CC BY
14
УДК 616.441-003.64:611.846.1 © О.В. Чучков, В.В. Валиуллин, Н.Е. Сабельников, 2010
О.В. Чучков1, В.В. Валиуллин1, Н.Е. Сабельников2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПОВ МЫШЕЧНЫХ ВОЛОКОН В МЫШЦАХ ГЛАЗА БЕЛОЙ КРЫСЫ НА ФОНЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ГИПОТИРЕОЗА
1ГОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет Росздрава» 2ГОУ ВПО «Ижевская государственная медицинская академия Росздрава»
В ходе проведенного исследования установлено, что у интактных крыс изученные мышцы характеризуются соотношением оксидативных и оксидативно-гликолитических волокон как 3/1-4/1 при практически полном отсутствии гликолити-ческих мышечных волокон. Во всех изученных мышцах на фоне экспериментального гипотиреоза наблюдается увеличение доли гликолитических волокон типа А, также отмечается уменьшение оксидативных и увеличение числа оксидативно-гликолитических волокон. Уменьшение уровня тиреоидных гормонов вызывает общую ответную реакцию, направленную на адаптацию исчерченной мышечной ткани к изменившимся условиям метаболизма - увеличение доли промежуточных, оксидативно-гликолитических волокон.
Ключевые слова: наружные мышцы глаза, мышечные волокна, гипотиреоз.
O.V. Chuchkov, V.V. Valiullin, N.E. Sabelnickov
DEFINITION OF TYPES OF MUSCULAR FIBRES IN EXTRA-OCULAR MUSCLES OF A WHITE RAT ON THE BACKGROUND OF EXPERIMENTAL HYPOTHYROIDISM
During research it was established, that at intact rats the studied muscles were characterized by a parity oxidative (type C) and oxidative-glycolitic (type B) fibres as 3/1-4/1, at practically full absence glycolitic muscular fibres (type A). In all studied muscles on the background of experimental hypothyroidism there were observed the increase in a share glycolitic fibres of type A, and reduction of oxidative and increase in number of oxidative-glycolitic fibres also was marked. Reduction of level thyroid hormones caused the general response directed on adaptation of a muscular tissue to changed conditions of a metabolism - increase of a share oxidative-glycolitic fibres (typeB).
Key words: extra-ocular muscles, muscular fibres, hypothyroidism.
Проблема гормональной регуляции функционирования различных органов и тканей остается одной из самых актуальных в медицине и биологии. Ряд исследований посвящен влиянию некоторых гормонов на различные структурно-функциональные параметры скелетных мышц [7, 8]. Знание механизмов гормональной регуляции функционирования скелетных мышц позволит раскрыть патогенез целой группы мышечных заболеваний, связанных с эндокринопатиями [10, 11]. В рамках этой проблемы несомненный интерес представляют вопросы возможной роли йодсодержащих гормонов щитовидной железы в такой регуляции.
Актуальность проблемы обусловлена в первую очередь высокой частотой встречаемости различных видов патологий, связанных с дисфункциями щитовидной железы. Например, известно, что субклинический гипотиреоз часто проявляется у детей на фоне синдрома Дауна и, примерно в половине случаев, сопровождается врожденной патологией миокарда. Возникает вопрос, стоит ли идти на риск в отношении сердечной деятельности при длительной терапии L-тироксина в целях коррекции субклинического гипотиреоза [12]. Также хорошо известно существование двух видов мышечной патологии прямо связанных с уровнем тиреоидных гормонов в организме - это гипо- и гипертиреоидные миопатии. Частота миопатии при гипотиреозе распределяется от 30% до 80% [13].
Цель работы: установить особенности распределения различных типов мышечных волокон наружных мышц глаза в условиях экспериментального гипотиреоза.
Материал и методы исследования. Объектом исследования служили дорсальная прямая (m. rectus dorsalis oculi), дорсальная косая (m. obliqus dorsalis oculi) и латеральная прямая (m. rectus lateralis oculi) мышцы глаза белой беспородной крысы [1]. Выбор мышц объясняется их различной иннервацией (за счет III, IV и VI пар черепных нервов, соответственно). Мышцы исследованы у интактных и экспериментальных животных в репродуктивном периоде постнатального онтогенеза (4-5-й месяц жизни) по периодизации В.И. Махинько и В.Н. Никитина [2]. Возраст животного определялся по весу, согласно данным П.П. Гамбарян и Н.М. Дукель-ской [1]. Выбор возрастной группы животного объясняется тем, что система «двигательное окончание - мышечное волокно» в репродуктивном периоде онтогенеза находится в стадии стабилизации гистохимических и морфометрических параметров, характеризующих конкретную скелетную мышцу [5].
