CC BY
18
© Тарасенко Л. М., Бiлець М. В., Омельченко О. 6., Цубер В. Ю., Горголь Н. I. УДК: 616-002-092.9:613.22+613.86
Тарасенко Л. М., Блець М. В., Омельченко О. £., Цубер В. Ю., Горголь Н. I.
МАКРОФАГАЛЬНА РЕАКЦ1Я ЯК МАРКЕР СИСТЕМНОГО ЗАПАЛЕННЯ ПРИ ВИСОКОКАЛОР1ЙНОМУ ХАРЧУВАНН1
ТА 1ММОБ1Л1ЗАЦ1ЙНОМУ СТРЕС1 У ЩУР1В
ВДНЗ УкраГни «УкраГнська медична стоматолопчна aKaAeMiq» (м. Полтава)
bcp-p.ua
Дана робота е фрагментом НДР «Метаболiчнi змши та стресостiйкiсть органiв травлення та кют-ково! тканини при поеднанн впливiв ожирiння i емо-цiйного стресу», № держ. реестрацп 0114U001457.
Вступ. В останнi десятирiччя широко розповсю-джен неiнфекцiйнi захворювання (1ХС, атеросклероз, цукровий дiабет II типу, ожирiння) пов'язують з порушенням iмунного гомеостазу та розвитком системного запалення (СЗ) з уповтьненим переб^ гом [2]. Провiдну роль в Ыщацм прозапальних змiн у осiб з надмiрною масою тта та ожирiнням вщво-дять пщвищенню активностi клiтин фагоцитарного ряду - макрофагам i нейтрофiлам. Активованi моно-цити/макрофаги та деякi iншi кгмтини (ендотелюци-ти) модулюють запальний процес шляхом синтезу ряда прозапальних цитоюыв - (ТНФ-а, 1Л-1 р, 1Л-6), бiологiчнa роль яких полягае в пщвищены iмунного захисту: диференцiювaннi Т- i В-лiмфоцитiв, синтезi бiлкiв гостро! фази, пiдсиленнi гемопоезу, некрозi пухлинних клiтин [12,13]. Макрофаги також беруть участь в обмiнi лiпiдiв: накопичують, перетравлюють i видiляють лiпiди в загальний кровооб^ [3].
Важливе питання щодо учaстi фагоцитуючих кгм-тин у реакцп жирово! тканини на висококалормне харчування залишаеться вiдкритим.
Мета даного дослщження - вивчити прояви макрофагально! реакцп жирово! тканини при утри-мaннi щурiв на висококалормному рaцiонi.
Об'ект i методи дослщження
До^дження проведенi вiдповiдно до принцитв бiоетики, законодавчих норм та положень «бвро-пейсько! конвенцi! про захист хребетних тварин, що використовуються для дослщних та наукових цiлей» (Стразбург, 1986) i «Загальних етичних принцитв експериментiв на тваринах», ухвалених Першим На-цiонaльним конгресом з бюетики (Ки!в, 2001).
Експерименти виконaнi на 40 статевозртих щурах-самцях, яких впродовж 9 тижыв утримува-ли на висококалормному рaцiонi, що включав 47% стандартного корму та додатково згущене молоко (44%), соняшникову олю (8%) та крохмаль (1%) [14]. У висококалормнм сумiшi вмiст жирiв був на 18,4%, вмiст вуглеводiв - на 17,2% бiльший та вмют бiлкiв - на 40% менший порiвняно з стандартним кормом. Контрольна група щурiв отримувала стан-дартний корм, дослiднa група - висококалормну сумiш. Через 9 тижыв тварин дослiдно! i контроль-
но! груп рандом1зували та розпод1лили кожну на дв1 п1дгрупи, сформувавши наступи чотири п1дгрупи: перша - штакты щури, як1 отримували стандартний корм, друга - 1ммоб1л1зац1йний стрес за методом Г.Селье [10] - п'ять сеанс1в щоденно по три години 1ммоб1л1зацИ; третя - висококалор1йне харчування; четверта пщгрупа - висококалор1йне харчування та 1ммоб1л1зац1йний стрес.
