CC BY
92
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 3 - P. 159-163
УДК: 611.441:57.008.5 DOI:10.12737/21762
НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ В РЕАКЦИЯХ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
НА у-ОБЛУЧЕНИЕ
В.В. ЛОГАЧЕВА
ГБОУ ВПО Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко Минздрава России,
ул Студенческая, д.10, г. Воронеж, 394036, Россия
Аннотация. Нарушение функции щитовидной железы, обеспечивающей радиорезистентность организма, приводит к развитию дезадаптационных состояний и как следствие развитие патологий. В щитовидной железе, относящейся к органам с растущей клеточной популяцией, в развитии пострадиационных эффектов большое значение имеет повреждение капиллярного русла. Системный подход в экспериментальном исследовании, позволил выявить взаимосвязь и функциональную направленность изменений. Целью исследования явилось изучение закономерностей ответной реакции щитовидной железы на воздействие ионизирующего излучения по наиболее чувствительным критериям, определяющим характер и степень выраженности развивающихся изменений. В эксперименте на белых крысах-самцах проведено исследование морфофункционального состояния щитовидной железы после однократного у-облучения в дозах 0,5 и 10 Гр. В результате воздействия однократного у-облучения в дозе 0,5 Гр отмечался волнообразный характер изменений морфоэнзимологических показателей, заключающийся в кратковременной активизации и последующим прогрессирующим снижением функциональной активности щитовидной железы. С увеличением дозы у-облучения до 10 Гр, отмечалась десин-хронизация в реагировании морфоэнзимологических критериев (р<0,05) с первых часов после воздействия. В реагировании щитовидной железы по исследуемым компонентам были констатированы некоторые закономерности выражающиеся согласованностью реакций активных форм тучных клеток и изменении энзимологических показателей сосудистой стенки с тенденцией к гомеостатическому состоянию при малой дозе и несостоятельности при большой дозе у - облучения.
Ключевые слова: щитовидная железа, у-облучение.
SOME LAWS IN THE THYROID GLAND REACTIONS ON y-IRRADIATION
V.V. LOGACHEVA
Voronezh State N.N. Burdenko Medical University, Studencheskaya str., 10, Voronezh, 394006, Russia
Abstract. Dysfunction of the thyroid gland, providing radioresistance of the organism, leads to the development disadaptation states and as a consequence of the development of pathologies. In the thyroid gland related to organs with a growing cell population, in the development of post-radiation effects is very important damage to the capillary bed. Systematic approach in this experimental study allows to reveal a correlation and functional orientation changes. The purpose of this study was to investigate the response patterns of the thyroid gland on the impact of ionizing radiation on the most sensitive criteria determining the nature and severity of developmental changes. The study of morpho-functional state of the thyroid gland after single y-irradiation at doses of 0,5 and 10 Gy was carried out in an experiment on white male rats. As a result of a single y-irradiation at a dose of 0,5 Gy was observed wavy character changes of morpho-enzymological indicators, comprising short-term activation and subsequent progressive decrease in thyroid functional activity. In the course of increasing the dose of y-irradiation to 10 Gy, there was a de-synchronization in response morph-enzymological criteria (р<0,05) in the first hours after exposure. In the reactions of the thyroid gland on the investigated components there were some regularities manifested by coherence reactions of reactive mast cells and change of enzymological indicators of the vascular wall with a tendency to homeostatic state at a low dose and failure at high dose y-irradiation.
Key words: thyroid gland, y-irradiation.
