CC BY
64
© МАКАРОВА Н.Г., ВАСИЛЬЕВА Л.С., ВЫБОРОВА И.С., ГАРМАЕВА Д.В. — 2011
СТРУКТУРА ПЕЧЕНИ ПРИ СТРЕССЕ У ЖИВОТНЫХ С ГИПОТИРЕОЗОМ
Надежда Георгиевна Макарова1, Людмила Сергеевна Васильева1,
Ирина Сергеевна Выборова1, Дэнцэма Владимировна Гармаева 2 (Иркутский государственный медицинский университет, ректор — д.м.н., проф. И.В.Малов, кафедра гистологии, цитологии и эмбриологии, зав. — д.б.н., проф. Л.С. Васильева; Иркутская государственная сельскохозяйственная академия, ректор — Ю.Е. Вашукевич)
Резюме. Выявлены позитивные эффекты стресса на структуру и функции печени при гипотиреозе. У стресси-рованных животных с гипотиреозом нормализовались масса печени и ее паренхимы, коллагеногенез, активность системы печеночных макрофагов, запасы гликогена в паренхиме, приблизились к норме показатели внутридолько-вого кровотока, активизировалась пролиферация клеток.
Ключевые слова: печень, гипотиреоз, стресс.
STRUCTURE OF THE LIVER IN STRESS IN ANIMALS WITH HYPOTHYREOSIS
N.G. Makarova1, L.S. Vasileva1,1.S. Vyborova1, D.V Garmaeva2 0 Irkutsk State Medical University; 2Irkutsk State Agriculturae Academy)
Summary. Positive effects of stress on structure and functions of liver in hypothyreosis have been revealed. Activity of system of hepatic macrophages, stocks of glycogen in parenchyma, weight of liver and its parenchyma, collagenogenesis came to normal, parameters of intralobular blood-flow came to normal, cellular proliferation in stressed animals with hypothyreosis became more active.
Key words: liver, hypothyreosis, stress.
Гипотиреоидное состояние, по современным представлениям [2], приводит к дефициту энергии и поражению практически всех органов и систем, в том числе, к нарушению структуры и функции печени [9]. Эти изменения не могут не отразиться на реактивности организма и его адаптационных возможностях, так как любая реакция адаптации требует мобилизации энергетических запасов, даже ценой распада биополимеров [3]. Учитывая широкую распространенность гипотиреоза [6,7] и важную роль печени в формировании метаболического статуса организма, в том числе, и при развитии адаптационных реакций [10], становится актуальным исследование функциональных возможностей и структуры печени при гипотиреоидном состоянии организма в условиях развития стресс-реакции.
Цель исследования. Выявление нарушений структуры и функций печени в условиях иммобилизацион-ного стресса у животных с гипотиреозом.
Материалы и методы
Опыты проведены на 49 беспородных крысах-самцах массой 180-200 г. в осенне-зимний период. Семь из них оставались интактными, остальным крысам моделировали гипотиреоз введением перорально с кормом мерказолила в дозе 10 мг/кг ежедневно в течение 8 недель [8]. Половина подопытных животных после отмены мерказолила подвергалась 6-ти часовому иммо-билизационному стрессу. Материал для исследования брали после окончания стрессорного воздействия через 2 суток (переход стадии тревоги в стадию резистентности), 7 суток (стадия резистентности иммобилизаци-онного стресса) [10] и 28 суток (отдаленный результат). Определяли массу животного и печени. Структуру печени изучали на гистологических срезах, окрашенных гематоксилин-эозином. Для выявления новообразованных коллагеновых волокон срезы окрашивали пи-крофуксином по Ван-Гизону. Для выявления гликогена проводили Шик-реакцию по Шабадашу (с контролем амилазой). Общий белок выявляли бромфеноловым синим по прописи В.Г. Елисеева и соавт., кислую фосфатазу — по методу Гомори (как маркера активных клеток Купфера) [11]. Описание и морфометрию срезов проводили на микроскопе Olympus с помощью программного обеспечения анализа изображения Imaqe Scope Color. Морфометрически оценивали [1] объемные доли паренхимы, синусоидных капилляров (содержащих и не содержащих кровь), очагов некроза (в центре и на пери-
ферии дольки), новообразованного коллагена, гликогена, общего белка, активных клеток Купфера, гепатоци-тов с неизмененной структурой и дистрофически измененных (с гидропической, баллонной и гиперхромной дистрофией), гепатоцитов мелких (с диаметром меньше 14 мкм), средних (14-20 мкм) и крупных (более 20 мкм). Полученные цифровые показатели в % пересчитывали на абсолютную массу в граммах.