Экспериментальный гипотиреоз моделировался по методике А.Е. Соханенковой [6]. Гипофункцию щитовидной железы у мышей и крыс вызывали ежедневным подкожным введением в течение 7 дней раствора мерказолила в дозе 50 мг/кг (раствор мерказолила получали растворением активного вещества таблеток мерка-золила производства ООО Фармацевтическая компания «Здоровье», Украина). Эксперимент выполнен в соот-
ветствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных», утвержденными приказом МЗ СССР № 755 от 12.08.77. Предварительно наркотизированные животные выводились из эксперимента на 3-и, 5-е, 7-е и 14-е сутки. Контрольную группу составили интактные крысы того же возраста.
Для определения морфологических изменений в щитовидной железе использовалось подкрашивание зафиксированных в формалине препаратов тиоуксусной кислотой по методике Г.М. Николаева и В.В. Шилкина [3]. На площади среза подсчитывалось процентное соотношение крупных (свыше 150 мкм), средних (75150 мкм) и малых (25-75 мкм) фолликулов с последующим определением ф-критерия Фишера. Изменение соотношений между размерами фолликулов (мозаичность строения щитовидной железы) отражает функционально-морфологическую активность железы - структурную неупорядоченность в норме, повышенную при микрофолликулярном и сниженную при склеротическом зобе [9]. Определение распределения типов мышечных волокон (МВ) в наружных мышцах глаза осуществлялось по активности сукцинатдегидрогеназы (СДГ) методом с нитросиним тетразолием [4]. Статистический анализ проводился определением ф-критерия Фишера.
Результаты исследования и их обсуждение. Щитовидная железа интактной белой крысы в пубертатный период постнатального онтогенеза серо-розового цвета, размеры каждой доли достигают от 2x2,5 мм до 2x3 мм. На срезе четко различимы фолликулы, окруженные прослойками соединительной ткани. Можно видеть кровеносные сосуды. Фолликулы имеют различную величину и заполненный, либо свободный просвет. Можно наблюдать крупные, средние и малые фолликулы. Фолликулы почти правильной округлой или овальной формы. В центральной части доли железы преимущественно расположены малые и средние фолликулы. Крупные и средние фолликулы чаще имеют частично или полностью свободный просвет. Часть средних и, практически все, малые фолликулы характеризуются заполненным просветом.
Щитовидная железа белой крысы на фоне гипотиреоза к 5-14-м суткам эксперимента становится коричневато-красного цвета, доли увеличиваются в размерах, достигая 3x5 мм. На срезе доли щитовидной железы значительно выражена соединительная ткань, в которой определяются расширенные кровеносные сосуды (особенно к 7-14-м суткам эксперимента). Процентное соотношение фолликулов разной величины в различные сроки эксперимента приведено в таблице 1. На 3-5-е сутки эксперимента в железе встречаются крупные фолликулы. К 7-14-м суткам крупные фолликулы исчезают. На всех сроках эксперимента наблюдаются фолликулы как с заполненным, так и частично свободным просветом. Форма фолликулов щитовидной железы на фоне гипотиреоза отличается полигональностью, особенно, начиная с 5-х суток эксперимента. Округлость формы более характерна для малых фолликулов.
Таблица 1
Процентное соотношение разных по размерам фолликулов щитовидной железы в норме и при гипотиреозе
Статус железы Фолликулы
(сутки эксперимента) крупные средние малые
норма 0 6,17 38,27 55,56
3 5,46 18,18* 76,36*
гипотиреоз 5 6,06 27,27 66,67
7 0*х 32,81 67,19
14 0* 26,32* 73,68*
Примечание: * — достоверные изменения в сравнении с контрольными данными; х — достоверные изменения в сравнении с предыдущим сроком эксперимента; р<0,05
Таким образом, в ходе проведенного эксперимента наблюдались достоверные изменения морфо-функционального статуса щитовидной железы. На фоне гипотиреоза отмечались увеличение числа малых и средних фолликулов уже на 3-и сутки эксперимента, что можно объяснить реакцией организма на введение мерказолила и снижения уровня йодсодержащих гормонов в крови. В последующие сроки эксперимента железа увеличивалась в размерах, число малых фолликулов достоверно выросло к 14-м суткам на фоне исчезновения крупных и снижении числа средних фолликулов. Сосуды железы были расширены, что также может свидетельствовать о функциональном статусе органа в данном эксперименте.