10ШМАЬ ОБ ШШ МБЭТСАЬ ТЕСИМОШСШБ - 2016 - V. 23, № 3 - Р. 159-163
В связи с ростом использования атомной энергии в различных областях деятельности человека и связанные с этим аварии, проблема действия ионизирующей радиации на здоровье человека и природную среду приобрело огромные масштабы. Из 28 произошедших с 1945 по 2013 гг. серьёзных аварий на ядерных установках самой тяжёлой стала катастрофа на Чернобыльской АЭС. Она привела к глобальным экологическим последствиям и затронула все регионы Земли, определив экологическое неблагополучие на обширных территориях Российской Федерации, Беларуси и Украины. Важнейшей особенностью чернобыльской аварии явился выброс в окружающую среду больших количеств радиоактивного йода, обладающего тропностью к щитовидной железе (ЩЖ), что увеличило риск развития опухолей, по сравнению с «условно чистыми территориями» в 1,5-2 раза, и сохраняет его на всю оставшуюся жизнь. В формировании ответной реакции организма на ионизирующее излучение принимает участие вся эндокринная система, в том числе и ЩЖ. Многочисленные исследования свидетельствуют о высокой радиочувствительности ЩЖ в условиях внешнего облучения, что позволило отнести ее к группе критических органов. Нарушение функции ЩЖ, обеспечивающей радиорезистентность организма, приводит к развитию дезадаптационных состояний и как следствие развитие патологий. В ЩЖ, относящейся к органам с растущей клеточной популяцией, в развитии пострадиационных эффектов большое значение имеет повреждение сосудистых стенок капилляров [1,2,7]. Морфофункциональное состояние этой железы, принимающей активное участие в адаптивных реакциях организма в ответ на воздействие ионизирующего излучения, является интегральным показателем регуляторных механизмов, проявляющихся не только на органном уровне, но и на организменном уровнях. В оценке экспериментальных данных использован системный подход, позволяющий определить взаимосвязь и функциональную направленность изменений, что может служить характеристикой диагностического состояния и его прогноза [3-6,8,9].
В связи с этим представляется актуальным изучение закономерностей ответной реакции О: на воздействие ионизирующего излучения
по наиболее чувствительным критериям, определяющим характер и степень выраженности развивающихся изменений в том числе и на уровне всего организма.
Материалы и методы исследования. Работа выполнена на 78 белых крысах-самцах массой 280-300 г. Взятие материала проводили в зимний период в одно и то же время суток. Животных распределили согласно задачам исследования на 3 группы. Каждая группа имела 4 временных параметра удаленных от момента воздействия факторов на 1,7; 5; 24; 72 часа. Первую группу составили животные биологического контроля. Животные второй и третьей групп испытывали однократное воздействие общего ионизирующего излучения в поглощенных дозах 0,5 и 10 Гр. на установке «Хизотрон» (Со60, 1,25 МэВ). Мощность радиационного воздействия составляла 0, 86 Гр/мин. После взятия материала, которое производили в одно и тоже время суток, одну долю ЩЖ замораживали при температуре жидкого азота с целью проведения гистохимических исследований, вторую долю фиксировали в жидкости Буэна и осуществляли стандартную проводку, затем заливку в парафин. Морфофункциональное состояние щитовидной железы оценивали по диаметру фолликулов, высоте тироцитов и по степени йодирования аминокислот коллоида. Для обзорных целей парафиновые срединные продольные срезы ЩЖ окрашивали гематоксилином-эозином. В 60 фолликулах (*400) ЩЖ от каждого животного измеряли 2 диаметра (максимальный и минимальный) и 4 высоты тиро-цитов по линии прохождения диаметров. Достаточность выборки определяли методом аккумулированных средних. Гормонообразование определяли по степени йодирования аминокислот коллоида. На каждом срезе при (*400) подсчитывали фолликулы, отличающиеся по цвету коллоида: йодированные - окрашивались в синий цвет, частично йодированные - сине-желтый и нейодированные аминокислоты окрашивались в желтый цвет, опустошенные -оставались светлыми. Тучные клетки в строме ЩЖ выявляли при окраске по методу М.Г. Шу-бича и по соотношению активных морфофунк-циональных типов: дегранулированных (ДГ) - и вакуолизированных (ВК), являющихся источником гипарина и гистамина, определяющих уровень и направленность тканевой регуляции
[3,4,8,9]. Статистическую обработку проводили на ПЭВМ Pentium III-500, с помощью пакетов программ Excel 2007, SSPS и Windows с использованием параметрических критериев. Активность щелочной фосфатазы (ЩФ) эндотелия капилляров представляет собой одну из характеристик, определяющих проницаемость гисто-гематических барьеров и наиболее значимым показателем в условиях изменяющейся функциональной активности щитовидной железы. Показатели кислой фосфатазы (КФ), свидетельствуют об активности лизосомального аппарата тиреоидного эпителия и интенсивности отщепления йодсодержщих тиреоидных гормонов от тиреоглобулина [4,5,9]. Гистохимические реакции проводили на криостатных срезах ЩЖ, в которых определяли светооптическую плотность распределения ЩФ и КФ. Активность ЩФ выявляли методом одновременного азосочета-ния. КФ выявляли методом одновременного азосочетания, используя в качестве субстрата -АС-МХ. Морфометрическую оценку критериев осуществляли на основе программы Image] с использованием параметрических критериев.
