CC BY
13
э
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПОСТТИРЕОИДЭКТОМИЧЕСКАЯ ЖИРОВАЯ БОЛЕЗНЬ ПЕЧЕНИ У КРЫС *
Джулай Г. С., Щелоченков С. В., Петрова М. Б., Бибикова А. А. ГБОУ ВПО Тверской государственный медицинский университет Минздрава России
EXPERIMENTAL POSTTERIOIDEKTOMIC FATTY LIVER DISEASE IN RATS
Dzhulay G. S., Shchelochenkov S. V., Petrova M. B., Bibikova A. A.
Public budgetary educational institution of higher education «Tver State Medical University Healthcare of the Russia
Джулай Г. С., ГБОУ ВПО Тверской ГМУ Минздрава России, заведующая кафедрой факультетской терапии, профессор, доктор медицинских наук; Щелоченков С. В., ГБОУ ВПО Тверской ГМУ Минздрава России, кафедра факультетской терапии, аспирант Петрова М. Б., ГБОУ ВПО Тверской ГМУ Минздрава России, заведующая кафедрой биологии, профессор, доктор биологических наук;
Бибикова А. А., ГБОУ ВПО Тверской ГМУ Минздрава России, ассистент кафедры анатомии человека, кандидат медицинских наук.
G. S. Dzhulay—Tver State Medical University, Head of the Department for Intermediate Course of Internal Medicine, Professor, MD S. V. Shchelochenkov—Tver State Medical University, Department for Intermediate Course of Internal Medicine, graduate; M. B. Petrova — Tver State Medical University, Head of the Department of Biology, Professor, Dr.Sci.Biol; A. A. Bibikova — Tver State Medical University, Human Anatomy Department, Assistant, Ph.D. in Medicine.
Резюме
Цель исследования. изучить морфологические особенности печени у животных в разные сроки послеоперационного гипотиреоза для воспроизведения экспериментальной жировой болезни печени. Материалы и методы: тиреоидэктомия выполнена 20 лабораторным крысам-самкам нелинейной породы, 10 особям проведена мобилизация щитовидной железы без тиреоидэктомии. Изучена на светооптическом уровне морфологическая картина печени у крыс в сроках 4 и 8 недель после оперативного вмешательства. Результаты. на 4-й неделе после тиреоидэктомии в печени крыс обнаружена белково-жировая дистрофия с фокусами воспалительной инфильтрации, на фоне серозного отека. На 8-й неделе эксперимента наблюдалось прогрес-сирование дистрофических, некровоспалительных процессов: выраженная гидропическая дистрофия, мелкокапельный стеатоз и появление перипортального фиброза.
Ключевые слова: жировая болезнь печени, постоперационный гипотиреоз, белковая дистрофия, стеатоз, фиброз. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология 2016; 126 (2): 35-39
Summary
The aim was to investigate the morphological features of the liver in animals at different periods of post-operative hypothyroidism to reproduce the experimental fatty liver disease.
Materials and methods: thyroidectomy was performed 20 laboratory rats, females breed nonlinear, thyroid was mobilized without thyroid thyroidectomy to 10 individuals. The morphological pattern of the rat's liver was studied in terms of 4 and 8 weeks after surgery at the light optical level.
Results. 4 weeks after thyroidectomy was found in rat liver protein and fatty degeneration with focal of inflammatory infiltration, against the backdrop of a serous edema. On the 8th week of the experiment observed the progression of degenerative, necroinflammatory processes expressed hydropic dystrophy, atomizing steatosis and the appearance of periportal fibrosis.
Keywords: fatty liver disease, postoperative hypothyroidism, steatosis, protein degeneration, fibrosis. Eksperimental'naya i Klinicheskaya Gastroenterologiya 2016; 126 (2): 35-39
* Иллюстрации к статье — на цветной вклейке в журнал.
Джулай Галина Семеновна
Dzhulay Galina S. djoulai@mail.ru
Введение
В последние десятилетия внимание клиницистов и морфологов стала привлекать проблема неалкогольной жировой болезни печени (НАЖБП) как в связи с ее высокой частотой в популяции, так и с накоплением информации, касающейся патогенетического единства данного заболевания с метаболическим синдромом (МС) [1-4], представляющим реальную эпидемиологическую угрозу здоровью современного человека. Ее распространенность в общей популяции населения стран Европы составляет 10-30%, при этом среди лиц с ожирением или сахарным диабетом частота достигает 57-74% [5, 6]. В России, по данным открытого многоцентрового рандомизированного проспективного исследования (наблюдение DIREG_L_01903) [7], НАЖБП была выявлена у 26,1% населения, среди них цирроз печени обнаружен у 3% больных, стеа-тоз — у 79,9%, стеатогепатит — у 17,1%. В возрастной группе до 48 лет НАЖБП отмечалась у 15%, свыше 48 лет — у 37,4% пациентов.
