофии гладких миоци-тов, являющейся основным относительно быстро реализуемым способом общего увеличения функциональных возможностей пласта гладкой мышечной ткани; 2) пролиферации и последующей дифференцировки гладких миоцитов, которые наступают более редко в определенных условиях длительных воздействий на гладкую мышечную ткань. Гипертрофия мышечной оболочки желудка в целом может быть обусловлено также усилением ее моторики, вызываемой повышенным раздражением слизистой оболочки желудка недостаточно переваренной (вследствие возникающей при избыточном потреблении диспергированной пищи секреторной недостаточности желудка) массой химуса [8]. Известно, что при потреблении мелкоизмельченной пищи снижается количество выделяемого желудочного сока с одновременным уменьшением содержания в нем слизи, ферментативных единиц и соляной кислоты, увеличивается латентный период сокоотделения в желудке и кишечнике, а развитие желудочных желез в постнатальном онтогенезе характеризуется гипотрофическими изменениями [5, 9], что приводит к нарушению многих функций желудка. Наблюдаемый при этом недостаток соляной кислоты и угнетение процессов расщепления с участием пепсина нарушают весь процесс пищеварения в желудке. Отсутствие свободной соляной кислоты в полости желудка вызывает, в частности, выраженное нарушение физиологического механизма эвакуации химуса из полости желудка в полость двенадцатиперстной кишки
[4, 14]. В результате в кишечник поступает пища, не подвергшаяся оптимальной предварительной обработке.
Заключение. Длительное питание исключительно диспергированной пищей обусловливает отклонения в развитии гладкой мышечной ткани фундального отдела желудка белых крыс. При этом имеет место прямо противоположная тенденция характера изменений гладкой мышечной ткани в слизистой и мышечной оболочках: ответственная за моторную и эвакуаторную функции желудка мышечная оболочка подвергается гипертрофии, а участвующая в перемещениях слизистой оболочки и выделении секрета желудочных желез мышечная пластинка претерпевает гипотрофию, с возрастом переходящую в атрофию. Объяснение прямо противоположной тенденции преобразований гладкой мышечной ткани мышечной пластинки возможно при сопоставлении ее морфологических показателей с таковыми эпителиальных структур и желез слизистой оболочки в целом. Последние характеризуются гипотрофическим вариантом развития у опытных животных по отношению к животным контрольной группы [14]. Питание диспергированной пищей, с одной стороны, резко ограничивает общее время питания (пережевывания пищи) и сокращает сложнорефлекторную цефалическую фазу желудочной секреции, обусловливая в конечном итоге общее снижение функциональной активности слизистой оболочки желудка и изменение направления развития фундальных желез в сторону гипо-функционального варианта [5, 14]. С другой стороны переполнение более, чем в 1,5 раза полости желудка поедаемой диспергированной пищей, несомненно, приводит к ее чрезмерному растяжению, следствием которого являются: а) нарушение нормального протекания желудочной секреции и внутриполостного расщепления компонентов химуса; б) значительное ослабление роли тонких движений слизистой, формирования ею складок и иных анатомических образований, необходимых при нормальном наполнении желудка, обеспечиваемых мышечной пластинкой слизистой оболочки; в) изменение нормального соотношения общей функциональной роли мышечной пластинки слизистой оболочки и мышечной оболочки в пользу последней.
Описанные изменения гладкой мышечной ткани слизистой и мышечной оболочек соответствуют общебиологическому принципу морфо-функциональных корреляций - «усиление одного за счет ослабления другого» при неизменных пластических и энергетических затратах организма на формирование и развитие обеих структур в целом. В качестве подтверждения этому можно привести данные о соотношении в постнатальном онтогенезе структур мышечной и слизистой оболочек ободочной кишки [13].
Литература
1. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия. М.: Медицина, 1990. 384 с.
2. Анисимова Е.В. Морфологические особенности микро-циркуляторного русла мышц челюстного аппарата при гиподинамии в раннем постнатальном онтогенезе белых крыс: Автореф. дис. ... к.б.н.. Саранск, 2005. 24 с.
3. Беззубенкова О.Е. Особенности морфогенеза эфферентной интраорганной иннервации мускулатуры челюстного аппарата при гиподинамии в раннем постнатальном онтогенезе белых крыс: Автореф. дис. к.б.н.. Саранск, 2005. -22 с.
4. Богач П.Г., Гройсман С.Д. // Вопросы питания. 1959. №2.
С. 56-62.
5. Губарь В.Л. Физиология и экспериментальная патология желудка и 12-перстной кишкиь. М.: Медицина, 1970. 308 с.
6. Кауфман О.Я. Гипертрофия и регенерация гладких мышц. М.: Наука, 1979. 184 с.
7. Махинько В.И., Никитин В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы возрастного развития. Киев: Наукова думка, 1975. С. 308-326
8. РазенковИ.П. // Избр. труды.М.: Медгиз, 1958.С.173-178.
9. Сыч В.Ф. и др. о // Рос. ж. гастроэнтерол., гепатол.и, ко-лопроктоли. М., 2007. Т. 17, № 1. С. 38-42.
10. Сыч В.Ф. и др. // Ученые записки Ульяновского ГУ. Серия Биология. Вып. 1(10). Ульяновск УлГУ, 2006. С. 86-89.
11.Сыч В.Ф. и др. // Ученые записки Ульяновского ГУ Серия: Биология. Вып. 1(10). Ульяновск УлГУ, 2006. С. 74-79.
12. Сыч, В. Ф. и др. // Морфол. вед-ти. 2005. № 3^. С. 97.
13. Сыч В.Ф. и др. // Морфол. вед-ти. 2005. № 3^. С. 94.
14. Сыч В.Ф. и др. // Морфол. вед-сти.2007.№. 1-2. С.135.
15. Kuboyata N. Moriya Y. // J. Nihon. Univ. Sch. Dend. 1995. № 37 (2).- Р. 91-96.