П1сля моделювання 1ммоб1л1зац1йного стресу через одну добу тварин вс1х п1дгруп забивали па-ралельно п1д т1опенталовим наркозом (внутршньо-очеревинно 40 мг/кг маси тта). Для оцшки макрофагально! реакцИ в1дбирали шматочки епидидимально! жирово! тканини, яка вщзначаеться високою чутли-вютю до б1олог1чно! д1! 1нсул1ну. Отриманий матер1ал ф1ксували в 10% розчин нейтрального формал1ну, пот1м п1ддавали парафшовм проводц1, п1сля чого виготовляли сер1йн1 зр1зи товщиною 4-5Ч10-6 м. Препарати зафарбовували гематоксилшом i еози-ном, а також використовували PAS-реакцю по Мак-Манусу-Хочкису (контроль з амтазою). Гiстологiчнi методики виконували згiдно пропиЫв, викладених в посiбниках з пстолопчно! технiки i гiстохiмi! [5,7]. Вивчення мiкропрепаратiв i фотографування проводили на мiкроскопi «Olympus» ВХ-41 (Япоыя) при збiльшеннi на Ч200Ч400Ч1000. Морфометричним методом оцшювали загальну кiлькiсть макрофапв в одному полi зору (3,12Ч10-7м). Цифровi данi об-робляли методом варiацiйно! статистики за допо-могою електронних таблиць «Exel-5». Статистичний аналiз результатiв дослiдження проводили за допо-могою програми SPSS 17.0 для Windows методами варiацiйно! статистики. Для оцшки вщмшностей мiж групами використовували тест Краскела-Уоллюа. Критичний рiвень значущост у дослiдженнях при-ймали < 0,05.
Результати досл1джень та Ух о б го воре н-ня. Проведен дослiдження показали, що у щурiв, якi отримували висококалормний корм впродовж 9 тижыв, кiлькiсть макрофагальних клiтин в епиди-димальнiй жировiй тканинi в середньому в 4 рази перевищувала вщповщний показник контрольно! групи тварин (табл.). Аналопчний характер юль-кiсних змш макрофагiв був виявлений у щурiв пiд впливом iммобiлiзацiйного стресу, але ц змiни були менш виражеы. Найбiльших значень пiдсилення макрофагально! реакци досягло при поеднаному впли-
в1 висококалормного харчового рац1ону та 1ммоб1-л1зац1йного стресу (табл.), перевищуючи в 5,5 раз показник контрольно! групи (адипоцити жировоТ тканини крупы) (рис. 1). Варто зазначити, що кшти-ни макрофагального ряду в контрольна груп1 зустр1-чаються р1дко I представлен! поодинокими екземп-лярами. Адипоцити середн1х розм1р1в, крупн1 кл1тини малочисленн1 (рис. 2).
В друпй груп1 дослщжень у стресованих щур1в макрофаги зустр1чаються часто I представлен! функ-цюнально активними екземплярами (рис 3).
В третм груп1 щур1в, як1 отримували високока-лор1йний корм, макрофаги, як правило, розташо-вуються групами по 3-5 екземпляр1в. Адипоцити крупн1ш1, чим в груп1 контролю, що характерно для ппертроф1чного типу ожир1ння (рис. 4).
Отриман нами результати експериментальних дослщжень про розвиток макрофагальноТ реакци у щур1в п1д впливом висококалормного харчуван-ня, узгоджуються з результатами дослщжень 1нших автор1в, як1 в глютеальних б1опс1йних пунктатах у людей з ожирЫням спостер1гали акумуляц1ю ма-крофаг1в в б1л1й жиров1й тканин1, виникнення вог-
Таблиця.
Кiлькiсть макрофапв в одному полi зору (3,12х10-7м2), екз. (М±т)
Групи К1льк1сть макрофапв в одному пол1 зору
Контроль 0,86±0,26
1ммоб1л1зац1йний стрес 2,86±0,26*"#
Висококалормне харчування 3,86±0,34*
Висококалор1йне харчування + 1ммоб1л1зац1йний стрес 4,71±0,29*^
Прим1тка: * — р<0,001 м1ж досл1дною I контрольною групами; " — р<0,05 м1ж другою, третьою та четвертою групами; ■ - р>0,05 м1ж другою та 1ншими досл1дними групами (третьою, четвертою); # — р<0,001 м1ж четвертою та 1ншими дослщними групами;
нищ хрон1чного запалення та розвиток метабол1ч-них ускладнень [1].
Виходячи з отриманих результат1в, можна зро-бити висновок про те, що висококалормний рац1он 1н1ц1юе розвиток макрофагальноТ реакци, а при спо-лученн1 з1 стресом сприяе найбшьш виражен1й м1-грац1Т макрофаг1в у жирову тканину, що е критер1ем СЗ. Враховуючи статистично достов1рну значимють в1дм1нностей м1ж другою (1ммоб1л1зац1йний стрес) I третьою (висококалормне харчування) групою дослщжень та вщсутнють достов1рних в1дм1нностей м1ж третьою I четвертою (сполучення висококало-р1йного харчування та 1ммоб1л1зац1йного стресу) групами досл1джень, можна стверджувати, що про-в1дну роль у активаци макрофагальноТ реакц1Т вщ-грае висококалор1йний рац1он, а 1ммоб1л1зац1йний стрес зд1йснюе потенц1юючий вплив.
