CC BY
132
© В.М. Волошин УДК 591.441:547.533 В.М. Волошин
МОРФОЛОГІЧНІ ЗМІНИ ТИМУСУ БІЛИХ ЩУРІВ ПІСЛЯ ІНГАЛЯЦІЙНОГО ВПЛИВУ ЕПІХЛОРГІДРИНУ ТА МОЖЛИВІСТЬ ЇХ КОРЕКЦІЇ
ДЗ «Луганський державний медичний університет» МОЗ України (м. Луганськ)
Зв’язок з науковими темами і планами. Презентована робота виконана у відповідності з планом наукових досліджень ДЗ «Луганський державний медичний університет» та є частиною наукової теми кафедри анатомії людини «Морфогенез органів ендокринної, імунної та кісткової систем під хронічним впливом летучих компонентів епоксидних смол» (номер державної реєстрації - 010911004615).
Вступ. Чисельні праці вітчизняних [1, 2, 3] та іноземних [5, 6] науковців доводять значний інтерес до проблем морфології органів імунної системи як в нормі, так і за умов дії різноманітних факторів. Тимус, як один з центральніх органів імунної системи, відіграє ключову роль у її функціонуванні як необхідна ланка у диференціюванні Т- лімфоцитів та селекції репертуару останніх. Загруднинна залоза є чутливим органом, що активно реагує на зміни умов зовнішнього та внутрішнього середовища. Тому викликають значний інтерес зміни структури цього органу у відповідь на екзогенний вплив різних екополютантів.
Серед найбільш поширених у навколишньому середовищі аліфатичних епоксидів достатньо вивченими є ефекти етилен оксиду, пропілен оксиду та галогенізованого епоксиду епіхлоргідрину. Ці компаунди широко використовуються у хімічній промисловості, як проміжні речовини при виробництві етиленгліколю, пропіленгліколю, поліуретану, епоксидної смоли, резини, синтетичного гліцерину та сурфактантів. Епіхлоргідрин виробляється багатьма країнами, але даних про загальну кількість цієї речовини, що виробляється у всьому світі немає. Проте, відомо, наприклад, що у США лише у 1978 році виробництво цієї сполуки становило 213000 тон. Промислова експозиція епоксидів спостерігається у працівників, які зайняті на їх виробництві, а також при виготовленні різних матеріалів на основі цих хімічних сполук. Результати деяких досліджень доводять цитотоксичний вплив епіхлоргідрину зокрема на Т-лімфоцити робітників, зайнятих на його виробництві [7]. Автори повідомляють про підвищення кількості хромосомних аберацій у лімфоцитах робітників у порівнянні з контрольною групою. Ефекти епіхлоргідрину на клітинний цикл, зокрема на культуру фібробластів людини, знайшли своє відображення у роботі [8], де показано, що саме некроз, а не апоптоз був основним типом смерті клітини, про що свідчила відсутність конденсації хроматину та утворення апоптотичних тіл.
Незважаючи на значну кількість робіт щодо морфології тимуса при впливі на організм лабораторних
тварин різних чинників, нам не вдалося знайти роботи, які б демонстрували гістологічну будову органу після інгаляційного впливу епіхлоргідрину.
Мета дослідження. Зважаючи на поширеність у побуті та виробництві цього епіхлоргідрину та незначну кількість робіт, які присвячені вивченню його впливу на органогенез тимуса, метою презентованого дослідження стало вивчення гістологічної будови тимуса щурів, які зазнавали впливу цієї хімічної речовини. Крім того, ми провели дослідження гістологічної будови тимуса після поєднаної дії епіхлоргідрину та настоянки ехінацеї.