Результаты и их обсуждение. В ЩЖ эффект воздействия однократного у-облучения в дозе 0,5 Гр проявлялся гипертрофией тиреоид-ного эпителия, увеличения объема ядер, просветления цитоплазмы клеток, уменьшения диаметра фолликулов и разжижения коллоида в динамике сроков наблюдения. Через трое суток показатели диаметра фолликулов и высота тироцитов приближались к контролю. Об усилении гормонообразования свидетельствовало повышение степени йодирования аминокислот коллоида через 24 часа наблюдения, что сопровождалось достоверным повышением активности ЩФ. Прогностическая модель обнаруживала тенденцию к десинхронизации процессов: снижению гормонообразования и активизации его выведения на фоне усиления дегрануляции тучных клеток стромы и прогрессирующему росту ферментативной активности ЩФ, сопровождающийся угнетением КФ. В результате воздействия однократного у-облучения в дозе 0,5 Гр отмечался волнообразный характер изменений, заключающийся в кратковременной активизации и последующим прогрессирующим снижением функциональной активности (рис. 1, 2).
z н—ы—g—и—в :::
IIIN
¡ 111! I]
^т и од и р. -ИЧ/иодир Не поди р. í " Пустые" КФ ——ЩФ
Рис. 1. Показатели степени йодирования аминокислот коллоида и светооптической плотности ферментов ЩФ и КФ в условиях воздействия ионизирующего излучения в дозе 0,5 Гр
HIII
Рис. 2. Динамика тучных клеток в условиях воздействия ионизирующего излучения в дозе 0,5 Гр
: в—_ц ::
: |1 , . е
ИМ!]
Йодир. Ч/йод и р. НН^ йодир. I_ "Пустые -КФ -ЩФ
Рис. 3. Показатели степени йодирования аминокислот коллоида и светооптической плотности ферментов ЩФ и КФ в условиях воздействия ионизирующего излучения в дозе 10 Гр
С увеличением дозы у-облучения до 10 Гр возникал противоположный эффект, проявляющийся снижением активности по всем морфологическим критериям к концу суток, однако через 1,7 часа были отмечены некоторые признаки активизации ЩЖ, происходившие на фоне усиления дегрануляции, свидетельству ю-
щей об участии тучных клеток в регулировании обменных процессов в условиях действия ионизирующего излучения. Число опустошенных фолликулов достигало своих минимальных значений через пять часов эксперимента, что указывало на замедление гормоновыведения. В остальные сроки после окончания воздействия и в прогностической модели по исследуемым морфометрическим критериям происходило угнетение функциональной активности: снижение высоты тироцитов и уплощение их ядер, размеры фолликулов варьировали от мелких до крупных с нарушенной кофигурацией, отмечалось снижение гормонообразования при резком возрастании числа фолликулов содержащих нейодированный коллоид. Тучные клетки через 24 часа после облучения отреагировали сменой выброса эндоадаптогенов, что привело к незначительному достоверному повышению числа фолликулов, содержащих йодированные и частично йодированные аминокислоты коллоида относительно предыдущих сроков эксперимента. Реакция тучных клеток свидетельствует о попытке на органном уровне снизить повреждающий эффект радиации, но достоверный спад активности КФ и достоверное снижение гормонообразования, а также уменьшение с прогрессирующей последовательностью активности ЩФ, приводящее к на-
Литература
1. Воронцова З.А., Дедов В.И., Есауленко И.Э., Ушаков И.Б., Хадарцев А. А. Системный анализ морфо-функциональных изменений в щитовидной железе при воздействии электромагнитного излучения низкой интенсивности. Тула: «Тульский полиграфист», 2004. 228 с.
