CC BY
63
№ 3 - 2012 г.
14.00.00 медицинские и фармацевтические науки УДК 611.451:612.117.4-092.9
ОТДАЛЕННЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ВНУТРИУТРОБНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ВИБРАЦИИ НА НАДПОЧЕЧНЫЕ ЖЕЛЕЗЫ КРЫС
И.М. Саматова, Ю.И. Склянов, Н.Н. Дубинина
ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России (г. Новосибирск)
Настоящее исследование проведено с целью изучения отдаленных последствий в структуре коры надпочечников половозрелых крыс-самок (18 особей), подвергшихся воздействиям вибрации с 9-го по 18-й день эмбрионального развития. Использовали методы светооптической и электронной микроскопии, выполнен морфометрический анализ. Исследование показало, что многократные вибрационные воздействия в период эмбриогенеза вызывают отклонения в постнатальном развитии надпочечных желез. Гиперфункция надпочечников, начавшись во внутриутробном периоде, после рождения приводит к более быстрой инволюции фетальной коры и замедленному развитию постоянной коры.
Ключевые слова: вибрация, надпочечник, адренокортикоцит, эмбриональное развитие, отдаленные последствия, морфологические изменения, стероидогенез.
Саматова Инна Михайловна — кандидат медицинских наук, доцент кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», рабочий телефон: 8 (383) 216-58-45, е-шаП:
тпа8аш11@§шаП .сот
Склянов Юрий Иванович — доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой гистологии, эмбриологии и цитологии ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», рабочий телефон: 8 (383) 216-58-45
Дубинина Наталья Николаевна — кандидат медицинских наук, доцент кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», рабочий телефон: 8 (383) 216-58-45
Среди множества проблем, связанных с сохранением здорового потомства, центральное место занимает проблема взаимосвязи здоровья детей со здоровьем родителей и особенно с состоянием матери во время беременности. Образующаяся при беременности функциональная система мать-плод реагирует на сдвиги во внешней среде как единое целое. Отклонения в деятельности органов и систем материнского организма вызывают соответствующие изменения в деятельности одноименных органов плода [1]. Известно,
что стресс-вибрационные воздействия приводят к нарушению нейроэндокринных механизмов гомеостаза, оказывая влияние на систему гипоталамус — гипофиз — кора надпочечников [3]. Среди органов эндокринной системы большого внимания заслуживают надпочечные железы, гормоны которых обеспечивают приспособление к неблагоприятным условиям среды. Морфологические аспекты изменений коры надпочечников под воздействием вибрации во время эмбриогенеза у беременных крыс и их плодов мало изучены, а у половозрелых потомков практически не исследованы.
Цель настоящего исследования — изучение отдаленных последствий в структуре коры надпочечников животных, подвергшихся в период их эмбрионального развития многократным вибрационным воздействиям.
Материал и методы. В опытах использовались трехмесячные потомки-самки крыс породы Вистар, часть из которых были контрольными (20 животных), а другая часть подвергалась внутриутробно воздействиям вибрации частотой 32 Гц с виброскоростью 50 м/с2 ежедневно по 60 мин с 9-е по 18-е сутки эмбриогенеза (18 животных). Через 3 месяца после рождения животных выводили из опыта путем дислокации шейного отдела позвоночника под эфирным наркозом и забирали образцы надпочечников, которые фиксировали в 10 % формалине, дегидратировали и заливали в парафин. Срезы толщиной 5-7 мкм окрашивали гематоксилин — эозином и изучали морфометрически в световом микроскопе с помощью окулярного микрометра МОВ — 1 х 15 (объектив х 8). Измеряли толщину коркового вещества и его зон: клубочковой и пучково-сетчатой. Объемную плотность кровеносных сосудов, ядер и цитоплазмы эндокриноцитов пучковой зоны определяли посредством сетки Г. Г. Автандилова. Ядерно-цитоплазматическое отношение выражали в процентах. Результаты исследования обрабатывали статистически. Достоверность различия сравниваемых средних величин определяли на основании t-критерия Стъюдента, достоверными считали различия при р < 0,05. Для электронной микроскопии образцы надпочечников фиксировали в два этапа: в 4 % параформальдегиде и в 1 % осмиевом фиксаторе (оба на фосфатном буфере Миллонига) при рН 7,4; между двумя фиксациями и по завершении последней кусочки органов промывали в фосфатном буфере, дегидратировали и заключали в эпон-812. Полутонкие срезы толщиной 1 мкм окрашивали толуидиновым синим и просматривали в световом микроскопе с целью дальнейшей прицельной ультратомии пучковой зоны коры надпочечников. Ультратонкие срезы, полученные на ультратоме LKB-8800, контрастировали насыщенным водным раствором уранилацетата по Уотсону и цитратом свинца по Рейнольдсу, напыляли углеродом в вакууме и изучали в электронном микроскопе JEM — 7А.
