CC BY
16УДК: 612.345:576.7:577.112.853
ВЫЯВЛЕНИЕ ДИНАМИКИ СОСТОЯНИЯ ГЛИКОПОЛИМЕРОВ В ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЕ С ПОМОЩЬЮ ЛЕКТИНОВ ПРИ ВРОЖДЕННОМ ГИПОТИРЕОЗЕ
О.В.Остапенко
Академия биоресурсов и природопользования, Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского.
295492 г. Симферополь, Республика Крым, Россия.
Для корреспонденции: Остапенко Ольга Валериевна, кандидат медицинских наук, доцент, Академия биоресурсов и природопользования КФУ имени В.И. Вернадского, 295492, Республика Крым, г. Симферополь, пос. Аграрное, АбиП КФУ им. В.И. Вернадского.
E-mail: ostapenko.o.v@yandex.ru
РЕЗЮМЕ
В статье изложены результаты исследования влияния врожденного гипотиреоза на состояние гликополимеров в поджелудочной железе. Исследования проводились на крысах-самцов линии Вистар. Гипотиреоз моделировали путем введения мерказолила (20 мг/кг массы тела). С помощью трех лектинов (WGA, PNA, LCA) исследовано влияние врожденного гипотиреоза на углеводные детерминанты поджелудочной железы крыс. Рецепторы лектинов были представлены в эк-зокринной части поджелудочной железы. Экспонирование углеводных детерминант fl-NAcDGlc, NacNeu, fl-D-Gal, a-D-Man у гипотироидных животных на разных сроках эксперимента в эндокринной части органа имеет слабую реакцию. Было показано избирательное связывание с различными структурами поджелудочной железы для всех лектинов (WGA, LCA, PNA).
Ключевые слова: поджелудочная железа, лектины, врождённый гипотиреоз.
MANIFESTATION OF DYNAMICS OF THE STAT OF GLYCOPOLYMERS IN PANCREAS WITH THE HELP OF LECTINS AT THE CONGENITAL HYPOTHYROIDISM
O.Ostapenko
SUMMARY
The article presents the research results of influence of congenital hypothyroidism on the condition of the glycopolymers are in the pancreas. Researches were conducted on rats - males of line of Wistar. Hypothyroidism was modeled by introduced mercazolil (20 mg/kg of body weight). Using three lectins (WGA, PNA, LCA) investigated the effect of congenital hypothyroidism on the carbohydrate determinants of the pancreas in rats. The receptors for lectins were presented in the exocrine part of pancreas. The exposure of the carbohydrate determinants of fl-NAcDGlc, NacNeu, fl-D-Gal, a-D-Man in hypothy-roidic animals at different stages of the experiment in the endocrine part of the pancreas has a weak response. The selective binding with different structures of pancreas for all of lectins (WGA, LCA, PNA) was shown.
Key words: pancreas, lectins, congenital hypothyroidism.
В процессе морфогенеза, а также в процессе взаимосвязи клеток между собой и межклеточным веществом ключевую роль играют углеводные детерминанты (гликолипиды, гликопро-теины). Выявление углеводных детерминант позволяет говорить об интенсивности процессов морфогенеза. Благодаря селективному связыванию с углеводными остатками, лектины являются наиболее информативным молекулярным зондом, позволяющим проводить идентификацию гликоконьюгатов, проследить динамику экспрессии на мембранах. Не маловажным является то факт, что по уровню экспрессии рецепторов к лектинам можно говорить о функциональном состоянии клеток.
В настоящее время широко применяются лектины растительного происхождения. Пре-
имуществами данных лектинов является их относительная доступность и более простой процесс синтеза, по сравнению с лектинами животного происхождения. Одновременно с этим лектины растительного происхождения характеризуются высокой степенью селективности коньюгирования с углеводными детерминантами. Нарушение гликозилирования клеточной мембраны влияет на состав и характер распределения рецепторов к лектинам [1, 2, 3].
