CC BY
41
Информация об авторах: 650002 г.Кемерово, Сосновый бульвар, 6, УРАМН НИИ КПССЗ СО РАМН, г. Кемерово, тел. (3842) 64-05-53, e-mail: [email protected] Груздева Ольга Викторовна —заведующая лабораторией, к.м.н., Барбараш Ольга Леонидовна — заведующая отделом, заведующая кафедрой, д.м.н., профессор; Паличева Елена Ивановна — старший научный сотрудник, к.м.н., доцент; Акбашева Ольга Евгеньевна — к.м.н., доцент; Федорова Татьяна Сергеевна — д.м.н., профессор; Кашталап Василий Васильевич — заведующий лабораторией, к.м.н.; Дылева Юлия Александровна — младший научный сотрудник; Салахова Анастасия Александровна — младший научный сотрудник; Шурыгина Екатерина Александровна — младший научный сотрудник; Бразовская Наталья Георгиевна — к.м.н., старший преподаватель;
Барбараш Леонид Семенович — академик РАМН, директор.
© ВАСЕНДИН Д.В., МИЧУРИНА C.B., ИЩЕНКО И.Ю. — 2011 УДК 611.438:615.367
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ТИМУСЕ В «КАТАБОЛИЧЕСКОЙ» ФАЗЕ ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕРМИИ
Дмитрий Викторович Васендин1, Светлана Викторовна Мичурина2, Ирина Юрьевна Ищенко2 ^Новосибирский государственный медицинский университет, ректор — д.м.н., проф. И.О. Маринкин, кафедра мобилизационной подготовки здравоохранения и медицины катастроф, зав. — к.м.н., доцент С.В.
Машков; Новосибирский научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии,
директор — д.м.н., акад. РАМН В.И. Коненков)
Резюме. Установлено, что воздействие на организм 15 крыс Вистар экспериментальной гипертермии (ЭГ) приводит к формированию акцидентальной инволюции тимуса. Инволюция органа соответствовала «катаболической» фазе постгипертермического периода (5 суток после экспериментальной гипертермии), что выражалось в снижении относительного веса органа, уменьшении относительной плошади мозгового вещества и плотности лимфоцитов во всех зонах, особенно во внутренней зоне коркового вещества. На тканевом уровне выявлено усиление деструктивных процессов, признаки периваскулярного отека, миграция клеточных элементов в лимфатические пространства и капилляры.
Ключевые слова: гипертермия, тимус, крысы Вистар.
MORPHOLOGICAL CHANGES IN THYMUS IN «CATABOLIC» PHASE AFTER EXPERIMENTAL HYPERTHERMIA
D.V. Vasendini, S.V. Michurina2,1.Yu. Ischenko2 ^Novosibirsk State Medical University; Novosibirsk Research Institute Clinical and Experimental Lymphology)
Summary. It is established by us, thatinfluence of the experimenthal hyperthermia (EH) on the 15 Vistar rat organism leadsto formation of accidental involution of thymus. The involution of this organ correspondend to «catabolic» phase of the posthyperthermal period (5 hours, 3 days after EH) that was expressed in decrease in relativeweight of the organ, reduction of the relative area of brain substance and density of lymphocyte in all zones, especially in an internal zone corticalsubstance. At a tissue level strengthening destructive processes, attributes perivascular hypostasis, migration of cellular elements in lymphaticspaces and capillaries were marked.
Key words: hyperthermia, thymus, Vistar rats.
Проблема устойчивости и приспособления организма к различным воздействиям окружающей среды остается в настоящее время одной из наиболее значимых в физиологии и медицине, естественной науке в целом. При этом одним из центральных научных направлений медико-биологических дисциплин является изучение механизмов адаптации живого организма к влиянию неблагоприятных экзогенных средовых факторов, в том числе высокой внешней температуры. Изучение биологических эффектов действия высокой внешней температуры в эксперименте позволяет получить сведения о структурно-функциональных основах адаптации, дезадаптации и восстановления органов и их систем, поэтому целью исследования было выявить и оценить особенности структурных изменений в центральном органе иммунной системы — тимусе — на различных сроках после воздействия экспериментальной гипертермии (ЭГ).