Об’єкт і методи дослідження. Робота виконана на 90 білих лабораторних щурах-самцях з початковою масою тіла 130-150 г. Тварин отримували
з віварію ДЗ «Луганський державний медичний університет». Дослідження проводилося у відповідності до етичних норм та рекомендацій щодо гуманізації роботи з лабораторними тваринами, які відображені у «Європейській конвенції по захисту хребетних тварин, що використовуються для експериментальних та інших цілей» (Страсбург, 1985). Тварини були розділені на контрольну (К) та дві експериментальні (II та II-ЕХ) серії (по 30 тварин в кожній). Контрольні тварини знаходилися в стандартних умовах віварію. Щури II серії зазнавали впливу епіхлоргідрину у концентрації 10 мг/м3 протягом 60 днів (5 годин/добу, 5 днів/тиждень). Такі умови створювалися за допомогою спеціальної установки, яка складається з (1) затравочної камери, (2) камери, у якій створювалася необхідна концентрація діючої речовини, (3) датчика епіхлоргідрину та (4) допоміжного оснащення. Щури серії П-ЕХ щоденно отримували настоянку ехінацеї, яка вводилася в порожнину шлунку за допомогою зонда з розрахунку 0,02 мл/100 г маси тіла. Після закінчення вказаного терміну тварин виводили з експерименту шляхом декапітації під ефірним наркозом через 1, 7, 15, 30 та 60 днів (1, 2, 3, 4 та 5 групи відповідно), дотримуючись «Методичних рекомендацій з виведення лабораторних тварин з експерименту». Забір, фіксацію тимусу та виготовлення парафінових блоків з розміщеними в них шматочками органу виконували у відповідності до загальноприйнятих методик. Виготовляли зрізи тимусу товщиною 4-6 мкм в горизонтальній площині посередині органу. Для вивчення структурних компонентів тимусу гістологічні зрізи забарвлювали гематоксиліном та еозином. Деталі гістологічної будови органу вивчали за допомогою цитоморфологічного комплексу на базі мікроскопа ОІутрив ВХ 41. У клітинному складі лімфоїдної популяції тимуса визначали кількість
Рис. 1. Розтин тимуса щура 2 групи ІІ серії; (А) К — кора; М — мозкова речовина; Кп — капсула; Тр — трабекула. Зліва зверху — значне зменшення кількості клітин (об. х4). (Б) збільшена ділянка з рис. 1. А. Локальний фіброз (об. х10). (В) збільшена ділянка з рис. 1. Б (об. х40). (Г) — Епітеліоретикулоцити (окремі стрілки) та тимоцити (подвійні стрілки) мозкової речовини (об. х100). Гематоксилін та еозин.
великих лімфоцитів (ВЛ), великих лімфоцитів з ознаками деструкції (ВЛ-д), середніх лімфоцитів (СЛ), середніх лімфоцитів з ознаками деструкції (СЛ-д), малих лімфоцитів (МЛ), малих лімфоцитів з ознаками деструкції (МЛ-д). Кількість клітин підраховували
на 5 полях зору. Площу кори та мозкової речовини тимусу визначали за допомогою програми «Master of Morphology» [4], після чого визначали кірково-мозковий індекс. Кількісні показники обробляли з застосуванням методів варіаційної статистики за
допомогою програми «БІаІІвІІса 6.0». Достовірною вважали статистичну похибку менше 5% (р<0,05). Критичним вважали 1-критерій Ст’юдента - 2,23.
Результати дослідження та їх обговорення.