Серьезным препятствием в изучении НАЖБП является сложность получения биоптата печени у человека для получения доказательного морфологического критерия ее патологического состояния с позиции взвешенного подхода «польза-риск» для пациента. Соответственно поиск адекватной экспериментальной модели данного состояния весьма актуален для исследования разнообразных аспектов теории вопроса и практического воплощения лечебных стратегий. Попытки воссоздания НАЖБП проводятся в первую очередь путем воспроизведения у экспериментальных животных рациона питания, типичного для современного человека [8]. Однако, учитывая коморбидный характер течения НАЖБП, логично попытаться воспроизвести данное патологическое состояние
в эксперименте «в чистом виде» через моделирование метаболических расстройств с общими патогенетическими механизмами формирования. С этой точки зрения перспективно изучение возможности получения экспериментальной модели НАЖБП при первичном гипотиреозе. Наблюдаемые при выключении тиреоидной функции метаболические нарушения касаются, прежде всего, углеводного и липидного обмена и согласуются с существующими тремя основными теориями патогенеза МС:
1. глюкоцентрической, предполагающей инсули-норезистентность в основе развития МС;
2. липоцентрической, согласно которой ключевую роль в патогенезе МС играет центральное (абдоминальное) ожирение;
3. липокиновой, связанной с обнаружением способности липоцитов висцеральной жировой ткани продуцировать различные биологически активные вещества, регулирующие метаболизм и, в том числе цитокины, участвующие в формировании НАЖБП.
Накоплено достаточно данных, свидетельствующих о наличии связи тиреоидного статуса и ин-сулинорезистентности [9]. В то же время данные о взаимосвязи между тиреоидным статусом и мор-фофункциональным состоянием печени представлены ограниченно, в основном, единичными клиническими наблюдениями и теоретическими обоснованиями развития поражений печени при снижении тиреоидной функции [10].
Цель исследования: изучить морфологические особенности печени у животных в разные сроки послеоперационного гипотиреоза для воспроизведения экспериментальной жировой болезни печени.
Материалы и методы
Исследование выполнено на 30 лабораторных крысах-самках нелинейной породы массой 140-160 г. Содержание животных и постановка эксперимента проведена в соответствии с требованиями приказов № 1179 МЗ СССР от 11.10.1983 года и № 267 МЗ РФ от 19.06.2003 года, а также международными правилами «Guide for the Care and Use of Laboratory Animals». Животные были распределены на 2 группы: 1-я (исследовательская — 20 особей), в которой проводилась тиреоидэктомия; 2-я (группа контроля — 10 особей), в которой проводилась мобилизация щитовидной железы без тиреоидэктомии. Анестезия производилась путем ингаляции животным паров эфира. После обработки операционного поля производился разрез кожи и разведение краев раны на держалках. Тупым способом разводились мышцы, обнажалась трахея, открывая доступ к щитовидной железе. Электрокоагулятором производилась коагуляция щитовидных артерий на протяжении 0,5-0,8 см, после чего иссекались обе доли щитовидной железы и перешеек, с дополнительной обработкой коагулятором ложа органа. Результатом проведенных манипуляций являлась
тотальная тиреоидэтомия, обеспечивающая надежный первичный (послеоперационный) гипотиреоз без необходимости дальнейшего контроля гормонального статуса животного. После завершения вмешательства рана послойно зашивалась капроновыми нитями. Контрольным животным производилась мобилизация щитовидной железы по описанной выше методике, но без удаления органа. После завершения хирургического вмешательства животные обеих групп помещались в клетки и содержались в стандартных условиях вивария на стандартном рационе.
Выведение животных из эксперимента осуществлялось путем передозировки эфирного наркоза в соответствии с требованиями Европейской конвенции по защите экспериментальных животных 86/609 EEC на сроках эксперимента 4 и 8 недель. Производился забор печени животных, а также осмотр области трахеи в непосредственной топографической близости со щитовидной железой после выполненной тиреоидэктомии для исключения возможности регенерации ткани щитовидной железы. На этих сроках трахея имела
нормальное строение, роста тиреоидной ткани на ней выявлено не было.
По стандартным методикам осуществлялась гистологическая проводка полученного материала. Окраска микропрепаратов ткани печени
осуществлялась стандартным (гематоксилин-эозин) и специальными красителями: суданом III — для выявления липидов и пикрофуксином по Ван-Гизон — для выявления соединительной ткани.
