CC BY
51
Григоренко Д.Е. ©
Канд. биол. наук, доцент, вед. науч. сотрудник ФГБНУ НИИ морфологии человека,
г. Москва
РЕАКЦИЯ ЛИМФОИДНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ СЕЛЕЗЕНКИ МЫШЕЙ ПОСЛЕ ДЛИТЕЛЬНОГО КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА
Аннотация
Изучена перестройка клеточного состава лимфоидных структур селезенки у самцов мышей С57/Ы6 в условиях невесомости после 30-суточного космического полета.
Выявлена различная степень реакции лимфоидных образований в органе у полетных животных. Установлено, что в периартериальных лимфоидных муфтах (ПАЛМ) селезенки мышей после космического полета происходят столь выраженные изменения в цитоархитектонике, которые характеризует снижение функциональной активности морфологической зоны созревания Т-лимфоцитов, регулирующих клеточный иммунитет в организме. После космического полета центры размножения лимфоидных узелков в селезенке мышей являются более устойчивыми структурными зонами, что свидетельствует о сохранении их функциональной активности в поддержании гуморального иммунитета в органе и в организме, в целом.
Ключевые слова: космический полет, мыши, селезенка, клеточный состав.
Keywords: space flight, mice, the spleen, the cellular composition.
При длительных космических экспедициях к числу наиболее значимых воздействий на организм человека остается невесомость, которая в связи с ограничением движений приводит к развитию гипокинезии [6,963; 7,10]. На космическом биоспутнике «БИОН-М1» проведен эксперимент по изучению влияния невесомости на клеточный механизм адаптации организма млекопитающих в условиях длительного космического полета [1,14]. Получены также новые результаты, отмечающие изменения физиологического и функционального состояния некоторых органов и тканей у полетных мышей [1,14]. При изучении невесомости на экспериментальных моделях установлено четкое изменение гомеостаза и биоэнергетики в тканях организма животных [6,963; 7,10; 9,13]. Несмотря на
многочисленные биохимические и физиологические исследования, менее всего изучены морфологические изменения органов иммуногенеза у животного организма в условиях космического полета. Вместе с тем известно, что состояние иммунной системы является основной характеристикой, обеспечивающей стабильное функционирование организма при воздействии различных внешних факторов, что дает возможность изучения
сопротивляемости организма в экстремальных ситуациях [8,288; 10,184]. В наземных экспериментах по изучению гипокинезии, которая является неизбежным спутником невесомости, проведенных на обезьянах и крысах, а также у песчанок, после 14-суточного космического полета, установлены значительные изменения в органах
иммуногенеза и в лимфоидной ткани в стенках пищеварительной системы [2,59; 3,402; 4,19; 5,67]. Исходя из этого, целью нашего исследования являлось изучение реакции лимфоидной ткани в морфофункциональных зонах селезенки у мышей после длительного 30-суточного космического полета.
Материал и метод. В качестве объекта исследований выбраны мыши самцы линии С57/Ы6 в возрасте 19-20 недель. Одна группа животных находилась в стандартных условиях вивария (виварный контроль - 6 особей), в котором показатели содержания (микроклимата) максимально приближены к показателям на биоспутнике [1,14]. Полетная группа мышей (5 особей) на борту биоспутника "БИОН-М1" находилась в условиях
© Григоренко Д.Е., 2015 г.
невесомости в течение 30 суток, где животных содержали в блоках "БИОС-МЛЖ". Животные виварной группы получали стандартный гранулированный комбикорм и воду в свободном доступе. Полетные животные в свободном доступе получали пастообразный корм, изготовленный из стандартного комбикорма, воды и казеина (в качестве загустителя), содержание воды в котором составляло 76-78% [1,14]. После окончания экспериментов животные были забиты методом цервикальной дислокации. Эксперименты выполнялись в соответствии с Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (Страсбург, 18 марта 1986) и приказом №742 Министерства высшего и среднего специального образования СССР "Об утверждении Правил проведения с использованием экспериментальных животных" от 13.11.1984.
