CC BY
40
МОРФОЛОГІЯ
Р. М. Борис
УДК 616-001. 3/6-06:616. 24-005. 4-076]-092. 9 Р. М. Борис
ЕЛЕКТРОННОМІКРОСКОПІЧНІ ЗМІНИ РЕСПІРАТОРНОГО ВІДДІЛУ ЛЕГЕНЬ ПРИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІЙ ПОЛІТРАВМІ ТА ІШЕМІЇ
ДВНЗ «Тернопільський державний медичний університет імені І. Я. Горбачевського
МОЗ України» (м. Тернопіль)
Робота є фрагментом НДР «Патогенетичні особливості перебігу політравми в умовах гіпокінетичного остеопорозу», № держ. реєстрації 0110U001937.
Вступ. Встановлено, що політравма викликає значні патологічні зміни органів систем організму, розвивається поліорганна недостатность [1, 2]. При політравмах часто бувають крововтрати, що значно підсилює гіпоксію тканин і патологічні зміни в органах [4, 5]. Проте в науковій літературі мало даних, які стосуються електронномікроскопічних змін у внутрішніх органах, зокрема легенях. Тому з теоретичної і практичної точки зору доцільним є дослідження субмікроскопічного стану структурних компонентів легень - центрального органу дихальної системи за умов поєднаної патології організму в експерименті.
Мета дослідження - встановити перебіг субмікроскопічних змін структурних компонентів респіраторного відділу легень в різні періоди після експериментальної політравми та ішемії.
Об’єкт і методи дослідження. Досліди проведені на 24 статевозрілих білих щурах-самцях. В умовах тіопентало-натрієвого знеболювання (40 мг/ кг) у дослідній групі моделювали політравму та ішемію за розробленою моделлю [3]. Тварин виводили з експерименту методом тотального кровопускання з серця в умовах знеболювання на 3, 7, 14 та 25 добу після моделювання патології. Під час роботи з лабораторними тваринами дотримувались міжнародних вимог про гуманне поводження з ними відповідно до правил “Європейської конвенції захисту хребетних тварин, яких використовують з експериментальною та іншою науковою метою” (European Convention, 1984); методичних рекомендацій ДФЦ МОЗ України про “Доклінічні дослідження лікарських засобів” (2001).
Для електронномікроскопічного дослідження маленькі шматочки легень фіксували в 2,5 % розчині глютаральдегіду, постфіксували в 1 % розчині те-траокису осмію на фосфатному буфері рН 7,2-7,4, зневоднювали в спиртах і ацетоні та заливали в суміш аралдиту з епоксидними смолами. Ультра-тонкі зрізи, виготовлені на ультрамікротомі LKB-3, контрастували уранілацетатом та цитратом свинцю за методом Рейнольдса і вивчали в електронному мікроскопі ПЕМ-125К.
Результати досліджень та їх обговорення.
Електронномікроскопічні дослідження респіраторного відділу легень на 3 добу після політравми та ішемії показали, що для альвеол респіраторного відділу характерні реактивні зміни. Кровоносні капіляри в їх складі мають неширокі просвіти, в яких наявні форменні елементи крові.
Порушується ультраструктура компонентів аеро-гематичного бар’єру. Базальна мембрана нерівномірної товщини, має тонкі і потовщені ділянки, а на окремих нечітко контурується. В цитоплазматичній частині альвеолярного епітелію спостерігаються як вузькі електроннощільні, так і широкі, просвітлені ділянки. Плазмолема альвеолоцитів І типу хвиляста, утворює вип’ячування. Ядра ендотеліоцитів і респіраторних епітеліоцитів переважно подовгастої форми, з невеликими інвагінаціями каріолеми. Каріоплазма включає еухроматин, ядерця спостерігаються рідко. В цитоплазмі ендотеліоцитів і респіраторних епітеліоцитів органел мало, небагато пі-ноцитозних пухирців.