Результаты определения активности СДГ в изученных наружных мышцах глаза белой крысы интактной и экспериментальной групп животных представлены в таблице 2.
Таблица 2
Процентное соотношение типов мышечных волокон (по активности СДГ)
Мышца Тип МВ
Статус (сутки эксперимента) А-тип В-тип С-тип
дорсальная прямая норма 0 0,55 21,49 77,96
гипотиреоз 3 4,27* 43,59* 52,14*
5 7,60*х 37,72*х 54,68*
7 0,51х 43,54* 55,95*
14 2,37*х 45,65* 51,98*
норма 0 0,72 19,47 79,81
3 0,53 33,42* 66,05*
дорсальная косая гипотиреоз 5 2,79*х 29,56* 67,65*
7 3,73* 29,82* 66,45*
14 3,84* 26,84* 69,32*
норма 0 0,20 15,42 84,39
3 5,90* 42,13* 51,97*
латеральная прямая гипотиреоз 5 3,28* 37,97* 58,75*х
7 3,14* 35,70* 61,16*
14 5,62* 28,12*х 66,26*
Примечание: * — достоверные изменения в сравнении с контрольными данными;
х — достоверные изменения в сравнении с предыдущим сроком эксперимента; р<0,01
А-тип - светлые, гликолитические волокна. С-тип - темные, оксидативные волокна. В-тип - промежуточные, оксидативно-гликолитические волокна. Общей особенностью наружных мышц глаза интактной крысы в пубертатный период онтогенеза является преобладание МВ с высокой активностью СДГ. Гликолитические волокна встречаются редко, их расположение отличается неупорядоченностью. Среди оксидативных и оксида-тивно-гликолитических волокон наблюдается большое число переходных форм - от МВ с высокой активностью фермента и насыщенной окраской конечного продукта реакции до МВ слабоокрашенных, отличающихся, тем не менее, от типичных гликолитических выраженностью активности СДГ. Гликолитические волокна типа А в наружных мышцах глаза отличаются от других типов наименьшей ферментативной активностью, однако характеризуются некоторым окрашиванием волокна.
Дорсальная прямая мышца глаза. Волокна расположены в мышце достаточно упорядоченно. Во внутренней части мышцы преимущественно можно обнаружить волокна типа В, реже встречаются оксидативные МВ, типа С. Встречаются одиночные светлые волокна типа А, гликолитические. Диаметр волокон В- и А-типа визуально превосходит диаметр волокон типа С. Последние расположены в виде двух слоев, преимущественно по периферической части мышцы, в виде полукольца, охватывая внутреннюю часть. Более наружный слой состоит из волокон сравнительно малого диаметра, с несколько меньшей активностью фермента, чем следующий слой, состоящий из более крупных волокон, имеющих высокую активность СДГ.
На 3-и сутки эксперимента гистотопография волокон на срезе мышцы не отличается от контрольной. В центральной части расположены визуально более толстые МВ промежуточного, реже гликолитического типа, перемежающиеся отдельными оксидативными МВ. В мышце наблюдается заметное увеличение числа светлоокрашенных МВ. Изолированные волокна промежуточного и гликолитические типа встречаются и в наружном слое мышцы, представленного преимущественно оксидативными МВ меньшего диаметра.
К 5-м суткам значительно увеличивается число светлоокрашенных с визуально большим диаметром волокон типа А, расположенных в центральной части мышцы. Промежуточные волокна чаще наблюдаются в центральной части среза, реже их можно видеть по периферии, среди оксидативных волокон. Темноокрашенные волокна типа С в центральной части встречаются редко.
На 7-е сутки центральная часть среза характеризуется МВ с более светлым окрашиванием продукта гистохимической реакции, по периферии расположены темноокрашенные волокна. Гликолитические МВ на данном этапе эксперимента в мышце практически не определяются. Оксидативно-гликолитические волокна помимо центральной части встречаются изолированно среди оксидативных волокон по периферии среза.