Селезенки мышей фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина, заливали в парафин. Гистологические срезы, толщиной 4-5 мкм, окрашивали азур2-эозином, гематоксилином-эозином. Подсчет всех клеток в лимфоидных зонах селезенки проводили под микроскопом Leica при увеличении объектива - х100, под масляной иммерсией. Использовали 25-узловую морфометрическую сетку с шагом 10 мкм, вмонтированную в окуляр (10х) микроскопа. Изучен качественный и количественный клеточный состав лимфоидных структур селезенки. Анализ абсолютного и относительного (в %) числа клеток в структурных зонах органа проводили на единице площади гистологического среза (880 мкм ). Статистическая обработка результатов проведена по программе «Statistika 6.0» и Excel. Значимыми считали различия при р<0,05.
Результаты исследования. Известно, что селезенка является органом иммунной системы, которая расположена на пути магистральных сосудов организма и является фильтром, где происходит очистка крови от всех погибающих клеток, микроорганизмов или продуктов их жизнедеятельности. Наличие лимфоидных (иммунных) структур в селезенке обеспечивает иммунологический контроль за всей протекающей крови в организме [8,288; 10,184].
В эксперименте в селезенке мышей анализировали клеточный состав центров размножения лимфоидных узелков, которые являются морфологической зоной созревания В-лимфоцитов и характеризуют состояние гуморального иммунитета в организме. В селезенке мышей виварного контроля лимфоидные образования, представлены, в основном, лимфоидными узелками без центра размножения, тогда как содержание лимфоидных узелков с центрами размножения в органе немногочисленно. В этих лимфоидных узелках центры размножения небольшие, слабо выражены.
У виварных мышей в центрах размножения лимфоидных узелков плотность распределения клеток составляет 45,07 клетки на единице площади гистологического среза (880 мкм2), где основная часть всех клеток приходится на средние лимфоциты (25,27%). Малодифференцированные клетки представлены бластами и большими лимфоцитами, на долю которых приходится 12,98% (2,82%-бласты, 10,16%-большие лимфоциты) и выявлены клетки с картинами митозов (0,93%, рис.1). Встречаются также немногочисленные зрелые (антителпродуцирующие) плазматические клетки (2,04%, рис.1) и незрелые плазматические клетки (плазмобласты - 0,97%).
В центрах размножения лимфоидных узелков в равном количестве выявлены ретикулярные и деструктивно измененные клетки (19,99% и 18,75%) и несколько меньше составляют малые лимфоциты - 14,08%. Имеются макрофаги, которых в 3,7 раза меньше, чем деструктивно измененных клеток (4,98%, рис.1).
Изучен клеточный состав периартериальных лимфоидных муфт (ПАЛМ), которые является морфологической зоной созревания и накопления Т-лимфоцитов, определяющих состояние клеточного иммунитета в селезенке мышей. В селезенке мышей виварного контроля периартериальные лимфоидные муфты (ПАЛМ) широкие, четко
дифференцируются. Плотность распределения клеток в них составляет 56,73 клетки на стандартной площади среза, основную долю среди которых (61,0%) составляют лимфоциты - малые и средние лимфоциты (46,37% и 14,63%, соответственно). В ПАЛМ среди клеток лимфоидного ряда выявлены также бласты (0,11%) и большие лимфоциты (2,71%, рис.2). Плазматические клетки (рис.2) представлены незрелыми плазмобластами (0,58%) и зрелыми (антителпродуцирующими) плазмоцитами (1,68%). Выявлены клетки в состоянии
деструкции (13,67%, рис.2) и макрофаги (2,90%). Клетки с картинами митозов
отсутствуют.