Субмікроскопічно спостерігаються порушення структури альвеолоцитів ІІ типу. Округло-овальні ядра мають інвагінації каріолеми, каріоплазма включає невеликі гетерохроматинові ділянки. Пе-ринуклеарний простір нерівномірний, ядерних пор в каріолемі мало. У цитоплазмі таких клітин слоїсті тільця мають більше світлих, ніж осміофільних ділянок, що може бути пов’язано з виходом секрету для підтримки стану сурфактанту на поверхні альвеол. Окремі мітохондрії гіпертрофовані, з локально просвітленим матриксом і пошкодженими кристами. На апікальній поверхні плазмолеми клітин є мікровор-синки, але вони невисокі.
Субмікроскопічні дослідження респіраторного відділу легень встановили, що його компоненти на 7 і, особливо, 14 добу після політравми значно змінені. Альвеоли мають як широкі так і вузькі просвіти кровоносних капілярів, в них виявляються формені елементи крові. Переважно це еритроцити, спостерігаються також сегментоядерні нейтрофіли, тромбоцити, лімфоцити. Подовгасті ядра ендотеліоцитів і респіраторних альвеолоцитів мають інвагінації, що утворені вп’ячуваннями каріолеми. В частині клітин виявляються пікнотично змінені ядра.
Рис. 1. Субмікроскопічні зміни альвеоли. Легені тварини на 7 добу після політравми та ішемії. Просвіт гемокапіляра (1), аерогематичний бар’єр (2), цитоплазма ендотеліоцита (З). х 15 000.
Рис. З. Субмікроскопічні зміни альвеолярного макрофага. Легені тварини на 14 добу після політравми та ішемії. Ядро (1), первинні (2) і вторинні (З) лізосоми, цитоплазматичні вирости (4). х 12 000.
Аерогематичний бар’єр нерівномірної товщини за рахунок набряку і просвітлення цитоплазматичних ділянок респіраторних епітеліоцитів. В цитоплазмі клітин небагато піноцитозних пухирців, є окремі вакуолі, а органели нечисельні і деструктивно змінені. Базальна мембрана нерівномірна, наявні локально потовщені і вузькі її ділянки.
Цитоплазматична частина ендотеліальних клітин має різну товщину, утворює вип’ячування в просвіт кров’яного капіляра. В цитоплазмі ендотеліоцитів небагато органел і вони деструктивно змінені. Гіпер-трофовані мітохондрії мають локально просвітлений матрикс, пошкоджені кристи. Канальці гранулярної ендоплазматичної сітки фрагментовані, потовщені, на поверхні їх мембран мало рибосом. Піноцитозних пухирців і кавеол небагато, наявні вакуолеподібні структури (рис. 1 ).
Рис. 2. Ультраструктурна організація секреторного альвеолоцита в складі альвеоли. Легені тварини на 14 добу після політравми та ішемії. Ядро (1), вакуолеподібні пластинчасті тільця (2), поодинокі мікровор-синки (З) на поверхні клітини. х З 000.
Рис. 4. Субмікроскопічні зміни альвеоли на 25 добу після політравми та ішемії. Просвіт гемокапіляра з форменими елементами крові (1), ендотеліоцит (2), цитоплазма альвеолоцита (З). х З 000.
Субмікроскопічна організація альвеолоцитів II типу також помітно змінена. В них наявні невеликі ядра з нерівними контурами каріолеми. У каріоплаз-мі багато гетерохроматину, який утворює скупчення і розташований більше вздовж каріолеми. Пластинчасті тільця мають значні електроннопрозорі ділянки, осміофільний слоїстий матеріал розташований по периферії, займає невелику площу.
В цитоплазмі секреторних альвеолоцитів наявні гіпертрофовані мітохондрії, їх небагато, вони мають гомогенний матрикс, у якому кристи погано виявляються. Канальці гранулярної ендоплазматичної сітки деформовані, нерівномірні, на поверхні їх мембран мало рибосом. Цистерни в диктіосомах комплексу Гольджі поодинокі. Плазмолема апікальної ділянки клітин має малі мікроворсинки, більша частина її оголена (рис. 2). Такий стан секреторних
альвеолоцитів свідчить про їх низьку функціональну активність.