Результаты
Анализ результатов экспериментального исследования показал, что в контрольной группе животных в срок 4-8 недель обнаруживается типичная морфологическая структура печени (Рис. 1). Орган представлен дольками, не имеющими четких границ и разделенными тонкой прослойкой соединительной ткани. Междольковая соединительная ткань печени крысы развита слабо, об очертаниях долек можно судить по расположению центральной вены и портальных трактов. Паренхима долек образована радиально расположенными вокруг центральной вены печеночными балками. Гепато-циты имеют полигональную форму, цитоплазма выглядит гранулярной и амфофильной с одним, реже двумя ядрами правильной округлой или вытянутой формы. Ядро располагается в центре клетки, содержит одно или несколько ядрышек. В цитоплазме гепатоцитов содержится гликоген, при окраске суданом III в единичных гепатоцитах выявляются едва различимые липидные капли, расположенные преимущественно перинуклеар-но. Портальные тракты представлены триадами: артериола, венула и желчные протоки. Артериолы имеют хорошо выраженную интиму, внутреннюю эластическую мембрану и несколько слоев глад-комышечных клеток в среднем слое стенки. Вены имеют широкий просвет, ограниченный одним слоем эндотелиальных клеток, стенка их лишена гладкомышечных клеток. Междольковые желчные протоки располагаются в центре портальных трактов, стенка выстлана кубовидными эпителиальными клетками. Ядра этих клеток мелкие, округлой формы, цитоплазма развита слабо. Строма портальных трактов содержит единичные макрофаги, гистиоциты, лимфоциты и полиморфно-ядерные лейкоциты. Синусоидальные капилляры внутри долек представляют собой очень мелкие сосуды, стенки их выстланы эндотелием. Лейкоцитарные инфильтраты и соединительнотканные волокна в паренхиме не выявляются.
В исследовательской группе животных к 4-й неделе после тиреоидэктомии в печени крыс обнаружены выраженные дистрофические процессы. Во всех препаратах выявлялась картина белковой (зернистой) дистрофии: гепатоциты выглядели увеличенными в размерах, набухшими, с множеством ацидофильных белковых гранул в цитоплазме, придающих характерный для данного типа дистрофии грубозернистый вид. Ядро в части случаев имело плохо различаемую хроматиновую структуру, в других случаях определялись лишь тени ядер, окрашенные в голубоватый цвет. Границы между клетками определялись неотчетливо.
Помимо зернистой, выявлялась гидропическая (баллонная) дистрофия: резко набухшие гепатоциты с оптически пустой и разряженной цитоплазмой
(Рис. 2). Контуры клеток хорошо очерчены, ядра расположены преимущественно центрально с явлениями кариопикноза и кариолизиса. Остатки слабоэозинофильной зернистой цитоплазмы располагались вокруг ядер или вдоль клеточных мембран. Гидропическая дистрофия встречалась преимущественно в перицентральных отделах дольки.
К 4-й неделе эксперимента гепатоциты всех крыс содержали липидные капли различного диаметра, преимущественно мелкие. При окраске Суданом III хорошо определялись мелкие включения нейтрального жира, расположенные преимущественно пе-ринуклеарно, цитоплазма клеток представлялась как бы равномерно запыленной мелкими зернами, дающими реакцию на жир. При этом ядро оставалось в центре гепатоцита (Рис. 3). Такой тип жирового перерождения принято называть мелкозернистым, или пылевым. В большинстве образцов ткани печени присутствовали и другие признаки дистрофических изменений — слабая окрашивае-мость ядер, распад части клеток. У всех животных жировая дистрофия, имея диффузный характер, была несколько более выражена в перипортальной зоне. Жировые вакуоли выявлялись в 1/3 гепатоцитов, что соответствует первой степени стеатоза. По мнению А.И. Абрикосова и соавт. [11] мелкозернистое ожирение следует называть дегенеративным, так как основой процесса в данном случае является повреждение печеночных клеток.
Уже на 4-й неделе эксперимента в ткани печени появлялись фокусы воспалительной инфильтрации, чаще в перипортальной зоне, представленные скоплением лимфоцитов и плазматических клеток, такая гистологическая картина характерна для хронического гепатита с минимальной активностью. Признаков фибротизации печени на данных сроках не выявлено. Гистоархитектоника органа сохраняла нормальное строение. Обращало на себя внимание расширение синусоидов, что можно рассматривать как признак серозного отека. Эритроциты нередко образовывали столбики, типичные для явлений стаза.