После 30-суточного космического полета, по сравнению с виварным контролем, в селезенке мышей выявлены резкие изменения в реакции клеточного состава лимфоидной ткани. Установлено, что после космического полета в центрах размножения лимфоидных узелков, общее содержание малодифференцированных клеток уменьшается в 2,5 раза, исчезают клетки с картинами митозов. Резко снижается доля зрелых (антителпродуцирующих) плазматических клеток (плазмоцитов) в 2,8 раза (рис.1). У полетных животных отмечается тенденция в увеличении числа деструктивно измененных клеток (в 1,2 раза), тогда как макрофагальная активность клеток резко снижается (в 1,9
раза).
В периартериальной лимфоидной муфте (ПАЛМ) селезенки мышей после
космического полета отсутствуют клетки с картинами митозов, исчезают бласты, доля больших лимфоцитов уменьшается в 2,0 раза (рис.2). При этом отмечено снижение числа антителпродуцирующих клеток - плазмоцитов в 1,8 раза (рис. 2). В ПАЛМ после
космического полета доля малых лимфоцитов уменьшается на 12,06%. После космического полета, в сравнении с виварным контролем, на фоне резкого усиления деструкции клеток (в 1,8 раза) содержание макрофагов снижается в 1,8 раза. При этом появляются клетки гранулоцитарного ряда (0,53% нейтрофилов).
Обсуждение. В результате проведенного исследования выявлено, что у мышей
виварного контроля показатели клеточного состава лимфоидных структур в селезенке свидетельствуют о высокой степени активности как гуморального, так и клеточного иммунитета. Так, в селезенке в центрах размножения лимфоидных узелков эти результаты подтверждаются активным уровнем лимфоцитопоэза и бласттрансформации клеток (наличием митозов, бластов, больших лимфоцитов). В ПАЛМ также отмечается
значительное накопление количества малых лимфоцитов, малодифференцированных клеток и антителпродуцирующих плазматических клеток, что характеризует активное созревание Т-лимфоцитов и иммуноцитопоэз у виварных мышей [10,184].
Вместе с тем установлено, что под влиянием космических факторов, в том числе невесомости, в селезенке мышей происходят резкие изменения в соотношении клеток лимфоидного ряда в изучаемых морфофункциональных зонах органа. При этом отмечаются как общие закономерности в реакции клеточного состава лимфоидных зон (в центрах
размножения лимфоидных узелков и в ПАЛМ), так и четко выраженные локальные особенности в их реакции.
Одним из основных показателей общего характера в изменении цитоархитектоники лимфоидных структур у полетных мышей является резкое уменьшение количества малодифференцированных клеток. Установлено, что содержание бластов в центрах размножения лимфоидных узелков снижается в 4,7 раза, тогда как в ПАЛМ эти клетки совсем исчезают. При этом в изучаемых лимфоидных зонах органа доля больших лимфоцитов уменьшается в равной степени (в 2,0 раза). Как в центрах размножения
лимфоидных узелков, так и в ПАЛМ практически в равной степени (в 5,8 раз и 6,6 раза) резко снижается число плазмоцитов, что свидетельствует о снижении иммунопоэтической функции и созревании антителпродуцирующих клеток. [5,67; 10,184]. Вместе с тем в изучаемых лимфоидных зонах селезенки отмечено также равное снижение утилизирующей функции макрофагов [8,288], количество которых уменьшается в 1,9-1,8 раза.
Наряду с общими признаками в перестройке клеточного состава в лимфоидных зонах органа, четко отмечаются локальные особенности в их реакции после космического полета. Так, в центрах размножения лимфоидных узелков исчезают клетки с картинами митозов, что связано с резким снижением активности лимфоцитопоэза [10,184; 12,236]. Наряду с этим, присутствие бластных форм клеток, которые, видимо, поступают в эту зону селезенки по сосудам, характеризует сохранение бласттрансформации клеток и функциональной активности центров размножения лимфоидных узелков, что дает возможность поддерживать созревание В-лимфоцитов, ответственных за гуморальный иммунитет в селезенке и в организме, в целом [10,184; 11,75096].
