Морфофункциональные нарушения в гепатоцитах крыс при хроническом отравлении солями кадмия Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 616.42:612.014.46:612.35

А.К. ЖАКСЫЛЫКОВА, Ы.А. АЛМАБАЕВ, А.А. ИДРИСОВ, Н.Л. ТКАЧЕНКО

Казахский Национальный медицинский университет им. С.Д. Асфендиярова, кафедра клинической анатомии и оперативной хирургии, Алматы

МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ НАРУШЕНИЯ В ГЕПАТОЦИТАХ КРЫС ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ ОТРАВЛЕНИИ СОЛЯМИ КАДМИЯ

Исследовались морфофункциональные нарушения в гепатоцитах печени при хроническом экзотоксикозе хлористым кадмием в дозе 3мг/кг м.т. Хроническая кадмиевая интоксикация вызывала в гепатоцитах вакуольную и жировую дистрофию, некоторые гепатоциты подвергались некрозу. Наблюдались изменения со стороны синусоидов и пространств Диссе. В паренхиматозных клетках печени наблюдались нарушения со стороны аппаратов выработки белков и энергии. В клетках печени выявлен дисбаланс в содержании энергетических субстратов: при значительном возрастании липидов, наблюдалось снижение содержания гликогена.

Ключевые слова: кадмий, гепатоциты, митохондрии, рибосомы, эндоплазматический ретикулум, лизосомы.

Введение: Кадмий относится к высокотоксичным элементам, имеющим широкое распространение в окружающей среде, способных к долговременной аккумуляции в живых организмах [1,2,3]. Особая роль в процессе детоксикации кадмия отводится печени [4,5]. Поскольку это сопряжено с образованием высокотоксичных промежуточных продуктов и инициацией свободно-радикальных процессов. В ходе метаболизма весьма вероятно повреждение органа [6,7,8]. Поддержание структурно-функционального гомеостаза, обеспечение паренхимы печени энергетическим и пластическим материалом, а также защитно-охранительная роль ее структур при проникновении повреждающих агентов зависят от процессов, развивающихся в гепатоцитах. Учитывая сказанное целью работы явилось исследование морфофункциональных нарушений в гепатоцитах при токсическом воздействии кадмия, что еще не достаточно исследовано и представляет значительный теоретический и практический интерес. Материал и методы. Исследования проводили на 50 белых лабораторных крысах-самцах, которым ежедневно, в течение 30дней в стандартный рацион добавляли хлористый кадмий из расчета 3мг/кг м.т. Материал для исследования брали на 3-и, 7-е, 14-е, 21-е, 30-е сутки. Обработку полученного материала проводили

гистологическими, электронно-микроскопическими, морфометрическими методами.

Результаты. Исследование показало, что интоксикация кадмием в клетках печени вызывает значительные нарушения. Наблюдалось существенное расширение синусоидов печени. Происходило значительное расширение пространств Диссе. Последние заполнялись лимфоцитами, единичными макрофагами и мелкодисперсным веществом белкового

происхождения, которое делало трудно различимыми промежутки между синусоидальными полюсами клеток, что говорит о снижении транспорта лимфы из печени. Затруднение этого процесса приводит к нарушению внутрипеченочной микроциркуляции и, как следствие, к избыточному развитию соединительной ткани, т.е. фиброзу печени. Микроворсинки обменных полюсов клеток и желчных капилляров характеризовались измененной конфигурацией; они часто были извиты, неравномерно утолщены, вследствие их неравномерного набухания, что указывает на нарушение транспортных функций. Во все сроки исследования наблюдались признаки отека клеток, вакуольной и жировой дистрофии. Встречались некротически измененные гепатоциты с явлениями кариолизиса. В клетках ядра пикнотически изменялись: вакуолизировались, сморщивались, смещались на периферию клетки (рисунок 1).

Деструктивные нарушения в гепатоцитах печени крысы на 14-е сутки хронического экзотоксикоза хлористым кадмием.

