CC BY
113
logical fluids and cell membranes, provides a method of dynamic interphase tensiometry.
Objective. The research was aimed to study of the interphase parameters of tensiometry of blood after UV-irradiation of the skin of guinea pigs and to develop the possibility of pharmacological correction of tho-seaffection.
Materials and Methods. Investigations were carried out on 24 guinea pigs, divided into 4 groups: intact (group 1) UV erythema (group 2) UV erythema + ointments: methyluracyl (group 3) and thiotriasoline ointment (group 4). UV-induced erythema we induced by exposure of Uv light on shaved area of a skin using a mercury quartz lamp for 2 minutes. In groups 3 and 4 for 1 hour before and 2 hours after the exposure was applied ointments on the skin. The level of harmful action was assessed by the intensity and duration of skin erythema reaction. All groups of animals were euthanized according to the rules of bioethics. 4 hours after the exposure we determined the levels of diene conjugates, TBK-active products, the activity of superoxide dismutase and catalase in a skin and in peripheral blood. Also we determined the indicators of interphase tensiometry of blood: the dynamic surface tension at t = 0,01 a, t = 1, t = 100 s, t ^ M, the angle of the curve tensiogram n, the phase angle m, viscoelastic modulus, relaxation time. The results were processed by standard methods of variation statistics.
Results. Local ultraviolet irradiation of the skin of 2-nd guinea pigs group showed erythema, accompanied by activation of lipid peroxidation (increase of the DC, TBA- AP in the skin and blood), decreased activity of AO- enzymes (SOD in the skin and blood), changes in the dynamic interphase tensiogram of blood (increase of surface tension in the short, medium and long lifetimes of the surfaces, relaxation time and decrease of the angle of the slope of tensiogram). In animals of 3-rd group, the using of methyluracyl ointment reduced erythema intensity by 56%, the level of DC in the blood and increased the activity of sOd in a skin on the background of sharp depletion of AO- enzyme levels. Under the influence of methyluracyl ointment we noticed the decreasing of surface tension only in the area of short lifetimes of the surface, the relaxation time of the blood and the increasing the angle of the slope tensiogram. Thiotriasoline ointment reduces the intensity of ultraviolet erythema by 47 % in animals of 4-th group. Photoprotective effect of the drug is accompanied by the decreasing of peroxidation processes (blood DC) and activation of AO enzymes (SOD in the skin and CAT), reducing of surface tension of the blood in the areas of short, medium and long lifetime of the surface and the relaxation time of the blood on the background of angle of slope of the curve in the same time.
Conclusions. Local UV irradiation of the skin is accompanied by affection of the cell membrane that is proven by indicators of interphasel tensiorheometry. The protective effect of Thiotriazoline ointment on the cell membranes of the skin from the damaging effects produced by ultraviolet irradiation according to indicators of the interphase tensiorheometry of blood excel the effect of methyluracyl ointment.
УДК 591.437+616-092.9+616.379-008.64 Міськів В.А.
ОСОБЛИВОСТІ БУДОВИ ПАНКРЕАТИЧНИХ ОСТРІВЦІВ У ЩУРІВ 3-МІСЯЧНОГО ВІКУ ТА ЇХ ПЕРЕБУДОВА ПРИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМУ ЦУКРОВОМУ ДІАБЕТІ І-ТИПУ
ДВНЗ «Івано-Франківський національний медичний університет»
У дослідах на тваринах з використанням гістологічних та електронно - мікроскопічного методів дослідження вивчено особливості перебудови панкреатичних острівців у щурів 3-місячного віку на 14 добу перебігу експериментального цукрового. Встановлено, що при діабеті спостерігаються виражені зміни гемомікроциркуляторного русла і паренхіми панкреатичних острівців підшлункової залози, зокрема , на 18 % зменшується клітинний склад панкреатичних острівців, в основному за рахунок зменшення числа В- клітин, перебудова гемомікроциркуляторного русла острівців у щурів 3-місячного віку проявляються зменшенням діаметра просвіту мікросудин артеріальної частини ( р < 0,05 ), збільшенням компонентів сполучної тканини в ділянці базальної мембрани і в оточенні мікросудин. Просвіт венозних структур гемомікроциркуляторного русла розширюється і переповнюється форменими елементами крові. Незважаючи на якісну перебудову існуючих ендокриноцитів ПО та адаптаційно - компенсаторні процеси, це призводить до розвитку ЦД із зростанням концентрації глюкози в крові до 20 ммоль /л.