Все исследования выполнялись с учётом этических требований к биомедицинским работам и Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации (1964 года).
Результаты исследования обработаны с помощью статистического пакета программ 81а11811са V. 6. Определяли тип распределения и оценивали выявленные различия с помощью ^критерия Стьюдента (сравнение средних арифметических с учетом их ошибок; данные считались статистически значимыми при р < 0,05) и Р-критерия Фишера (сравнение дисперсий двух выборок, при уровне доверительной вероятности р=0,001-0,05) [4].
Результаты и обсуждение
По результатам проведенного исследования, при экспериментальном гипотиреозе через 2 суток после отмены мерказолила в печени развивается дистрофическое и некротическое поражение гепатоцитов, тормозится пролиферация и дифференцировка клеток, происходит расширение синусоидных капилляров, что ведет к увеличению массы печени, активации внутри-долькового кровотока, коллагеногенеза и гликогендепо-нирующей функции печени. Об этом свидетельствуют данные, приведенные в таблице 1.
Масса паренхимы у животных с гипотиреозом существенно уменьшилась, но масса печени была увеличена в 1,4 раза (табл.1) за счет увеличения массы синусоидных капилляров, большая часть которых не содержала крови, что говорит об усиленном кровотоке. Выявлялись очаги некроза (10,7±0,7%), преимущественно, центро-лобулярные. Увеличилась в 6,7 раза масса активированных клеток Купфера (с высокой активностью кислой фосфатазы). Несмотря на деструктивные процессы, содержание гликогена в гепатоцитах не изменялось, а содержание общего белка и новообразованного коллагена даже увеличилось. Масса мелких (новообразованных) гепатоцитов в паренхиме печени не изменилась, а высокодифференцированных (имеющих средний размер)
Таблица 1
Тиреоидные гормоны и структура печени у стрессированных и не стрессированных животных с гипотиреозом
Группа крыс Интактные Стресс Гипотиреоз Гипотиреоз+ стресс
Показатели (масса, грамм) 2 суток 7 суток 2 суток 7 суток 28 суток 2 суток 7 суток 28 суток
Т3 (нм/л) 2,5±0,45 4,6±1,2 1 2,27±0,24 0,5±0,01 1 0,8±0,004 1 0,97±0,02 1 1,59±0,23 3 2,9±0,4 1,1±0,67
Т4 (нм/л) 17,5±1,1 28,7±4,21 1 20,3±3,6 2,7±1,1 1 9,4±0,4 1 2,5±0,5 1 5,56±1,45 1 3,5±0,9 13 9,5±2,85 13
Масса печени 5,6±0,76 8,4±0,351 5,3±0,4 8±0,61 8±0,11 9,9±1,11 6,5±0,4 7,8±0,21 5,6±0,13
Сину- соиды всего 0,8±0,02 1,5±0,0213 2,3±0,313 2,5±0,3 1 0,77±0,052 2,1±0,0912 0,8±0,33 0,9±0,112 0,7±0,012
без крови 0,65±0,04 0,6±0,0053 0,7±0,007 2,3±0,51 0,8±0,0512 2±0,912 0,5±0,23 0,3±0,081 0,4±0,021
с кровью 0,17±0,005 1±0,0213 1,6±0,03123 0,17±0,1 0±01 01 0,3±0,21 0,6±0,213 0,3±0,021
Нек- роз всего 0,077±0,02 1,3±0,0213 0,9±0,0212 0,85±0,051 0,7±0,0312 0,9±0,112 0,3±0,23 0,4±0,151 0,4±0,0813
центролоб. 0,03±0,01 0,7±0,0213 0,5±0,1123 0,5±0,051 0,3±0,0212 0,45±0,11 0,1±0,063 0,2±0,1 0,2±0,033
перилобул 0,046±0,04 0,5±0,0113 0,4±0,011 0,3±0,051 0,4±0,091 0,44±0,11 0,16±0,07 0,2±0,07 0,2±0,06
Паренхима 4,18±0,59 3±0,16 4,3±0,22 2,87±0,21 4,9±0,62 5,93±0,66 5±0,153 5,6±0,33 4±0,3123
Баллон.дистроф. 0,17±0,07 0±0 0,5±0,223 0±01 0,07±0,05 0,02±0,02 1,1±0,51 1,2±0,113 1,3±0,413
Г идропич.дистроф 0,9±0,2 0,2±0,2Ь 1,9±0,313 0±01 0,3±0,1512 0,6±0,45 1,5±0,113 1,8±0,31”3 1,7±03
Гиперхром.дистр. 0,02±0,008 0,2±0,083 0±0 0±01 1,08±0,112 0,7±0,31 0,6±01 0,4±0,112”3, 0,6±0,0622
