CC BY
58
Section 4. Physiology
Section 4. Physiology
Mambetpaeva Bakhyt Smagulovna, JSC""Astana Medical University", Head of the Department of Molecular Biology and Medical Genetics E-mail: [email protected]
Bekbayev Assylkhan Zhalaushanovich, JSC"Astana Medical University", Lecturer of Department of Molecular Biology and Medical Genetics
Formed elements of blood in the arterial and venous side of the pulmonary circulation in white rats
Abstract: The present study includes a comparative study of changes in the number of leukocytes and other nucleated formed elements of blood between venous and arterial blood of the “input” and “output” of the pulmonary circulation in healthy experimental rats. It was found a significant change in the ratio of granulocytes and agranulocytes blood between venous and arterial blood of the “input” and “output” of the pulmonary circulation — an increase in the relative number of neutrophils, reducing the number of lymphocytes.
Keywords: pulmonary circulation, granulocytes, agranulocytes, leukocytes, lymphocytes.
Мамбетпаева Бахыт Смагуловна, АО «Медицинский университет Астана», заведующий кафедрой молекулярной биологии и медицинской генетики, профессор E-mail: [email protected]
Бекбаев Асылхан Жалаушанович, АО ««Медицинский университет Астана», преподаватель кафедры молекулярной биологии и медицинской генетики
Форменные элементы крови в венозной и артериальной части малого круга кровообращения у белых крыс
Аннотация: Настоящее исследование включает в себя сравнительное изучение изменения количества лейкоцитов и других ядросодержащих форменных элементов крови между венозной и артериальной кровью на «входе» и «выходе» малого круга кровообращения у здоровых экспериментальных крыс. Было обнаружено достоверное изменение соотношения гранулоцитов и агранулоцитов крови между венозной и артериальной кровью на «входе» и «выходе» малого круга кровообращения — повышение относительного количества нейтрофилов, уменьшение количества лимфоцитов.
Ключевые слова: малый круг кровообращения, гранулоциты, агранулоциты, лейкоциты, лимфоциты.
88
Formed elements of blood in the arterial and venous side of the pulmonary circulation in white rats
Представляется общеизвестным, что исследование лейкограммы и лейкоцитарной формулы, как важных составляющих гемограммы, является одним из наиболее достоверных, воспроизводимых и весьма информативных видов исследования, часто применяемых для изучения состояния параметров крови в клинике и эксперименте. При этом определение общего количества и соотношения различных видов лейкоцитов позволяет оценить не только общие характеристики клеточного состава крови, как ткани внутренней среды, но и, зачастую указывает как на присутствие, так и характер течения множества патологических процессов в организме [1; 2; 3].
С другой стороны, важно подчеркнуть, что вниманию исследователя или клинициста, как правило, предоставляются показатели, полученные на основании исследования материала, полученного из стандартных точек для взятия крови. Обычно, такими стандартными точками взятия крови на анализ являются элементы микроциркуляторного русла самых дистальных участков конечностей («кровь из пальца») — т. е., частный случай «периферии» большого круга кровообращения. Полученные результаты традиционно трактуются клиницистом или экспериментатором как некие усредненные показатели, присущие всему организму в целом. Однако, даже a priori, представляется весьма вероятным существование определённых лейкоцитарных градиентов между притекающей и оттекающей кровью как в органах, содержащих миелоидную и/или лимфоидную кроветворные ткани (за счёт продукции и утилизации лейкоцитов), так и в органах, не содержащих значимых участков кроветворения (за счёт утилизации лейкоцитов), принимая во внимание общеизвестный факт, что большинство видов лейкоцитов к рециркуляции не способны.
В соответствии с вышесказанным, цель настоящего исследования состояла в сравнительном изучении изменения общего количества лейкоцитов и лейкоцитарной формулы между венозной и артериальной кровью на «входе» и «выходе» малого круга кровообращения у здоровых экспериментальных крыс, учитывая, что в доступной нам литературе нам не удалось обнаружить работ, посвященных исследованию данной проблемы.
Материалы и методы исследования
В эксперименте были использованы 20 беспородных самцов белых крыс массой 180-220 г., содержащихся в условиях вивария на обычном рационе питания. Животных выводили из эксперимента передозировкой эфирного наркоза. Венозную и артериальную кровь в объёме 1-2 мл. получали, соответственно, из правого (венозная кровь) и левого (артериальная кровь) желудочков сердца. Количество форменных элементов подсчитывали с помощью стандартной методики с использованием гемоцитометра. Мазки крови для подсчета лейкоцитарной формулы фиксировали абсолютным метанолом, окрашивали азур-2-эозином по Романовскому-Гимза, подсчет лейкоцитов производили под иммерсией при увеличении Х1000. У части крыс (10 животных) были взяты различные участки тканей легкого для гистологического исследования. Полученный материал фиксировали в жидкости Буэна, обезвоживали в спиртах восходящей концентрации, заливали в воск-парафин. Гистологические срезы, толщиной 5-7 рм., окрашивали гематоксилином Гарриса — эозином, исследовали при увеличениях Х100-1000.