Доведено, що при моделюванн ал1ментарно-го ожирЫня у щур1в спостер1гаеться пригычення активност1 макрофаг1в печ1нки, що сприяе галь-муванню кл1тинного 1мун1тету [4]. Раыше нами доведено, що висококалормне харчування у спо-лученн1 з 1моб1л1зац1йним стресом у щур1в супро-воджуеться зниженням концентрац1Т 1нсул1ну в си-роватц1 кров1 [11].
У моноцитах дом1нуе аеробний шлях отримання енергп. Об'ектом фагоцитозу макрофаг1в е, перш за все, крупн1 часточки [8]. Скупчення моноцит1в в про-цес1 вираженоТ 1нф1льтрац1Т жировоТ тканини у щур1в третьоТ та четвертоТ груп, як1 отримували високока-лормне харчування, в1дображае «атаку» макрофагами крупних адипоцит1в з надлишком л1п1д1в. Можна припустити, що зниження секреци 1нсул1ну за умов висококалор1йного рацюну гальмуе аеробн1 енер-гозалежн1 процеси фагоцитозу макрофагальними елементами. Отже, 1мунна вщповщь орган1зму при надм1рному висококалормному харчуванн1, в1рог1д-но, е неповноцЫною.
На фагоцитуючих кл1тинах виявлен1 р1зн1 типи адренорецептор1в, зокрема, Р2-адренорецептори експресуються на макрофагах, а також на Ыших
Рис. 1. Виражена шфтьтрац1я жировоГтканини макрофагами та л1мфоцитами. Висококалор1йне харчування + 1ммоб1л1зац1йний стрес. Забарвлення гематоксилшом та еозином. Х400
Рис. 2. Контроль. Забарвлення гематоксилшом та еозином. Х200
Рис 3. Гiпертрофiя адипоцитiв.
Макрофаги багаточисленнi, представленi крупними клiтинними екземплярами. Стрес.
Забарвлення гематоксилшом та еозином. Х400
кттинах (еозинофiли, опасистi клiтини) [9]. Це по-яснюе механiзм активацií макрофагальноТ реакцií за умов iммобiлiзацiйного стресу. Вщомо, що вщпо-вiдальну роль в реалiзацiТ стресорних функцюналь-них i метаболiчних змiн вiдiграe активацiя симпато-адреналовоТ системи [6].
Отже, стрес i висококалорiйний рацiон шщи юють прояви системного запалення за единим мехашзмом - шляхом стимуляцп макрофагальноТ iнфiльтрацiТ, яка зумовлюе послщовнють iмунних реакцiй: активацiю продукцiТ прозапальних цитою-
Рис. 4. Групи крупних макрофапв у жировiй тканинi. Ожирiння.
Забарвлення гематоксилiном та еозином. X400
híb та пiдвищення синтезу бiлкiв гостроТ фази запалення.
Висновки
1. Висококалормне харчування iнiцiюe розвиток макрофагальноТ реакци жировоТ тканини у щурiв.
2. Стресогенний вплив сприяе пiдсиленню макрофагальноТ реакцiТ жировоТ тканини.
Перспективи подальших дослiджень
Подальшi дослiдження динамiки розвитку макрофагальноТ реакци залежно вщ тривалостi високока-лорiйного харчування та тяжкостi емоцмного стресу.
Л1тература
1. Гогиашвили Л. Е. Макрофаги: ультраструктура и функции в жировой ткани и периферической крови у лиц с избыточной
массой тела / Л. Е. Гогиашвили, З. Г. Цагарели, Е. Г. Никобадзе и др. // Аллергология и иммунология - 2010. - Т. 11, №2. -С.119-120
2. Гусев Е. Ю. Системное воспаление: теоретические и методологические подходы к описанию модели общепатологическо-
го процесса. Часть 3. Предпосылки к описанию несиндромального подхода / Е. Ю. Гусев, В. А. Черешнев // Пат. физиол. и эксперим. тер. - 2013. - №3. - С.3-14.
3. Карр Я. Макрофаг. Обзор ультраструктуры и функции / Я. Карр - М. : Медицина, 1978. - 189 с.