Електронномікроскопічно встановлено, що у цитоплазмі альвеолярних макрофагів відмічається багато первинних, невеликих лізосом та крупніших вторинних фагосом. Ядра клітин виглядають зменшеними, каріолема утворює інвагінації, в каріоплаз-мі наявні ділянки гетерохроматину. Цитоплазматичні вирости спостерігаються на окремих ділянках поверхні, плазмолема в них нечітка, розрихлена (рис. 3). Така субмікроскопічна організація альвеолярних макрофагів свідчить про їх функціональну активність.
Субмікроскопічні дослідження легень при експериментальній політравмі та ішемії, проведені на 25 добу досліду встановили також значні зміни його респіраторного відділу, проте вони менш виразні, ніж у попередні терміни. Просвіти кровоносних капілярів в складі альвеол різних розмірів, наявні розширені, у яких спостерігаються тромбоцити, нейтрофіли і зміненої форми еритроцити. Є також неширокі гемокапіляри у яких, переважно, еритроцити. Стінки багатьох альвеол мають потовщені ділянки за рахунок набряку цитоплазми респіраторних альвеолоцитів та ендотеліоцитів (рис. 4).
В складі аерогематичного бар’єру базальна мембрана неоднорідна за товщиною. Цитоплазматичні частини ендотеліальних клітин потовщені. Ядра ендотеліоцитів невеликі, в їх каріоплазмі
наявні гетерохроматинові, осміофільні грудки. Зона органел малої площі, органел в ній мало і вони пошкоджені.
Таким чином, субмікроскопічні дослідження респіраторного відділу легень в динаміці досліду після політравми та ішемії встановили значні зміни аерогематичного бар’єру. Деструктивні зміни структурних компонентів його стінки свідчить про суттєве погіршення газообміну в респіраторному відділі легень.
Висновки. Таким чином, проведенні електро-нномікроскопічні дослідження встановили, що при експериментальній політравмі та ішемії в легенях на фоні порушення гемокапілярів поступово розвиваються значні пошкодження в компонентах аерогематичного бар’єру. Вони найбільші на 14 добу досліду, а на 25 добу відмічається часткове оновлення ультраструктури гемокапілярів та аерогематичного бар’єру. Дестабілізація і деструкція плазматичних і органоїдних мембран ендотеліоцитів та альвеолярного епітелію негативно впливає на газообмін в органі.
Перспективи подальших досліджень. Отримані нові наукові дані можна використати для проведення подальших досліджень впливу корегуючих чинників на легені при експериментальній політравмі та ішемії.
Література
1. Гураль К. А. Стадии развития шока и травматической болезни / К. А. Гураль, К. С. Бразовский // Политравма. -2007. - № 3. - С. 17-24.
2. Избранные аспекты патогенеза и лечения травматической болезни / [В. Н. Ельский, В. Г. Климовицкий, С. Е. Золотухин и др.]. - Донецк : ООО “Либідь”, 2002. - 360 с.
3. Пат. 63997 Україна, МПК G 09 В 23/28. Спосіб моделювання політравми / Козак Д. В.; заявник і патентовласник Тернопільський державний медичний університет імені І. Я. Горбачевського. - № u 201104110 ; заявл. 05.04.11; опубл. 25.10.11, Бюл. 20.
4. Петухова О. В. Содержание липопротеидов и продуктов перекисного окисления липидов у больных в остром периоде политравмы / О. В. Петухова, И. М. Устьянцева, В. В. Агаджанян // Политравма. - 2006. - № 3. - С. 65-68.
5. Weber W Populations and genetic polymorphisms / W. Weber // Mol. Diagn. - 1999. - Vol. 4 (4). - P. 299-307.
УДК 616-001. 3/6-06:616. 24-005. 4-076]-092. 9
ЕЛЕКТРОННОМІКРОСКОПІЧНІ ЗМІНИ РЕСПІРАТОРНОГО ВІДДІЛУ ЛЕГЕНЬ ПРИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІЙ ПОЛІТРАВМІ ТА ІШЕМІЇ
Борис Р. М.