Ключові слова: підшлункова залоза , гемомікроциркуляторне русло , панкреатичний острівець.
Проблематика цукрового діабету (ЦД) в Укра- наразі у світі налічується понад 170 млн; тих, хто
їні обумовлена ранньою інвалідизацією та погі- захворіють на ЦД, адже відомо, що така ж кіль-
ршенням соціальної адаптації хворих [2, 6], адже кість людей хворіє на ЦД, але не підозрює про
на сьогодні людство можна розділити на три ве- це. Кожен 5-й є носієм обтяженої спадковості, з
ликі групи: людей, які перехворіли на ЦД, адже них хворіють лише 2-3%. В Україні уже зареєст-
кожні 10 секунд у світі через Цд помирає одна ровано понад 1 млн хворих на ЦД, ще 2-3 млн
людина [5, 7]; тих, хто хворіють на ЦД, - таких уже мають діабет у стадії розвитку, але не підо-
зрюють про наявність цієї недуги. (ИКр://ИеаКИ-ua.com/articles/1492.html). З кожним роком даний недуг молодшає.
Аналізуючи доступну нам літературу, можна стверджувати що питання перебігу експериментального ЦД, зокрема стану ендокринної частини підшлункової залози (ПЗ) щурів нестатевоз-рілого віку, є мало вивченим [3, 8]. Недостатню увагу дослідників привертають зміни кровоносних судин, мікро-, ультраструктурні зміни клітин панкреатичних острівців (ПО) пЗ на ранніх етапах онтогенезу, порушення функції яких і є причиною виникнення ЦД І-типу.
Мета роботи
Встановити особливості будови острівцевого апарату підшлункової залози щурів 3-місячного віку, та їх перебудова на ранніх етапах розвитку експериментального цукрового діабету.
Матеріал та методи дослідження
Робота виконана на 20 білих щурах- самцях лінії Wistar масою 40-80г 3-місячного віку, що утримувались в стандартних умовах віварію з дотриманням всіх прийнятих правил. Для проведення експерименту тварин було поділено на дві групи: перша - інтактна (6 тварин), друга -експериментальна (14 тварин), у яких моделювали експериментальний Цд [1, 4] із дослідженням структури та ланок гемомікроциркуляторно-го русла (ГМЦР) ПО на 2-й, тиждень експерименту, із них 4 тварини послужили контролем.
Ультраструктурні особливості ПО вивчали під електронним мікроскопом ПЭМ-125 К з прискорюючою напругою 75 кВ. Мікрофотографування препаратів здійснювали на тринокулярному мік-
роскопі МС 300 (ТХР) з підключеною Digital camera for microscope DCM 900 за допомогою програмного забезпечення Scope Photo.
Морфометрію здійснювали на мікропрепара-тах за допомогою програми "BioVision 4” в автоматичному або ручному режимі із врахуванням збільшень об’єктів. Структурні зміни на кожному етапі дослідження аналізували в 50 полях зору на площі 0,1 ммІ ПО. Отримані дані оцінювали за параметричними та непараметричними статистичними методами.
Результати дослідження та їх обговорення
Встановлено, що ендокринна частина підшлункової залози 3-місячних щурів-самців лінії Ві-стар представлена ПО, які утворюються скупченням клітин, оточених тонкими прошарками сполучної тканини, що відмежовують їх від екзокринної частини залози. Такі острівці мають переважно овальну або округлу форму та нерівні контури, середня кількість ПО на 1 мм2 паренхіми складає (13,58±0,42), а їх діаметр у тварин цієї вікової групи дорівнює (39,5±0,49) мкм, площа складає (6752,05±586,31) мкм2.
Панкреатичні острівці складаються з ендокринних клітин, які на гістологічних препаратах виглядають світлими на тлі темної екзокринної паренхіми. У цитоплазмі ендокринних клітин є добре розвинений білок-синтезуючий апарат до складу якого входять: комплекс Гольджі, гранулярна ендоплазматична сітка та секреторні гранули. За властивостями останніх ендокринні клітини поділяють на чотири основних різновиди: В-клітини, А-клітини, Д-клітини, РР-клітини (рис. 1).