4. Курганова И. В. Показатели липидного и белкового обмена крови и состояние клеток печени при экспериментальном ожи-
рении: автореф. дис. на соискание ученой степени кандидата мед. наук: спец. 14.00.16 / И. В. Курганова - НИИ биохимии СО РАМН (Новосибирск). - Новосибирск, 2002. - 16 с.
5. Лили Р. Патогистологическая техника и практическая гистохимия / Р. Лили - М. : Мир, 1960. - 648 с.
6. Меерсон Ф. З. Патогенез и предупреждение стрессорных и ишемических повреждений сердца / Ф.З. Меерсон- М.: Меди-
цина, 1984. - 269 с.
7. Меркулов Г. А. Курс патологогистологической техники / Г. А. Меркулов- М.: Медицина, 1961. - 339 с.
8. Мусил Я. Основы биохимии патологических процессов / Я. Мусил - М.: Медицина, 1985. - 430 с.
9. Орлова Е. Г. Молекулярные механизмы адреноргического контроля функций фагоцитирующих клеток / Е. Г. Орлова,
С. В. Шергиев // Успехи современной биологии. - 2004. - Т. 124, №4. - С. 342-353.
10. Селье Г. Очерки об адаптационным синдроме / Г. Селье - М.: Медицина, 1960. - 254 с.
11. Тарасенко Л. М. Вплив висококалормноТ зм1шаноТ д1ети на виразкове ушкодження шлунка та шкреторну функц1ю пщшлунковоТ залози за умов 1ммоб1л1зац1йного стресу в щур1в / Л. М. Тарасенко, О. 6. Омельченко, В. Ю. Цубер [та íh.] // Медична х1м1я. - 2014. - Т. 16. - №3 (60). - С.46-49.
12. Шварц В. В. Воспаление жировой ткани. Часть 6. Действие медикаментозных средств / В. В. Шварц // Проблемы эндокринологии - 2012. - №1. - С. 67-73.
13. Akira S. Interleukin-6 in biology and medicine/ S. Akira, T. Taga, T. Kishimoto // Adv. Immunol. - 1993. - Vol. 54. - P. 1-78.
14. West D. B. Dietary obesity in nine inbred mouse strains / D. B. West, C. N. Boozer, D. L. Moody et al. // Am. J. Physiol. - 1992. -№ 262. - P. 1025-1032.
УДК: 616-002-092.9:613.22+613.86
МАКРОФАГАЛЬНА РЕАКЦ1Я ЯК МАРКЕР СИСТЕМНОГО ЗАПАЛЕННЯ ПРИ ВИСОКОКАЛОР1ЙНОМУ ХАРЧУВАНН1 ТА 1ММОБ1Л1ЗАЦ1ЙНОМУ СТРЕС1 У ЩУР1В
Тарасенко Л. М., Бiлець М. В., Омельченко О. €., Цубер В. Ю., Горголь Н. I.
Резюме. Мета даного дослщження - вивчити прояви макрофагально! реакцiI жирово! тканини при утри-манн щурiв на висококалормному рацiонi. Проведенi дослiдження показали, що у щурiв, якi отримували ви-сококалорiйний корм впродовж 9 тижыв, кiлькiсть макрофагальних клiтин в епидидимальнм жировiй тканинi в середньому в 4 рази перевищувала вщповщний показник контрольно! групи тварин. Аналопчний характер кiлькiсних змiн макрофагiв був виявлений у щурiв пiд впливом iммобiлiзацiйного стресу, але цi змши були менш вираженi. Найбiльших значень пщсилення макрофагально! реакци досягло при поеднаному впливi ви-сококалорiйного харчового рацюну та iммобiлiзацiйного стресу, перевищуючи в 5,5 раз показник контрольно! групи. Висококалормне харчування Ыщюе розвиток макрофагально! реакцi! жирово! тканини у щурiв, а стресогенний вплив сприяе !! пiдсиленню. Розвиток макрофагально! реакци е спiльним патогенетичним мехаызмом висококалорiйного харчування та стресу.
Ключовi слова: висококалорiйна дiета, iммобiлiзацiйний стрес, макрофагальна реак^я, системне за-палення.
УДК: 616-002-092.9:613.22+613.86
МАКРОФАГАЛЬНАЯ РЕАКЦИЯ КАК МАРКЕР СИСТЕМНОГО ВОСПАЛЕНИЯ ПРИ ВЫСОКОКАЛОРИЙНОМ ПИТАНИИ И ИММОБИЛИЗАЦИОННОМ СТРЕССЕ У КРЫС
Тарасенко Л. М., Билец М. В., Омельченко О. Е., Цубер В. Ю., Горголь Н. И.
