CC BY
12УДК: 576.3/7:591.147.6:599.323.41:533.6.013.8
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В НАДПОЧЕЧНЫХ ЖЕЛЕЗАХ ПОЛОВОЗРЕЛЫХ КРЫС ПРИ СИСТЕМАТИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
ГИПЕРГРАВИТАЦИИ
Г.А. Мороз
Медицинская академия имени С.И. Георгиевского (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»
295006, г. Симферополь, Российская Федерация
Мороз Геннадий Александрович, д.м.н., профессор, заведующий кафедрой лечебной физкультуры и спортивной медицины, физиотерапии с курсом физического воспитания Медицинской академии им. С.И. Георгиевского ФГАОУ Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского. г. Симферополь, бул. Ленина, 5/7.
Для корреспонденции: Мороз Геннадий Александрович, Медицинская академия имени С.И. Георгиевского (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского» 295006, г. Симферополь, Российская Федерация E-mail: [email protected] http://orcid.org/0000-0001-7145-6564
РЕЗЮМЕ
В литературе практически отсутствуют данные о морфофункциональных преобразованиях, происходящих в надпочечных железах при систематическом воздействии гипергравитации. Цель исследования - установить особенности морфофункциональных преобразований в надпочечных железах половозрелых крыс при 30-кратно повторяющемся воздействии гипергравитации. С помощью световой и электронной микроскопии изучены морфофункциональные изменения в надпочечных железах 12 половозрелых крыс-самцов линии Вистар, которые ежедневно 30 дней подвергались 10-минутному воздействию гравитационных перегрузок (9 G). Установлено, что в надпочечных железах половозрелых крыс при систематическом воздействии гипергравитации развиваются циркуляторные расстройства, носящие преимущественно компенсаторно-приспособительный характер. Наряду с гемодинамическими сдвигами, эпителиальная ткань надпочечников претерпевает морфофункциональные преобразования, характерные для хронического стресса, проявляющиеся в диспропорциональном характере изменений размерных характеристик образующих кору структурно-функциональных зон, нарастании гетерогенности адренокортико-цитов и ультраструктурными дистрофическими признаками. Проявление функциональной активности эпителиальной ткани надпочечных желез на фоне сохраняющихся дистрофических изменений корковых и мозговых эндокриноцитов, следует расценивать как признак адаптации адреналовой системы организма половозрелых крыс на хронический гипергравитационно-индуцированный стресс.
Циркуляторные расстройства и признаки морфофункционального напряжения эндокриноци-тов надпочечных желез являются проявлениями компенсаторно-приспособительной реакции организма крыс на систематическое гипергравитационное воздействие.
Ключевые слова: морфологические изменения; надпочечная железа; крыса; гипергравитация.
MORPHOFUNCTIONAL CHANGES IN THE RAT'S SUPRARENAL GLANDS ON SYSTEMATIC EXPOSURE TO HYPERGRAVITY
G.A. Moroz
Medical Academy named after S.I. Georgievsky of the V.I. Vernadsky Crimean Federal University
295006, Simferopol, Russia
Moroz Gennadiy - M.D., D.Sc. (Medicine), Prof., Head of the Department of Medical physical culture, Sports medicine and Physiotherapy with a course of Physical training of the Medical Academy named after S.I. Georgievsky of the V.I. Vernadsky Crimean Federal University.
E-mail: [email protected]
http://orcid.org/0000-0001-7145-6564
SUMMARY
There are practically no data on the morphological and functional changes in the adrenal glands under systematic hypergravity impact. The purpose of current research is establishing features of mor-
phological and functional changes in the adrenal glands of adult rats at 30-times repeated hypergravity exposure. Light and electron microscopy morphofunctional changes in the suprarenal glands of 12 adult male Wistar rats were studied. Rats were daily exposed to 10 minutes of gravitational accelerations (9 G) for 30 days. Systemic hypergravity exposure causes circulatory disorders in adrenal glands, mainly wearing compensatory and adaptive nature. Adrenal epithelium undergoes morphological and functional transformation, typical to chronic stress: disproportion of sizes of structural and functional cortical zones, increase of heterogenity of adrenocorticocytes and ultrastructural degenerative signs. The manifestation of the functional activity of the adrenal epithelium on the background of degenerative changes of cortical and medullary endocrinocytes should be considered as an adaptation of adrenal system of adult rats to chronic hypergravity-induced stress.
Circulatory disorders and signs of morphofunctional stress of endocrine cells of adrenal glands are the manifestations of compensatory and adaptive reaction of the organism to the systematic exposure to hypergravitation.