Рис. 1. Клітинний склад панкреатичного острівця 3-місячного щура.
А) Напівтонкий зріз, забарвлення толуїдиновим синім. Б) Забарвлення гематоксилін-еозин.
1 - екзокриноцити; 2 - В-клітина; 3 - А-клітина; 4 - Д-клітина; 5 - капіляр вісцерального типу.
Основну масу ПО у щурів цього віку складають В-клітини, яких нараховується 27,4±0,57 на 0,1 ммІ (69,4 %). Вони здебільшого розташовуються у центрі ПО, оточуючи по ходу кровоносні судини. Ці клітини мають полігональну форму і є більш темними порівняно з іншими ендокрино-цитами (див. рис. 1).
На ультраструктурному рівні в цитоплазмі В-клітин містяться численні секреторні гранули (СГ), які складаються з помірної електронно-оптичної щільності матрикса, мембрани та широкого світлого підмембранного обідка. Крім того, матрикс гранули розміщений дещо ексцентрично. Такі гранули за особливістю структурної
будови ми називатимемо в подальшому секреторні гранули В-типу.
Б-клітини становлять 25% від загальної кількості ендокринних клітин ПО (9,8±0,37) на 0,1 ммІ і локалізуються, як правило, по периферії (див. рис. 1). Розміри їх менші, ніж у В-клітин, а ядра бідніші на гетерохроматин.
Д-клітин в острівцях щурів молодого віку нараховується (0,25±0,13) на 0,1 ммІ, вони мають зірчасту форму та розміщуються, переважно, на периферії острівця, хоча можуть зустрічатись і поміж В-клітинами.
РР-клітини мають полігональну форму, розміщуються, переважно, на периферії острівця поміж А-клітинами. Ці клітини характеризуються добре розвиненою гранулярною ендоплазматичною сіткою та дрібними СГ, розташованими вздовж плазмолеми. Середня кількість цих клітин в ПО складає (2,0±0,17) на 0,1 ммІ, тобто, 51% від загальної кількості клітин острівця.
Кровопостачання ПО ПЗ щурів здійснюється із спільних з екзокринною частиною джерел.
Артеріоли з середнім значенням діаметру (27,2±0,34) мкм беруть початок від артерій і розташовуються в прошарках сполучної тканини навколо острівців (рис. 2). Розгалужуючись, вони формують прекапіляри. Вивчаючи серійні напівтонкі зрізи ПО ПЗ щурів 3-місячного віку, ми відмітили, що судини, за морфологічними ознаками віднесені нами до прекапілярів, формують відкриті та закриті петлі, які оточують острівці і дають початок капілярам, які лежать поміж ендок-риноцитами, анастомозують між собою і утво-
Рис. 2. Артеріола і венули в інтерстиції підшлункової залози 3-місячного щура.
Напівтонкий зріз, забарвлення толуїдиновим синім.
1 - екзокриноцити; 2 - артеріола; 3 - венула; 4 - макрофаг;
5 - тучна клітина; 6- капіляр.
Просвіт прекапілярів є нерівномірним, їх звуження чергуються із розширеними ділянками, а середній діаметр складає (12,7±0,17) мкм. Діаметр капілярів дорівнює (11,8±0,21) мкм. Капіляри, зливаючись, формують посткапіляри діаметром (13,4±0,11) мкм, які виходять з поміж ендок-риноцитів і об'єднавшись, утворюють венули ді-
аметром (34,2±1,66) мкм, що розташовуються поряд з артеріолами у прошарках сполучної тканини навколо ПО (див. рис. 2). Нами встановлений кореляційний зв'язок між площею ПО та кількістю судин на 0,1 мм2 їх площі^=0,9; р=0,037.
У периваскулярній сполучній тканині визначаються циркулярно орієнтовані колагенові волокна, фібробласти, представники місцевого захисного бар'єру - макрофаги, які забезпечують фагоцитоз, тканинні базофіли, цитоплазма яких щільно заповнюється секреторними гранулами, і поодинокі плазматичні клітини.