Данные специальной литературы по вопросам распределения рецепторов к лектинам в поджелудочной железе (в постнатальном периоде) в норме и при патологических изменениях единичны и противоречивы. В доступной научной литературе не удалось найти данные о влиянии врожденного гипотиреоза на процессы
постнатального морфогенеза поджелудочной железы.
Целью работы явилось исследование распределение рецепторов лектинов (№ОЛ, ЬСА, РЫЛ) в поджелудочной железе крыс с врожденным гипотиреозом.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Материалом для исследования были фрагменты поджелудочной железы белых крыс самцов линии Вистар. Животные с врожденным гипотиреозом были распределены на четыре возрастные группы (7 суток; 45 суток; 100 суток; 1 год). Врожденный гипотиреоз моделировали путем угнетения функции щитовидной железы самок тиреостаником - мерказолилом (20 мг/кг). После рождения животные получали препарат с молоком матери, а в дальнейшем -при самостоятельном питании. Более подробно данный эксперимент описан в предыдущих публикациях [4, 5]. Выведение животных из эксперимента осуществлялось путем декапита-ции под эфирным наркозом. Содержание и уход за экспериментальными животными осуществлялся с соблюдением принципов «Европейской конвенции о защите позвоночных животных»,
которые используются для экспериментальных и других научных целей и в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» [6].
На серийных парафиновых среза проводили гистохимическое определение рецепторов к лектинам по методике А.Д. Луцика [7]. Обработку срезов проводили с помощью конъюгата лектина завязей пшеницы (WGA), арахиса (РЫЛ) и чечевицы (ЬСА). Для визуализации результатов реакции применяли диаминобензидин. Оценивание углеводных компонентов гликопротеи-новых рецепторов проводили по наличию коричневого осадка в местах связывания лекти-на полуколичественным методом с использованием лектинов разной углеводной специфичности. Интенсивность реакции оценивалась в балах: (0) - отсутствие реакции, (1) - слабая реакция, (2) - умеренная реакция, (3) - сильная реакция.
Подбор панели лектинов был осуществлен с учетом их отличий в углеводной специфичности, с целью более точной и полной идентификации углеводных компонентов гликопротеино-вых рецепторов. Характеристика
специфичности использованных в исследовании лектинов указана в таблице 1.
Таблица 1
Характеристика углеводной специфичности лектинов, использованных в исследовании
Название лектина Углеводная специфичность
Лектин завязи пшеницы (WGA) fi-NAcDGlc, ЫасЫеи ^ацетилнейраминовая (сиаловая) кислота и в меньшей степени ^ацетил-Э-глюкозамин
Лектин арахиса (РЫА) В-Э-галактоза
Лектин чечевицы (ЬСА) а-О-Мап а-Э-манноза
РЕЗУЛЬТАТЫ
Лектиногистохимическое исследование показало специфичность связывания использованных лектинов со структурными компонентами поджелудочной железы у животных с врожденным гипотиреозом. Распределение рецепторов лектинов в поджелудочной железе на разных сроках эксперимента представлено в таблице 2.
Врожденный гипотиреоз 7 суток
На 7 сутки врожденного гипотиреоза гли-кополимеры с концевыми не редуцирующими остатками ^ацетилнейраминовой кислоты и N ацетил-Э-глюкозамина широко представлены в структурах поджелудочной железы, в апикаль-
ной и базальной частях ациноцитов, в островках Лангерганса и кровеносных капиллярах. Однако основная масса гликополимеров накапливается в базальной части секреторных клеток. В эн-докриноцитах и капиллярах отсутствуют РЫА-лектин-положительные соединения. Отмечается наличие некоторых отличий в связывании лек-тина ЬСА с эндотелием, апикальной и бальной частями ациноцитов, а также островками Лан-герганса. На фоне врожденного гипотиреоза наиболее выраженно экспонирование углеводных детерминант а-О-манноза (рецепторы лектина ЬСА) по сравнению с рецепторами лектинов WGA и РЫА. В тоже время рецепторы лектина ЬСА отсутствуют в кровеносных капиллярах.