Результаты исследования и их обсуждение. У половозрелых потомков, ежедневно подвергавшихся вибрации внутриутробно с 9-е по 18-е сутки эмбрионального развития, выявлено снижение массы тела на 16,8 % (отличия от контроля достоверны, р < 0,001) и массы их надпочечников на 20,1 % (отличия от контроля достоверны, р < 0,01). Также уменьшилась толщина коркового вещества и пучково-сетчатой зоны на 26 и 27,3 % соответственно (отличия от контроля достоверны, р < 0,001), тогда как толщина клубочковой зоны имела тенденцию к увеличению. Значительно увеличилась объемная плотность капиллярного русла пучковой зоны — на 30,6 % (отличия от контроля достоверны, р < 0,01). Установили уменьшение объемной плотности цитоплазмы клеток пучковой зоны на 2,4 % (отличия от контроля достоверны, р < 0,05) и паренхимо-стромального отношения — на 25 % (отличия от контроля достоверны, р < 0,001).
Выявленные морфометрически признаки атрофических, гипофункциональных изменений в клетках пучковой зоны коры надпочечников половозрелых крыс-самок, подвергавшихся вибрационным воздействиям внутриутробно в периоды органогенеза и плацентации, подтверждались субклеточными признаками снижения функции стероидогенеза. Это
проявлялось уменьшением числа и величины митохондрий, задержкой дифференцировки клеток; функциональными нарушениями терминального кровотока и реологических свойств крови, связанных с тромбообразованием в кровеносных сосудах. Нередко обнаруживались клетки уменьшенных размеров, в которых среди преимущественно мелких митохондрий были видны набухшие митохондрии с кристами трубчатого типа, элементы гладкого эндоплазматического ретикулума в этих клетках были весьма редки (рис. 1а, в), что характеризует понижение синтеза глюкокортикоидов [4]. Клетки в основном были почти или полностью лишены липидных капель (рис. 1б, г), что может быть свидетельством затруднения или утраты способности клеток к пополнению резервных запасов предшественника стероидогенеза — холестерина [5]. В кортикоцитах часто встречались скопления первичных лизосом и липолизосом при отсутствии в цитоплазме липидных капель с предшественниками для стероидогенеза (рис. 1г), что демонстрировало истощение резервных веществ для стероидогенеза. На это же указывало появление в митохондриях зон запустения в виде электронопрозрачных пузырьков (рис. 1г). Появление лизосом, содержащих кристаллы холестерина (рис. 1в), может быть свидетельством использования зарезервированного предшественника для стероидогенеза в условиях, когда холестерин липидных капель уже израсходован.
Рис. 1. Пучковая зона коры надпочечника половозрелых крыс, подвергавшихся в эмбриогенезе воздействиям вибрации с 9-е по 18-е сутки развития. Нарушения ультраструктуры кортикоцитов: видны набухшие митохондрии, в их матриксе определяется замена везикулярных крист на трубчатые. Ув.: 8.800 (а). Темные кортикоциты с высокой подвижностью ламмелоподий и клетки-предшественники эндотелиоцитов. Ув.: 10000 (б). Субклеточные признаки разной степени снижения стероидогенеза в адренокортикотропоцитах. Видны сладжированные эритроциты в зауженном просвете гемокапилляра. Ув.: 8800 (в). Тромбообразование в венуле. Ув.:
6600 (г)
Обнаружено большое количество темных клеток в пучковой зоне (рис. 1б) у половозрелых крысят, подвергавшихся воздействиям вибрации в эмбриогенезе. Известно, что морфологическим эквивалентом функционального истощения надпочечников является резкое потемнение эндокринной паренхимы желез,
обусловленное преобладанием активно регенерирующих клеток темного цвета с выключенным стероидогенезом [2]. Но самым необычным было то выявленное обстоятельство, что многим темным клеткам, как правило, удлиненной формы были характерны ультраструктурные признаки амебоидного движения с помощью ламмелоподий по межклеточным пространствам (рис. 1б). Такого рода активная локомоция клеток играет решающую роль в процессах морфогенеза [6] и утрачивается в клеточных системах половозрелых особей. Подобная же трансформация отмечена в процессе дифференцировки, когда происходит изменение удлиненной формы клеток, характерной для эмбриогенеза, на округлую [7]. Выявление нами ламмелоподий, большого числа микрофиламентов, структур тубулин-динеиновой двигательной системы и гранул гликогена — энергетического субстрата в темных клетках половозрелых потомков побуждает считать это признаком воздействия вибрации, вызывающей торможение или отставание дифференцировки клеток надпочечников, проявляющееся еще у трехмесячных крыс.