Таким образом, уже на 4-й неделе послеоперационного гипотиреоза в печени крыс четко прослеживались грубые дистрофические изменения — белково-жировая дистрофия с признаками хронического гепатита с минимальной активностью на фоне серозного отека.
На 8-й неделе эксперимента патологический процесс в печени претерпевал ряд изменений в связи с прогрессированием дистрофических процессов. Признаки белковой дистрофии, сохраняясь, имели большую степень выраженности. Цитоплазма гепатоцитов была резко разрежена, грубо зерни-ста, определялась гипохромия ядер. В большинстве образцов печени выявлялась гидропическая
дистрофия, более выраженная, чем на сроке 4 недели. Цитоплазма клеток прозрачная, характерен подчеркнутый контур гепатоцитов за счет хорошо различимых мембран.
На фоне сохраняющейся пылевидной дистрофии гепатоцитов выявлялись клетки, цитоплазма которых была полностью заполнена нейтральным жиром (Рис. 4). В большинстве препаратов отмечалась картина хронического гепатита с минимальной
степенью активности, однако в указанные сроки после тиреоидэктомии ее выраженность была больше, чем в сроке 4 недели.
Поиск признаков фиброза в ткани печени крыс показал на препаратах, окрашенных по Ван-Гизон, разрастание соединительной ткани, расширение крупных портальных трактов за счет утолщения стромы, формирование соединительнотканных тяжей из триад к центральной вене (Рис. 5).
Обсуждение
В ходе проведенного эксперимента на лабораторных животных с первичным послеоперационным гипотиреозом выявлены изменения в печени, во многом воспроизводящие таковые при НАЖБП на фоне метаболического синдрома, что свидетельствует о наличии схожих патогенетических механизмов формирования поражения печени при гипотиреозе и метаболическом синдроме.
Щитовидная железа является ведущим органом в координации метаболических процессов, реализует регуляторное влияние посредством йодсодержащих гормонов — тироксина (Т4), рассматриваемого как прогормон, и трийодтиронина (Т 3). Механизм биологического действия Т 3 реализуется через связывание с ядерными рецепторами (TR) а и р на уровне генома, хотя известно и их негеномное влияние (на мембрану клетки, цитоплазму и митохондрии). Это приводит к ряду эффектов: повышается потребность тканей в кислороде, стимулируется метаболизм белков, жиров и углеводов, повышается функциональная активность сердечно-сосудистой и центральной нервной систем. При выключении тиреоидной функции щитовидной железы развивается первичный гипотиреоз, характеризующийся выраженными дисметаболическими процессами в организме млекопитающих: снижается уровень глюкозы в крови и процесса глюконеогенеза в печени, снижается захват и утилизация глюкозы клетками (что лежит в основе инсулинорезистентности), замедляется липолиз (в первую очередь, р-окис-ление свободных жирных кислот), повышается содержание ЛПНП, триглицеридов и снижается уровень ЛПВП, стимулируется образование и отложение жира в тканях и органах [12].
Таким образом, выявленная диффузная мелкокапельная жировая дистрофия печени у крыс с первичным послеоперационным гипотиреозом может быть интерпретирована как следствие
развивающейся инсулинорезистентности на фоне снижения тиреоидной функции, которая влечет за собой поступление через портальную систему печени свободных жирных кислот (СЖК) и, как результат, накопление нейтрального жира в цитоплазме гепатоцитов. Согласно современным представлениям, в основе формирования жировой дистрофии печени лежит несколько основных механизмов, в том числе действующих при избыточном поступлении СЖК с пищей или из жировой ткани; при избыточном поступлении алиментарных сахаров и аминокислот; при замедлении р-окисления липидов при гипокси-ческих состояниях и недостатке липотропных факторов (холин, метионин, витамин В и др.) или избытке их антагонистов (алкоголь и др.); при уменьшении синтеза белков, в том числе, входящих в состав липопротеидов, в результате чего замедляется механизм элиминации липидов из гепатоцитов.
Этот последний механизм ввиду выявленной выраженной белковой дистрофии гепатоцитов у экспериментальных животных привлекает особое внимание и, вероятно, должен быть главным образом ассоциирован с гипоксическим фактором (все иные факторы, а именно, инфекции и интоксикации исключены дизайном настоящего эксперимента), типичным для гипотиреоза [13].
Наличие в печени крыс с послеоперационным гипотиреозом одновременно типичной диффузной мелкокапельной дистрофии гепатоцитов и вакуольной (гидропической) дистрофии, проявлений воспалительной реакции, а также начальных признаков фибротизации органа по мере увеличения продолжительности гипотиреоза, подтверждает представление о НАЖБП как о стадийно протекающем, прогрессирующем поражении органа, характеризующемся трансформацией стеатоза в стеатогепатит и стеатофиброз.