Таблица 2
Содержание рецепторов лектинов в поджелудочной железе крыс_
Название структуры 7 суток ВГТ
Название лектинов Завязи пшеницы (WGA) Арахиса (PNA) Чечевицы (LCA)
Апикальная часть аци- 1 1 1
ноцита
Базальная часть ацино- 2 2 2
цита
Эндотелий 1 0 0
Островки Лангерганса 1 0 1
45 суток ВГТ
Завязи пшеницы (WGA) Арахиса (PNA) Чечевицы (LCA)
Апикальная часть аци- 1 2 1
ноцита
Базальная часть ацино- 1 3 2
цита
Эндотелий 0 1 0
Островки Лангерганса 1 1 1
100 суток ВГТ
Завязи пшеницы (WGA) Арахиса (PNA) Чечевицы (LCA)
Апикальная часть аци- 1 1 1
ноцита
Базальная часть ацино- 2 2 3
цита
Эндотелий 0 0 0
Островки Лангерганса 1 1 1
1 год ВГТ
Завязи пшеницы (WGA) Арахиса (PNA) Чечевицы (LCA)
Апикальная часть аци- 1 1 1
ноцита
Базальная часть ацино- 2 2 2
цита
Эндотелий 0 0 1
Островки Лангерганса 1 1 1
Примечание: интенсивность реакции оценивалась в балах: 0 - отсутствие реакции, 1 - слабая
реакция, 2 - умеренная реакция, 3 - сильная реакция.
Врожденный гипотиреоз 45 суток У животных c врожденным гипотиреозом в возрасте 45 суток рецепторы WGA прослеживаются в незначительных количествах только в секреторных клетках экзокринной части поджелудочной железы. По сравнению с предыдущим сроком (7 суток) количество гликополимеров с углеводной детерминантой сиаловой кислоты и ^ацетил^-глюкозамина в структурах поджелудочной железы уменьшается. Наблюдается также слабая LCA-лектин-рецепторная реакция, как в апикальной, так и базальной частях аци-ноцитов, очень слабая реакция в клетках островков Лангерганса, а в эндотелии капилляров реакция отсутствует. Развитие поражений в поджелудочной железе вызывает модификацию рецепторов лектинов в структурных компонентах органа. При увеличении срока патологического воздействия лектин арахиса (PNA) выявляет высокое сродство к экзокринным
секреторным клеткам, а также связывается с эндотелием и клетками эндокриноцитами. Углеводный профиль паренхимы железы обогащается биополимерами в виде fl-D-Gal.
Врожденный гипотиреоз 100 суток
Структурные компоненты поджелудочной железы животных 3-й группы характеризуются различной степенью сродства к лектинам зародышей пшеницы. Наибольшее сродство отмечается в базальной части секреторных клеток, по сравнению с апикальной частью. В тоже время лектин WGA не взаимодействует с эндотелием капилляров. Схожая локализация рецепторов к WGA выявляется и для рецепторов к PNA. У половозрелых животных наибольшее количество рецепторов к лектину арахиса (PNA) определяется в базальной части экзокринных секреторных клеток, в то время как эндотелий капилляров лишен p-D-галактозы (PNA). Данный факт может указывать на отсутствие этого
гликополимера или его маскирование другими гликополимерами.
Следует отметить, что наибольшее сродство к компонентам поджелудочной железы проявляет лектин чечевицы ЬСА, специфичный к а-О-Мап. Развитие патологических процессов при увеличении срока врожденного гипотиреоза приводит к появлению значительного количества мест связывания лектина ЬСА в клетках секреторного отдела, при этом гистотопография его не изменяется.
