CC BY
112018, т. 8, № 1
УДК 616.453:618.11-006.2:616-008+616-092.4
УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОРЫ НАДПОЧЕЧНИКОВ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЕННОГО ГОМЕОСТАЗА ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПОЛИКИСТОЗНОГО ПРОЦЕССА В ЯИЧНИКАХ БЕЛЫХ КРЫС
Смирнова С. Н., Королев В. А., Жукова А. А., Лященко О. И.
Кафедра биологии медицинской Медицинская академия имени С. И. Георгиевского ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского», 295051, бульвар Ленина 5/7, Симферополь, Россия.
Для корреспонденции: Жукова Анна Александровна, кандидат биологических наук, ассистент кафедры биологии медицинской Медицинской академии имени С. И. Георгиевского. E-mail: [email protected]
For correspondence: Anna A. Zhukova, PhD, of the Department of medical biology, Medical Academy named after S. I. Georgievsky of Vernadsky CFU, e-mail: [email protected]
Information about authors:
Smirnova S. N., orcid.org/0000-0002-4460-0935 Korolev V. A., orcid.org/0000-0002-6801-1473 Zhukova A. A., orcid.org./ 0000-0002-0725-2089 Lyashchenko O. I., orcid.org/0000-0002-8832-5306
РЕЗЮМЕ
Изучены ультраструктурные изменения коры надпочечников в условиях измененного гомеостаза под влиянием поликистозного процесса в яичниках при моделировании поликистозного процесса у белых крыс. Степень ультраструктурных нарушений надпочечников связана с направленным характером развития поликистозного процесса в яичниках и достигает максимума в период расцвета половозрелости при доминировании изменений в пучковой и сетчатой зонах с определенной инертностью клубочковой зоны коркового вещества железы.
Ключевые слова: поликистоз яичников; кортикоциты; ультраструктура.
ULTRASTRUCTURAL CHANGES OF THE ADRENAL CORTEX IN CHANGED HOMEOSTASIS INFLUENCED BY POLYCYSTIC OVARIAN IN WHITE RATS
Smirnova S. N., Korolev V. A, Zhukova A. A., Lyashchenko O. I.
Medical Academy named after S. I. Georgievsky of Vernadsky CFU
SUMMARY
The ultrastructural changes of the adrenal cortex under conditions of altered homeostasis influenced by polycystic ovaries during the simulated polycystic process in white rats has been studied. The degree of ultrastructural changes of the adrenal glands is associated with the directional character of the polycystic process development in ovaries. The dominant changes take place in the Zona fasciculata and Zona reticularis of the adrenal glands, with a certain inertia in the Zona glomerulosa.
Key words: polycystic ovaries; corticocytes; ultrastructure.
Действие поликистоза яичников вызывает значительную структурно-функциональную перестройку надпочечных желез. Многоком-понентность и плейотропность поликстозного процесса в яичниках обусловливают нерешенность множества его патогенетических аспектов ввиду широкого спектра метаболических реакций и молекулярно-клеточных механизмов, участвующих в реализации его негативных влияний [1]. Вызванная поликистозом активизация гипофизарно-адреналовой системы позволяет синхронизировать разнонаправленные внутренние процессы в организме для поддержания его жизнедеятельности в условиях диспропорционального расходования энергетических и пластических резервов организма со значительным преобладанием катаболи-ческих процессов над анаболическими [2-5].
При этом все звенья системы «яичники - надпочечники» подвергаются структурно-функциональным перестройкам [6-8]. Очевидно, что степень выраженности этих перестроек на тканевом и внутриклеточном уровнях имеет значение для поддержания функционирования органов репродуктивной системы организма, определяя ее способность адекватно реагировать на повреждающее воздействие поликистоза яичников [9]. Экспериментальное моделирование позволяет оценить совокупность всех внутриклеточных изменений кортико-цитов (КЦ) и выделить основные определяющие способности надпочечников как важного звена гипофизарно-адреналовой системы обеспечивать развитие компенсаторных явлений.
