CC BY
21
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
© Жураковская О.Я., 2014 УДК 611.83:616-001.28/29
ВОЗРАСТНАЯ МОРФОЛОГИЯ СРЕДИННОГО ВОЗВЫШЕНИЯ
НЕЙРОГИПОФИЗА ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ
САХАРНОМ ДИАБЕТЕ (УЛЬТРАСТРУКТУРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
О.Я. ЖУРАКОВСКАЯ
ГВУЗ «Ивано-Франковский национальный медицинский университет», г. Ивано-Франковск
AGE MORPHOLOGY OF THE MEDIAN EMINENCE OF NEUROHYPOPHYSIS IN EXPERIMENTAL DIABETES MELLITUS (ULTRASTRUCTURAL STUDIES)
O.YA. ZHURAKOVSKAYA
Shei «Ivano-Frankivsk national medical University», Ivano-Frankovsk
На 7-е сутки после моделирования стрептозотоцинового диабета в нервных волокнах наружного слоя срединного возвышения нейрогипофиза 3-месячных животных возрастает объемная доля нейросекреторных гранул (р<0,05), а в портальных гемокапиллярах наблюдается увеличение численности фенестр, расширение перикапилярних пространств, тогда как мор-фоструктура срединного возвышения нейрогипофиза 24-месячных животных остается интактной. На 28-е сутки эксперимента функциональная активность нейросекреторных клеток переднего и среднего гипоталамуса исследуемых животных повышается, о чем свидетельствует рост объемной части НГ в наружном (р<0,01) и внутреннем (р<0,01) слоях срединного возвышения. В портальных гемокапиллярах отмечаются признаки развития диабетической микроангиопатии.
Ключевые слова: стрептозотоциновый диабет, нейрогипофиз.
The volume fraction of neurosecretory granules in the nerve fibers of the outer layer of the median eminence of neurohypophysis was increased (p <0.05) in 3-month-old animals on day 7 of streptozotocin-induced diabetes. The amplification of fenestrae in portal blood capillaries and extension of pericapillary spaces were observed while the morphology of the median eminence of neurohypophysis in 24-month old animals remained intact. The functional activity of neurosecretory cells of the anterior and medial hypothalamus in tested animals enhanced on experimental day 28 as was evidenced by increased volume fraction of neurosecretory granules in external (p <0.01) and internal (p <0.01) layers of the median eminence. Development of diabetic microangiopathy was revealed in portal blood capillaries.
Keywords: streptozotocin-induced diabetes, neurohypophysis.
Введение
Одной из наиболее актуальных проблем клинической медицины является сахарный диабет, что обусловлено массовостью заболевания, клиническим полиморфизмом и тяжестью осложнений [2, 3]. Ежегодный прирост показателя заболеваемости сахарным диабетом составляет примерно 15% [3]. С учетом сказанного выше актуальны исследования о морфофункциональных изменениях срединного возвышения нейрогипофиза при сахарном диабете, которые позволят раскрыть основные структурные механизмы нарушений нейрогуморальной регуляции эндокринных функций организма и панкреатических островков при данном заболевании, поскольку именно передний и средней гипоталамус обеспечивает стимуляцию В- и А-клеток панкреатических островков поджелудочной железы и выделение ими инсулина и глюкагона [6].
Согласно современным представлениям, срединное возвышение
нейрогипофиза - это проксимальная часть нейрогипофиза. Как известно по данным международной анатомической номенклатуры, составными частями нейрогипофиза являются проксимально-срединное возвышение, гипо-физарная ножка и дистально-нервная часть нейрогипофиза. Срединное возвышение состоит из внутренней зоны, в которой превалируют аксоны гипо-таламо-нейрогипофизар-ной системы, в частности, надзрительного и пара-вентрикулярного ядер. Наружная зона срединного возвышения состоит из аксонов мелкоклеточных ядер гипоталамуса глии и капиляров первичной портальной системы гипофиза. При ультраструктурном анализе нейросек-реторные гранулы аксонов внутренней зоны срединного возвышения имеют больший диаметр (169,86±14,49 нм) в отличие от аксонов мелкоклеточных ядер гипоталамуса, которые входят в состав гипоталамо-аденогипофизарной системы и имеют меньший диаметр (78,42±3,24 нм).
Цель исследования
Установить основные закономерности структурной перестройки срединного возвышения нейрогипофиза при экспериментальном сахарном диабете у 3- и 24-месячных крыс.