На 14-е сутки по всей площади среза встречаются гликолитические МВ типа А, визуально малого диаметра, сопоставимого с диаметром оксидативных волокон. В центральной части мышцы преобладают промежуточные волокна типа В, среди которых наблюдаются темноокрашенные волокна типа С. Оксидативные МВ преобладают в периферических частях мышцы.
Дорсальная косая мышца глаза. В мышце можно различить внешний слой волокон, представленный МВ меньшего диаметра и с меньшей интенсивностью окрашивания. В периферической наружной части мышцы преимущественно расположены волокна типа С. Внутренняя часть мышцы представлена более крупными по диаметру волокнами, с большей интенсивностью окрашивания продукта реакции. В этой части встречаются волокна двух - С- и В-типов. Оксидативно-гликолитические волокна имеют несколько больший диаметр. Среди оксидативных волокон встречаются МВ с большей или меньшей активностью СДГ. Гликолитические волокна в дорсальной косой мышце встречаются редко.
К 3-им суткам эксперимента в центральной части расположены оксидативно-гликолитические и оксида-тивные волокна большего диаметра. Диаметр МВ промежуточного типа несколько превосходит диаметр окси-дативных. По периферии расположены темноокрашенные МВ сравнительно малого диаметра. В мышце можно видеть одиночные гликолитические волокна.
На 5-е сутки гликолитические волокна встречаются в различных частях среза и характеризуются сравнительно несколько большим диаметром. Оксидативно-гликолитические волокна распределены в большей степени в центральной части мышцы, по периферии расположены оксидативные волокна.
К 7-м суткам гликолитические МВ образуют 3-4 пучка ближе к центральной части мышцы по 4-5 волокон. В центральной части среза расположены оксидативно-гликолитические волокна, перемежающиеся оксида-тивными МВ. Волокна центральной части характеризуются сравнительно большим диаметром. По периферии мышцы наблюдаются темноокрашенные волокна меньшего диаметра, встречаются единичные промежуточные МВ.
На 14-е сутки светлоокрашенные волокна типа А встречаются без определенной закономерности, иногда образуют скопления по 3-4 волокна. Центральную часть мышцы образуют преимущественно промежуточные МВ, между которыми определяются темноокрашенные волокна типа С. В наружных слоях мышцы расположены оксидативные волокна с визуально меньшим диаметром.
Латеральная прямая мышца глаза. Расположение и распределение МВ в данной мышце соответствует компартиментам пучков 2-го порядка. По наружному краю мышцы расположены волокна малого диаметра с очень высокой активностью фермента (волокна С-типа). Ближе к внутренней части мышцы расположены волокна с визуально большим диаметром. Во внутренних компартиментах мышцы встречаются окислительные и промежуточные типы МВ. Диаметр волокон В-типа, как правило, несколько превосходит диаметр волокон С-типа. Гликолитические волокна не характерны для данной мышцы. Единичные волокна А-типа можно видеть во внутренней части мышцы среди оксидативно-гликолитических и оксидативных МВ.
На 3-и сутки эксперимента по всей площади среза определяются одиночно расположенные светлоокрашенные волокна типа А, которые отличаются некоторым голубоватым окрашиванием. Визуально по диаметру они уступают оксидативно-гликолитическим волокнам. Промежуточные МВ расположены, преимущественно, в центральной части мышцы, реже встречаются в наружных слоях среза. В центральной части реже встречаются оксидативные МВ, превосходящие по диаметру волокна периферической части, где темноокрашенные волокна преобладают.
На 5-е сутки гликолитические волокна типа А изолировано встречаются преимущественно в центральной части. Центральная часть образована сравнительно более толстыми МВ, относящимися к промежуточному или оксидативному типу. По периферии преобладают оксидативные волокна с визуально меньшим диаметром.
К 7-м суткам по всей площади среза встречаются изолированно расположенные светлоокрашенные волокна типа А. Центральная часть мышцы представлена преимущественно более крупными промежуточными волокнами типа В, среди которых наблюдаются темноокрашенные оксидативные волокна. Реже промежуточные волокна можно видеть среди оксидативных МВ малого диаметра по периферии мышцы.
На 14-е сутки гликолитические волокна можно видеть по всей площади среза. Диаметр их сравнительно мал. В центральной части мышцы расположены оксидативно-гликолитические волокна, имеющие визуально больший диаметр. Среди них и по периферии мышцы расположены оксидативные МВ.