Резюме. В експерименті на білих щурах досліджено ультраструктурні зміни легень при політравмі та ішемії. В динаміці досліду встановлено, що в легенях на фоні порушення мікроциркуляції поступово змінюються структурні компоненти аерогематичного бар’єру. Дестабілізація і деструкція плазматичних і органоїдних мембран ендотеліоцитів та альвеолярного епітелію негативно впливає на газообмін в органі.
Ключові слова: легені, електронномікроскопічні зміни, політравма та ішемія.
УДК 616-001. 3/6-06:616. 24-005. 4-076]-092. 9
ЭЛЕКТРОННОМИКРОСКОПИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ РЕСПИРАТОРНОГО ОТДЕЛА ЛЕГКИХ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПОЛИТРАВМЕ И ИШЕМИИ
Борис Р. М.
Резюме. В эксперименте на белых крысах исследованы ультраструктурные изменения легких при политравме и ишемии. В динамике опыта установлено, что в легких на фоне нарушения микроциркуляции постепенно изменяются структурные компоненты аэрогематического барьера. Дестабилизация и деструкция плазматических и органоидных мембран эндотелиоцитов и альвеолярного эпителия негативно влияет на газообмен в органе.
Ключевые слова: легкие, электронномикроскопические изменения, политравма и ишемия.
UDC 616-001. 3/6-06:616. 24-005. 4-076]-092. 9
Electron-Microscopic Changes of Respiratory Part of Lungs under the Experimental Polytrauma and Ischemia
Boris R. М.
Summary. Polytrauma provokes considerable injuries of systemic tissues and organs. During the experiment it is advisable, from the theoretical and practical points of view, to study the submicroscopic condition of lungs’ structural components in conditions of combine pathology of the organism.
Aim of the research - to determine the process of submicroscopic changes of the structural components of respiratory part of lungs in different stages after experimental polytrauma and ischemia.
Material and methods of research. The experiments have been carried out on 24 mature white male rats. In the experimental group the polytraumas and ischemia were modeled under the thiopentone anesthesia (40mg/kg) according to the elaborated model. The animals were taken out of the experiment by the whole-body bloodletting from the heart under anesthesia on the 3, 7, 14 and 25 days after the modeling of pathology. Electron-microscopic study has been carried out according to conventional technique. Ultrathin sections were made, using the LKB-3 ultramicrotome, and studied in the РЕМ-125К electron microscope.
Results and discussion. Submicroscopic study in the course of experiment showed that the reactive changes appear in the hemocapillars and components of aerohematic barrier by the 3rd day. On the 7th and, especially, 14th days major injures of respiratory and secretory epithelial cells’ structure were observed. Uneven thickness of aerohematic barrier is due to edema and clearing of cytoplasmic areas of respiratory epithelial cells. In the cells’ cytoplasm not many pinocytic vesicles and separate vacuoles are observed, while organellas are few and destructively changed. Basal membrane is uneven and its areas are locally thickened and narrow. Submicroscopic arrangement of the II Type alveolocytes is also noticeably changed. They contain small nuclei with uneven contours of karyolemma. Karyoplasm contains a big amount of heterochromatin which is accumulated and arranged along the karyolemma. Pacinian corpuscles have considerable electrontransparent areas, osmiophil laminated material is arranged circumferentially, and occupies a little room. In the cells’ cytoplasm the hypertrophic mitochondrions are also observed; they are few and have homogeneous matrix in which cristae are detected poorly. Plasmolemma of the cells’ apical part has small microvilli, and its major part is exposed. Such condition of secretory alveolocytes indicates about the disorder of their synthetic function.
In the cytoplasm of alveolar macrophages a number of primary small lysosomes and big secondary phagosomes are observed. Cytoplasmic processes with indistinct distended plasmolemma are observed on the separate areas of the surface. Such submicroscopic arrangement of alveolar macrophages indicates about their functional activity.
Destabilization and destruction of plasma and organoid membranes of endotheliocytes and alveolar epithelium have negative effect on gas exchange in the organ.
Key words: lungs, electron- microscopic changes, polytrauma and ischemia.
Рецензент - проф. Єрошенко Г. А.
Стаття надійшла 12. 06. 2013 р.