В связи с этим целью работы являлось изучение ультраструктурных особенностей ком-
пенсаторной реорганизации кортикоцитов зон коркового вещества надпочечников экспериментальных животных при действии полики-стозного процесса в яичниках на разных этапах онтогенеза.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Экспериментальные исследования проводились на 80-ти белых крысах линии «Wistar». Для формирования экспериментальной (по-ликистоз яичников) и контрольной (нормальные яичники) групп животных использовали крысят из одних пометов. В первые сутки после рождения подопытным самкам вводили подкожно 0,5 мл 5% тестостерон пропионата, что обеспечивало высокий процент реализации модели [10]. В соответствии с поставленной целью выделены следующие возрастные периоды на этапах постнатального онтогенеза:
• ювенильный период (1 мес.);
• период полового созревания (2 мес.);
• период расцвета половой зрелости (6 мес.);
• период, предшествующий старческому увяданию (12 мес.).
Животные экспериментальных и контрольных групп содержались в стандартных условиях вивария при свободном доступе к воде и корму. Экспериментальные исследования проводились в соответствии с требованиями «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, которые используются в исследовательских и других научных целях» (Strasburg, 18.03.1986).
Для электронной микроскопии надпочечники фиксировали в 2,5 % растворе глю-тарового альдегида с последующей промывкой, дофикацией в 1 % растворе четырехо-киси осмия и заливкой материала в эпон. Изучали в электронном микроскопе УМВ-100 к.
РЕЗУЛЬТАТЫ
В ходе исследований было выявлено, что развитие поликистоза яичников приводит к выраженным внутриклеточным изменениям КЦ пучковой и сетчатой зон коркового вещества надпочечников. Одним из ведущих ультраструктурных маркеров выраженности сте-роидогенеза считается изменение количества, формы, размеров и распределения липидных включений (капель), которые из-за динамичности и наглядности часто рассматривают в качестве ведущих событий во внутриклеточной реорганизации КЦ. В то же время детальное исследование позволяет систематизировать весь спектр ультраструктурных изменений КЦ при воздействиях поликистоза яичников и оценить их адаптивно-компенсаторную направленность и оценить маркеры регенераторной недостаточ-
ности. Выявленные нами изменения затрагивали все основные компартменты КЦ: ядерный, митохондриальный и агранулярной цитоплаз-матической сети, а также липидные включения.
Электронная микроскопия надпочечников подопытных животных ювенильного периода показала, что начало процесса воздействия ПКЯ сопровождалось заметным увеличением количества липидных капель в КЦ клубочковой и пучковой зон надпочечников (рис. 1). Митохондрии мелких и средних размеров с матриксом высокой и средней электронной плотности находились в непосредственной близости с липосома-ми. Принимая во внимание, что митохондрии и липосомы участвуют в процессах стероидогене-за и энергопродукции, можно полагать, что характер их состояния косвенно свидетельствует о предшествующей функциональной активности.
Рис. 1. Фрагмент КЦ андрогенизированной крысы в возрасте одного месяца. Крупное ядро (Я), округлой формы. Неравномерное распределение липосом (Л) разной величины в цитоплазме, преобладание митохондрий (М) среднего и мелкого размера. Электронная микрофотография.
Ув. 8000.
Электронномикроскопическая картина надпочечников крыс в период полового созревания характеризуется сохранением структурно-функциональной гетерогенности кортикоцитов выраженными деструктивными изменениями (рис. 2). Количество липосом в кортикоцитах пучковой зоны было снижено. Митохондрии существенно варьируют по размеру, их матрикс был просветлен, с очаговым лизисом и редукцией крист; их объемная плотность практически не изменялась по сравнению с контролем. Только незначительная часть митохондрий имеет четкие очертания и непрерывную мембрану, большая же часть представлена очень мелкими митохондриями. Были отмечены липосомы, неодинаковые по размерам и по электронной плотности. В тесном контакте с некоторыми липидами всегда обнаруживаются первичные лизосомы.