Важно подчеркнуть, что у трехмесячных половозрелых крыс-самок, подвергавшихся десятикратным ежедневным воздействиям вибрации с 9-е по 18-е сутки эмбрионального развития, в пучковой зоне надпочечников еще были выражены признаки гемореологической окклюзии капилляров, найденные нами ранее у плодов, подвергавшихся воздействиям вибрации в этот же период эмбриогенеза. Они были вызваны скоплениями сладжированных эритроцитов, их нередкой адгезией к эндотелию, агрегацией на эндотелиальной выстилке капилляров нерастворимого фибронектина (рис. 1в). Наблюдалось преимущественное расширение просветов капилляров с образованием дивертикулов, очевидно в результате стаза крови, приводящего к торможению кровотока и застойному полнокровию, что, несомненно, вызывало нарушение трофики и оксигенации клеток паренхимы. Кроме того, обнаруживались неправильные очертания капилляров, уплотнение отростков эндотелиоцитов с частичной редукцией в них пиноцитозных пузырьков (рис. 1б), нередко сильно измененная форма эритроцитов. В поддержку нашего предположения о функциональной несостоятельности капилляров и выявленному признаку ее компенсации, служили факты обнаружения между паренхиматозными клетками пучковой зоны коры надпочечников эндотелиальных клеток-предшественников (рис. 1б) — малодифференцированных, округлых клеток без отростков с узким ободком цитоплазмы. Есть данные [8] о том, что эндотелиальные клетки-предшественники, как правило, появляются в органах и тканях после их ишемизации или при гипоксии и призваны улучшать васкуляризацию, повышая плотность капилляров.
Нередко обнаруживались «капиллярные заторы», когда в сильно зауженных их участках наблюдались плотно охваченные отростками эндотелиальной выстилки, удлиненные эритроциты (рис. 1в), которые фактически запирали капиллярный кровоток. Показателями нарушения реологических свойств крови и изменения взаимодействий тромбоцитов с клетками эндотелия в кровеносных сосудах половозрелых потомков явилось обнаруженное тромбообразование (рис. 1г), что, видимо, усугубляет недостаточное кровоснабжение надпочечников. На рис. 1г видно, что началу образования тромба в венуле предшествует адгезия тромбоцита к плазматической мембране эндотелиоцита с последующим формированием сети фибрина, в ячейках которой заключены тромбоциты и электронопрозрачный фибриноген.
Заключение. Анализируя наши данные, можно предположить, что гиперфункция надпочечников, начавшись во внутриутробном периоде, после рождения приводит к более быстрой инволюции фетальной коры и замедленному развитию постоянной коры. Это свидетельствует о том, что преждевременная стимуляция органа хотя и ускоряет дифференцировку клеток и их секреторную активность, но нарушает нормальные взаимосвязи в системе и приводит к ее истощению.
1. Аршавский А. И. Принцип доминанты и механизм созревания основных системных поведенческих реакций в онтогенезе / А. И. Аршавский // Структурнофункциональные закономерности системогенеза. — М., 1976. — С. 56.
2. Виноградов В. В. Стресс : морфология коры надпочечников : монография / В. В. Виноградов. — Минск : Белорусская Навука, 1998. — 319 с.
3. Гоголева О. И. Механизмы нарушения гомеостаза, индуцированного стресс-вибрационным повреждением / О. И. Гоголева, Н. Н. Малютина // Медицина труда и пром. экология. — 2000. — № 4. — С. 20-25.
