CC BY
102
ПАТОМОРФОЛОГИЯ
УДК 612.42+612.014.4:629.19
С. Н. Абдрешов, Л. Э. Булекбаева, Г. А. Демченко
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ШЕЙНЫХ ЛИМФАТИЧЕСКИХ УЗЛОВ В УСЛОВИЯХ МИКРОГРАВИТАЦИИ
Институт физиологии человека и животных ЦБИ МОН РК, Казахстан, Алматы
Изучено влияние микрогравитации на морфологическую структуру и функциональное состояние лимфатических узлов крыс. В функционировании лимфатических узлов, выявлены адаптивные сдвиги, направленные на уменьшение притока излишней жидкости в венозное русло.
Ключевые слова: микрогравитация, лимфатические узлы, лимфоток, лимфа, сократительная активность лимфатических узлов
Жизнь на Земле развивалась в условиях постоянного гравитационного поля, поэтому в состоянии невесомости организм животного или человека испытывает большие перегрузки. Описаны имеющие место при невесомости потеря массы тела, ионов кальция, перемещение крови и тканевой жидкости в область головы, отечные явления в тканях лица и шеи, долго сохраняющиеся в наземных условиях [1-3]. В экспериментах на кошках установлено, что при переводе тела на 30° из горизонтального положения в положение головой вниз увеличивается давление в передней полой и наружной яремной венах [4].
В работах [5, 6] при моделировании эффектов невесомости путем приведения тела животного в анти-ортостатическое положение показаны сдвиги лимфо-тока, венозного давления и тонуса лимфатических сосудов.
Поскольку в литературе мало данных о влиянии изменения вектора гравитации на функции лимфатической системы, представляет интерес изучение регуляции транспортной функции лимфатических узлов в условиях микрогравитации. Однако, роль лимфатических узлов при перераспределении крови и тканевой жидкости, наблюдаемое при невесомости, ранее не изучалось. Этот вопрос также представляет интерес, так как антиортостатическое положение тела в пространстве, вызывая перемещение крови из нижних отделов тела в область головы при невесомости, не может оставить безучастной систему лимфатических сосудов и узлов, роль которой в дренаже тканей и в перераспределении жидкости в организме очень велика.
В настоящей работе была проведено экспериментальное исследование функционального состояния и
морфологических изменений лимфатических узлов в условиях микрогравитации
Материалы и методы
Эксперименты проводилсь на половозрелых крысах (самцах) линии Wistar. Первая группа животных (15 крыс) - контроль, животные содержались в обычных условиях вивария. Вторая группа (25 крыс)
- опытная. Для моделирования микрогравитации использовалась установка, где крысы подвешивались на стендах вниз головой под углом 30-45° (±5°) на 14 суток, т. е. таким образом, чтобы полностью снять весовую нагрузку с задних конечностей. С помощью передних конечностей животные свободно передвигались по решетчатому полу стенда [7].
Животные обеих групп содержались на стандартном рационе со свободным доступом к пище и воде. Для биохимических исследований под эфирным наркозом производили прижизненный забор лимфы и крови, затем осуществлялась декапитация животного и забирался экспериментальный материал - шейные лимфатические узлы - для регистрации их спонтанных и вызванных сокращений, изучения линейных размеров до и после воздействия микрогравитации. Все экспериментальные работы выполнялись с соблюдением правил биоэтики, утвержденных Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных или других целей.
Для изучения общей морфологической картины лимфатических узлов кусочки ткани фиксировались в 10 % нейтральном формалине, проводились через спирты и заливались в парафин. Срезы толщиной 5-6 мкм окрашивались гематоксилин-эозином.
Сократительная активность изолированных лим-
фатических узлов изучалась с использованием общепринятой методики [8] на установке, состоящей из камеры, механотрона и регистрирующего прибора. В качестве питательного раствора для изолированных лимфатических узлов крыс использовался раствор Кребса (pH - 7,4 при температуре +37° С), который оксигенировали газовой смесью (95 % О2 и 5 % СО2).