2018, т. 8, № 1
Матрикс у небольшой части липосом отмечаеся очагово электронно-прозрачным. В некоторых кортикоцитах встречаются электронно-непроницаемые липиды очень крупных размеров. Отмечено слабое развитие гранулярной эндо-плазматической сети, при этом в цитоплазме в большом количестве встречались свободные рибосомы. Были отмечены полости агранулярной эндоплазматической сети с электронно-прозрачным содержимым. Важно подчеркнуть, что, несмотря на повсеместное уменьшение величины митохондрий, степень их набухания в различных клетках в значительной мере варьирует.
Рис. 2. Фрагмент КЦ андрогенизированной крысы в возрасте двух месяцев. Выраженное расширение везикул агранулярного эдоплаз-матического ретикулума (АЭР), равномерное распределение липосом (Л) разной величины в цитоплазме, преобладание митохондрий (М) мелкого размера. В ядре наблюдается преобладание гетерохроматина (ГХ), расположенного преимущественно маргинально. Электронная микрофотография. Ув. 8000.
При этом, чем более набухают митохондрии, тем значительнее расширяются цистерны АЭПС и, соответственно, уменьшается плотность основного вещества цитоплазмы. При значительной выраженности этих процессов в некоторых клетках выявляются обширные электронно-прозрачные зоны цитоплазмы.
При изучении надпочеников крыс в период половой зрелости в кортикоцитах отмечается-выраженный полиморфизм липосом (Рис.3). В некоторых клетках сетчатой зоны липидные включения полностью отсутствовали. В «светлых» клетках в обеих зонах часто присутствуют митохондрии с частично лизированным матриксом. В некоторых КЦ, особенно в пучковой зоне, отмечается значительная вакуолизация агранулярной цитоплазматической сети. Следует отметить также усиление процессов аутофагоцитоза, появление небольших зон секвестрации цитоплазмы, в результате чего в
цитоплазме клеток, а также межклеточном пространстве и просвете капилляров наблюдается значительное количество миелиноподобных структур. В сетчатой зоне отмечается участки, практически не содержавшие кортикоцитов.
Ультраструктурные изменения основных цитоплазматических компартментов сопровождаются изменениями ядерного аппарата КЦ, особенно ядрышек. Наблюдается выраженный полиморфизм ядер: в одних клетках в ядрах преобладал гетерохроматин, расположенный преимущественно маргинально, в других присутствовал только эухроматин. Очень часто в таких ядрах регистрируются кольцевидные ядрышки, которые мы рассматривали в качестве ультраструктурного эквивалента снижения синтеза рРНК и угнетения биосинтетических процессов в клетках. В просветах капилляров возрастало количество моноцитов и лимфоцитов, перива-скулярно наблюдались лимфоциты и макрофаги.
Рис. 3. Фрагмент КЦ пучковой зоны андрогенизированной крысы в возрасте шести месяцев. Крупное ядро (Я) неправильной формы с ядрышком, многочисленные митохондрии (М) с кристаллообразными реципитатами (отмечены стрелками), расширенные полости агранулярного эндоплазматического ретикулума (АЭР), первичные и вторичные лизосомы (ЛЗ), вакуоли (ВАК) по периферии клетки. Электронная микрофотография. Ув. 8000.
В период, предшествующий старческому увяданию, отмечено преобладание умеренно ось-миофильных клеток с небольшим количеством липидных капель (рис. 4). В них были отмечены крупные ядра с дисперсным хроматином, с одним или двумя крупными рыхлыми ядрышками, окруженными массивным слоем гетерохроматина. Количество митохондрий было резко уменьшено относительно контроля. Они имеют
мелкие размеры, иногда в них включались ли-зосомы. Единично отмечены гигантские митохондрии. Некоторые митохондрии содержали кристаллы. Наблюдается слабое развитие эндо-плазматического ретикулума и увеличение количества свободных рибосом. Во многих клетках встречались большие вакуоли, что связано с функциональными нарушениями в клетках. Цитоплазма низкой электронной плотности, значительно расширенные межклеточные пространства. В некоторых КЦ отмечаются изменения, связанные с процессами депонирования холестерина. Плотно примыкающие друг другу кор-тикоциты находятся в разных фазах секреторного цикла, т. е. функционировали асинхронно. Было увеличено количество клеток, находившихся в фазе выделения секрета и на начальных этапах нового секреторного цикла. В отдельных клетках обнаруживаются признаки цитолиза: разрывы плазмолеммы, отек, деградация орга-нелл. Несмотря на наличие в клетках дистрофически измененных митохондрий, а также миелиноподобных структур, явлений локальной деградации цитоплазмы не наблюдалось.
