CC BY
26
© Боднарчук Ю. В., Жураювська О. Я., Перцович В. М.
УДК: 616-092.9+591.436+616.379-008.64
Боднарчук Ю. В., Жураквська О. Я., Перцович В. М.
ХАРАКТЕРИСТИКА МОРФО-ФУНКЦ1ОНАЛЬНИХ ЗМ1Н ГЕПАТОЦИТ1В
СТАТЕВОЗР1ЛИХ ЩУР1В ПРИ СТРЕПТОЗОТОЦИНОВОМУ Д1АБЕТ1
ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ КЛАСТЕРНОГО АНАЛ1ЗУ
lвано-Франкiвський нацiональний медичний унiверситет (м. 1вано-Франювськ)
У статт використано матерiал дисертацiйного дослiдження, яке виконуеться вiдповiдно до плану 1вано-Франювського нацiонального медичного уы-верситету i е частиною науково-дослщних робiт кафедри анатомiI людини, оперативно! xipypn'i та топографiчноI анатомiI «Оптимiзацiя комплексного лiкування морфологiчних ушкоджень травно!, ендокринно! та сечостатево! систем при цукрово-му дiабетi» (№ державно! реестрацiI 0113U000769) та «Вiковi особливостi патоморфогенезу деяких ор-гаыв нейроендокринно!, серцево-судинно!, травно! та дихально! систем при цукровому дiабетi» (№ державно! реестрацi! 0116U003598).
Вступ. Печiнка - це залозисто-паренхiматоз-ний орган, один i3 основних бiохiмiчних лабораторiй всього людського органiзму. Рiзноманiтний спектр !! функцiй впливае на весь метаболiзм, тому порушен-ня !! може вiдобразитися на функцюнуваны всього органiзму. Водночас метаболiчнi порушення що ви-никають при рiзних патологiчних станах, зокрема i при цукровому дiабетi (ЦД), можуть вщграти клю-чову роль у порушены структури гепатоцитiв печiнки [6,7]. Незважаючи на велику кiлькiсть наукових до-слiджень, що присвяченi вивченню впливу цукро-вого дiабету на печшку [6,8,9,11,10], залишаеться остаточно нез'ясованим питання, яким чином ппер-глiкемiя впливае на морфофункцюнальний стан ге-патоци^в печiнки рiзних зон печiнково! часточки на рiзних термiнах ЦД та як порушуеться !х функцiя при цьому. В жодних наукових роботах при морфоме-тричному дослщжены печшки не використано кластерного аналiзу.
Тому, метою нашого дослiдження було вивчити морфо-функцюнальы змiни гепатоцитiв статевозр^ лих щурiв у динамiцi переб^у експериментального цукрового дiабету з врахуванням результа^в мор-фометричного та кластерного аналiзiв.
Об'ект i методи дослщження. Дослiдження проведено на 25 12-мiс щурах-самцях лiнi! Вiстар. Тварин було подтено на 2 групи: контрольну (5 тва-рин) та експериментальну (20 тварин). Експеримен-тальним тваринам моделювання цукрового дiабету здiйснювали шляхом одноразового внутршньооче-ревинного введення стрептозотоцину фiрми «Sigma» (США) у дозi 6 мг на 100 г розведеному в 0,1 М ци-тратному буферi (рИ 4,5) [4], а контрольна вводили еквiвалентну дозу 0,1 М цитратного буферу (рИ 4,5).
Тварин декап1тували пщ т1опенталовим наркозом та забирали кров i печ1нку для досл1дження на 14-у, 28-у, 42-у та 56-у доби експерименту. Для пщтвер-дження розвитку цукрового дiабету у щурiв та контролю гiперглiкемiI протягом усього експерименту щоденно визначали рiвень глюкози з краплi кровi, взято! iз хвостово1 вени за допомогою тест смужок на глюкометрi фiрми «Accu-Chek» (Нiмеччина). Екс-перименти проведен у вiдповiдностi з положенням бвропейсько! конвенцп щодо захисту хребетних тварин, яких використовують в експерименталь-них та Ыших наукових цiлях (Страсбург 1986), Ди-рективи Ради бвропи 86/609/ЕЕС (1986 р.), Закону Укра!ни № 3447 - IV «Про захист тварин вщ жор-стокого поводження», загальних етичних принципiв експеримен^в на тваринах, ухвалених Першим на-цiональним конгресом Укра!ни з бюетики (2001 р.).
