CC BY
20УДК 611.459
МОРФОЛОГИЯ АДЕНОГИПОФИЗА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ АЦЕТАТА СВИНЦА
О.В.Большакова
Медицинская академия имени С.И. Георгиевского ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского», 295006, бул. Ленина 5/7, Симферополь, Россия
Для корреспонденции: Большакова Ольга Владимировна, кандидат медицинских наук, ассистент кафедры гистологии и эмбриологии
Е-mail: olyapioner@mail.ru
For correspondence: Olga V. Bolshakova candidate of medical science, assistant of department of histology and embryology, Medical Academy named after S.I. Georgievsky Crimean Federal University named after V.I. Vernadsky
Information about authors:
O.V.Bolshakova, http://orcid.org/0000-0003-1326-9343
РЕЗЮМЕ
Проведено изучение закономерностей морфологических изменений передней доли гипофиза в условиях неблагоприятного воздействия ацетата свинца. Исследования проведены в период стабилизации эндокринной активности органа с учетом циркадных и сезонных ритмов функциональной активности аденоцитов гипофиза. Хроническую свинцовую интоксикацию моделировали на двух поколениях животных и изучали материал от мышей-самцов линии BALB/c второго поколения, которые подвергались хроническому воздействию соединений свинца в течение про-генеза, антенатального периода, в период лактации, а также 60 суток в постнатальном периоде. Идентификация и изучение ультраструктурных изменений различных видов эндокриноцитов проведены с помощью электронной микроскопии, а морфометрия ультраструктур - с использованием оптического анализатора изображения.
Свинцовая интоксикация в аденогипофизе вызывает дистрофические изменения в структурах сосудистого русла и строме железы. Отмечена различная степень поражения аденоцитов, в том числе и среди клеток одного типа. Преимущественное поражение мембранных органелл эндокриноцитов гипофиза вызвано непосредственным мембранотоксическим действием соединений свинца.
Среди тиротропоцитов 16,7 % клеток сохраняет признаки клеток тиреодэктомии, а в основной части эндокриноцитов обнаруживаются изменения средней тяжести. Среди гонадотропоци-тов число клеток кастрации составляет 12,6 % от популяции клеток данного типа. Основная часть - это клетки с мелковакуолярной дистрофией цитоплазмы, содержащие довольно большое число электронноплотных гормонсодержащих гранул. В большей части соматотропоцитов отмечены гидропические изменения средней тяжести с образованием мелких и средней величины вакуолей. Часть клеток имеют хорошую структуру и отличаются более высокой электронной плотностью ядра и цитоплазмы (темные клетки). 29,41% соматотропоцитов подвергаются более значительным дистрофическим изменениям, в них выявляются признаки балонной дистрофии.
Ключевые слова: морфология; аденогипофиз; ацетат свинца; эксперимент.
MORPHOLOGY OF ADENOHYPOPHYSIS ON EXPOSURE TO LEAD ACETATE
O.V. Bolshakova
Medical Academy named after S.I. Georgievsky of Vernadsky CFU, Simferopol, Russia
SUMMARY
The study of patterns of morphological changes of the anterior pituitary under the adverse effects of lead acetate. Studies conducted in the period of stabilization of the body endocrine activity, taking into account the circadian and seasonal rhythms of the functional activity of the pituitary adenocytes. Chronic lead intoxication was modeled on two generations of animals and studied the material from male mice BALB line/c of the second generation, who have been chronically exposed to lead compounds within progeneza, antenatal period, during lactation, as well as 60 days in the postnatal period. Identification and study of ultrastructural changes of various types of endocrine conducted by electron microscopy, and morphometry ultrastructures - using an optical image analyzer.
Lead poisoning in adenohypophysis causes degenerative changes in the structures of vascular and stroma. There was a different degree of damage adenocytes, including among cells of the same type. The primary lesion of membranous organelles endocrine pituitary gland caused by the direct action of membranotoxic lead compounds.
Among thyrotrophs 16.7 % of the cells retain the characteristics thyroidectomy cells and in the body of endocrine changes are detected moderate severity. Among gonadotrophs number castration
32
cells is 12.6 % of the population of cells of this type. The main part - a cell with dystrophy cytoplasm containing a rather large number granules. In most somatotrophs marked hydropic changes of average weight with the formation of small and medium-sized vacuoles. Some of the cells have a good texture and have a higher electron density of nucleus and cytoplasm (dark cells). 29.41 % somatotrophs undergo more significant dystrophic changes, they revealed signs of balloon dystrophy.