Рис. 4. Фрагмент КЦ пучковой зоны надпочечника андрогенизированной крысы в возрасте двенадцати месяцев. Правильной формы ядро (Я) и крупное ядрышко (Яд), просветленная цитоплазма, гетерогенность митохондрий (М), большое количество свободных рибосом (Р), единичные лизосомы (ЛЗ), хорошо развит агрнулярный эндоплазматический ретикулум, на границе с плазматической мембраной крупная вакуоль (ВАК), расширены межклеточные пространства.
Электронная микрофотография. Ув. 8000.
ОБСУЖДЕНИЕ
Таким образом, для внутриклеточной реорганизации КЦ при действии поликистозного процесса в яичках характерны как общие (уни-
версальные), так и специфические изменения ультраструктур, которые отражают развитие компенсаторных реакций, регенераторных процессов, а при их недостаточности - ре-генераторно-пластической недостаточности. Прежде всего на действие поликистозного процесса в яичниках КЦ реагируют гиперплазией агранулярной эндоплазматической сети и значительным истощением липидных капель. В экспериментальной модели на всех этапах онтогенеза количество липидных капель в КЦ было уменьшено по сравнению с контролем, что отражает напряженность функционирования адреналовых желез при полики-стозе яичников. Деструктивные изменения митохондрий, кольцевидная трансформация ядрышек и сегрегация нуклеолонемы на гранулярный и фибриллярный компоненты, усиление процессов аутофагоцитоза, наблюдаемые преимущественно в более поздние сроки экспериментов, отражают развитие регенера-торно-пластической недостаточности АКЦ. Вероятно, эти ультраструктурные изменения можно также считать критериями истощения компенсаторных реакций в надпочечниках при поликистозе яичников в период расцвета половой зрелости. Вместе с тем появление полисом в цитоплазме КЦ в период, предшествующий старческому увяданию, свидетельствует о возобновлении регенераторных процессов, в результате чего тонкая структура клеток в значительной степени восстанавливается.
ВЫВОДЫ
1. Степень ультраструктурных нарушений надпочечных желез связана с направленным характером развития поликистозного процесса в яичниках, достигает максимума в период расцвета половозрелости при доминировании изменений в пучковой и сетчатой зонах с определенной инертностью клу-бочковой зоны коркового вещества железы.
2. В корковом веществе морфологические перестройки сопровождались нарастанием гетерогенности кортикоцитов, особенно в сетчатой зоне, делипидизацией кортико-цитов, гемодинамические нарушения представлены полнокровием кровеносных сосудов, сладжами и стазами эритроцитов; некробиозом кортикоцитов и их резорбцией мононуклеарными клетками, фиброзирова-ним соединительнотканной стромы преимущественно в клубочковой и сетчатой зонах.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors have no conflict of interests to declare.
2018, т. 8, № 1
ЛИТЕРАТУРА
1. Литвицкий П. Ф. Патология эндокринной системы: этиология и патогенез эндокринопатий. Нарушения эндокринной функции половых желез. Вопросы современной педиатрии. 2012;11(5):118—123.
2. Серов В. Н., Прилепская В. Н., Овсянникова Т. В. Гинекологическая эндокринология. - 3-е изд. М.: МЕД-пресс-информ; 2015.
3. Манухин И. Б., Тумилович Л. Г., Геворкян М. А. Клинические лекции по гинекологической эндокринологии. М.: ГЭОТАР-Медиа. 2014.