Використали гiстологiчний (забарвлення гема-токсилiн-еозином) та електронно-мiкроскопiчний методи дослщження. Визначення включень глкоге-ну у гепатоцитах проводили на натвтонких зрiзах, забарвлених полiхромним барвником Humphrey Ch.D. в модифiкацiI за брошенко Г.А. [5] та на псто-логiчних зрiзах забарвлених за Шабадашем, а вклю-чення лiпiдiв методикою Судан Ill.
Морфометрт здiйснювали на вказаному фото-матерiалi за допомогою програми NIH USA «Image J» у ручному режимi з урахуванням збтышень. Визначали показники пло|Щ профiльного поля (надалi площа) гепатоци^в i !х ядер, ядерно-цитоплазма-тичний Ыдекс (ЯЦ1) - спiввiдношення пло|Щ про-фiльного поля ядра до пло|Щ цитоплазми.
Комп'ютерне опрацювання даних проводи-лося за допомогою пакету статистичного аналiзу STATISTICA (StatSoft, Inc. (2011), STATISTICA (data analysis software system), version 10. www.statsoft. com.). Застосовано критерiй Стьюдента (T-tests) пе-ревiрки гiпотез про рiвнiсть середых, кожного разу, коли p<0.05, стверджуемо про вiдмiннiсть середнiх значень.
Результати дослщження та Тх обговорення.
В опрацьованм нами лiтературi при вивченнi печшки при ЦД 12-мю. щурiв проводилися порiвняння середнiх значень показниюв гепатоцитiв у печш-ковiй часточц [9,11], без врахування вiдмiнностей морфолопчно! будови у рiзних зонах. I ттьки деякi iз вчених враховують цей подiл [8,10]. Також потрiбно
зауважити, що ряд автор1в вщмнають pi3Hi групи гепатоцит1в печ1нки при вивченн 1х морфолог1чно1 та ультраструктурно! перебудови при р1зних пато-лопях [2,3], проте не вказують приналежнють до зонального розпод1лу у печшковм часточц1.
На основ! цих даних, нами було прийняте ршен-ня виконати морфометричний (морфометр1ю одно-ядерних гепатоцит1в печ1нково1 пластинки), псто-та ультраструктурний анал1з гепатоцит1в р1зних зон печ1нково1 частки контрольних тварин. При досл1-дженн1 г1столог1чних препарат1в печ1нки контрольно! групи 12-м1с. щур1в встановлено, що найменшою II структурно-функцюнальною одиницею, як i в люди-ни, е часточка полiгональноI форми. Зони у печшко-вiй часточц е наступними: периферична (I зона) -гепатоцити яко! е бтя ворiтноI трiади, центральну (III зона) - навколо центрально! вени, та промiжну (II зона), яка ромщена мiж центральною та перифе-ричною зонами. Печiнковi пластинки у радiально-му напрямi вiд ворiтноI трiади до центрально! вени розходяться, та сформовав гепатоцитами у два ряди. Потрiбно також вщ-мггити, що гiстологiчна та ультраструктурна будова печшки контрольно! групи тварин не в^^зняеться вiд норми [1]. Проаналiзу-вавши данi морфометри, нами було здмснено подiл всiх клiтин на 3 кластери (С). Гепатоцити С1 контрольно! групи мають най-бтышу площу клiтин i ядер та малий ЯЦI (табл. 1). Гепатоцити С2 характеризуются середньою площею клiтин, великою площею ядра та великим ЯЦ! (див. табл. 1), тодi як С3 - це найменшi за площею клi-тини з малим ядром та малим ЯЦI (див. табл. 1). Для порiвняння середых значень стандартизованих характеристик мiж кластерами у кожному терм^ експерименту та у рiзних зонах печЫково! часточ-ки застосовано t-критерiй Стьюдента для незалеж-них вибiрок. Попарне спiввiдношення показало, що кластери статистично достовiрно вiдрiзняють-ся мiж собою (р<0,05) за площею гепатоци^в та !х ядер. Враховуючи зони, в яких проводились вим^ ри кгмтин, ми проаналiзу-вали вмют кластерiв у них, перевiривши гiпотезу про наявнiсть зв'язкiв за допо-
могою критерiю Xi- квадрат незалежностк Кожного разу, коли p-value<0.05, стверджуемо про наявнiсть зв'язку. Pearson's Chi-squared test (p<0,05) показуе, що е зв'язок мiж належнiстю клггини до видiлених кластерiв та II локалiзацiею у печiнковiй часточцi. Так, гепатоцити контрольно! групи тварин i3 С1 ло-калiзуються переважно у периферичнм зонi, i3 С3 -у центральна зонi, i3 С2 - у промiжнiй зонi.