Key words: morphology; adenohypophysis; lead acetate; experiment.
Загрязнение окружающей среды является весьма важной проблемой для многих стран и, особенно для России, поскольку приобрело угрожающий характер. Техногенная деятельность часто приводит к поступлению в окружающую среду металлов в сотни, а иногда и тысячи раз превышающие их фоновые концентрации [1]. Многими авторами подчеркивается важная роль алиментарного и аэрогенного путей при поступлении соединений свинца в организм человека [2, 3]. Кумуляция соединений свинца в организме человека начинается в антенатальный период и продолжается в течение всей жизни. Кроме того, что свинец проникает через гема-топлацентарный барьер, в организм новорожденных он способен поступать и с молоком матери [4, 5].
Патогенетические механизмы токсического действия свинца и его соединений во многом определяются его распределением в органах и тканях [6]. К стабильной фракции, составляющей до 90 % общего содержания свинца в организме, относится свинец скелета, поскольку металл депонируется в трабекулах костей, что объясняется его способностью вытеснять кальций из костной ткани [7]. Под влиянием некоторых экзогенных и эндогенных факторов может наблюдаться интенсивное выделение свинца из депо, увеличение его количества в циркулирующей крови и появление признаков интоксикации [8].
Анализ литературных данных показывает, что влияние свинца как токсического фактора окружающей среды, чаще всего изучается на видовом и популяционном уровнях. Практически все эксперименты по изучению свинцовой интоксикации проводились без учета продолжительности временного фактора, в то время как длительной экспозиции малых доз свинца люди подвергаются не только в течение онтогенеза, но также и в ряду нескольких поколений. Наиболее выясненными оказались клинические проявления при острых свинцовых отравлениях и почти полностью отсутствуют сведения о результатах длительного воздействия фоновых доз этого вещества. Также в литературе отсутствуют данные, отражающие в полной мере характер морфологических повреждений аденоги-пофиза, который не только занимает центральное место в реализации стресса и компенсаторно-приспособительных процессов, но и регулирует деятельность других жизненно важных органов и систем. Эти обстоятельства, а также противоречивость в ряде данных, полу-
ченных разными исследователями, является достаточным основанием для дальнейшего исследования изменений аденогипофиза при хронической свинцовой интоксикации.
Цель данной работы - изучить динамику, характер ультраструктурных изменений в аден-гипофизе у экспериментальных животных 2-го поколения при воздействии ацетата свинца.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Экспериментальное изучение хронической свинцовой интоксикации на организм проведено на мышах линии BALB/c в связи с быстрым размножением этого вида животных, маленьким весом, относительно небольшим сроком жизни, простотой и дешевизной содержания в условиях вивария [2, 9].
Важным фактором, определившим использование линейных мышей, было сходство в развитии, строении, кровоснабжении, синтезе гормонов, механизмах регуляции аденогипофиза этих млекопитающих и человека. Кроме того, мыши имеют сходный тип строения плаценты -гемохориальный. Последний факт имел определяющее значение, поскольку современные данные литературы свидетельствуют о возможности проникновения соединений свинца через гематоплацентарный барьер, накопления их в плаценте и поступления в околоплодные воды [4, 6, 10].
Все вмешательства осуществляли с соблюдением международных принципов «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, которые используются для экспериментальных и других научных целей» (Страсбург, 1986 г.). С целью исключения влияния половых циклов на функциональное состояние аденогипофиза, эксперимент проведен на мышах-самцах.
Хроническую свинцовую интоксикацию моделировали на двух поколениях животных и изучали материал от мышей-самцов линии BALB/c второго поколения, которые подвергались хроническому воздействию соединений свинца в течение прогенеза, антенатального периода, в период лактации, а также 60 суток в постнатальном периоде. Все животные были разделены на 2 группы: 1-я группа (п=6) получала водный раствор ацетата свинца (доза - 0,01 мг/г, способ введения - перорально); 2-я группа - контрольная (п=6) - получала дистиллированную воду в том же объеме. Из эксперимента
животных выводили под эфирным наркозом путем декапитации.
Для электронной микроскопии гипофиз сначала фиксировали в 2,5% растворе глюта-ральдегида на 0,1 М фосфатном буфере, дофик-сацию проводили в 1% растворе OsO4, затем обезвоживали в этаноле возрастающей концентрации, ацетоне и заливали в смесь эпон-аралдит по общепринятой методике [9]. Мор-фометрические исследования проводили с использованием программного обеспечения «Видеотест-Морфология». Морфометрия ультраструктур позволила проанализировать количественную характеристику изменений органелл.