Материалы и методы
В эксперименте использовались крысы-самцы Вистар, по 15 животных в каждую временную точку. Разогревание экспериментальных животных производилось в полном соответствии со «Способом экспериментального моделирования общей гипертермии у мелких лабораторных животных» [2].
Тимус фиксировали в растворе по Телесницкому, обезвоживали в серии спиртов возрастающей концентрации и заливали в смесь парафина с добавлением вос-
ка. Срезы изготавливали на ротационном микротоме, окрашенные препараты заключали в канадский бальзам. Определение относительных площадей коркового и мозгового вещества, капсулы и междольковых перегородок проводили на срезах толщиной 10 мкм, окрашенных гематоксилином Майера и эозином, используя метод наложения точечных морфометрических сеток [6]. Срезы морфометрировали при увеличении в 16 раз, морфометрию железистых образований проводили при увеличении в 200 раз. Клеточный состав тимуса изучали на срезах толщиной 5 мкм, окрашенных азуром II и эозином. При увеличении в 1000 раз подсчитывали абсолютное количество клеток на стандартной площади 4500 мкм2, дифференцируя следующие клеточные элементы: иммунобласты, средние и малые лимфоциты, клетки с фигурами митозов, клетки с пикнотическими ядрами, эпителиальные клетки, макрофаги.
Статистическую обработку данных проводили методом вариационной статистики с применением ^критерия Стьюдента [6]. Результаты обработаны при помощи пакета программ 81аИ811са 6.0. Различия сравниваемых показателей принимались как значимые при р<0,05.
Экспериментальные работы выполнены с соблюдением правил биоэтики, утвержденных Европейской конвенцией о защите позвоночных животных. Исследование одобрено комитетом по этике Новосибирского государственного медицинского университета от 20 ноября 2009 года, протокол №18.
Результаты и обсуждение
Нами установлено, что однократное воздействие высокой температуры на организм крыс приводит к значительным изменениям клеточной организации тимуса, которые характерны для «катаболической» фазы [5], соответствующей острому постгипертермиче-скому периоду (5 ч, 3 сут после ЭГ).
Уже с первых часов острого периода отмечено увеличение периваскулярных пространств в тимусе, особенно в области корковомедуллярного соединения и мозговой зоны. Отмечалось появление плазматических клеток на фоне большого числа лимфоидных клеточных элементов, заполняющих перива-скулярные пространства, что может свидетельствовать о наличии антигена в паренхиме и строме тимуса. На протяжении всего острого периода после ЭГ на ультраструктурном уровне отмечалась дилатация и заполнение клеточным детритом интерстициальных пространств во всех зонах тимуса. Обнаружены значительные разрушения эпителиальных клеток. В них наблюдалось баллонообразное расширение профилей гранулярного эндо-плазматического ретикулума, осыпание с его мембран рибосом, что является признаком нарушения синтетических процессов. В митохондриях отмечено набухание митохондриального матрикса, дезорганизация и разрушение крист, что может свидетельствовать о нарушении энергообеспечения эпителиальных клеток тимуса. На фоне выраженных деструктивных процессов в органе, затруднении дренажа интерстициальных пространств выявлены значительные изменения размеров структурно-функциональных зон и состава клеток в лимфоидном компартменте тимуса. В первые часы острого периода относительная площадь коркового вещества возрастала, а мозгового — уменьшалась.
Общая плотность клеточных элементов, особенно во внутренней зоне коркового вещества тимуса (табл.2) снижалась. Основной вклад в эти изменения вносило уменьшение количества лимфоидных клеток, и в первую очередь в коре снижалось содержание именно зрелых лимфоцитов (табл.1,2). В мозговом веществе общая плотность клеточных элементов не менялась, но при этом обнаруживалось уменьшение числа зрелых лимфоцитов (табл.3).