Вивчення гістологічної будови тимусу щурів II серії показало наявність проявів акцидентальної інволюції органу. Це знайшло своє відображення у різкому зменшенні кількості клітин як у корі, так і у мозковій речовині тимусу. На малому збільшенні чіткого розмежування між вказаними ділянками органу ми не знайшли. Більш інтенсивне забарвлення кори викликане більшою щільністю розташування в цій ділянці тимоцитів та більшим відсотком малих форм останніх. Проте, в деяких часточках межу між корою та мозковою речовиною встановити не вдалося. Деякі гістологічні препарати мали виражену інверсію забарвлення кори та мозкової речовини. На препаратах капсула, що оточує орган, виглядає стовщеною по відношенню до контролю та має ознаки розволокнення колагенових структур. В трабекулах, які відходять від внутрішнього шару капсули в товщу органу спостерігаються кровоносні судини. Крім того, проявами акцидентальної інволюції тимусу можна вважати більш інтенсивну втрату кількості тимоцитів в різних ділянках органу, а також більш виражене заміщення жировою тканиною часточок органу. Iноді адипоцити зустрічалися і в трабекулах. Деінде зустрічалися крововиливи у паренхіму тимусу. По відношенню до показників контролю ми спостерігали збільшену кількість макрофагів у корі. Ці клітини мали відносно велику площу цитоплазми, у якій знаходилися уламки ядер клітин. Збільшення кількості цих клітин спричинило вигляд кори тимусу, який нагадував так зване «зоряне небо». Кількість популяції епітеліоретикулоцитів зазнавала значних змін. З’являлися активовані клітини з дуже світлим ядром та великою площею цитоплазми. В мозковій речовині їх частина формувала тільця Гассаля, що складалися з 5-7 клітин. Епітеліальні канальці у шурів, які зазнавали впливу епіхлоргідрину, виявлялися частіше за контроль як у корі, мозковій речовині тимусу, так і в трабекулах.
Частка кори тимусу щурів, які зазнавали впливу епіхлоргідрину, у структурі його паренхіми зменшувалася по відношенню до контрольних показників. В
1, 2 та 3 групах тварин I серії зазначений показник становив 58,36%, 59,95% та 58,22% відповідно. Це на 22,40% (р<0,001), 18,37% (р<0,001) та 18,68% (р=0,001) менше за показники відповідних груп контролю. Відповідно, частка мозкової речовини зростала, що знайшло своє відображення у зменшенні показника кірково-мозкового індексу у щурів, які знаходилися за умов інгаляційного впливу епіхлоргідрину. Так, частка мозкової речовини у щурів 4 та 5 груп становила 40,09% та 41,25% у той час коли контрольні дані становили відповідно 27,83% та 30,65%. Рівень статистичної вірогідності цієї різниці склав в обох випадках р<0,001.
У тварин, які зазнавали впливу епіхлоргідрину, спостерігалося зменшення кількості клітин
лімфоїдної популяції як в корі, так і в мозковій речовині (рис. 1).
Загальна кількість клітин лімфоїдної популяції у субкапсулярній ділянці кори щурів, які зазнавали впливу епіхлоргідрину, відрізнялася від контрольних значень у бік зменшення на 15,25 %(р<0,001), 16,12 %(р<0,001) та 13,55% (р=0,002) - через 1, 7 та 15 днів після припинення дії чинника, що вивчався. Приблизно такий же ступінь впливу інгаляційної дії епіхлоргідрину ми спостерігали при вивченні кількості тимоцитів у глибокій ділянці кори органу, де зазначений показник також був менше контролю. Через 1 та 7 днів після припинення дії чинника розбіжність з даними контрольної серії становила 18,13% (р<0,001) та 18,03% (р<0,001), а через 15, 30 та 60 днів після припинення дії епіхлоргідрину - 15,68% (р=0,001), 14,70% (р=0,001) та 12,40% (р=0,004) відповідно.
Розподіл клітин лімфоїдної популяції глибокої ділянки кори у щурів 4 групи II серії виглядав наступним чином. Великі лімфоцити - 26,61%, великі лімфоцити з проявами деструкції - 1,84%, середні лімфоцити - 25,11%, середні лімфоцити з проявами деструкції - 4,62%, малі лімфоцити - 29,99%, малі лімфоцити з проявами деструкції - 9,70%, апопто-тичні лімфоцити - 2,12%. Слід зазначити, що абсолютні значення зазначених показників статистично вірогідно відрізняються від контрольних значень за винятком клітин з проявами деструкції.