2. Воронцова З.А., Ушаков И.Б., Хадарцев А.А., Есауленко И.Э., Гонтарев С.Н. Морфофункциональные соотношения при воздействии импульсных электромагнитных полей / Под ред. И.Б. Ушакова. Тула: Изд-во ТулГУ - Белгород: ЗАО «Белгородская областная типография», 2012. 368 с.
3. Золотарева С.Н. Моделирование и прогнозирование морфофункционального состояния слизистой оболочки тещей кишки в условиях модификации эффектов ионизирующего облучения: Автореф. дисс...к.б.н. Тула, 2009. 23 с.
рушению проницаемости сосудов, указывают на необратимые морфофункциональные изменения в ЩЖ (рис. 3, 4).
И!! I
Рис. 4. Динамика тучных клеток в условиях воздействия ионизирующего излучения в дозе 10 Гр
Выводы. В реализации радиоадаптационного процесса в щитовидной железе ведущая роль принадлежит тучным клеткам, которые при помощи эндоадаптогенов изменяли не только функциональную активность тиреоид-ного эпителия, но и проницаемость сосудистого компонента, изменяя светооптическую плотность распределения щелочной фосфатазы, что подтверждалось результатами корреляционного анализа.
References
Vorontsova ZA, Dedov VI, Esaulenko IE, Ushakov IB, Khadartsev AA. Sistemnyy analiz morfo-funktsional'nykh izmeneniy v shchitovidnoy zheleze pri vozdeystvii elektromagnitnogo izlucheniya nizkoy intensivnosti [System analysis of morphological and functional changes in the thyroid gland under the influence of low-intensity electromagnetic radiation]. Tula: «Tul'skiy poligrafist»; 2004. Russian. Vorontsova ZA, Ushakov IB, Khadartsev AA, Esaulen-ko IE, Gontarev SN. Morfofunktsional'nye sootnoshe-niya pri vozdeystvii impul'snykh elektromagnitnykh poley [Morphological and functional relations under the influence of pulsed electromagnetic fields]. Pod red. I.B. Ushakova. Tula: Izd-vo TulGU - Belgorod: ZAO «Belgorodskaya oblastnaya tipografiya»; 2012. Russian.
Zolotareva SN. Modelling and forecasting of morpho-functional state of the mucous membrane of the mother-colon in a modification ef-fects of ionizing radiation [dissertation]. Tula (Tula region); 2009. Russian.
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 3 - P. 159-163
4. Логачева В.В. Анализ морфофункционального состояния щитовидной железы в прогнозировании радиомодифицирующего эффекта измененной газовой средой и электромагнитным излучением СВЧ - диапазона: Дисс....к.б.н. Тула, 2007. 208 с.
5. Логачева В.В., Воронцова З.А. Эффекты комбинированных радиационных факторов в иерархичности их морфофункциональных проявлений на уровне эндокринного звена // Вестник новых медицинских технологий. 2012. Т.19, №2. С. 309-311.
6. Системные подходы в биологии и медицине /под ред. А.А.Хадарцева, В.М.Еськова, А. А Яшина, К.М. Козырева. Тула: ООО РИФ «ИНФА», 2008. 372 с.