На 14 добу розвитку експериментального ЦД в печшщ статистично достовiрно спостер^аеться зменшення площi гепатоцитiв за рахунок розпаду глкогену, зокрема це стосуеться С1 i С2 (табл. 1, 2). Слщ зазначити, що гепатоцити С1, якi е най-бтышм за площею, виконують глiкоген синтезую-чу i глiкогеннакопичуючу функцiю. Проте гепатоцити С3 не зменшуються статистично достовiрно у порiвняннi iз контролем (див. табл. 3, рис. 1). На нашу думку, це пов'язано з тим, що вони викону-ють переважно детоксикацiйну функ^ю [2,8]. Зменшення розмiрiв ядер значно! частини гепатоцитiв
Таблиця 1.
OnMCOBi характеристики гепатоцитiв С1 у pi3Hi термiни експерименту
Морфометричш показники Термiн експерименту
Контроль 14 доба 28 доба 42 доба 56 доба
Площа гепатоцит1в (мкм2) 291,45± 42,99 252,78+ 25,61* 193,07+ 31,49*# 253,81 + 30,94*# 288,24+ 39,69#
Площа ядер гепатоцит1в (мкм2) 56,23± 8,28 51,29 + 6,97* 39,76 + 4,87*# 59,69 + 7,92*# 68,41 + 9,96*#
ЯЦ1 0,25+0,05 0,26+0,04* 0,27+0,07*# 0,31+0,06*# 0,32+0,07*
Примiтки: 1) *у пор1внянн1 з контролем р<0,05; 2) # у пор1внянн1 з попередн1м терм1ном експерименту р<0,05.
Таблиця 2.
Oписовi характеристики гепатоцитiв С2 у рiзнi термiни експерименту
Морфометричнi показники Термiн експерименту
Контроль 14 доба 28 доба 42 доба 56 доба
Площа гепатоцит1в (мкм2) 217,65+ 34,51 185,78+ 23,77* 149,02+ 24,83*# 188,36 + 22,52*# 200,03+ 28,58*#
Площа ядер гепатоцит1в (мкм2) 39,83 + 6,01 35,88+ 4,37* 26,57+ 3,78*# 40,02+ 4,61# 44,89 + 5,96*#
ЯЦ1 0,23+0,03 0,24+0,03* 0,23+0,04# 0,27+0,03*# 0,29+0,04*#
Примггки: 1) * у пор1внянн1 з контролем р<0,05; 2) # у пор1внянн1 з попередн1м терм1ном експерименту р<0,05.
Таблиця 3.
Oписовi характеристики гепатоци^в С3 у рiзнi термiни експерименту
Морфометричнi показники Термiн експерименту
Контроль 14 доба 28 доба 42 доба 56 доба
Площа гепатоцит1в (мкм2) 173,79 + 35,96 175,45+ 25,43 109,73+ 17,09*# 159,92+ 22,16*# 171,45+ 25,93#
Площа ядер гепатоцит1в (мкм2) 44,02+ 8,81 44,37+ 6,21 28,19 + 5,14# 43,81 + 6,93# 50,70+ 7,26*#
ЯЦ1 0,34+0,05 0,34+0,03 0,35+0,06 0,39+0,04*# 0,43+0,10*#
Примггки: 1) * у пор1внянн1 з контролем р<0,05; 2) # у пор1внянн1 з попередн1м термЫом експерименту р<0,05.
14 доба
28 доба
42 доба
56 доба
контроль
и Кластер 1 < Кластер 2 Ч Кластер 3 Рис. 1. Розподiл значень площi кл^ини, щодо термiнiв ЦД у порiвняннi iз контролем у рiзних кластерах.