В качестве раздражителей для изучения вызванной сократительной активности лимфатических узлов использовались физиологически вазоактивные вещества: адреналин-гидрохлорид, ацетилхолин-
хлорид и гистамин-дигидрохлорид в концентрациях 1х10-8-1х10-3 М. Регистрация сокращений узлов осуществлялась с помощью самопищущих миллиампервольтметров Н339 и Н3012.
Результаты опытов обрабатывались на ЭВМ методом вариационной статистики с использованием г-критерия Стьюдента. Результаты считались достоверными при р<0,01, р<0,05.
Результаты и обсуждение
У контрольных крыс венозное давление в яремной вене составило 25±5 мм. рт. ст., а у крыс после ан-тиортостатического воздействия в течение 14 суток оно повышалось до 74±5 мм рт. ст. Ток лимфы из кишечного лимфатического протока у интактных крыс составил 0,32±0,03 мл/ч, а после воздействия микрогравитации он уменьшался на 38 % по сравынению с контролем (2-я группа).
У крыс, в течение 14 суток подвергнутых микрогравитации, отмечены потеря массы тела (в среднем, на 25±5 %), отечность морды и шеи. Объем шейных лимфатических узлов у крыс экспериментальной группы в 1,5-2 раза превышал объем узлов у крыс в контроле. Обнаружены их отечность, набухшие наружные покровы узлов.
При морфологическом исследовании обнаружено, что строение брыжеечных и шейных лимфоузлов у контрольных животных соответствует описанному в литературе [9, 10]. Лимфатические узлы покрыты отчетливо выраженной тонкой капсулой, краевой синус не определялся (рис. 1). В некоторых местах видны тонкие соединительные трабекулы, отходящие от капсулы. Корковый слой представлен множеством лимфатических фолликулов, среди которых основную массу составляют фолликулы без светлых центров. Фолликулы со светлыми центрами встречались редко. Мозговое вещество узла имело более рыхлое строение, в нем отчетливо выявлялись соединительнотканные трабекулы, мозговые синусы, ретикулярная ткань и сосуды. В большинстве случаев в лимфоидной ткани коркового и мозгового вещества встречались малые лимфоциты, а в светлых центрах
- средние. В мозговых синусах обнаруживалось
а
Рис. 1. Морфологическая картина лимфатических узлов в норме (а) и после воздействия микрогравитации (б)
большое количество ретикулярных клеток. Встречаемость плазматических клеток, лимфобластов и больших лимфоцитов наиболее выражена в лимфоузлах. По-видимому, это связано с их более высокой функциональной активностью, напряженностью иммунологических процессов в физиологических условиях, регионарными особенностями притекающей лимфы [11, 12].
При исследовании морфологической структуры лимфатических узлов после воздействия микрогравитации в них обнаружено увеличение площади коркового вещества, а также большое количество фолликулов, среди которых преобладали фолликулы со светлыми центрами. Из клеточных структур в лимфоидной ткани встречались средние лимфоциты, бласты и плазмоциты. Наблюдались отеки капсулы и трабекул, умеренное расширение краевых, промежуточных лимфатических синусов и кровеносных сосудов (рис. 1).
Спонтанная сократительная активность изолированных шейных лимфатических узлов у крыс контрольной группы была проявляласьв виде ритмичес-
ких сокращений с частотой 3,3±0,4 сокращения/мин, амплитудой 6,2±0,6 мг. При изучении спонтанной сократительной активности шейных лимфатических узлов в условиях микрогравитации в 20 % опытов обнаружено снижение параметров: частота сокращений шейных лимфатических узлов была равной 1,01,5±0,1 сокращения/мин, амплитуда (почти в 2,5 раза ниже исходных значений) - 2,5±0,1 мг. При действии вазоактивных веществ адреналина, ацетилхолина и гистамина (1х10-6-1х10-3 М) сократительные реакции изолированных шейных лимфатических узлов у крыс, в течении 14 суток подвергавшихся микрогравитации были снижены на 50-60 % по сравнению с контролем.