Key words: morphological changes; suprarenal gland; rat; hypergravity.
Изучение адаптации организма к действию внешних факторов, в том числе и к гравитационным перегрузкам, является актуальной медико-биологической проблемой [1-3]. Известно, что одну из ведущих ролей в осуществлении приспособительных реакций организма в ответ на экстремальные воздействия выполняет эндокринная система и надпочечные железы, в частности. При гравитационных перегрузках надпочечные железы в тесном взаимодействии с нервной и иммунной системами участвуют в регуляции обменных и энергетических процессов в организме [4, 5]. Однако в литературе практически отсутствуют данные о морфо-функциональных преобразованиях, происходящих в надпочечных железах при систематическом воздействии гипергравитации.
Цель исследования - установить особенности морфофункциональных преобразований в надпочечных железах половозрелых крыс при 30-кратно повторяющемся воздействии гипергравитации.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Исследование проведено на 12 половозрелых крысах-самцах линии Вистар (с исходной массой 200-220 г), распределенных на 2 серии: контрольную (К) и экспериментальную (ГП), по 6 крыс в каждой. Экспериментальных крыс ежедневно (30 дней) подвергали 10-минутному воздействию гравитационных перегрузок величиной 9 G. Гипергравитация моделировалась путем вращения животных в контейнерах центрифуги Ц-2/500. Контрольные крысы не подвергались перегрузкам, во время опыта они находились в аналогичных контейнерах, размещенных вне центрифуги. Животных выводили из эксперимента на следующий день после последнего сеанса гипергравитации методом декапитации под эфирным наркозом, производили забор надпочечников и их взвешивание. Для нивелирования влияния циркадных ритмов выведение крыс из эксперимента выполняли в одно и то же время суток. Эксперимент был
проведен с соблюдением «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных».
Готовили серийные срезы надпочечных желез толщиной 4-6 мкм. Для изучения структурных компонентов органа срезы окрашивали гематоксилином и эозином, по ван Гизону. Для трансмиссионной электронной микроскопии кусочки фиксировали в глютаровом альдегиде на фосфатном буфере и дофиксировали в 1% растворе четырехокиси осмия. Материал заливали в эпон-812. Полутонкие и ультратонкие срезы готовили на ультратоме УМПТ-7. Полутонкие срезы, окрашенные толуидиновым синим, изучали светооптическим методом. Ультратонкие срезы (30-60 нм), после контрастирования по Рейнольдсу просматривали и фотографировали на электронном микроскопе ПЭМ-100 Сумского ПО «Электрон». Детали гистологического строения изучали с помощью цитоморфологического комплекса на базе микроскопа Olympus СХ31. В среде мор-фометрической программы Image J производили вычисления средних величин относительных показателей структурных компонентов органа на тканевом, клеточном и субклеточном уровнях. Количественные показатели обрабатывали с использованием методов вариационной статистики. Достоверными считали данные с погрешностью меньше 5 % (р<0,05 в тексте обозначено *).
РЕЗУЛЬТАТЫ
После 30-дневного систематического воздействия гипергравитации относительная масса надпочечных желез крыс недостоверно превышала контрольные значения на 12,00 %.
Морфометрически в паренхиме надпочечников выявляли незначительное (на 2,98 %*), в сравнении с контролем, увеличение доли коркового вещества. При этом изменения в соотношении морфофункциональных зон коры было несущественным и статистически недостоверным (табл. 1).
Таблица 1
Соотношение (в %) зон паренхимы надпочечных желез крыс после систематического (30
дней) воздействия гравитационных перегрузок (M±m)
Серия опытов Мозговое в-во Корковое в-во Зоны коры
клубочко- вая пучковая сетчатая
К 10,73±0,41 89,27±0,41 7,51±0,23 80,73±0,46 11,76±0,35
ГП 8,06±0,38* 91,94±0,38 * 7,41±0,23 81,67±0,61 10,92±0,54
Примечание. * - р<0,05 относительно контроля.
Умеренные циркуляторные расстройства носили преимущественно компенсаторно-приспособительный характер. Большинство кровеносных сосудов были переполнены кровью, с признаками стаза. Стенки капилляров утолщены за счет базальной мембраны. Отмечали невыраженный отек перивазальной ткани. Капсула выглядела набухшей и местами расслоенной. Утолщенные соединительнотканные прослойки с увеличенным клеточным компонентом хорошо визуализировались во всех слоях надпочечника.