Капіляри ПО відносяться до вісцерального типу і вистеляються фенестрованимиендотеліо-цитами, які лежать на нерівномірної товщини базальній мембрані. Їх люменальна поверхня формує досить великі вип'ячування в просвіт судин. До капілярів прилягають секреторні ком-партменти ендокриноцитів, що містять велику кількість гранул, спостерігаються ознаки екзоци-тозу.
Плазмолема ендокриноцитів утворює багато-численні мікровирости, за рахунок яких збільшується площа їх контакту з капілярами та міжклітинною рідиною.
Уже через 14 днів після моделювання експериментального стрептозотоцинового ЦД в кожному ПО щурів 3-х місячного віку зменшення загальної кількості клітин є масивним. Середня кількість ПО на 1 мм2 достовірно зменшується порівняно з контрольними показниками і складає 1,61 ±0,21 (р<0,001).
Площа острівців зменшується до 3751,11±354,47 мкмІ (р<0,01), така ж тенденція характерна і для В-клітин, число яких зменшується до (12,3±0,36) на 0,1 ммІ площі ПО, тоді як кількість А- і РР-клітин зростає відповідно на 50% і 13%, а кількість Д-клітин практично не змінюється.
Більшість В-клітин на електронно-мікроскопічному рівні знаходяться в стані розпаду (рис. 3), а серед вцілілих клітин ПО щурів цієї вікової групи є «світлі» і «темні», в залежності від електронно-оптичної щільності цитоплазми. Темні клітини характеризуються неправильною формою ядер, але чітким перинуклеарним простором (див. рис. 3), наявністю добре розвиненої гранулярної ендоплазматичної сітки, значною кількістю мітохо-ндрій та гранул секреторного матеріалу, серед яких визначаються гранули характерної будови із ексцентрично розташованим електронно-щільним матеріалом, що оточений широким світлим обідком, та гранули з відсутнім або просвітленим матеріалом, які характеризуються різноманітними розмірами.
В даній віковій групі у темних клітинах виявляються СГ А-типу. Вони утворюють скупчення або зливаються між собою, коли електронно-щільний матеріал, злившись, оточується одним світлим, широким обідком, завдяки чому такі структури нагадують вакуолі із електронно-щільним вмістом. Для «світлих» В-клітин харак-
терною є низької електронно-оптичної щільності цитоплазма, переповнена гранулами секреторного матеріалу різної будови і величини, гранулярна ендоплазматична сітка утворена розширеними цистернами, на поверхні яких розташовуються рибосоми, мітохондрії є багаточисель-ними.
Серед А-клітин також виділяються «темні» і «світлі». Ядра «темних» клітин мають неправильну форму, перинуклеарний простір не визначається. Вони містять характерні для А-клітин гранули секреторного матеріалу - по-центру розташований електронно-щільний вміст, оточений нечітким світлим обідком. Поміж гранулами розміщуються мітохондрії. Міжклітинні щілини вузькі щілиноподібні, подекуди не візуалізуються.
' 0:0с;ит
Рис. 3. Ультраструктура панкреатичних острівців 3-місячних щурів через 2 тижня після моделювання стреп-тозотоцинового ЦД.
1. - ядро; 2 - вакуоль; 3 - СГ-В-типу.
«Світлі» А-клітини характеризуються низької електронно-оптичної щільності гранулами секреторного матеріалу, оточені нечітким світлим обідком, які подекуди зливаються, мають своєрідну, характерну тільки для цих клітин, будову гранулярної ендоплазматичної сітки.
Міжклітинні щілини вузькі, подекуди із цистерно-подібними розширеннями, які мають рівні контури.
У гемомікроциркуляторному руслі (ГМЦР) у цей термін дослідження виявляється зменшення просвіту його артеріальної частини, тоді як просвіт венозної частини залишається незмінним, у просвіті мікросудин виявляються агрегати фор-менних елементів крові.
Лімфоцити в навколосудинній сполучній тканині не визначаються. Але моноцити (макрофаги) подекуди зустрічаються, мають на своїй поверхні чисельні відростки і локалізуються біля периінсулярних мікросудин (рис. 4).