Материалы и методы
Материалом исследования был гипоталамо-гипофизарный комплекс 20 крыс-самцов линии Вистар в возрасте 3 и 24 месяцев, распределенных на 2 группы - контрольную (10 животных) и экспериментальную (10 животных). У животных экспериментальной группы моделировали сахарный диабет путем внутрибрюшинного введения стрепто-зотоцина [5], контрольным животным в эквивалентном объеме вводили 0,1 М цитратный буфер с рН 4.5. Крыс выводили из эксперимента на 7-е и 28-е сутки под тиопенталовым наркозом путем декапитации и забирали материал для исследования.
Для гистологического исследования кусочки материала фиксировали в растворе Буэна, изготавливали парафиновые блоки, срезы красили альдегид-фуксином по Гомори. Для электронно-микроскопического исследования материал фиксировали в 2% растворе четырехокиси осмия, проводили и контрастировали общепринятым методом. Изучение материала проводили на электронном микроскопе ПЭМ-125 К при ускоряющем напряжении 75 кВ с последующим
фотографированием при увеличении от 12000 до 20000 раз. Полутонкие срезы толщиной 1 мкм окрашивали 1% раствором метиленового синего. Гистологические препараты и полутонкие срезы изучали под световым микроскопом МС 300 (ТХР) и фотографировали с помощью цифровой камеры DCM 900.
Морфометрию препаратов осуществляли с использованием программного обеспечения NIH USA «Image J» в автоматическом или ручном режиме с учетом увеличений. Нейросекреторный процесс оценивали по показателям объемной плотности нейросекреторных гранул в аксонах гипоталамо-нейро-гипофизарного и туберо-гипофизарного путей (Vi = (Pi / PfH00 [1]).
Биохимические показатели инсулина, гликированного гемоглобина определяли в сыворотке крови в сертифицированной лаборатории «Диамеб». Уровень глюкозы определяли в капле крови из хвостовой вены на глюкомет-ре фирмы «Асси Chec» (Германия).
Статистическую обработку данных проводили с использованием программ Stat. Soft. Inc; Tulsa, OK, USA; Statistica 6 и непараметрических методов анализа (критерий Уилкок-сона-Манна-Уитни).
Результаты и их обсуждение
На 7-е сутки после начала моделирования стрептозотоцинового сахарного диабета уровень глюкозы в крови
увеличивается у 3-месячных животных до 12,22±0,34 ммоль/л (контроль 3,69±0,12 ммоль/л, р<0,001), у 24-месячных до 8,66±0,17 ммоль/л (контроль 5,69±0,15 ммоль/л, р<0,05) на фоне снижения инсулина у 3-месячных крыс до 1,87±0,09 Ед/мл (контроль 3,52±0,03 Ед/мл, р<0,01), у 24-месячных крыс до1,95±0,09 Ед/мл (контроль 4,24±0,15 Ед/мл, р<0,01). Гипергликемия приводит к увеличению гли-кированного гемоглобина у 3-месячных животных к 2,16±0,04% (контроль 1,79±0,31%, р>0,05), у 24-месячных животных к 4,04±0,14% (контроль 2,21±0,06%, р<0,01). Следует обратить внимание на то, что такие уровни гли-кированного гемоглобина находятся в границах допустимой нормы.
Показатели объемной плотности и нейрогипофиза при эксперимента
В этот период эксперимента структура внутренней зоны срединного возвышения нейрогипофиза 3- и 24-месячных крыс не отличается от таковой в контрольной группе животных. Диаметр нейросекреторных гранул (НГ) гипоталамо-гипофизарного тракта и их объемная плотность не изменяются по сравнению с показателями в контрольной группе, в то время как в наружной зоне срединного возвышения нейрогипофиза 3-месячных животных наблюдается рост объемной плотности НГ (табл. 1). В портальных гемокапиллярах 3-месячных животных отмечается увеличение численности и протяженности фенестр, расширение перикапи-лярных пространств.