При действии адреналина (1х10-8-1х10-3 М) на шейные лимфатические узлы интактных крыс наблюдалось увеличение частоты на 50,0±0,4 % и амплитуды сокращений на 30,0±2,4 % по сравнению с исходным фоном. При действий ацетилхолина (1х10-8-1х10-3 М) частота сокращений шейных лимфатических узлов возрастала на 45,0±1,0 %, амплитуда - на 22,0±1,5 % по сравнению с исходным фоном. Аналогичный эффектвызывал гистамин: частота повышалась на 37,0±0,8 %, амплитуда сокращений
- на 25,0±7,5 % по сранению с исходным значением (рис. 2, 3).
При действии адреналина (1х10-6-1х10-3 М) на шейные лимфатические узлы у крыс после воздействия микрогравитации частота сокращений воз-
растала на 10,0±11 %, амплитуда уменьшалась на 55,0±0,7 % по сравнению с исходным фоном. Аце-тилхолин (1х10-6-1х10-3 М) вызывал уменьшение частоты и амплитуды сокращений узлов на 30 и 60 % соответсвенно. Гистамин (1х10-6-1х10-3 М) оказывал аналогичный эффект: частота снижалась на 32 %, амплитуда на 50 % по сравнению с исходным значением (рис. 2, 3).
У крыс, подвергавшихся воздействию микрогравитации, отмечено небольшое увеличение содержания общего белка в плазме крови 60,0±2,3 г/л (69,9±2,8 г/л) и уменьшение его содержания в лимфе на 34 % по сравнению с контрольной группой (41,2±0,15 г/л). Анализ продуктов азотистого обмена в плазме крови и лимфе после воздействия микрогравитацией показал увеличение по сравнению от исходных показателями уровня мочевины (на 66 %), креатинина (на 56 %) и остаточного азота (на 32 %). Содержание ионов натрия в плазме крови у контрольных крыс составляло 143±1,41 ммоль/л, калия - 6,0±0,12 ммоль/л. У крыс, подвегшихся воздействию микрогравитации а после уменьшалось. Содержание их в плазме было следующее: натрия - 125±4,8 ммоль/л (р<0,01), калия
- 4,8±0,33 ммоль/л (р<0,05).
Как видно из полученных данных, у крыс после воздействия микрогравитации значительно уменьшался объем плазмы крови, снижалось содержание в ней ионов натрия и калия, что, вероятно, обусловлено уменьшением объема циркулирующей крови и по-
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
%
1 2 3 4
а
II
1 2 3 4
б
Рис. 2. Изменение частоты сокращений (а) и амплитуды сокращений (б) шейного лимфатического узла при действии вазоактивных веществ: I - контрольная группа, 11-экспериментальная группа; 1 - исходный фон, принятый за 100 %, 2
- адреналин, 3 - ацетилхолин, 4 - гистамин
I
вышенным уровнем экскреции ионов натрия и калия почками. Ряд авторов [4, 6, 13] считает, что в условиях моделирования физиологических эффектов невесомости приток внеклеточной жидкости в переднюю часть тела животного стимулирует предсердный объемный рефлекс, который, в свою очередь, усиливает натрий- и гидруретическую функцию почек.
Раннее в экспериментах на собаках было отмечено, что при кратковременном антиортостатическом положении тела собак уменьшались лимфоток и просвет грудного протока, повышалось боковое внутри-сосудистое давление лимфы, что является рефлекторной реакцией на повышение венозного давления в области шеи [7]. По мнению авторов [7], такая реакция является констрикторной реакцией стенок грудного протока, направленной на уменьшение притока жидкости в область шеи.
Морфологические изменения лимфатических узлов в условиях микрогравитации свидетельствовают об усилении их пропульсивной функции и активации лимфопоэза, что подтверждается литературными данными и подчеркивает роль лимфатических узлов, как органов лимфоидной системы в адаптации организма к воздействию экстремальных факторов [14-17]. С другой стороны, полученные результаты свидетельствуют о большом значении лимфатических узлов в транспорте лимфы из дренируемых тканей: они создают оптимальные условия в регионе для транскапиллярного обмена при различных нагрузках.