50,7
100 80 60 40 20
контроль
,89
,41
14 доба 28 доба 42 доба
И Кластер 1 > Кластер 2 ¥ Кластер 3 Рис. 2. Розподш значень площi ядра при ЦД та контрольна груш у рiзних кластерах
56 доба
спостер ^али й Ышм автори при впл^ пестицидiв [2] i пов'язують цi змiни iз зниженням функцюнально! активностi гепатоцитiв.
На ультраструктурному рiвнi ядра гепатоцитiв на 14 добу експерименту здебiльшого округло! форми, розташован по центру кглтини. Хроматин ядра е в де-конденсованому стану а його гранули рiвномiрно роз-подiленi по всiй площi ядра. Хоча зустрiчаються ядра гепатоцитiв, де хроматин перерозподтяеться i кон-денсуеться у виглядi грудочок вздовж внутршньо! поверхнi ядерно! оболонки. Кiлькiсть рибосом, що зв'язанi з цистернами гранулярно! ендоплазматично! сiтки (ГЕС), а також незв'язаних, втьно розмiщених у цитоплазму е меншою. Цистерни ГЕС розширену iз дiлянками деструкцi!. Комплекс Гольдж редукова-ний, мембрани порушують свою паралельну орiента-цiю, зменшена ктькють пухирцiв. Полюс гепатоцитiв,
що повернутий в просвiт жовчного капiляра, а також той, що повернутий в бк навколосинусо!дного простору Дюсе, мае зменшену кiлькiсть мiкроворсинок, у порiвняннi iз групою контролю.
На 28 добу стрептозотоцинового ЦД у гепатоци-тах патолопчн змiни наростають. В усiх кластерах достовiрно зменшуеться площа ядра та площа кл^ тин, порiвнюючи з попереднiм термшом експерименту та з контролем (див. табл. 1-3, рис. 1-3), що може бути проявом того, що у гепатоцитах практично вщсутыми е включення гранул глкогену а також посилення виведення його гепатоцитами, тобто, втрата глкогеннакопичуючо! функци. Щодо ЯЦ1 то С2 практично не змшюеться, С3 дещо зростае, С1 зменшуеться i як правило е ознакою зменшення функцiонально! активност даного кластеру гепато-цитiв (рис. 3). Дан змiни чiтко простежуються на
—Кластер 1 Кластер 2 Кластер 3
Рис. 3. Розподш значень ЯЦ1 при ЦД та контрольна групi у рiзних кластерах.
св1тлооптичному та електронно-м1кроскоп1чному р1внях. Характерними для раных термов розви-тку стрептозотоцинового д1абету е «запусгпван-ня» гепатоцит1в, або такзваы «глкогенов1 пусто-ти» (рис. 46). Потр1бно вщмггити, що у контрол1 вданихдтянкахцитоплазми гепатоцит1в ми спо-стер1гали накопичення гранул глкогену у вигля-д1 розетки (рис. 4а). У гепатоцитах д1абетичних щур1в при пщвищенм пперглкеми у навколо-ядерному простор! не зустр1чаеться жодних вну-тршньоклггинних органел (див. рис. 46).
У д1абетичних щур1в у даний термЫ експе-рименту вщм1чаються: розширення перинукле-арного простору, неглибою ¡нвапнаци ядерно! оболонки, редукц1я ГЕС та комплексу Гольджк Кшькють мггохондрм е зменшеною, гребеы !х дезорганiзованi, укороченi, подекуди зазнають лiзису, матрикс просвiтлений, оболонка мто-хондрiй, зокрема зовнiшня, розпушена, подекуди iз ознаками лiзису. Простежуеться редукцiя та укорочення мiкроворсинок гепатоци^в, як навколосинусо!дного полюсу, так i повернутого в бiк жовчного каптяра. Посилюються змiни i в гепатоцитах центрально! зони, зокрема С3.
Статистичний аналiз отриманих даних показав, що на 42 добу експерименту площа гепатоци^в та !х ядер достовiрно зростае у порiвняннi iз попереднiм термiном експерименту та iз контрольною групою тварин(див.табл.1-3,рис. 1-2). На пстолопчних препаратах забарвлених за Шабадашем, та натв-тонких зрiзах, забарвлених полiхромним барвником включень глiкогену у гепатоцитах рiзних кластерiв ми не виявляли.
