CC BY
202
ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
2004 Биология Вып. 2
УДК591.144.4: 574.5
ТИМУС И СЕЛЕЗЕНКА КАК ИНДИКАТОРЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЖИВОТНЫХ
Б. В. Тестов3, Д. А. Пьянковаа, Т. Д. Афонинаь
а Пермский государственный университет, 614990, Пермь, ул. Букирева, 15 ь Пермская государственная медицинская академия, 614000, Пермь, ул. Куйбышева, 39
Исследованы изменения, происходящие в органах и тканях животных при различных типах стресса. При стрессе наибольшие изменения зафиксированы в селезенке и тимусе. Наиболее быстрая ответная реакция (через 25 минут) зарегистрирована в тимусе мышей при плавании в холодной воде. Ответная реакция селезенки наблюдается к концу первых суток. При стрессе происходит уменьшение числа клеток в тимусе и селезенке, что авторы связывают с реакцией, направленной на поддержание энергетики организма.
При изучении влияния экологической ситуации на человека и животных, обитающих в природной среде, важно выявить влияние того или иного фактора (возможно, совокупности факторов) на группу исследуемых особей. Это достаточно трудно сделать, если изучаемые факторы не относятся к числу патогенных и не приводят к эффектам заведомо более сильным, чем все остальные условия существования.
Многочисленными исследованиями показано, что изменение любого экологического фактора отражается на состоянии организма и ведет к каким-либо компенсаторным или адаптационным изменениям, величина которых определяется интенсивностью действующего фактора. Действие фактора считается значимым, если приводит к отклонению от нормы.
Такая норма хорошо разработана для лабораторных животных. Понятие нормы в отношении диких животных достаточно неопределенно, поскольку из-за многообразия видов и особенностей их обитания норма может сильно варьировать в зависимости от региона. Поэтому в исследованиях используют сравнительный анализ популяций растений и животных, обитающих в сходных биотопах, которые отличаются интенсивностью действия изучаемого экологического фактора. Если анализ популяционных групп в таких биотопах не выявляет существенных различий в реакции организмов, то принято считать, что изучаемый экологический фактор не оказывает заметного влияния на рассматриваемые виды животных. Если частота встречаемости животных с измененными морфологическими, физиологическими или генетическими параметрами на экспериментальном участке выше, чем на контрольном, то действие экологиче-
ского фактора на изучаемую природную популяцию следует считать существенным. Однако у животных в природной среде возможны значительные изменения в организме под действием ранее перенесенного стресса. Стресс приводит к достаточно серьезным изменениям в организме, которые могут быть интерпретированы исследователями как реакция организма на действие изучаемого экологического фактора. Если эти изменения достаточно сильно выражены, то иногда их относят к точковым мутациям, которые невозможно выявить путем хромосомного анализа. Природа таких изменений пока окончательно не выявлена, но к их следствиям относят значительную вариабельность размеров селезенки и тимуса.
Селезенка, согласно определению в энциклопедическом словаре, является одним из основных депо крови, участвует в кроветворении, обмене веществ, выполняет и иммунобиологичекую, и защитную функции.
Тимус (вилочковая, зобная железа) хорошо развит в молодом возрасте. Участвует в кроветворении, продуцируя лимфоциты, в регуляции роста и общего развития организма, в формировании иммунитета (Советский энциклопедический словарь, 1981).
Наши исследования показали, что даже при относительно небольших стрессовых воздействиях на лабораторных мышей, когда не наблюдается снижения веса животных, наиболее интенсивная реакция отмечена со стороны селезенки и тимуса (табл. 1).
Острое облучение ионизирующими лучами в больших дозах обычно сопровождается уменьшением веса животных, при этом наиболее быстро уменьшается вес тимуса и селезенки. Облученные
© Б.В. Тестов, Д.А. Пьянкова, Т.Д. Афонина, 2004
186
Б. В. Тестов, Д. А. Пъянкова, Т. Д. Афонина
животные выживают лишь при быстром восста- новлении этих органов.