Електронно-мікроскопічно спостерігаються
нерівномірність товщини ендотеліоцитів, коли їх стоншені ділянки чергуються з потовщеними. Люменальна поверхня їх цитолеми утворює чисельні пальцеподібні випинання. Міжендотеліо-цитні щілини розширюються.
Окремі ендотеліоцити відшаровуються від базальної мембрани, яка має нечіткі контури, а її електронно-оптична щільність є зниженою. Виявляються явища периваскулярного набряку,
який проявляється зниженням оптичної щільності оточуючої судини сполучної тканини, яка містить поодинокі макрофаги та лімфоцити (див. рис. 4).
Рис. 4. Ультраструктура периінсулярної зони ПЗ щурів З-місячного віку через 2 тижні після створення експериментальної моделі стрептозотоцинового ЦД.
1 - макрофаг; 2 - просвіт посткапіляра; З - екзокриноцит.
Висновок
Стрептозотоцин викликає незворотні зміни в панкреатичних острівцях ПЗ, зокрема: їх клітинний склад зменшується на 18%, що відбувається в основному за рахунок зменшення числа В-клітин. Поряд з цим існуючі клітини перебудовуються в напрямку підвищення їх функціональної активності.
Перспектива подальших досліджень
Вікові особливості перебігу ЦД потребують комплексного підходу. Тому в наших подальших дослідженнях ми намагатимемось дослідити реакцію панкреатичних острівків на перебіг експериментального діабету в інших онтогенетичних групах. Крім того передбачається вивчення ост-рівцевого апарату ПЗ при використанні фармакологічної і нефармакологічної корекції.
Література
1. А.с. на раціоналізаторську пропозицію. Спосіб моделювання цукрового діабету в експерименті I В.А.Левицький, О.Я. Жура-ківська, В.А.Міськів. - № 1I2585; подано 15.01.09; визн. рац. 12.02.09.
2. Боровкова О. С. Питання патогенезу діабетичних ангіопатій I О.С. Боровкова, А. Г. Іфтодій II Буковинський медичний вісник. - 2006. - Т. 10. - № 2. - С. 132-135.
3. Гагарин В. И. Сахарный диабет и его поздние осложнения II
B.И. Гагарин, Л. А. Сыдыкова II Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2010. - № 11. -
C. 95-96.
4. Пат. № 62966. Україна, МПК 51 А 61 В 10I00. Спосіб моделювання цукрового діабету 1-го типу у тварин різного віку I В.А. Левиць-кий, О.Я. Жураківська, В.А. Міськів, Л.М. Заяць, Р.Б. Петрів, Ю.М. Якимів, Б.М. Кіщук, Р.З. Гнатюк; заявка № u 201101566 ; заявл. 11.02.2011 ; опубл. 20.09.2011, Бюл. № 18. - 6 с.
5. Тронько М.Д. Епідеміологія цукрового діабету в Україні I М.Д. Тронько, А.Д. Чернобров II Здоров’я України. - 2005. - №18. -С.15.
6. Aldhahi W. Inflammation and the Endotheliumin Diabetes I W. Aldhahi, O. Hamdy II Current Diabetes Reports. - 2003. - № 3. -P. 293-298.
7. Peschke E. “Classical” and “new” diabetogens-comparison of their effects on isolated rat pancreatic islets in vitro I E. Peschke II Cell Mol Life Sci. - 2000. - №57. - Р. 156-164.
8. Screening for associated autoimmunity in type _1 diabetes mellitus with respect to diabetes control I M. Prazny, J. Skrha, Z. Limanova [et al.] II Physiol. Res. - 2005. - №54. - P. 41-48.
Реферат
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ПАНКРЕАТИЧЕСКИХ ОСТРОВКОВ У КРЫС 3-МЕСЯЧНОГО ВОЗРАСТА И ИХ ПЕРЕСТРОЙКА ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ САХАРНОМ ДИАБЕТЕ I-ТИПА.
Миськив В.А.
Ключевые слова:поджелудочная железа, гемомикроциркуляторноэ русло, панкреатический островок.