Норм. клетки 2,96±0,2 1,6±0,213 1,8±0,213 2,8±0,11 3,1±0,22 4,3±0,312 2,3±0,713 2,5±0,42 0,8±0,213
Гликоген 2,3±0,36 3,6±0,0713 3,3±0,21 2,9±0,4 3,8±0,8 6,3±0,412 3,5±0,171 4,07±0,112 3±0,1 23
Общий белок 2,35±0,1 2,6±0,23 2,4±0,2 4±0,21 2,4±0,472 3±0,7 2,3±0,23 2±0,2 2,2±0,1
Клетки до 14 мкм 1,25±0,08 0,1±0,01313 0,9±0,22 1,45±0,06 1,88±0,3 1,9±0,1 1,2±0,26 1,9±0,4 2,6±0,5
Клетки 14-20 мкм 2,5±0,08 0,7±0,113 1,3±0,0523 1,2±0,0061 2,88±0,0032 3,8±0,00812 2,4±0,23 1,7±0,42 1,4±0,4123
Клетки >20 мкм 0,42±0,1 0,3±0,05 0,07±0,06 0,2±0,1 0,1±0,031 0,4±0,1 0,28±0,1 0,2±0,1 0,2±0,1
Клетки Купфера 0,24±0,07 0,5±0,13 0,4±0,083 1,6±0,41 1,6±0,41 0,98±0,31 0,1±0,033 0,5±0,12 0,4±0,0823
Незрелый коллаген 0,14±0,01 0,6±0,11 0,4±0,061 0,6±0,11 0,2±0,032 0,12±0,09 0,2±0,083 0,6±0,08123 0,1±0,12
Примечание: 1— отличие от интактных животных, р<0,05
2 — отличие от животных предыдущего срока, р<0,05
3 — отличие от животных при гипотиреозе, р<0,05
гепатоцитов — уменьшилась в 2,1 раза, что указывает на недостаточную скорость дифференцировки этих клеток для восполнения разрушенных. На основании этих данных можно видеть, что регенераторные возможности печени при гипотиреозе существенно снижены и недостаточны для восстановления численности гепатоцитов.
При стрессе у животных с нормальным тиреоидным статусом к концу стадии тревоги (катаболической стадии) происходит максимальное повреждение печени. При этом, по сравнению с не стрессированными животными с гипотиреозом, более выражена некротизация гепатоцитов (табл.1), и в небольшом количестве выявляются клетки с гидропической и гиперхромной дистрофией; клеток с нормальной структурой меньше (в 1,75 раза); полнокровие и расширение синусоидов более интенсивны (больше в 5,9 и 1,3 раза, соответственно), пролиферация гепатоцитов резко снижена, гликогена на 20% больше, а белка в 1,5 раза меньше, хотя количество новообразованного коллагена одинаково. Таким образом, при стрессе у животных с нормальным тирео-идным статусом и у не стрессированных животных с гипотиреозом характер повреждения печени однотипный, но альтерирующие эффекты стресса значительно больше выражены по сравнению с влиянием гипотиреоза.
У животных с гипотиреозом, подвергнутых стрес-сорному воздействию, в этот же срок наблюдения, т.е. к концу стадии тревоги стресса, увеличения повреждения печени, вопреки ожиданиям, не наблюдалось. У стрес-сированных животных с гипотиреозом, в отличие от не стрессированных, масса печени проявила выраженную тенденцию к уменьшению (табл.1) за счет сокращения втрое массы внутридолькового сосудистого русла, в ко-
тором уменьшалась скорость кровотока, и появились полнокровные синусоиды. Некротическое поражение паренхимы печени уменьшилось в 1,5 раза, а количество дистрофически измененных клеток увеличилось, что дает основание предполагать повышение устойчивости клеток к повреждающим факторам, вероятно, под влиянием гормонов стресса. Это подтверждается и характером выявленных дистрофических изменений. В частности, у не стрессированных животных с гипотиреозом не обнаружено дистрофически измененных гепатоцитов, что, вероятно, можно объяснить быстрым переходом дистрофических изменений в некротические, а у стрес-сированных животных с гипотиреозом в паренхиме печени присутствуют клетки как с гидропической, так и с тяжелой баллонной дистрофией (табл.1).