7. Стародубов В.И., Еськов В.М., Хадарцев А.А., Яшин А.А., Агарков Н.М., Зарубина Т.В., Кобрин-ский Б.А., Козырев К.М., Пятин В.Ф., Хетагуро-ва А.К., Громов М.С., Воронцова З.А., Филатова О.Е., Глотов В.А., Гонтарев С.Н., Добрынина И.Ю., Лис-топадова Н.А., Матвеев Н.В., Ведясова О.А., Курако-ва Н.Г., Руанет В.В., Логинов С.И., Добрынин Ю.В., Свешников А.В., Смородинов А.В., Терехов И.В., Яшин М.А., Кантаржи Е.П., Логачева В.В., Шаманский К.А. Системные подходы в биологии и медицине (системный анализ, управление и обработка информации) / Под ред. А.А. Хадарцева, В.М. Есь-кова, А.А. Яшина, К.М. Козырева. Тула: ООО РИФ «ИНФРА», 2008. 372 с.
8. Ушаков И.Б., Федоров В.П., Афанасьев Р.В. Нейро-морфологические эффекты малых доз ионизирующих излучений // Авиакосмическая медицина. 2012. №2. С. 16-20.
9. Черкасова Ю.Б. Модельное представление морфо-функционального состояния системы периферических эндокринных желез в условиях отдаленности последствий у-облучения в малых дозах: Автореф. дисс. канд. мед. наук. Тула, 2009. 23 с.
10. Шишкина В.В., Воронцова З.А. Модифицирующие эффекты отдаленных последствий у-облучения в диапазоне малых доз // Вестник новых медицинских технологий. 2012. Т.19, №2. С. 308-309.
Logacheva VV. Analysis of morpho-functional state of the thyroid gland in predicting radiomodifying effect of modified atmospheres and microwave electromagnetic radiation - range [dissertation]. Tula (Tula region); 2007. Russian.
Logacheva VV, Vorontsova ZA. Effekty kombinirovan-nykh radiatsionnykh faktorov v ierarkhichnosti ikh morfofunktsional'nykh proyavleniy na urovne endo-krinnogo zvena [Effects of combined radiation factors in the hierarchy of their morphological and functional manifestations at the endocrine level]. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2012;19(2):309-11. Russian. Sistemnye podkhody v biologii i meditsine /pod red. A.A.Khadartseva, V.M.Es'kova, A.A Yashina, K.M. Ko-zyreva. Tula: OOO RIF «INFA»; 2008. Russian. Starodubov VI, Es'kov VM, Khadartsev AA, Yashin AA, Agarkov NM, Zarubina TV, Kobrinskiy BA, Kozy-rev KM, Pyatin VF, Khetagurova AK, Gromov MS, Vorontsova ZA, Filatova OE, Glotov VA, Gontarev SN, Dobrynina IYu, Listopadova NA, Matveev NVVedya-sova OA, Kurakova NG, Ruanet VV, Loginov SI, Do-brynin YuV, Sveshnikov AV, Smorodinov AV, Terek-hov IV, Yashin MA, Kantarzhi EP, Logacheva VV, Shamanskiy KA. Sistemnye podkhody v biologii i meditsine (sistemnyy analiz, upravlenie i obrabotka in-formatsii). Pod red. A.A. Khadartseva, V.M. Es'kova, A.A. Yashina, K.M. Kozyreva. Tula: OOO RIF «INFRA»; 2008. Russian.
Ushakov IB, Fedorov VP, Afanas'ev RV. Neyromorfo-logicheskie effekty malykh doz ioniziruyushchikh izlu-chenii [Neuro Morphological effects of low doses of ionizing radiation]. Aviakosmicheskaya meditsina. 2012;2:16-20. Russian.
Cherkasova YuB. Model representation of morpho-functional state of peripheral endocrine system in a long-term consequences «-irradiation in small doses [dissertation]. Tula (Tula region); 2009. Russian.
Shishkina VV, Vorontsova ZA. Modifitsiruyushchie effekty otdalennykh posledstviy «-oblucheniya v di-apazone malykh doz [Modifying effects of long-term effects «-irradiation in low doses]. Vestnik novykh me-ditsinskikh tekhnologiy. 2012;19(2):308-9. Russian.