На електронно-мiкроскопiчному рiвнi у печш-цi виявляються полiморфнi змiни. У гепатоцитах С1 простежуються зерниста та вакуольна дистрофiя (рис. 5а).
Рис. 4. Ультраструктура гепатоци^в С1 контрольного (а) та дiабетичного (б) щурiв на 28 добу експерименту.
Зб.: а)х6400 б)х4800.
1 — ядро гепатоцита; 2 — мггохондрГГ;
3. — розширеш цистерни ГЕС;
4 — вiдсутнiсть включень глкогену у гепатоцитах;
5 — гранули глкогену.
Дегенеративнi змiни характеризуются набря-клими мiтохондрiями та зменшення числа мггохон-дрiальних гребенiв, а також дилятащею i деграну-ля^ею цистерн ГЕС. Характерними е конденса^я гетерохроматину у ядрi вздовж внутршньо! ядерно! оболонки. У гепатоцитах С3 вiдмiчаеться пролiфера-цiя гладко! ендоплазматично! сiтки, поява середнiх та крупних лтщних крапель в гепатоцитах (рис. 5б).
На 56 добу експерименту площа гепатоци^в та !х ядер достовiрно збiльшуеться в усiх кластерах, у порiвняннi iз попереднiм термшом експерименту. На електронно-мiкроскопiчному рiвнi у печшц пере-важають вакуольна (рис. 5в) та балонна (рис. 5г) дистрофi!. Перша характеризуеться просвiтленням цитоплазми гепатоци^в та наявнiстю в нм дрiбних
Рис. 5. Виражеш деструктивнi змiни гепатоцитiв на 42-у (а, б) та 56-у (в, г) доби nepe6iry стрептозотоцинового ЦД. Зб.: а, в) х4800, в, г) х6400. 1 - ядро гепатоцита, 2 - балони, 3 - гранулярна ендоплазматична Ытка, 4 - вакуол^ 5 - мiтохондрГГ, 6 - розширенi цистерни ГЕС, 7 - лшщш краплi.
i ереднього po3Mipy вакуолей, а друга - утворенням балонiв у навколоядерному npocTopi, як вiдтiсняють ядро та iншi органели. Гепатоцити С2 i С3 продо-вжують накопичувати лiпiднi краплi великого та се-реднього розмiрiв, в деяких випадках практично вся цитоплазма кттин заповнена вакуолями i лодними включенням, якi мають характерну посмугованють та оточенi оболонкою, вiдтiсняючи на периферю кттини ядро, що вказуе на !х жирове переродження. Часто зустрiчаються гепатоцити в станi колквацм-ного некрозу.
Потр1бно зауважити, що отримаш даш зб\-гаються з даними ¡нших дослщниюв. Зокрема, Noorafshan [7] вщм1чае, що на раншх термшах експериментального ЦД йде зменшення об'ему I гепатоци-пв ycix трьох зон печшковоТ часточки, а також зниження ваги тварин та маси печшки зокрема. Також характерним е i те, що саме гепатоцити С1 першими реагують на р1вень глюко-зи та ¡нсулшу в KpoBi, осктьки вони вщповщають ! за синтез i накопичення глкогену. Зменшення площ1 ядер гепатоцит1в на раншх термшах стрептозотоцинового ЦД найбшыие проявляеться у С1 осктьки вони вщповщають за бток-синте-зуючу функц1ю i тому порушення м призводить до порушення синтезу РНК ядер, а також зниження р1вня ¡нсутну в KpoBi який, за даними лп-ератури, впливае на синтез бшка та РНК кттинами печшки та призводить до порушення метабол1чноУ актив-HOCTi гепатоцит1в [7]. Слщ зазначити, що rinep-глкем1я призводить до глкозилювання бшюв Kni-тини та до ураження и структурних компонешпв, що спостер1галось нами на ni3Hix термшах розви-тку стрептозотоцинового ЦД. Набтыи тзшхтер-MiHax експерименту збтыиуеться площа кттин та ядер гепатоцит1в, за рахунок накопичення л\п\-д1в та великих вакуоль у цитоплазм! гепатоцит1в. Тобто розвиваеться вакуольна та лодна дистро-ф1я печшки, на що вказують i ряд ¡нших автор1в [6,8,10]. У експериментальних тварин протягом I дослщного перюду ми також спостер1гали пол1-дтс1ю, пол1ур1ю та пол1фапю як додатков1 ознаки iHcyniHOBo'i недостатност1 та пперпжемм.