4. Гинекология. Национальное руководство. Краткое издание. Под ред. Г. М. Савельевой. М.: ГЭОТАР-МЕД. 2015.
5. Сухоносова Е. Л. Современные взгляды на патогенез, диагностику и лечение синдрома поликистоз-ных яичников. Дальневосточный медицинский журнал. 2015; 12 (4): 128-133.
6. Conway G. S., Dewailly D., Diamanti-Kandara-kis E., et al. The Polycystic Ovary Syndrome: an Endocrinological Perspective from the European Society of Endocrinology // Eur. J. Endocrinol. 2014;171:489-498.
7. Amato M. C., Guarnotta V., Forti D., et al. Meta-bolically healthy polycystic ovary syndrome (MH-PCOS) and metabolically unhealthy polycystic ovary syndrome (MU-PCOS): a comparative analysis of four simple methods useful for metabolic assessment // Hum. Reprod. -2013;28(7):1919-28.
8. Панарина О. В., Рашидова М. А., Беленькая Л. В., Трофимова Т. А., Шолохов Л. Ф. Современные представления о патогенезе синдрома поликистозных яичников. Acta Biomedica Scientifica. 2017;2(4):9-14.
9. Смирнова С. Н., Лященко О. И., Жукова А. А. Морфофункциональные изменения надпочечных желез белых крыс в период половой зрелости и степень их вовлечения в процесс поликистоза яичников. Крымский журнал экспериментальной и клинической медицины. 2015;5(17):44-48.
10. Azziz R. (2016). PCOS in 2015: new insights into the genetics of polycystic ovary syndrome. Nat. Rev. Endocrinol. 2015;(12)74-75.
REFERENCES
1. Litvitskiy P. F. Endocrinal disorders: etiology and pathogenesis. Dysfunctions of the sexual glands. Voprosy sovremennoi pediatrii - Current Pediatrics. 2012;11(5):118-123. (In Russ).
2. Serov V. N., Prilepskaya V. N., Ovsyannikov T. V Gynecological endocrinology. - 3rd ed. - M.: Medpress-inform.;2015. (In Russ).
3. Manukhin I. B., Tumilovich L. G., Gevorkyan M. A. lectures on Clinical gynecologic endocrinology. M.: GEOTAR-Media.;2014. (In Russ).
4. Gynecology. National leadership. Brief edition / Under the editorship of G.M. Savelieva. - M.: GEOTAR-MED. 2015. (In Russ).
5. Sukhonosova E. L. Current approaches of the polycystic ovary syndrome. Far East Medical Journal. 2015;12(4):128-133. (In Russ).
6. Conway G. S., Dewailly D., Diamanti-Kandara-kis E., et al. The Polycystic Ovary Syndrome: an Endocrinological Perspective from the European Society of Endocrinology. Eur. J. Endocrinol. 2014;171:489-498.
7. Amato M. C., Guarnotta V., Forti D., et al. Metabolically healthy polycystic ovary syndrome (MH-PCOS) and metabolically unhealthy polycystic ovary syndrome (MU-PCOS): a comparative analysis of four simple methods useful for metabolic assessment // Hum. Reprod. 2013;28(7);1919-28.
8. Panarina O. V., Rashidova M. A., Belenkaya L. V., Trofimova T. A., Sholokhov L. F. Modern concepts of the pathogenesis of the polycystic ovary syndrome. Acta Biomedica Scientifica. 2017;2(4):9-14. (In Russ).
9. Smirnova S. N., Lyashchenko O. I., Zhukova A. A. Morphofunctional changes of the of the adrenal glands of fertile white rats and the degree of its participation x in polycystic ovary syndrome. Crimea Journal of Experimental and Clinical Medicine. 2015; 5(17): 44--48. (In Russ).
10. Azziz R. (2016). PCOS in 2015: new insights into the genetics of polycystic ovary syndrome. Nat. Rev. Endocrinol. (12): 74-75.