Окраска толуидиновым синим. Увеличениехб00. Рисунок 1- Структура гепатоцитов печени крысы

При изучении ультраструктурной организации гепатоцитов, под действием кадмия отмечалось значительное расширение цистерн гранулярного эндоплазматического ретикулума (ГЭР), а также их фрагментация. Каналы как гранулярного, так и агранулярного эндоплазматического ретикулума имели, в основном, околоядерное расположение. Отмечалась околоядерная локализация не только пакетов ГЭР, но и полей полисом, значительно гиперплазированных

компонентов комплекса Гольджи, а также митохондрий. Наблюдались перинуклеарные вакуоли, увеличение и дезинтеграция ядрышек в ядре. Для ядер гепатоцитов была характерна эухроматизация гетерохроматина. В некоторых гепатоцитах ядрышки располагались компактно, в некоторых наблюдалось обособление фибриллярных и гранулярных зон с частичной потерей гранулярного компонента, что свидетельствует о подавлении синтеза рибосомных РНК (рисунок 2).

Отек ядра, перинуклеарные вакуоли, увеличение и дезинтеграция ядрышек. Перинуклеарное расположение митохондрий в гепатоците печени крысы на 21сутки интоксикации хлористым кадмием. Электронограмма. Увеличение х10000.

Рисунок 2- Структура ядра гепатоцита печени крысы

Происходило значительное расширение каналов гранулярного эндоплазматического ретикулума. В них появлялись везикулярно расширенные участки, лишенные рибосом. Об этом свидетельствует и существенное уменьшение численной плотности рибосом: как прикрепленных, так и свободных. На 30-е сутки объемная плотность ГЭР оставалась еще увеличенной, а число рибосом оставалось низким. Указанное является свидетельством нарушения белоксинтетической функции клеток печени. Оголенные мембраны гранулярного эндоплазматического ретикулума нередко образовывали скопления вокруг митохондрий или близко прилежали к ядрам, что можно расценить как трансформацию каналов ГЭР в тубулы агранулярной сети, связанную с нарушением белоксинтетической функции гепатоцитов. Отмечалось достоверное увеличение объемной плотности митохондрий. Наблюдалась вариабильность плотности матрикса митохондрий, что указывает на различие их энергетического состояния, возможно, обусловленного ответом митохондрий на отравление. Об этом свидетельствует наличие митохондрий с измененной конфигурацией, со светлым матриксом, с большим количеством удлиненных крист, что характерно для максимального выделения энергии. В других митохондриях матрикс преимущественно уплотненный, кристы редуцированы. Это говорит о различном энергетическом состоянии этих органелл, а в целом - о недостаточности энергообеспечения гепатоцитов. Даже на 30-е сутки объемная плотность митохондрий значительно превышала контрольные значения.

Характерной особенностью ультраструктуры

гепатоцитов, при действии токсиканта, является значительное содержание липидных включений и, наоборот, уменьшение уровня гликогена. Это свидетельствует о нарушении соотношения основных энергетических субстратов клетки.

Наблюдалось возрастание объемной плотности лизосом, что указывает на усиление катаболических процессов в гепатоцитах при воздействии хлористого кадмия. В клетках встречались скопления укрупненных микротелец. Они располагались поблизости от митохондрий. Увеличение в гепатоцитах числа лизосом и микротелец, как считают некоторые авторы, может быть обусловлено активацией расщепления липидных включений на жирные кислоты, которые могут использоваться в клетке в качестве источника энергии. На 30-е сутки наблюдалось некоторое снижение вышеуказанных нарушений. Так, наблюдалось возрастание численной плотности рибосом, уменьшение объемной плотности ГЭР, митохондрий. Уменьшалась объемная плотность липидов и наоборот возрастала объемная плотность гликогена. Все это говорит о тенденции к улучшению белоксинтетической и энергообразующей функций гепатоцитов, а также свидетельствует о развитии процессов компенсации и адаптации к экзотоксикозу.

Обсуждение и заключение. Исходя из вышесказанного, можно заключить, что хроническая интоксикация хлористым кадмием приводит к существенным морфофункциональным нарушениям в клетках печени. Это характеризуется дистрофическими нарушениями,

деструкцией отдельных клеток печени, а также изменениями в микроциркуляторном русле. Ультраструктурно происходило значительное снижение энергообразующей и белоксинтетической функций клеток. На 30-е сутки происходило некоторое снижение степени нарушений, но многие из них в значительной степени сохранялись.