По-видимому, значительный вклад в эти изменения вносит процесс миграции зрелых лимфоцитов из коры через посткапиллярные венулы и лимфатические сосуды, что согласуется с данными многих исследователей [4,8]. Примечательно, что при этом не снижалась интенсивность лимфопоэтической функции тимуса, так как неизменным оставалось количество иммунобластов и митотически делящихся клеток в субкапсулярной зоне (табл.1), увеличивалось число иммунобла-стов во внутренней зоне коркового вещества (табл.2) и росло содержание средних лимфоцитов в субкапсулярной зоне коры и мозговом веществе (табл.2,3). Видимо, эти данные свидетельствуют об усилении лимфопоэтической функции и ускорении созревания имеющихся тимоцитов в соответствующих зонах, что рассматривается нами как компенсаторные процессы. Снижение количества зрелых лимфоцитов может объясняться и гибелью дифференцированных Т-лимфоцитов. В пер-
Таблица 1
Клеточный состав субкапсулярной зоны коркового вещества тимуса у крыс контрольной группы и в остром постгипертермическом периоде (М ± т)
Виды клеток: Контроль Сроки после воздействия ЭГ
5 ч 3 сут
Иммунобласты: - абсолютное количество 25,5 ± 2,2 25,8 ± 3,83 26,5 ± 1,97
- относительное количество, % 14,85 ± 1,46 15,05 ± 1,42 17,38 ± 2,17
Средние лимфоциты: - абсолютное количество 14,0 ± 2,0 20,0 ± 2,24 20,75 ± 2,51
- относительное количество, % 8,13 ± 1,16 11,76 ± 0,99* 13,32±0,87*
Малые лимфоциты: - абсолютное количество 119,0 ± 5,99 101,4 ± 3,42* 92,5 ± 9,22*
- относительное количество, % 68,72 ± 1,71 60,25 ± 2,36* 59,64±2,75*
Сумма всех лимфоцитов: - абсолютное количество 158,5 ± 5,81 147,2 ± 7,31 139,75 ± 9,8
- относительное количество, % 91,71 ± 0,63 87,07 ± 0,48* 90,16±0,62#
Клетки с фигурами митозов: - абсолютное количество 3,33 ± 0,61 4,4 ± 1,30 3,5 ± 0,75
- относительное количество, % 1,94 ± 0,36 2,52 ± 0,6 2,23 ± 0,39
Клетки с пикнотическими ядрами: - абсолютное количество 2,67 ±0,37 6,0 ± 1,27* 3,0 ± 1,56
- относительное количество, % 1,53 ± 0,17 3,58 ± 0,79* 1,82 ± 0,81
Макрофаги: - абсолютное количество 2,33 ± 0,23 7,2 ± 1,24*# 2,0 ± 0,82#
- относительное количество, % 1,35 ± 0,13 4,27 ± 0,74* 1,37 ± 0,55#
Эпителиальные клетки: - абсолютное количество 6,0 ± 1,06 4,4 ± 0,67 6,75 ± 0,73#
- относительное количество, % 3,47 ± 0,13 2,57 ± 0,3 4,42 ± 0,65#
Сумма клеток: 172,83±6,18 169,2 ± 9,17 155 ±10,92
Таблица 2
Клеточный состав внутренней зоны коркового вещества тимуса у крыс контрольной группы и в остром постгипертермическом периоде (М ± т)
Виды клеток: Контроль Сроки после воздействия ЭГ
5 ч 3 сут
Иммунобласты: - абсолютное количество 8,33 ± 1,12 16,0 ± 2,62 16,0 ± 2,87*
- относительное количество, % 3,87 ± 0,54 8,82 ± 0,9* 9,56 ± 1,69*
Средние лимфоциты: - абсолютное количество 15,33 ± 1,54 16,4 ± 1,79 21,25 ± 2,23