Таблица 1
Динамика относительного веса органов самок белых мышей после острого облучения в дозе 5 Гр, %
Органы Время после облучения, сут
6 9 12 15
Тушка 101±6 107±8 105±7 110±9
Сердце 103±5 98±8 104±8 103±7
Печень 99±9 115±9 111±7 115±8
Тимус 41±9 60±8 83±10 93±8
Селезенка 43±7 70±7 85±11 112±9
Поджелудочная железа 117±9 139±11 116±15 121±12
Несколько другая картина наблюдается при кратковременном стрессовом воздействии, когда животное в холодной воде вынуждено плавать до изнеможения. Продолжительность плавания мышей при температуре 15°С составила в среднем 20,5 мин. Эксперимент проводился на самцах и самках, различия в реакции их не выявлены. Результаты эксперимента показали, что при кратковременном стрессовом воздействии изменения
массы произошли только в тимусе, тогда как селезенка за столь короткий период изменений не претерпела (табл. 2). В селезенке и тимусе происходит созревание клеток крови (преимущественно лимфоцитов). Изменение массы органа возможно как за счет выхода зрелых клеток из органа, так и за счет притока периферической крови, осуществляющей трофику делящихся клеток.
Таблица 2
Изменение массы тимуса и селезенки лабораторных мышей при плавании их в холодной воде
Вариант, число Масса тушки, Тимус Селезенка
мышей, шт. г Масса, мг Индекс, %о Масса, мг Индекс, %0
Опыт, 18 24,2±0,8 73,4±7,1 2,99±0,28 129,1±10,9 5,28±0,46
Контроль, 18 23,4±1,1 101,9±8,0 4,36±0,27 129,2±19,9 5,31±0,62
Для выявления причины изменений в этих органах мы проводили подсчет созревающих (ядросодержащих) клеток в тимусе (тимоцитов) и селезенке (спленоцитов). Для этого часть органа массой 20-30 мг при добавлении 1 мл физраствора растирали в ступке до гомогенной массы, затем центрифугировали до осаждения стромальных клеток. Из надсадной части, представляющей собой взвесь тимоцитов и эртроцитов (или спленоцитов и эритроцитов), пробы отбирали в два меланжера для подсчета лейкоцитов. Один меланжер разбавляли физраствором для подсчета всех имеющихся клеток, другой - гипотоническим раствором для разрушения эритроцитов и подсчета тимоцитов и спленоцитов. На основании подсчета клеток определяли количество тимоцитов и спленоцитов, а также количество клеток периферической крови (эритроцитов) в тимусе и селезенке.
Результаты анализа показали, что у мышей, плавающих в холодной воде до изнеможения, резко (почти в 3 раза) уменьшается количество клеток в тимусе (табл. 3). Сокращение числа клеток при охлаждении не может быть связано с их гибелью, поскольку низкая температура является хорошим консервантом. Единственной причиной сокращения числа клеток является усиленный их выход на периферию. Причина такого выхода, по нашему мнению, участие клеток тимуса в процессе энергетического обеспечения организма, расходующего энергию для плавания и поддержания температурного гомеостаза в холодной воде. Тимус может являться первой ступенью энергетической поддержки организма, которому не хватает энергии дыхания для восстановления огромного расхода энергетических ресурсов. Следующим этапом такой поддержки является подключение ресурсов селезенки.