Висновки
На раншх термшах розвитку стрептозотоцинового дiабету (14-28 доба) спостер^аються зменшення площi гепатоцитiв та ix ядер, яке е найбiльш вираженим у С1 i пов'язано з вираже-ними процесами глiкогенолiзу. 1з збiльшенням термiну експерименту (42-56 доби) в^а^чаеть-ся збiльшення площi гепатоци^в та !х ядер, яке пов'язане iз розвитком зернисто!, вакуольно!, пдро-пiчноi та жирово! дистрофiй, i як наслiдок, зниження бтково-синтетично! та глiкогенсинтезуючоi !х функцiй, що пщтверджуеться даними гiстологiчниx та ультраструктурних дослiджень.
Перспективи подальших дослiджень Даш наших дослщжень можна буде використати для подальшого дослiдження впливу пперглкемп у рiзниx вiковиx категорiяx i при впливi рiзниx пато-лопчних факторiв, а також дм лкарських засобiв при лiкуваннi як цукрового дiабету так i рiзноманiтниx па-тологiяx печiнки.
Лiтература
1. Боднарчук Ю.В. Морфологiчна характеристика часточки печЫки нестатевозрiлиx щурiв з використанням кластерного
аналiзу / Ю.В. Боднарчук, О.Я. Жураювська // Актуальнi питання медично! науки та практики. - 2015. - Т. 2, № 82. - К. 2 -С. 364-372.
2. Вплив рiзнометалiчного комплексу [Cu(dmen)2][Fe(CN)5(NO)] (dmen=N,N-диметилетилендiамiн) на морфофункцюнальний
стан печнки / Н.О. Карпезо, I.B. Бел1нська, Т.В. Рибальченко [та т.] // Доп. НАН Укра'ши. - 2011. - № 3. С. 158-163.
3. Дельцова О.1. Морфометричний аналiз гепатоцитiв при корекцп токсичного впливу пестициду 2,4-Д на печнку внутрiшньоочеревинним введенням глутаргiну / О.1. Дельцова, С.Б. Геращенко, Г.Б. Кулинич // Вюник Сумського державного уыверситету. Серiя Медицина. - 2012. - № 1. - С. 23-28.
4. Пат. № 62966. Укра'ша, МПК 51 А 61 В 10/00. СпоЫб моделювання цукрового дiабету 1-го типу у тварин pi3Horo BiKy /
B.А. Левицький, О.Я. Жураювська, В.А. MicbKiB, Л.М. Заяць, Р.Б. neTpiB, Ю.М. Якимiв, Б.М. Кщук, Р.З. Гнатюк; заявка № u 201101566; заявл. 11.02.2011; опубл. 20.09.2011, Бюл. № 18. - 6 с.
5. Полiхромний споаб забарвлення гiстологiчних препаратiв / О.С. Якушко, В.1. Шепiтько, Г.А. брошенко [та iн.] // Свiт медици-
ни та бiологii. - 2013. - № 3. - С. 61-64.
6. Согуйко Ю.Р. Ультраструктурш особливост печiнки щура в нормi та при експериментальному цукровому дiабетi на раннiх
етапах його переб^у в динамiцi / Ю.Р. Согуйко // Експериментальна та кл^чна фiзiологiя i бiохiмiя. - 2010. - № 4. -
C. 12-19.
7. Early stereological changes in liver of Sprague-Dawley rats after streptozotocin injection / A. Noorafshan, B. Esmail-Zadeh,
S. Bahmanpour [et al.] // Indian Journal of Gastroenterology. - 2005. - Vol. 24. - Р. 104-107.
8. Histological and Biochemical Effects of Azadirachta indica and Melatonin in
Streptozotocin-induced Diabetic Wistar rats / E.T. Godam, M.O. Samaila, A.O. Ibegbu [et al.] // Annals of Experimental Biology. -2014. - Vol. 2 - № 2. - P. 9-22.