Выводы
1. Эксперимент с проведением тиреоидэктомии у крыс воспроизводит морфологическую картину жировой дистрофии печени, соответствующую основным характеристикам изменений, свойственных неалкогольной жировой болезни печени, убедительно доказывая взаимосвязь между морфофункциональным состоянием органа и тиреоидным статусом.
2. Экспериментальная жировая болезнь печени у крыс может быть получена после тиреоидэк-томии в сроки 4-8 недель.
3. Морфологические особенности печени у экспериментальных животных уже через 4 недели послеоперационного гипотиреоза характеризуются сочетанием жировой и белковой дистрофии гепатоцитов с проявлениями колликвационного некроза, гепатита с минимальной активностью.
4. С увеличением срока после тиреоидэктомии с 4-х до 8 недель наблюдается прогрессирование дистрофических и некротических процессов в гепатоцитах, а также признаки трансформации стеатоза в стеатогепатит и стеатофиброз печени.
5. Экспериментальные данные о патоморфо-логических особенностях печени позволяют
прояснить некоторые морфологические и патогенетические аспекты формирования жировой болезни печени при первичном (послеоперационном) гипотиреозе для оптимизации диагностических и лечебных подходов ведения данной категории больных.
Литература
1. Калинин А. В., Такмулина Г. М. Метаболический синдром и неалкогольная жировая болезнь печени. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Медицина. Фармация. — 2009. — Т. 67. № 8. — С. 5-10.
2. Ткаченко Е.И., Успенский Ю.П., Белоусова Л.Н., Петренко В.В. Неалкогольная жировая болезнь печени и метаболический синдром: единство патогенетических механизмов и подходов к лечению. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. — 2008. № 2. — С. 93-97.
3. Балукова Е.В., Успенский Ю.П. Неалкогольная жировая болезнь печени и метаболический синдром. Поликлиника. — 2014. № 2. — С. 45-48.
4. Бокова Т.А. Неалкогольная жировая болезнь печени и метаболический синдром у детей: клинико-пато-генетические взаимосвязи. Лечащий врач. — 2014. № 5. — С. 64-68.
5. Nehra V, AnguloP, Buchman AL, et at. Nutritional and metabolic considerations in the etiology of nonalcoholic steato-hepatitis. Dig. Dis. Sci. — 2001. — № 46(11). — P. 2347-2352
6. Kotronen A, Yki-Jarvinen H. Fatty liver: a novel component of the metabolic syndrome. Arterioscler Thromb Vasc Biol. — 2008 Jan;28(1). — Р. 27-38.
7. Ивашкин В.Т. [и др.]. Гастроэнтерология: национальное руководство — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. — 704 с.
8. Патент РФ G09B23/28 18.08.2010 Караман Ю., Новго-родцева Т.П., Бивалькевич Н.В., Лобанова Е.Г. Способ моделирования неалкогольного стеатогепатита у крыс // Патент России № 2394281. 2010.
9. Шишкин А.Н., Лукина Е.В. Метаболический синдром и тиреоидная дисфункция Профилактическая и клиническая медицина. — 2010. № 3-4. — С. 174-182.
10. Родионова С.В., Звенигородская Л.А., Ткаченко Е.В. Дисфункция щитовидной железы и неалкогольная жировая болезнь печени. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. — 2010. № 7. — С. 92-96.
11. Абрикосов А. И. Руководство по патологической анатомии: Том 4. Москва: «Медицинская литература», 1957: 636 с.
12. Исмаилов С.И., ГулямоваХ.Р., Ахмедова Ш.У., Максутова Н. Н. Взаимосвязь сахарного диабета и ти-реоидной патологии (обзор литературы) Международный эндокринологический журнал. — 2015. № 3 (б7). — С. 148-152.
13. Белова Я. В., Алтуфьев Ю.В. Механизмы развития патологических процессов в печени. Естественные науки. — 2009. № 3. — С. 114-120.
К статье
Экспериментальная посттиреоидэктомическая жировая болезнь печени у крыс (стр. 35-39)
Рисунок 1.
Нормальное строение печени. Окраска: Гематоксилин и Эозин. Увеличение: х40.
Рисунок 2.
Гидропическая дистрофия. Окраска: Судан III. Увеличение: х40.
Рисунок 3.
Пылевидная жировая дистрофия. Окраска: Судан III. Увеличение: х40.
Рисунок 4.
Тяжёлая белковая дистрофия. Мелкокапельный стеатоз. Окраска: Судан III. Увеличение: х40.