Полученные экспериментальные данные показывают, что после воздействия микрогравитации на крыс их лимфатические узлы испытывают адаптивные функциональные сдвиги. Перемещение крови и интерстициальной жидкости в краниальном направлении вызывало повышение венозного давления в области шеи, отек шейных лимфатических узлов. Низкий уровень кровяного давления в висцеральной области, каудальнее сердца, обусловил уменьшение лимфообразования и лимфотока. В результате компенсаторной функциональной перестройки лимфатических узлов в условиях микрогравитации наступает угнетение их моторной функции, обеспечивающей транспорт лимфы из тканей в венозное русло. У крыс после воздействия микрогравитации наблюдалось угнетение спонтанной и вызванной сократительной активности лимфатических узлов, уменьшение их транспортной функции, снижение реактивности рецепторов узлов на действие вазоактивных веществ, что имеет адаптивный характер и направлено на уменьшение притока лишней жидкости в венозное русло шейной области. Отмечено также снижение концентрации общего белка в лимфе и повышение концентрации общего белка и продуктов азотистого
обмена в плазме крови.
Таким образом, проведенные исследования показали, что после воздействия микрогравитации у крыс наблюдается уменьшение объема плазмы крови и внеклеточной жидкости и увеличение размеров шейных лимфатических узлов, их атония, снижение их спонтанной сократительной деятельности. Активация объемного предсердного натрийуретического рефлекса обусловливает усиленное выведение воды из организма через почки, что не только нормализует объем циркулирующей крови, но и выводит значительное количество натрия, калия и воды, приводящее к уменьшению объема плазмы [13, 18].
На основе сказанного выше можно сделать вывод о компенсаторной роли лимфатических сосудов при антиортостатическом положении тела в пространстве.
MORPHOFUNCTIONAL STATE OF NECK LYMPHATIC KNOTS SUBJECT TO THE CONDITION OF MICROGRAVITY
S.N. Abdreshow, L.E. Bulekbaeva, G.A. Demshenko
Influence of microgravity on morphological structure and functional state of lymphatic knots of rats is studied. The conclusion is done about adaptive changes in functioning of the lymphatic knots directed on diminishing of influx of superfluous liquid venous river-bed.
Литература
1. Григорьев А.И., Гуровский Н.Н., Егоров А.Д. Основные механизмы невесомости // Космическая биол. и медицина. М., 1987. 49-59.
Grigor'ev A.I., Gurovski N.N., Egorov A.D. Main mechanisms of weightlessness. // Kosmicheskaya boil. i medicina. М., 1987. 49-59.
2. Модин А.Ю. Влияние гравитации на линейную скорость кровотока в различных отделах венозной системы человека // Авиакосм. и экол. мед. 2002. 36. 2. 4-6.
Modin A.Yu. Gravitation influence on blood circulation linear velocity in different parts of human venous system. // Avia-kosm. i ecol. med. 2002. 36. 2. 4-6.
3. Morukov B.V., Noskov V.B., Larina I.M., et al. The Water-salt balance and renal function in space flights and in terrestrial simulation // Rus. Physiological J. 2003. 89. 3. 356-367.
4. Погодин М.А., Донина Ж.А., Лаврова И.Н. и др. Влияние антиортостатического положения тела на некоторых показатели кровообращения и дыхания наркотизированных кошек // Рос. физиол. журнал им. И.М.Сеченова. 2000. 12. 86. 1587 -1593.
Pogodin M.A., Donina Zh. A., Lavrova I.N. etc. Influence of antiorthostatic body position on some indexes of blood circulation and respiration of anesthetized cats // Ros. fisiol. zhurnal im. I.M. Sechenova. 2000. 12. 86. 1587-1593.
5. Демченко Г.А., Вовк Е.В. Взаимоотношения сдви-
гов лимфотока, лимфатического и венозного давления при ортостазе // Венозное кровообращение и лимфообращение. Алма-Ата. 1989. 101-102.
Demchenko G.A., Vovk E.V Mutual relations between lymph flow shifts and lymph and venous pressure under orthostasis // Venous and lymph circulation. Alma-Ata, 1989. 101-102.