- относительное количество, % 7,1 ± 0,72 9,23 ± 0,85 12,76 ± 1,39*
Малые лимфоциты: - абсолютное количество 179,17 ± 6,56 120,4 ± 8,10 113,75 ± 4,8*
- относительное количество, % 82,89 ± 1,04 67,77 ± 1,13* 68,09 ± 1,99*
Сумма всех лимфоцитов: - абсолютное количество 202,83 ± 6,76 152,8 ± 11,8 151 ± 3,83*
- относительное количество, % 93,87 ± 0,79 85,83 ± 1,53* 90,44 ± 0,99*#
Клетки с фигурами митозов: - абсолютное количество 3,67 ± 0,61 3,0 ± 0,61 4,0 ± 0,47
- относительное количество, % 1,72 ± 0,32 1,67 ± 0,29 2,4 ± 0,28
Клетки с пикнотическими ядрами: - абсолютное количество 2,17 ± 0,72 7,2 ± 1,75 1,75 ± 0,55#
- относительное количество, % 0,99 ± 0,32 4,11 ± 1,08* 1,04 ± 0,31#
Макрофаги: - абсолютное количество 1,83 ± 0,34 7,6 ± 1,04 2,75 ± 0,87#
- относительное количество, % 0,84 ± 0,13 4,23 ± 0,38* 1,67 ± 0,55#
Эпителиальные клетки: - абсолютное количество 5,67 ± 1,19 7,2 ± 1,02 7,5 ± 1,11
- относительное количество, % 2,59 ± 0,48 4,16 ± 0,72 4,46 ± 0,57#
Сумма клеток: 216,17 ± 7,61 177,8 ± 12,1 167,0 ± 4,35*
Таблица 3
Клеточный состав мозгового вещества тимуса у крыс контрольной группы и в остром постгипертермическом периоде (М ± т)
Виды клеток: Контроль Сроки после воздействия ЭГ
5 ч 3 сут
Иммунобласты: - абсолютное количество 3,83 ± 0,59 2,4 ± 1,15 1,5 ± 0,58*
- относительное количество, % 3,14 ± 0,59 1,82 ± 0,77 1,32 ± 0,46*
Средние лимфоциты: - абсолютное количество 15,67 ± 2,65 25,4 ± 1,52* 30,0 ± 5,83
- относительное количество, % 12,3 ± 1,72 20,13 ± 1,85* 26,82 ± 5,28*
Малые лимфоциты: - абсолютное количество 83,67 ± 9,53 69,0 ± 6,41 52,5 ± 8,7*
- относительное количество, % 64,85 ± 3,37 53,67 ± 1,73* 46,73 ± 6,9*
Сумма всех лимфоцитов: - абсолютное количество 103,17 ± 9,9 96,8 ± 7,07 84,0 ± 7,32
- относительное количество, % 80,28 ± 2,45 75,62 ± 1,38 74,86 ± 3,03
Клетки с фигурами митозов: - абсолютное количество 0,17 ± 0,18 2,0 ± 0,94 0,25 ± 0,29
- относительное количество, % 0,14 ± 0,15 1,55 ± 0,78 0,24 ± 0,28
Клетки с пикнотическими ядрами: - абсолютное количество 1,33 ± 0,78 4,4 ± 1,3 2,0 ± 0,82
- относительное количество, % 1,16 ± 0,71 3,5 ± 1,11 1,78 ± 0,68
Макрофаги: - абсолютное количество 2,0 ± 0,69 4,6 ± 1,3 2,25 ± 0,55
- относительное количество, % 1,54 ± 0,45 3,46 ± 0,82 2,01 ± 0,51
Эпителиальные клетки: - абсолютное количество 21,0 ± 1,44 20,0 ± 1,94 23,25 ± 2,18
- относительное количество, % 16,89 ± 1,83 15,87 ± 1,88 21,11 ± 2,95
Сумма клеток: 127,67 ± 9,16 127,8 ± 7,82 111,75 ± 5,57
Примечание: 1. Абсолютное количество — число клеток на стандартной площади — 4500 мкм2. 2. Относительное количество (%) от общего количества клеток. 3. * — отличия значимы в сравнении с показателями интактных животных при р < 0,05. 4 # — отличия значимой в сравнении с показателями животных экспериментальной группы «ЭГ + 5 ч».