Статистическая обработка полученных данных проведена с применением методов вариационной статистики с вычислением средних величин (М), оценкой вероятности расхождений (т), оценкой достоверности изменений с использованием ^критерия Стьюдента. За достоверную принималась разность средних значений при р<0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Свинцовая интоксикация в аденогипофизе вызывает дистрофические изменения в структурах сосудистого русла и строме железы. Отмечена различная степень поражения аденоцитов, в том числе и среди клеток одного типа. Преимущественное поражение мембранных орга-нелл эндокриноцитов гипофиза вызвано непосредственным мембранотоксическим действием соединений свинца.
Среди тиротропоцитов в этот период исследования 9,5 % клеток имеют хорошо сохраненные органеллы, 16,7 % сохраняет признаки клеток тиреодэктомии, а в основной части эндокриноцитов обнаруживаются изменения средней тяжести (рис. 1). Наряду с этим в передней доле гипофиза встречаются одиночные молодые клетки с крупным лопастным ядром, они содержат небольшое число секреторных гранул, имеющих типичное строение и расположение в цитоплазме. Появление таких тиро-тропоцитов можно рассматривать как результат активации клеточной регенерации и дифферен-цировки. Это подтверждает и увеличение количества базофилов на 15,57 % по сравнению с возрастным контролем.
*
-
Л, ..Г ».•• ■ » ГШ.
Рисунок 1. Вариабельность поражения тиротропоцитов на 60-е сутки интоксикации свинцом: от формирования клеток тиреоидэктомии (ТЭ) до развития средней степени гидропических изменений с наличием в цитоплазме вакуолей (В), митохондрий (М) с частичной деструкцией крист и уменьшением содержания гранул (Гр). ТЭМ. Ув. 8000.
Среди гонадотропоцитов число клеток кастрации составляет 12,6 % от популяции клеток данного типа. Основнаю часть (50,6 %) - это клетки с мелковакуолярной дистрофией цитоплазмы, содержащие довольно большое число электронноплотных гормонсодержащих гранул. 36,8 % составляют клетки со средневакуоляр-
ной гидропической дистрофией цитоплазмы и сниженным содержанием секреторных гранул (рис. 2). Наблюдается тенденция к увеличению общей площади митохондрий и секреторных гранул (в 1,75 и 1,46 раза соответственно) по сравнению с предыдущим сроком исследования.
Рисунок 2. Ультраструктура гонадотропоцитов со средневакуолярной дистрофией цитоплазмы (В) и довольно значительным содержанием секреторных гранул (Гр). ТЭМ. Ув. 6000.
В большей части соматотропоцитов (47,1 %) отмечены гидропические изменения средней тяжести с образованием мелких и средней величины вакуолей. 23,49 % клеток имеют хорошую структуру (рис. 3, Б) и отличаются более высокой электронной плотностью ядра и цитоплазмы (темные клетки). 29,41% соматотропо-цитов подвергаются более значительным дис-
трофическим изменениям, в них выявляются признаки балонной дистрофии: цистерны ГЭПС резко расширены, частично разрушены, продолжаются в крупные вакуоли, в результате чего цитоплазма приобретает ячеистый вид (рис. 3, А). Площадь гормонсодержащих гранул снижается в 1,38 раза по сравнению с соответствующим возрастным контролем.
А
Рисунок 3. Вариабельность изменений соматотропоцитов на 60-е сутки интоксикации свинцом: от баллоной дистрофии (А) с крупными вакуолями (В) и набухшими, просветленными митохондриями (М) до клеток с довольно хорошо сохранной ультраструктурой (Б) с умеренно расширеными цистернами ГЭПС и многочисленными гранулами (Гр). ТЭМ. Ув. 4600 (А), 3600 (Б).