Результаты и обсуждение
Исследование показателей, полученных в результате эксперимента, позволило выявить отчетливые статистические достоверные различия в процентном соотношении многих типов лейкоцитов, за исключением базофильных и эозинофильных гранулоцитов, между венозной и артериальной кровью малого круга кровообращения здоровых животных (таблица 1).
Так, нам удалось обнаружить значительное увеличение содержания в артериальной по сравнению с венозной кровью малого круга кровообращения палочкоядерных (Р < 0,05) и сегментоядерных нейтрофилов (Р < 0,01). Аналогичное увеличение содержание моноцитов и эозинофильных гранулоцитов, хоть и имело место, но оказалось статистически малодостоверным (Р > 0,5) и (Р > 0,1), соответственно, что, по всей видимости, связано с недостаточностью выборки и малым количеством экспериментальных животных. Содержание лимфоцитов, напротив, при прохождении крови через
89
Section 4. Physiology
малый круг кровообращения достоверно уменьшалось (Р < 0,001). Базофильные гранулоциты обнаруживались в исследуемых образцах венозной и артериальной крови нормальных крыс исключительно редко, в связи с чем, провести статистическое сравнение не представлялось возможным. Важно также отметить, что общее
количество лейкоцитов в образцах исследуемой венозной и артериальной крови здоровых крыс практически не различалось.
При попытке рационального и логичного объяснения полученных результатов необходимо, на наш взгляд, учесть целый ряд различных, порой, разнонаправленных факторов.
Таблица 1. - Сравнительные параметры общего содержания лейкоцитов и лейкоцитарной формулы венозной (правый желудочек) и артериальной (левый желудочек) крови белых крыс в норме, n = 20
Лейкоциты крови Венозная кровь, M ± m Артериальная кровь, M ± m P
Палочкоядерные нейтрофильные гранулоциты, % 6,64 ± 1,02 11,21 ± 2,21 л о о С/ч *
Сегментоядерные нейтрофильные гранулоциты, % 15,64 ± 2,32 20,71 ± 2,31 < 0,01*
Эозинофильные гранулоциты, % 0 0,14 ± 0,1 0,16
Базофильные гранулоциты, % 0 0 —
Моноциты, % 4,21 ± 0,49 4,43 ± 0,92 0,8
Лимфоциты, % 73,57 ± 2,44 64 ± 2,51 < 0,001*
Так, во-первых, система органов дыхания, и, в том числе, легкое, как орган, является, прежде всего, «потребителем» лейкоцитов, осуществляющих функцию иммунного надзора и элиминацию антигенов и инородных частиц из воздухоносных путей и респираторных отделов. К примеру, достаточно давно установлена постоянная миграция моноцитов из кровотока в ткани легкого с последующим превращением в альвеолярные макрофаги, макрофаги интерстиция и бронхиального эпителия. Также имеются указания на постоянную миграцию (хотя и в незначительном количестве в норме) в ткани легкого как полиморфноядерных лейкоцитов (ПМЛ) — нейтрофилов, эозинофилов, базофилов, так и лимфоцитов. Из всех типов перечисленных лейкоцитов способностью к рециркуляции — возвращению из ткани в кровоток обладают только лимфоциты (даже производные моноцитов, антиген-пре-зентирующие «вуалевые» клетки и макрофаги, обычно выходят из ткани не в кровоток, а в лимфу, и, как правило, задерживаются в ближайших региональных лимфатических узлах, исключительно редко появляясь в крови). Более того, в органах дыхания многими авторами, начиная с конца XIX в. описаны множественные периферические очаги лимфоидного кроветворения, именуемые в настоящее время ЛТС или MALT (Лимфоидная Ткань Слизистых оболочек, Mucoid
Associate Lymphoid Tussie) [4; 5]. В изученном нами гистологическом материале нам также удалось обнаружить как элементы ЛТС (рис. 1), так и признаки миграции лейкоцитов из кровотока в ткани легкого (рис. 2).
Рис. 1. Лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистой оболочкой бронха (ЛТС) в легких экспериментальных крыс. Видна миграция части лимфоцитов как по направлению к мерцательному эпителию, так и в окружающую соединительную ткань. Гематоксилин Гарриса — эозин, увеличение *100
Тем не менее, даже если часть лимфоцитов ЛТС легкого способна к рециркуляции, попасть в кровоток эти форменные элементы смогут только через лимфатическую систему, открывающуюся в венозный кровоток (т. е., во «вход» малого
90
Formed elements of blood in the arterial and venous side of the pulmonary circulation in white rats
круга кровообращения). Принимая во внимание существование homing-эффекта [5], можно предполагать, что значительная часть лимфоцитов, вышедшая в общий кровоток из ЛТС органов дыхания, может повторно мигрировать из крови в ткани легкого уже при прохождении крови по сосудам малого круга кровообращения.