Таблица 1 диаметр НГ срединного возвышения ьном сахарном диабете (M±m, n=5)
Внутренняя зона Наружная зона
диаметр НГ, нм объемная плотность НГ, % диаметр НГ, нм объемная плотность НГ, %
конт- экспе- конт- экспе- конт- экспе- кон- экспе-
роль римент роль римент роль римент троль римент
7-е сутки
3-месяч- 148,65± 146,89± 6,68± 6,71± 76,34± 81,64± 6,54± 12,26±
ные крысы 1,26 1,34 0,08 0,09 0,29 1,08 0,24 0,87*
24-месяч- 147,54± 143,24± 6,04± 6,12± 79,63± 79,87± 4,21± 4,23±
ные крысы 1,25 1,53 0,09 0,03 0,24 1,03 0,29 0,32
28-е сутки
3-месяч- 151,37± 174,26± 6,54± 19,56± 69,25± 71,26± 6,51± 10,15±
ные крысы 3,27 6,35* 0,17 0,64*# 0,58 0,96 0,36 0,72*#
24-месяч- 153,85± 169,36± 6,17± 11,13± 72,36± 70,65± 4,08± 6,58±
ные крысы 3,67 8,39*# 0,21 0,46*# 0,86 0,87 0,12 0,13#
* - разница между показателями контроля и эксперимента животных одной возрастной группы, p<0,05;
# - разница показателей у животных одной возрастной группы по сравнению с показателями предыдущего периода наблюдения, p<0,05.
На 28-е сутки эксперимента по сравнению с 7-ми сутками уровень глюкозы и гликированного гемоглобина в крови продолжает увеличиваться, у 3-месячных животных, соответственно, до 15,78±0,22 ммоль/л (р<0,05) и 7,64±0,13% (р<0,01), у 24-месячных до 14,79±0,24 ммоль/л (р<0,001) и 8,15±0,18% (р<0,001) на фоне снижения уровня инсулина у 3-месячных крыс к 1,31±0,06 Ед/мл (р<0,05), у 24-месячных - 1,21±0,06 Ед/мл (р<0,05).
В разных зонах срединного возвышения наблюдается увеличение нейросекрета по ходу нервных волокон. В наружной зоне срединного возвышения встречаются аксоны, переполненные НГ (рис. 1Б). Объемная плотность мелких и крупных НГ уменьшается по сравнению с предыдущим периодом эксперимента при неизменном их диаметре (табл. 1). Обращает на себя внимание значительный полиморфизм строения НГ в аксонах гипоталамо-нейрогипофизарного тракта внутренней зоны срединного возвышения (рис. 1А). Одни из них (молодые) имеют матрикс высокой электронно-оптической плотности и мембрану, зрелые НГ характе-ризируются матриксом умеренной электронно-оптической плотности, диффундирующие НГ содержат небольшую сердцевину умеренной электронно-оптической плотности и широкий светлый подмембранный ободок.
В портальных гемокапиллярах наружной зоны наблюдаются эритро-
цитарные сладжи, тромбоцитарные, лейкоцитарные и смешанные клеточные агрегаты. Ядра эндотелиоцитов с маргинально конденсированным хроматином, увеличены в объеме и резко выступают в просвет капилляра (рис. 1В). Кариолемма образует глубокие инвагинации. Около ядра расположены расширенные единичные цистерны гранулярной эндоплазмати-ческой сети, на поверхности которых отмечается небольшое количество рибосом. В митохондриях наблюдаются просветление матрикса и деструкция крист. Цитоплазма эндоте-лиоцитов 24-месячных животных ва-куолизирована, а 3-месячных уплотнена. У последних люминальная плазмолемма образует микровыросты в просвет капилляра, что приводит к клазматозу и ухудшению кровотока (рис. 1В). Контакты между эндоте-лиоцитами расширены, а иногда расходятся, и между клетками образуются межэндотелиальные каналы. Ба-зальная мембрана неравномерно расширена и утолщена. Перикапилляр-ные пространства резко расширены (рис. 1В). Уменьшается количество контактов аксонов нейросекреторных клеток и капилляров. У 24-месячных животных в наружной зоне срединного возвышения встречаются аксоны, которые имеют светлую аксоплазму и содержат вакуоли, деструктивно измененные митохондрии, одиночные нейрофибриллы.
Рис. 1. Ультраструктурные изменения срединного возвышения нейрогипофиза 24- (А) и 3-месячных (Б, В) животных на 28-е сутки экспериментального сахарного диабета. А - х 12 000, Б - х 8000, В - х 8000.
1 - НГ, 2 - митохондрии, 3 - ядро эндотелиоцита, 4 - микроклазматоз, 5 - перикапиллярное пространство
В глиальных клетках отмечаются маргинальное размещение ядерного хроматина, расширение перинукле-арного пространства, деструкция крист митохондрий, расширение цистерн гранулярной эндоплазматиче-ской сети, увеличение в цитоплазме количества лизосом с негомогенным содержанием липидных капель.