4. Гордиенко В. М. Ультраструктура желез эндокринной системы : монография / В. М. Гордиенко, В. Г. Козырицкий. — Киев : Здоров’я, 1978. — 288 с.
5. Изменения ультраструктуры и функциональной активности клеток пучковой зоны коры надпочечников крыс в результате длительного введения им адренокортикотропного гормона / Г. М. Вакулин [и др.] // Цитология. — 1981.
— Т. 23, № 4. — С. 386-395.
6. Каппуччинелли, П. Подвижность живых клеток : монография / П. Каппуччинелли.
— М. : Мир, 1982. — 124 с.
7. Трумэн Д. Биохимия клеточной дифференцировки : монография / Д. Трумэн. — М.
: Мир, 1976. — 188 с.
8. Dirk W. H. Endothelial progenitor cells: Regulation and contribution to adult neovascularisation / W. H. Dirk, D. Stefanie // Gеn. Pharmacol. Vasc. Syst. — 2000. — Vol. 35, N 5. — Р. 227-231.
REMOTE CONSEQUENCES OF FETAL IMPACTS OF VIBRATION ON ADRENAL GLANDS OF RATS
I.M. Samatova, Y.I. Sklyanov, N.N. Dubinina
SEIHPE «Novosibirsk State Medical University Minhealthsocdevelopment» (Novosibirsk c.)
The present research is carried out for the purpose of studying the remote consequences in structure of adrenals cortex of puberal rats females (18 individuals), undergone to impacts of vibration from the 9th to the 18th day of embryonal development. Used methods light- optic and submicroscopy, morphometrical analysis is made. Research showed that repeated vibratory influences in embryogenesis cause deviations in post-natal development of epinephral glands. Hyperfunction of adrenals, having begun in the fetal period, after the birth leads to faster involution of fetal cortex and bradygenesis of constant cortex.
Keywords: vibration, adrenal, adrenocorticocids, embryonal development, remote
consequences, morphological changes, steroidogenesis.
About authors:
Samatova Inna Mikhaylovna — candidate of medical sciences, assistant professor of histology, fetology and cytology chair at SEI HPE «Novosibirsk State Medical University Minhealthsocdevelopment», office hone: 8(383) 216-58-45, e-mail: innasam11@gmail.com
Sklyanov Yury Ivanovich — doctor of medical sciences, professor, head of histology, fetology and cytology chair at SEI HPE «Novosibirsk State Medical University Minhealthsocdevelopment», office phone: 8(383) 216-58-45
Dubinina Natalia Nikolaevna — candidate of medical sciences, assistant professor of histology, fetology and cytology chair at SEI HPE «Novosibirsk State Medical University Minhealthsocdevelopment», office number: 8 (383) 216-58-45
List of the Literature:
1. Arshavsky A. I. Principle of predominant and mechanism of maturing of main systemic behavioural reactions in ontogenesis / A. I. Arshavsky // Structurally functional patterns systemogenesis. — M, 1976. — P. 56.
2. Vinogradov V. V. Stress: morphology of cortex of adrenals: monograph / V. V. Vinogradov. — Minsk: Belarusian Navuka, 1998. — 319 P.
3. Gogolev O. I. Mechanisms of disturbance of homeostasis, induced stress — the vibratory damage / O. I. Gogolev, N. N. Malyutin // Medicine of work and ind. bionomics. — 2000. — № 4. — P. 20-25.
4. Gordienko V. M. Metastructure of glands of endocrine system: monograph / V. M. Gordiyenko, V. G. Kozyritsky. — Kiev: Zdorov’ya, 1978. — 288 P.
5. Changes of metastructure and functional activity of fascicular zone cells of adrenals cortex at rats as result of long introduction of adrenocorticotropic hormone / G. M. Vakulin [etc.] // Cytology. — 1981. — V. 23, № 4. — P. 386-395.
6. Kappuchchinelli, P. Displaceability of living cells: monograph / Kappuchchinelli P. — M: World, 1982. — 124 P.
7. Truman D. Biochemistry of cellular differentiation: Monograph / Truman. — M: World, 1976. — 188 P.
8. Dirk W. H. Endothelial progenitor cells: Regulation and contribution to adult neovascularisation / W. H. Dirk, D. Stefanie // Gen. Pharmacol. Vasc. Syst. — 2000. — Vol. 35, N 5. — P. 227-231.