В противоположность этому, в ПАЛМ у полетных мышей полностью подавляется лимфоцитопоэз (отсутствуют клетки с картинами митозов и исчезают бласты), что свидетельствует о резком снижении функциональной активности этой зоны селезенки [11,75097]. При этом в ПАЛМ, по сравнению с центрами размножения лимфоидных узелков, значительно снижается содержание малых лимфоцитов и более резко усиливается деструкция клеток.
Таким образом, установлен различный характер повреждения функциональной активности лимфоидных (иммунных) образований (Т- и В- морфологических зон) в селезенке мышей после космического полета. Исследование показало, что наиболее уязвимой структурой в селезенке мышей являются периартериальные лимфоидные муфты (ПАЛМ), когда практически подавляется их функция, что приводит к резкому снижению клеточного иммунитета в организме. Как отмечается в литературе [10,184], резкие изменения в содержании клеток в органах иммунной системы, приводят к нарушению их функциональной активности и возможности развития иммунодефицитного состояния в организме. На этом фоне у полетных животных центры размножения лимфоидных узелков в селезенке остаются более устойчивыми структурами, где, видимо, компенсаторно сохраняется их функциональная активность в поддержании и созревании В-лимфоцитов, регулирующих гуморальный иммунитет в органе.
Литература
1. Андреев - Андриевский А.А., Шенкман Б.С., Попова А.С., Долгов О.Н, Анохин К.В., Солдатов П.Э., Виноградова О.Л. Ильин Е.А., Сычев В.Н. Экспериментальные исследования на мышах по программе полета биоспутника "Бион-М1". Авиакосмическая и экологическая медицина. 2014.-т.48.-№1.- с.14-27.
2. Гарунова К.А., Григоренко Д.Е., Аминова Г.Г. Реакция брыжеечных лимфатических узлов крыс при моделировании гипокинезии. Морфология. 2011.- № 1.- с. 59-61.
3. Григоренко Д.Е., Васянина К.Х. Реакция лимфоидной ткани в стенке 12-перстной кишки и лимфоидной бляшки у крыс при моделировании гипокинезии. Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2013- № 4 (51).- с.402-406.
4. Григоренко Д.Е., Ерофеева Л.М, Корольков В.И., М.Р. Сапин М.Р. Длительное воздействие гипокинезии на структурную организацию паховых лимфатических узлов обезьян. Вестник новых мед. технологий. 2005.- т.12.- №1.- с. 19-21.
5. Григоренко Д.Е., Сапин М.Р. Перестройка лимфоидных структур селезенки у песчанок после космического полета. Морфология. 2012.- в.4.- с.67-71.
6. Григорьев А.И., Ильин Е.А. Животные в космосе. Вест. Рос. Академии наук. М.- 2007.- т.77.-№11.- с. 963-973.
7. Козловская И.Б. Механизмы влияния невесомости на системы управления жизнеобеспечения организма. В кн.: Тез. докладов Междунар. конф. по физиологии мышечной деятельности. М., Изд-во СИП РИА. 2002.- с. 10-15.
8. Константинова И.В. Система иммунитета в экстремальных условиях. Проблемы космической биологии. М.. Наука. 1989.- Т. 59,.-288 с.
9. Ларина И.М. 2004. Космический полет и регуляция метаболизма у человека. М. Наука, 2004.- с. 13-16.
10. Сапин М.Р., Никитюк Д.Б. Иммунная система, стресс и иммунодефицит. М.. АПП «Джангар», 2000.- 184 с.
11. GridleyD.S., Mao X.W.,Stodieck L.S. et al. Changes in Mouse Thymus and Spleen after Return from the STS-135 Mission in Space//PLOS ONE, 2013, v.8, №9, p. e75097.
12. Gray D. Understanding germinal centre. Res. Immunol., 1991.- v. 142, p. 236-242.