6. Булекбаева Л.Э., Демченко Г.А., Хантурин М.Р. Сократительная активность лимфатических сосудов крыс после антиортостатического воздействия // Физиолог, журн. им. И.М. Сеченова. 1994. 80. 77-80.
Bulekbaeva L.E., Demchenko G.A., Khanturin M.R. Contractive activity of rat lymph vessels after antiorthostatic effect. // Physiol. zhurnal im. I.M. Sechenova. 1994. 80. 77-80.
7. Ильин Е.А., Новиков В.Е. Стенд для моделирования физиологических эффектов невесомости в лабораторных экспериментах с крысами // Космическая биология и авиакосмич. мед. 1988. 14. 3. 79-81.
Il'in E.A., Novikov VE. Test bench for modeling of physiologic effects of weightlessness in laboratory experiments with rats / Kosmicheskaya biologiya i aviakosmich. med. 1988. 14.
3. 79-81.
8. Блаттнер Р., Классен Х., Денерт Х.. Эксперименты на изолированных препаратах гладких мышц. Москва. 1983. 206 с.
Blattner R., Klassen X., Denert X. Experiments with isolated preparations of unstriated muscles. Moscow. 1983. 206 p.
9. Сапин М.Р., Юрина Н.А., Этинген Л.Е. Лимфатический узел. М. 1978. 271 с.
Sapin M.P., Yurina N.A., Etingen L.E. Lymph node М.
1978. 271 p.
10. Хэм А., Кормак Д. Гистология. М. 1983. 2. 254 с.; 4. 244 с.
Ham A., Cormack D. Histology (translation from English). М. 1983. 2. 254 p.; 4. 244 p.
11. Жданов Д.А. Общая анатомия и физиология лимфатической системы. Ленинград. 1952. 336 с.
Zhdanov D.A. General anatomy and physiology of lymph system. Leningrad 1952. 336 p.
12. Бородин Ю.И., Григорьев В.Н. Лимфатический узел при циркуляторных нарушениях. Новосибирск. 1986. 267 с.
Borodin Yu.I., Grigor'ev V.N. Lymph node under circulatory disorders. Novosibirsk. 1986. 267 p.
13. Nors P., Stadeager C., Johansen L.B. et al. Volume-homeostatic mechanisms in humans during a 12-h posture change // J. Appl. Physiol. 1993. 175. 1. 349-356.
14. Лапутин А.Н. Особенности морфологической перестройки лимфатических узлов под влиянием интенсивной мышечной деятельности // Возрастная физиология. М.
1979. 194-197.
Laputin A.N. Peculiarities of morphologic rebuilding of lymph nodes under the influence of intensive muscle activity // Age physiology. М. 1979. 194-197.
15. Судзиловский Ф.В., Вихрук Т.И. Морфологические особенности строения лимфатических узлов белых крыс в условиях повышенной двигательной активности // Проблемы функциональной лимфологии. Новосибирск. 1982. 186-187.
Sudzilovski F.V., Vikhruk T.I. Morphologic peculiarities of structure of lymph nodes of white rats under increased motion activity // Functional lymphology problems. Novosibirsk. 1982. 186-187.
16. Судзиловский Ф.В., Вихрук Т.И. Структура и клеточной состав лимфатических узлов в условиях мышечной деятельности // Лимфатический узел. Л. 1987. 54-57.
Sudzilovski F.V., Vikhruk T.I. Structure and cell composition of lymph nodes under muscle activity. // Lymph node. L. 1987. 54-57.
17. De La Fuente M.., Munoz F.J., Del Rio M.., Ferrandez M.D. Modulation of murine lymphocy te and phagocytic functions by various physical exercise programs // Clin. Sci. 1994. 87. Supp. 23-24.
18. ГрабоваЯ.К., Сумко Ф.Т. Влияние гравитационного стресса на организм. - М. 1991. 202 с.
Grabova Ya. K.,Sumko F.T. Influence of gravitation stress on organism. М., 1991. 202 p.