вые часы острого периода в тимусе отмечено усиление процесса гибели клеток. В субкапсулярной и внутренней зонах коры тимуса увеличивалось число клеток с пикнотическими ядрами, была ярко выражена макро-фагальная реакция (табл.1,2). Следует отметить, что в условиях гипертермического стресса главная роль в усилении гибели лимфоидных клеток, причем осущест-
вляющейся по типу апоптоза, отводится глю-кокортикоидным гормонам надпочечников [4]. Значительный вклад в усиление процесса разрушения лимфоцитов в корковом веществе тимуса вносят тучные клетки. В начале острого периода отмечено появление большого количества дегранулированных тучных клеток. Дегрануляция является обычной реакцией тучных клеток на повреждение тканей, что сопровождается выбросом гепарина, гистамина, серотонина, ферментов в соединительную ткань, что ведет к повышению сосудистой проницаемости, изменению тонуса сосудов [3]. К концу острого периода происходило восстановление долевых соотношений коркового и мозгового вещества органа до уровня контроля. Отмечалось дальнейшее снижение численной плотности всех клеточных элементов в исследованных зонах тимуса, а среди них — клеток лимфоидного ряда, особенно во внутренней зоне коркового вещества. Во всех структурно-функциональных зонах выявлялся низкий уровень содержания зрелых лимфоцитов по сравнению с контролем (табл.1-3). На 3 сутки после ЭГ во внутренней зоне коркового слоя тимуса поддерживался возросший уровень числа иммунобластов (табл.2), а в мозговом веществе — высокое содержание средних лимфоцитов (табл.3). К концу острого пост-гипертермического периода в тимусе снижалась интенсивность процесса гибели клеток, что подтверждалось восстановлением до контрольного уровня числа клеток с пикнотиче-скими ядрами и макрофагов; возрастала относительная площадь железистых образований, а в обеих зонах коркового вещества увеличивалось количество эпителиальных клеток, что, по-видимому, объясняется острой необходимостью усиления секреции тимических гормонов при экстремальных воздействиях [4,7].
Таким образом, в остром постгипертерми-ческом периоде в тимусе имеют место значительные изменения, свидетельствующие о развитии деструктивных процессов и ухудшении дренажа межклеточных пространств в органе, к концу острого периода имеют место изменения, касающиеся лимфоидного компартмента тимуса — развивается ак-цидентальная инволюция тимуса, характеризующаяся резким превалированием в тканях органа катаболиче-ских процессов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия: Рук-во. — М.: Медицина, 1990. — 384 с.
2. Ефремов А.В., Пахомова Ю.В., Пахомов Е.А. и др. Способ экспериментального моделирования общей гипертермии у мелких лабораторных животных // Изобретения. Полезные модели. — 2001. — №10. — С. 43-45.
3. Зерчанинова Е.И. О роли тучных клеток в регуляции кроветворения при действии на организм экстремальных факторов: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — Екатеринбург, 2000. — 20 с.
4. Кветной И.М., Ярилин А.А., Полякова В. О., Князькин И.В. Нейроиммуноэндокринология тимуса. — СПб.: Изд-во
ДЕАН, 2005. — 160 с.
5. Пахомова Ю.В. Системные механизмы метаболизма при общей управляемой гипертермии: Автореф. дис. . д-ра мед. наук. — Новосибирск, 2006. — 33 с.
6. Плохинский Н.А. Биометрия. — М.: Изд-во МГУ, 1970. — 367 с.
7. Селятицкая В.Г., Обухова Л.А. Эндокриннолимфоидные отношения в динамике адаптивных процессов. — Новосибирск: Изд-во СО РАМН, 2001. — 168 с.
8. Ярилин А.А. Гомеостатические процессы в иммунной системе. Контроль численности лимфоцитов // Иммунология. — 2004. — №5. — С. 312-320.
Информация об авторах: 630091, Новосибирск, Красный пр., 52, кафедра МПЗ и МК НГМУ; тел. (383) 2109977; e-mail: [email protected];
Васендин Дмитрий Викторович — преподаватель, к.м.н.;
Мичурина Светлана Викторовна — главный научный сотрудник, д.м.н., профессор; Ищенко Ирина Юрьевна — старший научный сотрудник, к.б.н.