9. Lukivskaya O. Protective effect of of ursodeoxycholic acid on liver mitochondrial function in rats with alloxan- induced diabetes: Link
with oxidative stress / O. Lukivskaya, E. Patsenker, V. Buko // Life Sciences. - 2007. - Vol. 80. - № 26. - P. 2394-2402.
10. Salih N.D. Histological Liver Changes in Streptozotocin induced Diabetic Mice / N.D. Salih, R.K. Muslih, S.R.Hamoodi // International Medical Journal Malaysia - 2009. - Vol. 8. - P. 10-16.
11. Streptozotocin-induced diabetes mellitus affects lysosomal enzymes in rat liver / G.B. Peres, M.A. Juliano, J.A. Aguiar [et al.] // Brazilian Journal of Medical and Biological Research. - 2014. - Vol. 47. - № 6. - С. 452-460.
УДК: 616-092.9+591.436+616.379-008.64
ХАРАКТЕРИСТИКА МОРФО-ФУНКЦ1ОНАЛЬНИХ ЗМ1Н ГЕПАТОЦИТ1В СТАТЕВОЗР1ЛИХ ЩУР1В ПРИ СТРЕПТОЗОТОЦИНОВОМУ Д1АБЕТ1 ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ КЛАСТЕРНОГО АНАЛ1ЗУ
Боднарчук Ю. В., Журактська О. Я., Перцович В. М.
Резюме. У данм статт вивчено кластерний розподт гепатоци^в печЫки та ix морфолопчну перебудо-ву в динамщ розвитку i переб^ стрептозотоцинового цукрового дiабету (СЦД). Дослщження проведено на 12-мюячних щурах самцях лши Вютар. Експериментальним тваринам (20 тварин) змоделювали цукровий дiабет шляхом одноразово внутршньоочеревинного введення стрептозотоцину фiрми «Sigma» (США) у дозi 6 мг на 100 гр розведеному в 0,1 М цитратному буферi (рИ 4,5), а контрольна (5 тварин) вводили е^валент-ну дозу 0,1 М цитратного буферу (рИ 4,5). У раны термЫи розвитку (14-а та 28-а доби) СЦД вщбуваеться статистично значуще зменшення пло1^ гепатоци^в уЫх кластерiв за рахунок глiкогенолiзу та порушення ме-таболiзму в них. На тзых термiнаx переб^ СЦД (42-а, 56-а доба) у печЫц розвиваеться дiабетична гепато-па™, яка характеризуеться статистично значущим зростанням пло1^ гепатоцитiв усix кластерiв за рахунок розвитку вакуольно'| та жирово'| дистрофiй, а також такi полiморфнi змiни як: гiдропiчна, балонна та жирова дистрофи, колiквацiйний некроз, апоптоз, що протiкали на тлi виражено'|' дiабетичноi мiкроангiопатii.
Ключовi слова: морфолопчна перебудова, гепатоцит, кластерний аналiз, стрептозотоциновий цукровий дiабет.
УДК: 616-092.9+591.436+616.379-008.64
ХАРАКТЕРИСТИКА МОРФО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕПАТОЦИТОВ ПОЛОВОЗРЕЛЫХ КРЫС ПРИ СТРЕПТОЗОТОЦИНОВОМ ДИАБЕТЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ КЛАСТЕРНОГО АНАЛИЗА
Боднарчук Ю. В., Журакивская О. Я., Перцович В. М.
Резюме. В данной статье изучено кластерное распределение гепатоцитов печени и их морфологическую перестройку в динамике развития и течения стрептозотоцинового сахарного диабета (ССД). Исследование проведено на 12-месячных крысах самцах линии Вистар. Экспериментальным животным (20 животных) смоделировали сахарный диабет путем однократного внутрибрюшинного введения стрептозотоцина фирмы «Sigma» (США) в дозе 6 мг на 100 гр разведенном в 0,1 М цитратном буфере (РН 4,5), а контрольной (5 животных) вводили эквивалентную дозу 0,1 М цитратного буфера (рН 4,5). В ранние сроки развития (14-е и 28-е сутки) ССД происходит статистически значимое уменьшение площади гепатоцитов всех кластеров за счет гликогенолиза и нарушения метаболизма в них. На поздних сроках течения ССД 42-е и 56-е сутки) в печени развивается диабетическая гепатопатия, которая характеризуется статистически значимым ростом площади гепатоцитов всех кластеров за счет развития вакуольной и жировой дистрофии, а также такие полиморфные изменения как: гидропическая, баллонная и жировая дистрофии, колликвационный некроз, апоптоз, протекающие на фоне выраженной диабетической микроангиопатии.