Таблица 3
Количество клеток в тимусе и селезенке мышей в контрольном варианте и после плавания их в
холодной воде
Вариант, число Тимус Селезенка
мышей, шт. Число клеток, млн Доля тимоцитов, % Число клеток, млн Доля спленоцитов, %
Опыт, 16 3,2± 0,5 58,7± 4,0 8,6± 1,8 52,0± 5,2
Контроль, 16 9,0± 1,4 66,7± 5,2 10,3± 1,6 62,0±4,7
Сокращение количества клеток селезенки у мощности (табл. 4). На возможность объяснения
подопытных животных наблюдается на 1-е - 3-й снижения клеточности селезенки в результате вы-
сутки после стресса в зависимости от его вида и хода клеток из органа указано в работах П.Д. Го-
Тимус и селезенка как индикаторы энергетического состояния животных
187
ризонтова с соавторами (Белоусова и др., 1979; Горизонтов и др., 1983).
Таблица 4
Соотношение между числом спленодитов и количеством клеток крови (эритроцитов) в селезенке мышей в норме и при экстремальных воздействиях
Группа животных Число животных Вес органа, мг Число клеток, млн Доля спленоци-тов, %
Контроль Половозрелые 25 181±23 17,6±2,6 50±10
Молодые 18 99±10 6,7±0,8 67±6
После облучения в дозе 7,1 Гр:
2 сут 10 48,8±5,2 2,6±0,4 32,7±4,4
6 сут 10 30,2±4,6 2,8±0,6 24,2±4,3
15 сут 12 130,1±6,8 17,7±2,8 28,4±3,9
После введения колхицина:
1 сут 12 79,3±8,1 9,9±0,8 24,2±5,3
3 сут 10 54,8±7,2 3,8±0,2 16,6±6,2
10 сут 12 192,2±16,3 16,3±1,2 50,3±8,2
Результаты исследований свидетельствуют, что количество клеток в тимусе и селезенке сильно варьирует в зависимости от уровня стрессового воздействия, которому подвергается животное. Не случайно метод морфофизиологических индикаторов, который получил широкое распространение и использовался школой академика С.С. Шварца, не считался универсальным по количественным параметрам этих органов для характеристики состояния мышевидных грызунов (Шварц и др., 1968). О состоянии диких животных можно судить только после их отлова и детального анализа. Однако применяемые методы отлова связаны со стрессом животных, которые попадали в ловушки и могли там погибнуть не сразу. Стресс приводил к существенному изменению веса тимуса и селезенки. Кроме того, селезенка после перенесенного стресса длительное время увеличивает клеточную массу и может достигать достаточно крупных размеров, выходя за пределы нормы. На существенное увеличение числа клеток в селезенке стресси-рованных животных указывали В.А. Черешнев с соавторами (Черешнев и др., 1997).
Результаты наших исследований показывают, что вес селезенки у диких животных может быть индикатором ранее перенесенного стресса. Поэто-
му выбраковка животных для последующей статистической обработки может производиться из нормального ряда.
Животных с очень маленькой и очень большой селезенкой следует учитывать отдельно, чтобы определить уровень стрессированности особей на территории отлова.
Библиографический список
Белоусова О.И., Горизонтов П.Д., Федотова М.И. Радиация и система крови. М.: Атомиздат, 1979. С. 128.
Горизонтов П.Д., Белоусова О.И., Федотова М.И. Стресс и система крови. М.: Медицина, 1983. С.213-222
Советский энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1981.
Черешнев В.А., Кеворков H.H., Шмагель КВ., Яри-лин A.A. Иммунология комбинированных радиационных поражений. Екатеринбург: УрО РАН, 1997. 230 с.
Шварц С.С., Смирнов B.C., Добринский Л.Н. Метод морфофизиологических индикаторов в экологии наземных позвоночных. Свердловск, 1968. 368 с.
The timus and spleen as the indicators of power supply sources of animals
B.V. Testov, D.A. Pyankova, T.D. Afonina
The alterations taking place in tissues and organs of animals under different types of stress have been investigated. The greatest changes happen to be in the spleen and timus. The quickest response (in 25 minutes) has been registered in the muscles timus when swimming in cold water The response in the spleen has been observed by the end of the first day. The reduction of cells in the timus and spleen happens under the stress which is connected with the reaction directed to the maintenance of power supply sources of an organism.