ОБСУЖДЕНИЕ
У животных 2-го поколения на 60-е сутки интоксикации свинцом в эндокриноцитах передней доли гипофиза выявлены признаки активации компенсаторно-приспособительных и репаративных процессов, но степень их отличается в аденоцитах разного типа. Появление клеток тиреоидэктомии свидетельствуют о значительной токсичности соединений свинца для тиротропоцитов, имеющих повышенную функциональную нагрузку в этом возрастном периоде. Как известно, тиротропин, контролирующий синтез тиреоидных гормонов в период развития организма, обеспечивает рост и окончательную дифференцировку всех систем организма. Выраженные дистрофически-деструктивные процессы, развивающиеся в тиротропоцитах, не могут обеспечить достаточного уровня синтеза тиротропина. Морфологические изменения со-матотропоцитов затрагивают как структуры ядра (снижение площади гетерохроматина, увеличение ядрышек), так и структуры цитоплазмы (увеличение площади митохондрий, формирование большего числа крист в них, просветление матрикса митохондрий, увеличение площади гормонсодержащих гранул, увеличение числа диктиосом комплекса Гольджи) - все это указывает на значительное усиление функциональной деятельности эндокриноцитов данного типа в этом возрасте. Можно полагать, что выявленные изменения соматотропоцитов являются следствием свинцовой интоксикации, усугубленные более интенсивной продукцией соматотропина, сопряженной с возрастной активацией функциональной деятельности в период окончания роста организма и дифферен-цировки систем.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Интоксикация свинцом ведет к морфологическим изменениям паренхимы, стромы, сосудистого русла аденогипофиза с различной степенью поражения эндокриноцитов. Наименее выраженные деструктивные изменения обнаружены в темных эндокриноцитах различного вида. Степень поражения мембранных органелл коррелирует с типом аденоцитов и сроком воздействия ацетата свинца.
Конфликт интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Henretig F. Lead poisoning prevention, not chelation (commentary). Clin. Toxicol. 2001;39(7):659-660.
2. Мукашева М. А. Распределение тяжелых металлов в органах у экспериментальных животных при ингаляционном поступлении пыли. Медицина труда и промышленная экология. 2006;4:35-37.
3. Aykin-Burns N., Franklin N. Effect of N-acetylcysteine on lead-exposed PC-12 cells. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 2005;49(1):119-123.
4. Белецкая Э. Н., Онул Н. М. Комбинированное действие свинца и цинка на эмбриональное развитие лабораторных крыс. Гигиена и санитария. 2014;93(6):55-59.
5. Espinoza J., Sebire N.J., McAuliffe F. Placental villus morphology in relation to maternal hypoxia at high altitude. Placenta. 2001;22(6):606-608.
6. Шубина О. С., Киреева Ю. В. Влияние свинцовой интоксикации на организм белых крыс и их потомство. Морфологические ведомости. 2007;3:77-79.
7. Davis T.A., Volesky B., Mucci A. A review of the biochemistry of heavy metal biosorption by brown algae. Water Res. 2003;37(18):4311-4330.
8. Moore M. R. Haematological effects of lead. Sci. Total. Environ. 2008;71(3):419-431.
9. Большакова О.В. Ультраструктура кортикот-ропоцитов при интоксикации свинцом. Таврический медико-биологический вестник. 2013;16(1):37-40.
10. Сетко Н. П., Захарова Е. А. Кинетика металлов в системе мать плод - новорожденный при техногенном воздействии. Гигиена и санитария. 2005;6:65-67.
REFERENCES
1. Henretig F. Lead poisoning prevention, not chelation (commentary). Clin. Toxicol. 2001;39(7):659-660.
2. Mukasheva M. A. Distribution of heavy metals in organs in experimental animals by inhalation of dust entering. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya. 2006;4:35-37. (In Russ).
3. Aykin-Burns N., Franklin N. Effect of N-acetylcysteine on lead-exposed PC-12 cells. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 2005;49(1):119-123.
4. Beletskaya E. N., Onul N. M. The combined effect of lead and zinc in the embryonic development of laboratory rats. Gigiyena i sanitariya. 2014;93(6):55-59. (In Russ).
5. Espinoza J., Sebire N.J., McAuliffe F. Placental villus morphology in relation to maternal hypoxia at high altitude. Placenta. 2001;22(6):606-608.
6. Shubina O. S., Kireyeva YU. V. Effect of lead intoxication on the organism of white rats and their offspring. Morfologicheskiye vedomosti. 2007;3:77-79. (In Russ).
7. Davis T.A., Volesky B., Mucci A. A review of the biochemistry of heavy metal biosorption by brown algae. Water Res. 2003;37(18):4311-4330.
8. Moore M. R. Haematological effects of lead. Sci. Total. Environ. 2008;71(3):419-431.
9. Bol'shakova O.V. Ultrastructure cortikotrophs under lead intoxication. Tavricheskiy mediko - bi-ologicheskiy vestnik. 2013;16(1):37-40. (In Russ).
10. Setko N. P., Zakharova Ye. A. Kinetics of metal in the mother the fetus - newborn at technogenic impact. Gigiyena i sanitariya. 2005;6:65-67. (In Russ).