Этот факт требует обсуждения и сопоставления с изменением других структурных параметров. В частности, уменьшение вдвое внутридолькового сосудистого русла у стрессированных животных с гипотиреозом, по-видимому, связано с уменьшением притока крови по междольковым сосудам, относящимся к сосудам мышечного типа. Сокращение гладких миоцитов их стенки под действием повышенных в условиях стресса концентраций адреналина уменьшает диаметр сосудов и, соответственно, объем крови, доставляемой в дольку печени, что снижает токсическую нагрузку на печень и повреждение гепатоцитов.
Следует подчеркнуть, что стресс в условиях гипотиреоза возвращает к нормальному уровню количество общего белка и новообразованного коллагена в печени (табл.1). Вероятно, эти данные отражают действие на печень глюкокортикоидных гормонов, которое, как известно, проявляется в стимуляции глюконеогенеза (сопровождаемого катаболизмом белков) и торможе-
нии коллагеногенеза [12]. Это предположение косвенно подтверждается увеличением запасов гликогена в гепа-тоцитах у стрессированных животных с гипотиреозом. На этом фоне у стрессированных животных с гипотиреозом резко снизилось (в 16 раз) количество активированных печеночных макрофагов, которое оказалось даже ниже (в 2,4 раза), чем у интактных животных, несмотря на умеренно выраженную некротизацию гепа-тоцитов.
Под влиянием стресса в паренхиме печени животных с гипотиреозом увеличилось в 5,6 раза (по сравнению с не стрессированными животными) количество дифференцированных гепатоцитов, имеющих средний размер (14-20 мкм), при сохранении той же массы мелких гепатоцитов. Из этого следует, что стресс у животных с гипотиреозом не подавляет процессов пролиферации и стимулирует дифференцировку клеток печени, что способствует сохранению функций органа.
На 7 сутки после иммобилизации развивается стадия резистентности [11], которая при нормальном тиреоидном статусе характеризуется активацией восстановительных процессов в печени (табл.1): нормализуется масса паренхимы, снижается некротизация гепа-тоцитов, но увеличивается количество дистрофически измененных клеток (особенно, с гидропической дистрофией) и полнокровие синусоидов, активизируется пролиферация и дифференцировка гепатоцитов.
У животных с гипотиреозом в стадию резистентности стресса повреждение клеток печени продолжается (масса дистрофически измененных и некротизирован-ных гепатоцитов не меняется). На этом фоне вдвое нарастает полнокровие синусоидных капилляров, стимулируется коллагеногенез (количество новообразованного коллагена увеличивается втрое), в гепатоцитах продолжает накапливаться гликоген, активируется система печеночных макрофагов (табл. 1). Исходя из полученных данных, можно предположить, что все эти изменения вызваны пролонгированной некротизацией гепатоцитов, Вместе с тем, прослеживается тенденция и к активации пролиферации клеток печени, хотя масса дифференцированных гепатоцитов (среднего размера) уменьшается в 1,4 раза (табл.1), что можно объяснить либо нарушением процессов дифференцировки, либо продолжением некротизации клеток печени.
Таким образом, у животных с экспериментальным гипотиреозом стресс не усиливает альтерацию печени, а, наоборот, уменьшает некротизацию паренхимы, ограничивая повреждение печени, развивающееся при гипотиреозе. Это, вероятно, обусловлено сочетанием эффектов гормонов стресса с токсическим действием мерказолила, поддерживающего гипотиреоз. С одной стороны, гипотиреоз, снижая основной обмен, препятствует проявлению в полной мере катаболических эффектов гормонов стресса. С другой стороны, адреналин в высоких концентрациях ограничивает усиленный при
гипотиреозе приток крови в дольки печени (табл.1) и, соответственно, токсическую нагрузку на печень, что ведет к нормализации внутридолькового кровотока и способствует сохранению структуры и функций всех клеток печени.