Клубочковая зона, в целом, сохраняла свою архитектонику. Ядра эндокриноцитов имели уплотненную кариоплазму, их средняя площадь, в отличие от 10-дневного эксперимента [6], уменьшалась и была меньше контрольных значений на 9,43 %* (табл. 2). Цитоплазма имела неоднородную электронную плотность. Большинство митохондрий содержали дезориентированные и разрушенные кристы, встречались отдельные крупные органеллы, но при этом целостность их мембран не была нарушена. Содержание липосом в разных клетках варьировало.
Таблица 2
Площадь (мкм ) ядер эндокриноцитов надпочечных желез крыс после систематического (30 дней) воздействия гравитационных перегрузок (M±m)
Серия Зоны коркового вещества Мозговое
опытов клубочковая пучковая сетчатая вещество
К 17,51±0,56 20,74±0,71 20,49±1,00 26,16±1,24
ГП 15,86±0,43* 21,81±0,70 21,19±0,71 30,33±0,93*
Примечание. * - р<0,05 относительно контроля.
контролем, увеличивалась доля темных спон-гиоцитов (на 77,91 %*), однако, в отличие от опыта 10-дневного воздействия гипергравитации [7], сохранялось преобладание светлых клеток (табл. 3).
Таблица 3
Соотношение (в %) темных и светлых адренокортикоцитов в пучковой зоне коры надпочечных желез крыс после систематического (30 дней) воздействия гравитационных перегрузок _(M±m)_
Тяжи эндокриноцитов пучковой зоны, отграниченные соединительнотканными прослойками, хорошо визуализировались. Плотность клеток в них была близка к контрольным данным. В клеточной популяции, в сравнении с
Серия опытов Темные кортикоциты Светлые кортикоциты К-во клеток на 4000 мкм2
К 24,99±0,72 75,01±0,72 13,00±0,24
ГП 44,46±1,94* 55,54±1,94* 12,67±0,63
Примечание. * - р<0,05 относительно контроля.
Функциональное состояние ядер темных и светлых клеток разнилось. Более активными выглядели ядра темных спонгиоцитов, площадь их была больше, и содержали они более крупные ядрышки. В сравнении с контролем, отно-
сительная площадь их ядер увеличивалась на 17,21 %* при том, что у светлых она уменьшалась на 20,38 %* (табл. 4).
Таблица 4
Относительная площадь (в %) ультраструктур адренокортикоцитов пучковой зоны коры надпочечных желез крыс после систематического (30 дней) воздействия гравитационных пере-
грузок (М±т)
Серия опытов Вид кортикоцита Ядро Цитоплазма Липосомы
К светлый 16,38±0,65 83,62±0,65 4,88±0,22
темный 9,23±0,36 90,77±1,21 7,20±0,30
ГП светлый 13,04±0,65* 86,96±1,91 7,45±0,26*
темный 10,82±0,44* 89,18±1,49 6,23±0,25*
Примечание. * - р<0,05 относительно контроля.
Цитоплазма спонгиоцитов по плотности была неоднородной, имелись просветленные участки за счет вакуолей разных размеров, возникших на месте митохондрий с разрушенными кристами. Сохраненные митохондрии имели просветленный матрикс и содержали преимущественно короткие тубулярные и везикулярные кристы. Канальцы аЭПС местами имели расширенные участки в виде пузырьков. Выявляли достаточно большое количество свободных рибосом и полисом. В светлых эндокрино-цитах накапливалось значительное количество разных по величине и электронной плотности липидных капель, при том, что в темных клетках преимущественно содержались мелкие ли-посомы, и их было меньше. В цитоплазме светлых кортикоцитов относительное содержание липосом, в сравнении с контрольными данными, увеличивалось на 52,71 %*, а в темных -уменьшалось на 13,42 %* (см. табл. 4).
Граница между пучковой и сетчатой зонами выглядела размытой. Эндокриноциты сетчатой зоны содержали округлые крупные ядра (см. табл. 2), имели неравномерно просветленную цитоплазму. Выявляли митохондрии как с сохраненными тубуло-везикулярными кристами, так и с частично или полностью разрушенными.
Относительная площадь мозгового вещества, в сравнении с контролем уменьшалась на 24,84 %*. Площадь ядер хромаффинных клеток превышала контрольные значения на 15,92 %* (см. табл. 2). Во многих эпинефроцитах выявляли признаки дегенеративных изменений ор-ганелл в виде дезориентации и частичного разрушения крист митохондрий, неравномерного сужения и расширения канальцев гЭПС, частичной редукции пластинчатого комплекса Гольджи, при этом, норэпинефроциты имели лучшую ультраструктурную сохранность. Отмечали уменьшение числа дегранулировавших клеток.