В опытах на животных с использованием гистологических и электронно - микроскопического методов исследования изучены особенности перестройки панкреатических островков у крыс 3-месячного возраста на 14 сутки течения экспериментального сахарного диабета. Установлено, что при диабете наблюдаются выраженные изменения гемомикроциркуляторного русла и паренхимы панкреатических островков поджелудочной железы, в частности, на 18% уменьшается клеточный состав панкреатических островков, в основном за счет уменьшения числа В-клеток, перестройка гемомикроциркулятор-ного русла островков у крыс 3-месячного возраста проявляется уменьшением диаметра просвета микрососудов артериальной части (р<0,05), увеличением компонентов соединительной ткани в области базальной мембраны и в окружении микрососудов. Просвет венозных структур гемомикроциркуляторного русла расширяется и переполняется форменными элементами крови. Несмотря на качественную перестройку существующих эндокриноцитов ПО и адаптационно-компенсаторные процесси, это приводит к развитию СД с ростом концентрации глюкозы в крови до 20 ммоль / л.
Summary
STRUCTURAL PECULIARITIES OF PANCREATIC ISLETS IN 3-MONTHAGE RATS AND THEIR REMODELING IN EXPERIMENTAL DIABETES I TYPE.
Miskiv V.A.
Keywords: pancreas, blood vessels, pancreatic islet.
Diabetes in Ukraine is an important social and medical prodlem as it results in early disability and worsening of social adaptation of patients. The humanity today can be divided into three groups: people who had had diabetes, because in every 10 seconds in world one person dies of diabetes, those who are suffer from diabetes - currently there are more than 170 million people who have diabetes. It is known that many people suffering from diabetes are unaware of it. Every 5th person is the bearer of family history. Ukraine has already registered more than one million patients with diabetes, another 2.3 million are already in the stage of the disease development of diabetes, but are unaware of it. Moreover every year the diabetic patients become younger.
Objectives: to study the structural peculiarities of pancreatic islets in 3-monthage rats and their remodeling in experimental diabetes I type.
Material and methods. The study was carried out on 20 white Wistar male rats weighed 40-80 g and aged of 3 months. The rats were kept under standard vivarium conditions according to all the rules approved. For the experiment the animals were divided into two groups: the first group included 6 intact animals, the second experimental group included 14 animals in which modeled diabetes was induced [1, 4] to the study the structural peculiarities of pancreatic islets. 4 animals served as controls.
Ultrastructural features of pancreatic islets were studied under the electron microscope PЭM-125 K with accelerating power of 75 kV. Photomicrography preparations performed on trinocular microscope MS 300 (THR) with a connected Digital camera for microscope DCM 900 through software Scope Photo.
Morphometry was performed on specimens by using the "Bio Vision 4" in automatic or manual mode with regard to the objects increases. Structural changes at each stage of the study were analyzed in 50 fields of view and determine the diameter of the lumen blood vessels units, the number of vessels in the area of 0.1 mml software. The data were evaluated by parametric and nonparametric statistical methods.
Results: Within 14 days after the experimental simulation of streptozotocin-induced diabetes in rat pancreatic islets every 3 months of age reduced the total number of cells is massive. Average in 1 mm2 was significantly reduced compared to the benchmarks and is 1,61 ± 0,21 (p <0.001).
The reduced in area of 3751,11 ± 354,47 micron (p <0.01), a trend characteristic of B cells, whose number is reduced to (12,3 ± 0,36) 0,1 mm I area of in while the number of A-and PP-cells increased by 50% and 13%, while the number of D-cells does not change.
The majority of B cells at the electron-microscopic level were being destroyed, and among surviving cells in rats of this age group there were "light" and "dark" cells .In blood vessels in this term of the study we revealed reduction in the arterial lumen, while the lumen of the vein was remaining unchanged. In the lumen of microvessels there were many units of blood.
Lymphocytes surrounding connective tissue were not detected. However, monocytes (macrophages) in some places were found on the surface of numerous processes and localized near perinsular microvessels.
Microscopic study showed uneven thickness of the endothelial cells when their thinned areas turned into thickened.
Oonclusions: Streptozotocin leads to irreversible changes in the program of pancreatic islets, in particular the cellular composition is reduced by 18%, which is mainly due to the decrease in the number of B cells. In addition, the existing cells are rearranged in the direction of increasing their functional activity.