На світлооптичному рівні при малому збільшенні на препаратах тимусу щурів, які зазнавали поєднаної дії епіхлоргідрину та настоянки ехінацеї, кора органу та його мозкова речовина розрізняються досить складно, незважаючи на різницю у щільності розташування клітин. Це викликано зменшенням кількості тимоцитів як у корі, так і в мозковій речовині органу. Деякі часточки органу, що переважно розташовані на периферії органу заміщені жировою тканиною з розташованими тут поодинокими тимоцитами. Капсула вкриває весь орган та віддає трабекули в товщу тимусу, завдяки чому орган поділяється на часточки. В капсулі спостерігали тучні клітини. Одразу ж під капсулою ми спостерігали велику кількість переважно великих за розміром лімфоцитів з високим рівнем мітотичної активності. В корі тимусу добре розрізнялися епітеліоретикуло-цити з розташованими навколо останніх тимоцитами. Епітеліальні структури були також представлені епітеліальними канальцями та скупченнями епітеліальних клітин. Дуже добре серед клітин кори органу розрізнялися макрофаги з досить широкою цитоплазмою, а іноді й з уламками клітин, що загинули. Це сприяло розвитку так званого «зоряного неба» в корі тимусу. Деякі ділянки кори були представлені клітинами з вираженими явищами деструкції. Епітеліальні структури мозкової речовини представлені переважно скупченнями нормальних клітин, а також тимічними тільцями. !ноді в корі мі зустрічали явища крововиливу (рис. 2).
Рис. 2. Розтин тимуса щура 2 групи серії ІІ-ЕХ; (А) К — кора; М — мозкова речовина; ТР - трабекула. Збільшення ширини трабекул; Стрілкою вказано мозкову речовину, що досягла трабекули.
В прямокутнику — утворення у вигляді вузлика (об. х10). (Б) Епітеліальні клітини (показані стрілками) у оточенні тимоцитів (об. х100). Гематоксилін та еозин.
Частка кори тимусу у щурів серії ІІ-ЕХ, які були виведені з експерименту через 15 та 30 днів після припинення дії епіхлоргідрину становила відповідно 62,63% та 65,12%. По відношенню до контрольних значень ці показники виявилися меншими на 12,52% (р=0,011) та 9,77% (р<0,001) , а показники відповідних груп ІІ серії вони перевищували на 7,57% (р=0,063) та 8,70% (р=0,001). Частка мозкової речовини тимусу у структурі його паренхіми у щурів
4 та 5 груп становила відповідно 34,88% та 37,60%, що статистично вірогідно вище контрольних значень при р<0,001.
Висновки.
1. У тварин, які зазнавали впливу епіхлоргідрину, спостерігалося зменшення кількості клітин лімфо-їдної популяції як в корі, так і в мозковій речовині.
2. Після впливу епіхлоргідрину в різних морфо-функціональних ділянках тимусу поруч з проявами інтоксикації зустрічаються компенсаторні зміни.
3. За умов поєднаної дії настоянки ехінацеї пурпурової та епіхлоргідрину токсичні прояви останнього деякою мірою нівелюються.
Перспективи подальших досліджень. Подальші дослідження будуть пов’язані з визначенням гістологічної будови тимусу після інгаляційного впливу епіхлоргідрину на організм щурів інших вікових груп.
Список літератури
1. Волошин Н.А. Тимус новорожденных / Н.А. Волошин, E.A. Григорьева. - Запорожье, 2011. - 154 с.
2. Кащенко С.А. Современные представления о строении тимуса / С.А. Кащенко, А.А. Захаров // Перспективи медицини та біології. - 2010. - Т. II., №1. - С. 22-32.
3. Ковешников В.Г. Функциональная морфология органов иммунной системы / В. Г Ковешников, E. Ю. Бибик. - Луганск: «Виртуальная реальность», 2007. - 172 с.
4. Овчаренко В.В. Комп’ютерна програма для морфометричних досліджень «Master of Morphology» / В.В.Овчаренко, В.В. Маврич // Свід. про реєстрацію авт. права на винахід № 9604, дата реєстрації 19.03.2004.
5. Blackburn C. Clare. Developing a new paradigm for thymus organogenesis / C. Clare Blackburn, Nancy R. Manley // Nature Review Immunology. - 2004. - Vol. 4. - P. 278-289.