ОБСУЖДЕНИЕ
На наш взгляд, полученные результаты свидетельствуют о том, что в надпочечных железах половозрелых крыс при систематическом воздействии гипергравитации развиваются цир-куляторные расстройства, носящие преимущественно компенсаторно-приспособительный характер. Наряду с гемодинамическими сдвигами, эпителиальная ткань надпочечников претерпевает морфофункциональные преобразования, характерные для хронического стресса, проявляющиеся в диспропорциональном характере изменений размерных характеристик образующих кору структурно-функциональных зон, нарастании гетерогенности адренокортикоцитов и ультраструктурными дистрофическими признаками. Проявление функциональной активности эпителиальной ткани надпочечных желез на фоне сохраняющихся дистрофических изменений корковых и мозговых эндокриноцитов, следует расценивать как признак адаптации адре-наловой системы организма половозрелых крыс на хронический гипергравитационно-индуцированный стресс.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Циркуляторные расстройства и признаки морфофункционального напряжения эндокри-ноцитов надпочечных желез являются проявлениями компенсаторно-приспособительной реакции организма крыс на систематическое гипергравитационное воздействие.
ЛИТЕРАТУРА
1. Виноградов ВВ. Стресс: Морфобиология коры надпочечников. Мн.: Белорусская наука; 1998.
2. Пащенко ПС, Захарова ИВ. Изменения структуры поджелудочной железы после воздействия на организм гравитационных перегрузок. Морфология. 2006;129(1):62-67.
3. Стельникова И.Г. Морфологические изменения в надпочечниках при действии на организм многократных двигательных нагрузок. Морфологические ведомости. 2007; 1-2:130-132.
4. Краснов ИБ, Алексеев ЕИ, Логинов ВИ. Роль эндокринных желез в механизме дивергенции пластических процессов и энергетического обмена у крыс при длительном воздействии гипергравитации. Цитологическое исследование. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2006;40(3):29-34.
5. Petrak J, Mravec B, Jurani M, et al. Hypergravi-ty-induced increase in plasma catecholamine and corticosterone levels in telemetrically collected blood of rats during centrifugation. Ann. N.Y. Acad. Sci. 2008;1148:201-208.
6. Мороз Г.А. Ультраструктурные особенности реактивности коры надпочечников при повторяющейся гипергравитации в эксперименте. Клшчна анатомiя та оперативна хiрургiя. 2010;9(2):18-21.
7. Мороз Г.А. Морфофункциональные изменения в надпочечных железах крыс при систематическом воздействии гравитационных перегрузок и на фоне коррекции глутаргином. Таврический медико-биологический вестник. 2011;14(4):139-143.
REFERENSES
1. Vinogradov V.V. Stress: Morfobiologiya kory nadpochechnikov. Mn.: Belorusskaya nauka; 1998. (In Russ)
2. Pashchenko P.S., Zakharova I.V. Izmeneniya struktury podzheludochnoy zhelezy posle vozdeystviya na organizm gravitatsionnykh peregruzok. Morfologiya. 2006;129(1):62-67. (In Russ)
3. Stel'nikova I.G. Morfologicheskie izmeneniya v nadpochechnikakh pri deystvii na organizm mnogokratnykh dvigatel'nykh nagruzok. Morfologicheskie vedomosti. 2007; 1-2:130-132. (In Russ)
4. Krasnov I.B., Alekseev E.I., Loginov V.I. Rol' endokrinnykh zhelez v mekhanizme divergentsii plasticheskikh protsessov i energeticheskogo obmena u krys pri dlitel'nom vozdeystvii gipergravitatsii. Tsitologicheskoe issledovanie. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina. 2006;40(3):29-34. (In Russ)
5. Petrak J., Mravec B., Jurani M., et al. Hyper-gravity-induced increase in plasma catecholamine and corticosterone levels in telemetrically collected blood of rats during centrifugation. Ann. N.Y. Acad. Sci. 2008;1148:201-208.
6. Moroz G.A. Ul'trastrukturnye osobennosti reak-tivnosti kory nadpochechnikov pri povtoryayush-cheysya gipergravitatsii v eksperimente. Klinichna anatomiya ta operativna khirurgiya. 2010;9(2):18-21. (In Russ)
7. Moroz G.A. Morfofunktsional'nye izmeneniya v nadpochechnykh zhelezakh krys pri sistematicheskom vozdeystvii gravitatsionnykh peregruzok i na fone korrektsii glutarginom. Tavricheskiy mediko-biologicheskiy vestnik. 2011;14(4): 139-143. (In Russ)