Ключевые слова: морфологическая перестройка, гепатоциты, кластерный анализ, стрептозотоцино-вый сахарный диабет.
UDC: 616-092.9+591.436+616.379-008.64
CHARACTERISTICS OF HEPATOCYTES' MORPHOFUNCTIONAL CHANGES OF MATURED RATS WITH STREPTOZOTOCIN-INDUCED DIABETES ON THE RESULTS OF CLUSTER ANALYSIS
Bodnarchuk Yu. V., Zhurakivska O. Ya., Pertsovych V. M.
Abstract. In the article cluster distribution of liver hepatocytes and their morphological changes in the dynamics and course of streptozotocin-induced diabetes were studied. The liver is a detoxifying organ; the disorders of its structure may cause a change in metabolism of the whole body. Nowadays, many studies are devoted to investigat-
ing the structure of hepatocytes of rats' liver in experimental diabetes. But most of them do not pay attention to the study of their heterogeneity in different areas of hepatic lobules making conclusions based on the average morpho-metric parameters of the whole lobule. The study was conducted on 12-month Wistar male rats. The animals were divided into 2 groups: control group (5 animals) and experimental group (20 animals). Diabetes was modeled to the experimental animals. It was performed by a single intraperitoneal streptozotocin administration manufactured by "Sigma" (USA) in a dose of 6 mg/100 grams dissolved in 0.1 M citrate buffer (pH 4.5). The equivalent dose of 0.1M citrate buffer (pH 4.5) was administered to the control group. The animals were decapitated under anesthesia with thiopental. The blood and liver were taken for the examination during the 14th, the 28th, the 42nd and the 56th days of the experiment. The histological methods (staining: hematoxylin-eosin, the Shabadash method, Sudan III), electron microscopic and statistical (STATISTICA (StatSoft, Inc. (2011), STATISTICA (data analysis software system), version 10. www.statsoft.com) were used for study.
Using morphometric parameters of hepatocytes by cluster analysis in the hepatic lobules three clusters of cells were defined (C1, C2, C3). They differ in their size, area of nucleus and nuclear-cytoplasmic index. It was established that in early stages of diabetes (14th day) the areas of hepatocytes and their nuclei were significantly reduced in all clusters except the second one, the cells which are mainly located around the central vein. During the 28th day the morphometric changes were observed in all clusters, connected with glycogenolysis, glycogenesis disorders and protein synthesis function of hepatocytes. These parameters had histological and ultrastructural confirmation.
In the long term course of streptozotocin-induced diabetes (the 42nd and the 56th days) the area of hepatocytes and their nuclei increased. These morphometric changes were associated with different pathological processes. First, due to the development of diabetic angiopathy in hepatocytes hydropic degeneration was developed. It was the most evident: in C3 - large granular degeneration that developed into a ballooning one; in C1 small- and medium drop hydropic degeneration was also seen. Secondly, lipid accumulation in the cytoplasm, leading to fatty degeneration was observed in hepatocytes. Herein, the inclusion of glycogen in hepatocytes was absent.
Thus, in the early stages of development (the 14th- the 28th days) streptozotocin-induced diabetes a statistically significant decrease in the area of hepatocytes of all clusters by glycogenolysis and metabolism disorder in them take place. In the later stages of the streptozotocin-induced diabetes course (the 42nd, the 56th days) in the liver diabetic hepatopathy is observed. It is characterized by a statistically significant growth of hepatocyte's area of all clusters by developing hydropic and fatty degeneration. It should also be noted that different clusters of hepatocytes in the long term, of streptozotocin-induced diabetes course the following polymorphic changes were observed: hydropic, ballooning and fatty degeneration, colliquation necrosis and apoptosis, developed in severe diabetic microangiopathy.
Keywords: morphological changes, hepatocyte, cluster analysis, streptozotocin-induced diabetes.
Рецензент - проф. Врошенко Г. А.
Стаття надшшла 15.03.2016 року