Резюме. Цель данного исследования - изучить проявления макрофагальной реакции жировой ткани при содержании крыс на высококалорийном рационе. Установлено, что у крыс, которые получали высококалорийный корм на протяжении 9 недель, количество макрофагальных клеток в эпидидимальной жировой ткани в среднем в 4 раза превышало соответствующий показатель контрольной группы. Аналогичный характер количественных изменений макрофагов наблюдался при иммобилизационном стрессе у крыс, хотя и был меньше выраженным. Наибольших значений усиление макрофагальной реакции достигало при со-четанном влиянии высококалорийного рациона и иммобилизационного стресса, превышая в 5,5 раза показатель контрольной группы. Высококалорийное питание инициирует развитие макрофагальной реакции жировой ткани у крыс, а стрессогенное влияние способствует ее усилению. Развитие макрофагальной реакции является общим патогенетическим механизмом высококалорийного питания и стресса.
Ключевые слова: высококалорийная диета, иммобилизационный стресс, макрофагальная реакция, системное воспаление.
UDC: 616-002-092.9:613.22+613.86
MACROPHAGE REACTION AS A MARKER OF SYSTEMIC INFLAMMATION AT HIGH CALORIE DIET AND IMMOBILIZATION STRESS IN RATS
Tarasenko L. М., Bylets М. V., Omelchenko О. Y., Tsuber V. Y., Gorgol N. I.
Abstract. Although pathogenesis of obesity has not been not clearly defined, there is a lot of evidence that one of the mechanisms of its development is sustained and prolonged systemic inflammation. An increased activity of macrophages and neutrophils is believed to have a leading role in an initiation of inflammatory alterations in overweight or obese individuals. Participation of the phagocytes in adipose tissue response to high calorie diet is not investigated.
The aim of the present study was to investigate macrophage reaction at a high calorie diet. Experiments were performed on 40 adult male rats which were fed a high calorie diet for 9 weeks. The diet consisted of standard feed (47%), condensed milk (44%), sunflower oil (8%) and starch (1%). The amount of fat was 18.4% bigger than in the standard feed, while carbohydrate content was 17.2% bigger and protein content was 40% smaller. The control group received a standard rat feed. After 9 weeks the animals in both groups were randomized, each group was divided into two subgroups. The resulting four groups were as follows: in the first group there were intact rats who received a standard feed, the animals in the second group were subjected to an immobilization stress after Selye -five daily sessions of three-hour immobilization; the animals in the third group were fed a high calorie diet; the fourth group was both fed a high calorie diet and subjected to an immobilization stress. Epydydymal adipose tissue was used to assess the macrophage reaction. The tissue is characterized by high sensitivity to biological effects of insulin. The obtained material was fixed in 10% neutral formalin solution, embedded in paraffin and sectioned. The resulting samples were 4-5Ч10-6 m thick. The preparations were stained with hematoxylin and eosin. PAS-reaction (amylase controlled) was also used. Histological techniques were performed in accordance to formulations described in manuals of histological techniques and histochemistry. An «Olympus» ВХ-41 microscope (Japan) was used to study and photograph the micropreparations at magnification Ч200Ч400Ч1000. A number of macrophages in a field of vision (3,12410-7m) was assessed morphometrically. Microsoft Excel 5 was applied to analyze the obtained data with methods of variation statistics. Statistical analysis of the results was performed with SPSS 17.0 for Windows using methods of variation statistics. Kruskal-Wallis test was applied to assess differences between groups. The critical level of significance was < 0,05.
The prolonged high calorie diet led in average to a fourfold increase in macrophage cells in epydydymal adipose tissue compared to that in the animals in the control group (3,86 ± 0,34 macrophages in a field of vision versus 0,86 ± 0,26, p<0.001). A similar pattern was observed in the rats subjected to immobilization stress combined with high calorie diet (2,86 ± 0,26 macrophages in a field of vision, p<0.001), but its severity was smaller compared to the macrophage reaction in the group of non-stressed rats that were fed high calorie diet (p<0.05). The combination of high calorie diet and immobilization stress caused the most pronounced adipose macrophage reaction: the number of cells in a field of vision was 4,71 ± 0,29 (p<0.001).
Thus, high calorie diet triggers development of the adipose macrophage reaction in rats, and effect of stressors contributes to its aggravation. Development of the macrophage reaction is a common pathogenetic mechanism of high calorie diet and stress.
Keywords: high calorie diet, immobilization stress, macrophagal reaction, systemic inflammation.
Рецензент - проф. Старченко В. О.
Стаття надшшла 01.10.2015 р.