Результаты и их обсуждение
Накопление нейросекреторных гранул в аксонах срединного возвышения крупно- и мелкоклеточных нейронов гипоталамуса на 7-е сутки экспериментального сахарного диабета свидетельствует о повышении функциональной активности нейро-
секреторных клеток гипоталамуса [4]. Другими исследователями было доказано повышение в крови соматолибе-рина и кортиколиберина на ранних стадиях развития стрептозотоциново-го диабета, что приводило к увеличению в крови соматотропного гормона и глюкокортикоидов, и как следствие к усугублению течения заболевания [7, 8]. По данным наших исследований, перестройка микроциркулятор-ного русла, а именно увеличение количества пор и фенестр в эндотелио-цитах, способствует более быстрому поступлению в кровь нейрогормонов.
Морфологические изменения в стенке капилляров первичной потальной сети нейрогипофиза на 28-е сутки
заболевания свидетельствуют о начальных стадиях развития диабетической микроангиопатии, которые обусловлены гормонально-метаболическими нарушениями [2]. Гипергликемия и повышение уровня гликозилирован-ного гемоглобина, согласно нашим наблюдениям, приводят к возникновению эритроцитарных сладжей и деструкции эндотелиоцитов, а также, по мнению других авторов, нарушениям оксигенации с гиперпродукцией конт-ринсулярных гормонов [7, 8]. Гипергликемия способствует усилению синтеза гликопротеинов в базальной мембране за счет повышения активности глюкозилтрансферазы [2], что, по данным наших исследований, приводит к ее утолщению на 28-е сутки экспериментального сахарного диабета.
Выводы
На 7-е сутки развития экспериментального сахарного диабета наблюдается повышение удельной плотности нейросекреторных гранул в аксонах мелко- и крупноклеточных нейронов во внутренней и наружной зоне гипоталамуса. Этот процесс более выражен у неполовозрелых животных и сопровождается перестройкой капилляров (увеличение количества фенестр, пор, образование межэндотелиальных каналов) для быстрого выделения нейрогормонов в кровь. При увеличении срока развития сахарного диабета наблюдают признаки микроангиопатии.
Литература
1. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия: руководство / Г.Г. Автандилов. - М.: Медицина, 1990. 384 с.
2. Боровкова О.С. Питання патогенезу дiабетичних ангюпатш / О.С. Боровкова, А.Г. 1фтодш // Буковинсь-кий медичний вюник. - 2006. - Т. 10.
- № 2. - С. 132-135.
3. Деяю чинники розику смертности на цукровий дiабет першого типу в Укршш, ощнеш за даними за-гальнонацюнального реестру / М.Д. Халангот, М.Д. Тронько, В.1. Кравченко i iн. // Ендокринологiя. - 2010.
- № 1. - С. 62-70.
4. Жураювська О.Я. Вiковi особливостi морфологiчних змiн ппо-таламо-нейроriпофiзарноi системи на раннiх стадiях розвитку експеримен-тального цукрового дiабету / О.Я. Жураювська // Вiсник проблем бюлогл та медицини. - 2012. - № 3. -С. 164-170.
5. Патент № 62966. Украша, МПК 51 А 61 В 10/00. Споаб моде-лювання цукрового дiабету 1-го типу у тварин рiзного вiку / В.А. Левиць-кий [и др.]. Заявка № и 201101566, за-явл. 11.02.2011, опубликовано 20.09.2011. // Бюлл. - № 18. - 6 с.
6. Центральные механизмы регуляции эндокринной функции поджелудочной железы / Ю.М. Колесник [и др.] // Материалы 2-го Российского
конгресса по патофизиологии. - М., 912 октября 2000 г. - С. 164-165.
7. Adrenal hypersensitivity precedes chronic hypercorticism in strepto-zotocin-induced diabetes mice / Y. Revsin [et al.] // Endocrinology. - 2008. - №7. - Р. 3531-9.
8. Effects of a high-glucose environment on the pituitary growth hormone-releasing hormone receptor: type 1 diabetes compared with in vitro glu-cotoxicity / K. Bédard [et al.] // Am J. Physiol. Endocrinol. Metab. - 2008. -№4. - P. 740-51.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ
Жураковская О.Я. - канд. мед. наук., доцент кафедры анатомии человека, оперативной хирургии и топографической анатомии Ивано-Франковского национального медицинского университета, г. Ивано-Франковск, Украина. E-mail:[email protected].