6. Elmore S.A. Enhanced Histopathology of the Thymus / S.A. Elmore // Toxicologic Pathology. — 2006. — Vol.34. — P. 656 -665.
7. Hindsrn Landin H. Monitoring of occupational exposure to epichlorhydrin by genetic effects and hemoglobin adducts / H. Hindsrn Landin, T. Grummt, C. Laurent, A. Tates // Mutat. Res. - 1997. - Vol. 381. - P. 217-226.
8. Mlejnek P. Effects of three epoxides—ethylene oxide, propylene oxide and epichlorohydrin—on cell cycle progression and cell death in human diploid fibroblasts / P. Mlejnek, A. Kolman // Chem. Biol. Interact. - 1999. - Vol. 117. - P. 219-239.
УДК 591.441:547.533
МОРФОЛОГІЧНІ ЗМІНИ ТИМУСУ БІЛИХ ЩУРІВ ПІСЛЯ ІНГАЛЯЦІЙНОГО ВПЛИВУ ЕПІХЛОРГІДРИНУ ТА МОЖЛИВІСТЬ ЇХ КОРЕКЦІЇ
В.М. Волошин
Резюме. У презентованій статті наводяться дані про гістологічну будову тимусу білих лабораторних щурів самців після інгаляційного впливу епіхлоргідрину. У дослідженні використовували тварин з початковою масою тіла 130-150 г. Щури знаходилися в умовах впливу епіхлоргідрину у концентрації 10 мг/м3 протягом 60 днів (5 днів на тиждень / 5 годин на добу). У якості коректора змін використовували настоянку ехінацеї. Результати дослідження вказують на зменшення кількості клітин лімфоїдної популяції як в корі, так і в мозковій речовині тимусу після впливу вказаного чинника. За умов поєднаної дії настоянки ехінацеї пурпурової та епіхлоргідрину токсичні прояви дії останнього деякою мірою нівелюються.
Ключові слова: тимус, гістологія, епіхлоргідрин, ехінацея.
УДК 591.441:547.533
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТИМУСА БЕЛЫХ КРЫС ПОСЛЕ ИНГАЛЯЦИОННОГО ВЛИЯНИЯ
ЭПИХЛОРГИДРИНА И ВОЗМОЖНОСТЬ ИХ КОРРЕКЦИИ
Волошин В.Н.
Резюме. В статье представлены данные о гистологическом строении тимуса белых лабораторных крыс самцов после ингаляционного влияния эпихпоргидрина. В исследовании использовали животных с исходной массой 130-150 г. Крысы находились в условиях влияния эпихпоргидрина в концентрации 10 мг/ м3 в течение 60 дней (5 дней в неделю / 5 часов в сутки). В качестве корректора изменений использовали настойку эхинацеи. Результаты исследования указывают на снижение количества клеток лимфоидной популяции как в коре, так и в мозговом веществе тимуса после влияния указанного фактора. В условиях сочетанного действия настойки эхинацеи и эпихпоргидрина токсические проявления действия последнего в некоторой степени нивелируются.
Ключевые слова: тимус, гистология, эпихлоргидрин, эхинацея.
UDC 591.441:547.533
Morphological Changes In Thymus Of White Rats After Inhalation Of Epichlorhydrin And The Possibility Of Their Correction
Voloshin V.N.
Summary. The paper presents data on the histological structure of thymus white male laboratory rats after inhalation of epichlorhydrin. In the study we used animals with an initial weight of 130-150 g. The rats were under the influence of epichlorhydrin at concentrations of 10 mg/m3 for 60 days (5 days per week / 5 hours a day). As a proofreader changes used tincture of echinacea. Results of the study shows at reducing the number of cells of lymphoid populations in the cortex and medulla in the thymus after the influence of this factor. Under the conditions of combined action of echinacea tincture and epichlorhydrin toxic manifestations of the last offset to some extent.
Keywords: thymus, histology, epichlorhydrin, echinacea.
Стаття надійшла 17.04.2012 р.
Рецензент - проф. Шепітько B.l.