В отдалённые сроки наблюдения (через 28 суток) при гипотиреозе у стрессированных животных масса печени и ее паренхимы уменьшалась до нормы (табл.1), тогда как у не стрессированных крыс нормализовалась лишь масса паренхимы, а масса печени превышала контрольные значения в 1,7 раза. У стрессированных животных с гипотиреозом приближаются к норме все показатели внутридолькового кровотока (степень их полнокровия, масса синусоидов), количество активированных клеток Купфера и запасы гликогена в паренхиме, полностью нормализуется масса общего белка и новообразованного коллагена. В отличие от стрессированных животных с гипотиреозом, у животных, не подвергавшихся стрес-сорному воздействию, оставались гиперактивированы клетки Купфера, ускорен внутридольковый кровоток, нарушена утилизация гликогена.
У стрессированных животных с гипотиреозом общая масса дистрофически измененных гепатоцитов через 28 суток оказалось в 2,4 раза больше, а некро-тизированных — в 2,25 раз меньше, чем у не стресси-рованных (табл.1), следовательно, цитопротекторное действие стресса при гипотиреозе пролонгировано. Пролиферативный потенциал паренхимы печени у стрессированных животных с гипотиреозом через 28 суток резко повышается: мелкие (новообразованные) гепатоциты составляют 47% от общего объема печени (у не стрессированных животных — всего 19%). Вместе с тем, у стрессированных крыс гепатоциты среднего и крупного размера (дифференцированные) составляли через 28 суток только 27,2%, а у не стрессированных животных — 40,7%. Эти данные дают основание говорить о торможении дифференцировки клеток у животных, подвергавшихся стрессу, возможно, под влиянием токсического действия мерказолила и развития дистрофии гепатоцитов.
Особенно важно отметить, что у стрессированных животных с гипотиреозом на протяжении всего наблюдения печень сохраняла способность к синтезу белка (количество общего белка не отклонялось от нормы), в том числе, как оказалось, и к метаболической реверсии Т4 в Т3. В результате у этих животных через 7 суток после стрессорного воздействия в крови повышался до нормы уровень Т3.
Резюмируя полученные результаты, можно сделать вывод о том, что активация адаптационных систем (гипоталамо-гипофизо-адреналовой и адренергической систем) оказывает, в целом, позитивное действие на структуру и функции печени при гипотиреозе, уменьшая многие нарушения, индуцированные гипотиреоид-ным состоянием.
ЛИТЕРАТУРА
1. Автандилов Г.Г Медицинская морфометрия. — М.: Медицина, 1990. — 384 с.
2. Будневский А.В., Грекова Т.И., Бурлачук В.Т. Гипотиреоз и нетиреоидные заболевания. — Петрозаводск: ИнтелТек, 2004. — 169 с.
3. Васильева Л.С., Малышев В.В., Кузьменко В.В. и др. Воспаление и стресс. — Иркутск: Лисна, 1995.— 124 с.
4. Глани, С. Медико-биологическая статистика — Пер. с англ. — М.: Практика, 1999. — 459 с.
6. Држевеикая И.А. Основы физиологии обмена веществ и эндокринной системы. — М.: Высшая школа, 1994. — 256 с.
7. Кандор В.И. Молекулярно-генетические аспекты тирео-идной патологии // Проблемы эндокринологии.. — 2001. — №
5. — С. 3-10.
8. Козлов В.Н. Тиреоидная трансформация при моделировании эндемического эффекта у белых крыс в эксперименте // Сибирский медицинский журнал (Иркутск). — 2006. — №5. — С.27-30.
9. Макарова Н.Г., Васильева Л.С., Гармаева Д.В. Структура печени при экспериментальном гипотиреозе. // Сибирский медицинский журнал (Иркутск). — 2010. — №3. — С.42-44.
10. Меерсон Ф.З. Адаптация, стресс и профилактика. — М.: Наука, 1981. — 278 с.
11. Меркулов Г.А. Курс патологической техники. — Л.: Медицина, 1969. — 422 с.
12. Фёдоров Н.А. Биологическое и клиническое значение циклических нуклеотидов. — М.: Медицина, 1979. — 184 с.
Информация об авторах: 664003, Иркутск, ул. Красного восстания, 1. Васильева Людмила Сергеевна — заведующая кафедрой, д.б.н., проф., Макарова Надежда Георгиевна — научный сотрудник, Выборова Ирина Сергеевна — ассистент, к.м.н.,
Гармаева Дэнцэма Владимировна — доцент