Таким образом, у интактных крыс изученные мышцы являются оксидативными, мышцы характеризуются соотношением оксидативных и оксидативно-гликолитических волокон как 3/1-4/1 при практически полном отсутствии гликолитических МВ. Как видно из таблицы 2, во всех изученных мышцах на фоне экспериментального гипотиреоза наблюдаются выраженные изменения во всех изученных мышцах. Особое внимание привлекает достоверное увеличение доли гликолитических волокон типа А, особенно, к 14-м суткам эксперимента. Исключение составляет дорсальная прямая мышца глаза на 7-е сутки эксперимента. Во всех изученных мышцах на протяжении эксперимента также отмечается уменьшение оксидативных и увеличение числа оксидатив-но-гликолитических волокон. Можно сделать заключение о том, что изменение гормонального статуса в сторону уменьшения уровня тиреоидных гормонов вызывает общую ответную реакцию организма, направленную, в частности, на адаптацию исчерченной мышечной ткани к изменившимся условиям метаболизма. Такой адаптацией для исчерченных мышц является увеличение доли промежуточных, оксидативно-гликолитических волокон.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гамбарян П.П., Дукельская Н.М. Крыса. - М.: Советская наука, 1955. - 246 с.
2. Махинько В.И., Никитин В.Н. Константы роста и функциональные периоды развития в постнаталь-ной жизни белых крыс. Молекулярные и физиологические механизмы возрастного развития. - Киев: Наукова Думка, 1975. - С. 308-326.
3. Николаев Г.М., Шилкин В.В. Опыт определения активности ацетилхолинэстеразы в структурах периферической нервной системы // Проблемы морфогенеза периф. нервов // Сб. научных трудов ЯГМИ. - Ярославль, 1983. - С. 64-72.
4. Пирс А. Гистохимия. - М.: И. Л., 1962. - 963 с.
5. Сабельников Н.Е. Преобразования системы «двигательное окончание - мышечное волокно» скелетных мышц различного происхождения в постнатальном онтогенезе: автореф. дис. ... д-ра мед. наук. - Саранск, 2006. - 38 с.
6. Соханенкова А.Е. Особенности фармакологического и токсического действия антиаритмических препаратов при тиреотоксикозе и гипофункции щитовидной железы: автореф. дис. . канд. мед. наук. - М., 2009. -24 с.
7. Студитский А.Н., Сээне Т.П., Умнова М.М. Изменение ультраструктуры скелетных мышечных волокон крыс при введении дексаметазона // Докл. АН СССР. - 1987. - Т. 293, № 1. - С. 222-224.
8. Сээне Т.П. Обновление сократительных белков в скелетных мышцах при их активности // Успехи соврем. биологии. - 1990. - Т. 110, вып. 2(5). - С. 290-305.
9. Хмельницкий О.К., Третьякова М.С. Морфометрическое исследование щитовидной железы. -СПб.: СПбМАПО, 1997. - 16 с.
10. Kingston W.J. Endocrine myopathies // Semin. Neurol. - 1983. - Vol. 3, № 3. - P. 258-264.
11. Seiitsu Ono, Kiyohara Inayc, Tom Mannen. Myopathology of hypothyroid myopathy. Some new observations // J. of the Neurological Sc. - 1987. - Vol. 77. - P. 237-248.
12. Toscano E., Pacileo G., Limongelli G. [et al.]. Subclinical hypothyroidism and Down's syndrome; studies on myocardial structure and function // Arch. Dis. Child. - 2003. - № 88(11). - P. 1005-1008.
13. Vasconcellos L.F., Peixoto M.C., de Oliveira T.N. [et al.]. Hoffman's syndrome: pseudohypertrophic myopathy as initial manifestation of hypothyroidism // Arq. Neuropsiquiatr. - 2003. - № 61(3B). -Р. 851-854.
Чучков Олег Викторович, соискатель кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии ГОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет Росздрава», Россия, 420012, г. Казань, Бутлерова, 49, тел. (8432) 36-06-52
Валиуллин Виктор Владимирович, доктор биологических наук, профессор кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии ГОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет Росздрава», 420012, Россия, г. Казань, Бутлерова, 49, тел. (8432) 36-06-52
Сабельников Николай Евгеньевич, доктор медицинских наук, доцент кафедры анатомии человека ГОУ ВПО «Ижевская государственная медицинская академия Росздрава», Россия, 426034, Ижевск, ул. Коммунаров, 281, тел. (3412) 52-62-01