Выводы: 1. Под воздействием хлорида кадмия в паренхиматозных клетках печени происходят значительные нарушения мембранотропного характера.

2. При хронической интоксикации хлоридом кадмия в клетках печени нарушаются, в первую очередь, аппараты синтеза белков и выработки энергии, а также развиваются явления энергетического дисбаланса.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Стежка В.А., Лампека Е.Г., Дмитруха Н.Н. К механизму материальной кумуляции тяжелых металлов в организме белых крыс // Гиг.труда.-2001.- Вып.32.- С.219-230.

2 Стежка В.А., Дмитруха Н.Н., Диденко М.Н. и др. Сравнительное исследование токсических эффектов свинца и кадмия на селезенку и спленоциты крыс. // Институт медицины труда АМН Украины.- Киев-2004.- С.2-9.

3 Goering P.L., Klaassen C.D. Resistance to cadmium-induced hepatotoxicity in immature rats // Toxicol. Appl. Pharmacol. - 2004. -Vol. 74, № 3. - Р. 321-329.

4 Jaeschke H., Gores G.J. ,Cederbaum A.I. et all. Mechanisms of hepatotoxicity //Toxicol. Sci. - 2002. - Vol.65. - P. 166-176.

5 Kajikawa K., Nakanishi I., Kuroda K. Morphological changes of the kidney and bone of rats in chronic cadmium poisoning // Exp. Mol. Pathol. - 2001.- Vol.34. -P. 9-24.

6 Pourahmad Jalal, O' Brien Petere J. A comparison of hepatocyte cytotoxic mechanisms for Cu2+ and Cd2+ //Toxicology. -2000. -143, №3. - P. 263-273.

7 Webb M. Interactions of cadmium with cellular components // Chem. Biochem. Biol. Cadmium -Amsterdam- e.a. -1999. - P. 285340.

8 Zak I.,Steibert E. Biochemiczne aspekty toksykologu kadmu // Post. hig. i med.dosw. -1999.-Vol.34, №3. -P. 249-272.

А.К.ЖАКСЫЛЫКОВА, Ы.А. АЛМАБАЕВ, А.А. ИДРИСОВ, Н.Л.ТКАЧЕНКО

КАДМИЙМЕН СОЗЫЛМАЛЫ УЛАНУ КЕЗ1НДЕ ЕГЕУ^УЙРЫ^ТАРДЫН, БАУЫР ЖАСУШАЛАРЫНДА ДАМИТЫН ^¥РЫЛЫМДЫ^ ©ЗГЕР1СТЕР1

Туйш: Егеук^йрыктарды хлорлы; кадмийдщ 3мг/кг дозасымен уландырганда бауыр жасушаларында келесi 03repicTep бай;алады: олар iсiнiп вакуольды; жэне майлы дистрофияга шалынады, кейбiр гепатоциттер елеттендГ Бауыр жасушаларыныц энергия шыгару кызмет темендеп, белок синтезi баяулайды. Синусоидты; капиллярлар кецежп, микроциркуляторлы; езгерiстер дамиды. Экзотоксикоздыц 30-шы тэулiгiнде компенсаторлы; процесстердщ дамуына карамастан, езгерiстер са;талды.

Tyw^i свздерi: кадмий, гепатоциттер, митохондрийлар, рибосомдар, эндоплазматикалы; ретикулум, лизосомдар

A.K. ZHAKSYLYKOVA, I.A. ALMABAYEV, A.A. IDRISOV, N.L.TKACHENKO

MORPHOFUNCTIONAL ABNORMALITY IN HEPATIC CELLS OF RATS BY CADMIUM SALT CHRONIC POISONING

Resume: Morphofunctional disorder in histionic community of liver of white rats in poisoning by cadmium chloride at 3 mg doses is under study. In consequence of influence of toxicant in hepatocyte the sign of edema and cytoplasm vacuolation is observed, as well as destruction of separate cells. Quantitative dissection showed widening of sinusoids, micro circular disorder. Changes were in process in nuclear devices of cells ultra structurally. The signs of disorder of energy designing and proteinsynthetic cell function were observed. On the 30 day, after poisoning, disorder, in spite of compensatory processes, was remaining. Keywords: cadmium, hepatic cells, mitochondrion, ribosomes, endoplasmic reticulum, lysosomes