Рис. 2. Краевое стояние и миграция монону-клеаров через стенку венулы в легких экспериментальных крыс. Гематоксилин Гарриса — эозин,увеличение х400
С другой стороны, как уже отмечалось выше, большая часть видов лейкоцитов — а именно — гранулоциты и моноциты к рециркуляции (возврату из ткани в кровь) практически неспособны. Следовательно, на наш взгляд, если выход лейкоцитов в ткань легкого из сосудов малого круга сомнений не вызывает, то поступление лейкоцитов из легочной стромы и паренхимы в кровеносные сосуды малого круга кровообращения маловероятно.
Кроме того, в доступной нам литературе, а также в исследованном гистологическом материале нам не удалось обнаружить причастность тканей легкого крысы к миелопоэзу. Также отсутствуют литературные указания и анатомические предпосылки для существования коммуникативных связей малого круга кровообращения с близлежащими участками миелоидного кроветворения (грудина, ключица, ребра, тела позвонков), поскольку легкое отделено от них плевральной полостью, выстланной мезотелием плевры. Следовательно, возможность поступления ПМЛ как из тканей органов дыхания, так и из указанных источников в кровь малого круга можно практически исключить.
Следующим значительным, на наш взгляд, фактором, способным изменить соотношение лейкоцитов при движении крови через малый круг кровообращения, является общеизвестное существование артериоло-венулярных шунтов и анастомозов между сосудами малого и большого кругов кровообращения, поскольку aa. Bronchiales, кровоснабжающие значительную часть воздухоносных путей, относятся к большому кругу.
Необходимо добавить, что по мнению авторитетных исследователей [4; 5], не менее 10 % лейкоцитов, находящихся в кровеносном русле, являются не активно перемещающимися с током крови подвижными форменными элементами, а депонированы в состоянии частичной или полной адгезии к эндотелиоцитам II типа в посткапиллярных венулах (явление «краевого стояния»). Следовательно, органы дыхания, обладающие огромным микроциркуляторным руслом, также являются депо значительного количества лейкоцитов, что мы также наблюдали в гистологическом материале. Нельзя исключить и такой момент, что использование в качестве эвтаназии эфирной передозировки (через органы дыхания) не приводит к мгновенной гибели экспериментального животного. Во время процесса умирания (в том числе, и под действием вещества для наркоза) возможна частичная избирательная адгезия и деадгезия (отлипание) лейкоцитов, находившихся в состоянии краевого стояния, с последующим их попаданием в кровь малого круга, и, в итоге, в левый желудочек сердца.
Таким образом, в условиях эвтаназии путем эфирной передозировки здоровых крыс нам удалось установить существование статистически достоверного различия соотношений различных типов лейкоцитов между венозной и артериальной кровью на «входе» и «выходе» малого круга кровообращения. Принимая во внимание статистически недостоверную разницу в общем количестве лейкоцитов, можно предполагать, что объяснение описанного феномена, прежде всего, должно состоять в перераспределении и избирательной адгезии-деадгезии различных типов лейкоцитов на уровне микроциркуляции малого круга кровообращения. Тем не менее, мы
91
Section 4. Physiology
полагаем, что данный вопрос нуждается в тщательном дальнейшем изучении и уточнении истинных механизмов, являющихся причиной исследуемого лейкоцитарного градиента.
Выводы
1. В условиях эвтаназии путем передозировки эфирного наркоза у здоровых экспериментальных крыс было обнаружено достоверное изменение соотношения гранулоцитов и агранулоцитов крови между венозной и артериальной кровью на «входе» и «выходе» малого круга кровообращения —
повышение относительного количества нейтрофилов, уменьшение количества лимфоцитов.
2. С нашей точки зрения, указанный лейкоцитарный градиент может быть объяснен интеграцией ряда факторов: избирательным поглощением лейкоцитов тканями легких из кровотока, «сбросом» части крови из большого круга кровообращения через шунты и анастомозы, избирательной адгезией-деадгезией лейкоцитов на уровне микроциркуляторного русла малого круга кровообращения.
Список литературы:
1. Земцов В. К. Диагностика по основным показателям лабораторных исследований. - Ростов н/Д: Феникс, 2008. - 188 с.
2. Лебедев К. А., Понякина И. Д. Иммунограмма в клинической практике. - М.: Наука, 1990. - 224 с.
3. Лысенков С. П., Тель Л. З. Закономерность регуляции легкими уровня гормонов в организме человека и животных. Научные открытия 2004. (Сборник кратких описаний научных открытий, научных идей, научных гипотез)/Сост. В. В. Потоцкий. - M., 2005. - Часть 2. - С. 13.
4. Маянский Д. Н. Хроническое воспаление./АМН СССР. - М.: Медицина, 1991. - 272 с., ил.
5. Ройт А., Бростофф Дж., Мейл Д. Иммунология./Перевод с англ. - М.: Мир, 2000. - 592 с.
92