Врожденный гипотиреоз 1 год
У животных, на поздних сроках эксперимента, в структурных компонентах поджелудочной железы использованные лектины (WGЛ, ЬСА, РЫА) связываются с эпителиальными клетками, особенно с базальной частью ацино-цитов, что указывает на присутствие углеводных детерминант в виде fi-NAcDGlc, ЫасЫеи, а-О-Мап.
Схожая селективность лектинов завязей пшеницы (WGA) и чечевицы (ЬСА) возможно, объясняется взаимодействием с углеводными остатками в составе коровой части ^гликанов, что согласуется с данными других авторов [810]. Развитие повреждений в поджелудочной железе, вызванное врожденным гипотиреозом, сопровождается аналогичным с предыдущим сроком, расположением лектинов в структурах органа. Так в составе органа выявляются углеводные детерминанты галактозоспецифическо-го лектина арахиса в экзокринной части поджелудочной железы. Эндотелий капилляров не изменяет свой углеводный профиль.
Экзокриноциты на всех исследуемых сроках (7 суток, 45 суток, 100 суток, 1 год) содержат рецепторы к ЬСА, но в различном количестве, о чем свидетельствует разная степень интенсивности окрашивания. На всех сроках эксперимента характерным является гетерогенное окрашивание экзокринной части поджелудочной железы, в базальной части сконцентрировано максимальное количество гликоконъюгатов, взаимодействующих с ЬСА, в то время как апикальная часть содержит меньшее количество рецепторов а-Э-маннозы. Экспонирование углеводных детерминант а-Э-маннозы у гипотироидных животных на разных сроках эксперимента в эндокринной части органа имеет слабую реакцию.
Из линейки лектинов, которые были использованы в исследовании, наибольшим сродством характеризуются лектины арахиса и чечевицы (РЫА, ЬСА), что может свидетельствовать о гипотироидизм-
индуцированном накоплении углеводных детерминант а-О-Мап в экзокринных клетках поджелудочной железы.
Изменения в селективной активности гли-кополимеров можно объяснить двумя механизмами. 1. В результате увеличения срока эксперимента происходит маскировка
субтерминальных остатков fi-D-Gal, a-D-Man, fi-NAcDGlc, NacNeu. 2. Угнетение секреторных процессов в экзокринной части поджелудочной железы с одновременным угнетением рецепторов лектинов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Снижение интенсивности метаболических процессов на фоне врожденного гипотиреоза сопровождается замедлением морфогенеза поджелудочной железы, а также перераспределением количества рецепторов лектинов WGA, PNA, LCA как в сторону редукции, так и в сторону их экспрессии.
Критерии авторства. Остапенко О.В. полностью подготовила всю статью и несет ответственность за плагиат.
Contribution. Ostapenko O. is the sole author of the article and responsible for avoiding the plagiarism.
Конфликт интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of interest. The author declares no conflict of interest.
ЛИТЕРАТУРА
1. Волошин Н.А., Григорьева Е.А. Лектины животного и растительного происхождения: роль в процессах морфогенеза// Журнал АМН Украши, Т.11, №2, с. 223-237. 2005.
2. Антонюк В.О. Лектини та ix сировинш дже-рела. - Львiв: Вища школа, с. 554, 2005.
3. Leitner M., Aurich J.E., Galabova G., Aurich C. and Walter I. Lectin binding patterns in normal canine endometrium and in bitches with pyometra and cystic endometrial hyperplasia// Histol Histo-pathol, V.18, р. 787-795. 2003.
4. Остапенко О.В., Чайковский Ю.Б. Ультраструктурные изменения ациноцитов поджелудочной железы крыс в динамике развития врожденного гипотиреоза// Биомедицина, №1, с. 38-44. 2014.
5. Остапенко О.В. Морфологические изменения клеток поджелудочной железы в условиях гипотиреоза// Международный научно-исследовательский журнал, №7(14), Ч.1, с. 8081. 2013.
6. European convention for the protection of vertebral animal used for experimental and other scientific purpose: Council of Europe 18.03.1986. Strasbourg. 1986. 52 p.
7. Луцик А.Д., Детюк Е.С., Луцик М.Д. Лектины в гистохимии. - Львов: Вища школа, с.140, 1989.
8. Майструк Н.И., Шаповалова Е.Ю. Влияние эктопической имплантации зародышей человека на особенности межклеточной адгезии клеток эпителиальных и мезенхимных закладок поджелудочной железы// Морфолопя. - 2009. - Том III, №3. - С. 70-74.
9. Шаповалова Е.Ю., Майструк Н.И., Бойко Т.А. Изменение адгезивных свойств клеток легких и поджелудочной железы эмбрионов человека в условиях трубной имплантации// Таврический медико-биологический вестник.- 2013. Т.16, №1-2 (61). - С. 215-216.
10. Согомонян Е.А. Вплив експериментального гшо- та гшертиро!дизму на експресш иалогткатв структурами яечнишв та ендометрiя щура// Морфолопя. - 2010. - Т. IV, No 4. - С. 46-56.
REFERENCES
1. Voloshin N.A., Grigor'eva E.A. Lektiny zhivot-nogo i rastitel'nogo proishozhdenija: rol' v proces-sah morfogeneza. Zhurnal AMN Ukrai'ni.2005:11(2):223-237. (In Russ)
2. Antonjuk V.O. Lektini ta i'h sirovinni dzherela. L'viv: Vishha shkola. 2005. (In Ukr)
3. Leitner M., Aurich J.E., Galabova G., Aurich C. and Walter I. Lectin binding patterns in normal canine endometrium and in bitches with pyometra and cystic endometrial hyperplasia. Histol Histopa-thol. 2003: 18:787-795.
4. Ostapenko O.V., Chajkovskij Ju.B. Ul'trastruk-turnye izmenenija acinocitov podzheludochnoj zhelezy krys v dinamike razvitija vrozhdennogo
gipotireoza. Biomedicina. 2014: 1; 38-44. (In Russ)
5. Ostapenko O.V. Morfologicheskie izmenenija kletok podzheludochnoj zhelezy v uslovijah gipotireoza. Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal. 2013; 7(14): 80-81. (In Russ)
6. European convention for the protection of vertebral animal used for experimental and other scientific purpose: Council of Europe 18.03.1986. Strasbourg; 1986.
7. Lucik A.D., Detjuk E.S., Lucik M.D. Lektiny v gistohimii. - L'vov: Vishha shkola; 1989. (In Russ)
8. Majstruk N.I., Shapovalova E.Ju. Vlijanie jekto-picheskoj implantacii zarodyshej cheloveka na osobennosti mezhkletochnoj adgezii kletok jepi-telial'nyh i mezenhimnyh zakladok podzheludoch-noj zhelezy. Morfologija.2009: 3(3):70-74. (In Russ)
9. Shapovalova E.Ju., Majstruk N.I., Bojko T.A. Izmenenie adgezivnyh svojstv kletok legkih i podzheludochnoj zhelezy jembrionov cheloveka v uslovijah trubnoj implantacii. Tavricheskij mediko-biologicheskij vestnik.2013:1-2 (61):215-216. (In Russ)
10. Sogomonjan E.A. Vpliv eksperimental'nogo gipo- ta gipertiroïdizmu na ekspresiju sialoglikaniv strukturami jaechnikiv ta endometrija shhura. Morfologija. 2010:4(4):46-56. (In Ukr)
■ о А1 тЬ,. А2 ш ш йк "А АЗ
Б1 | Б2 БЗ |
В1 В2 ( г ВЗ 1
Г1 Г2 гз
Рисунок 1. Фрагменты поджелудочной железы крыс с врожденным гипотиреозом в возрасте А -7 суток, Б - 45 суток, В - 100 суток, Г - 1 год. Связывание лектинов 1 - WGA, 2 - РЫА, 3 - LCA со структурами поджелудочной железы. Различная степень сродства к гликоконьгатам. Ув. х1200.
