CC BY
36
№ 1 - 2012 г.
14.00.00 медицинские и фармацевтические науки УДК 611-013.9:612.453-014.45
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОРЫ НАДПОЧЕЧНИКОВ ПЛОДОВ КРЫС ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ВИБРАЦИИ В ПЕРИОД ЭМБРИОГЕНЕЗА
И.М. Саматова, Ю.И. Склянов, Г.М. Вакулин
ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России (г. Новосибирск)
Настоящее исследование проведено с целью изучения изменений в коре надпочечников 19-суточных плодов белых крыс (самок) породы Вистар (39 особей), подвергшихся воздействию вибрации частотой 32 Гц и виброскоростью 50 м/с с 9-го по 18-й день эмбрионального развития. Использовали методы светооптической и электронной микроскопии, выполнен морфометрический анализ. Исследование показало, что выявленные нами субклеточные проявления капилляропатии и компенсаторной повышенной активности адренокортикоцитов являются главным признаком морфологических изменений надпочечников у плода при длительном воздействии вибрации.
Ключевые слова: вибрация, надпочечник, эмбриональное развитие, капилляропатия, морфологические изменения, адренокортикоцит, электронная микроскопия.
Саматова Инна Михайловна — кандидат медицинских наук, доцент кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России, телефон рабочий: 8 (383) 21658-45, е-mail: [email protected]
Склянов Юрий Иванович — доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой гистологии, эмбриологии и цитологии ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России, телефон рабочий: 8 (383) 216-58-45
Вакулин Геннадий Михайлович — кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник ЦНИЛ ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России, телефон рабочий: 8 (383) 226-35-60
Производственная вибрация — распространенный экстремальный фактор окружающей среды, нередко вызывающий вибрационную патологию, занимает лидирующее положение среди факторов, приводящих к профессиональным заболеваниям. Вибрация угрожает
не только здоровью взрослых людей, но, что более опасно, биологической судьбе последующих поколений. Внутриутробный период развития организма — важнейший в онтогенезе, так как в этот период формируются все органы и системы, определяющие становление механизмов приспособления к условиям постнатальной жизни. Известно, что стресс-вибрационные хронические воздействия приводят к нарушению нейроэндокринных механизмов гомеостаза, оказывая влияние на систему гипоталамус — гипофиз — кора надпочечников; структурно-функциональные изменения органов этой системы неоднозначно трактуются различными исследователями [1, 3, 6].
Морфологические аспекты изменений коры надпочечников при действии вибрации мало исследованы, тогда как влияние этого фактора на морфологию надпочечников плодов и особенно на их субклеточные параметры практически не изучены.
Цель настоящего исследования — изучение изменений в коре надпочечников плодов, подвергшихся воздействию вибрации во время органогенеза.
Материал и методы. Работа выполнена на 19-суточных плодах белых крыс (самок) породы Вистар в количестве 78 штук. Животные были разделены на 2 группы: 1-я группа — контрольные животные (39 плодов), 2-я группа — подопытные животные (39 плодов), подвергшиеся воздействию вибрации частотой 32 Гц и виброскоростью 50 м/с в течение 10 суток ежедневно по 60 мин с 9-го по 18-й день эмбрионального развития. На 19-е сутки животных выводили из опыта и извлекали надпочечные железы. Образцы фиксировали в 10 %-ном формалине, заливали в парафин, срезы толщиной 5-7 мкм окрашивали гематоксилин-эозином. Исследования проводили в световом микроскопе. При помощи окулярного микрометра МОВ-1*15 при объективе х8 измеряли толщину коркового вещества и его зон: клубочковой и пучково-сетчатой. Площадь капиллярного русла, ядер и цитоплазмы кортикальных эндокриноцитов определяли посредством сетки Г. Г. Автандилова. Ядерно-цитоплазматическое отношение выражали в процентах. Результаты исследования обрабатывали статистически. Достоверность различия сравниваемых средних величин определяли на основании ^критерия Стъюдента, достоверными считали различия при р < 0,05. Для электронной микроскопии образцы надпочечников плодов фиксировали сначала в 4 % параформальдегидном фиксаторе, а затем в 1 % осмиевом фиксаторе (оба на фосфатном буфере Миллонига) при рН 7,4; между двумя фиксациями и по завершении второй фиксации заливали в эпон-812. Полутонкие срезы толщиной 1 мкм окрашивали толуидиновым синим и просматривали в световом микроскопе с целью дальнейшей прицельной ультратомии пучковой зоны коры надпочечников. Ультратонкие срезы контрастировали насыщенным водным раствором уранилацетата по Уотсону и цитратом свинца по Рейнольдсу, напыляли углеродом в вакууме и изучали в электронном микроскопе JEM-7А.
Результаты исследования и их обсуждение. В процессе вибровоздействия в надпочечниках плодов произошли следующие изменения: общая толщина коркового вещества увеличилась на 8,8 % (отличия от контроля достоверны, р < 0,01), при этом увеличилась толщина и дефинитивной зоны и фетальной коры на 11,2 и 8,5 % соответственно (отличия от контроля достоверны, р < 0,01). Также установили возрастание объемной плотности капиллярного русла на 40,8 % (отличия от контроля достоверны, р < 0,001), а объемная плотность цитоплазмы клеток фетальной коры уменьшилась на 12,8 % (отличия от контроля достоверны, р < 0,001), ядерно-
цитоплазматическое отношение увеличилось на 9,9 % (отличия от контроля достоверны, р < 0,05), паренхимостромальное отношение снизилось в 1,5 раза (отличия от контроля достоверны, р < 0,001). Абсолютная масса надпочечников увеличилась на 46,5 % (отличия от контроля достоверны, р < 0,001), тогда как относительная масса — на 4,5 %.
При электронно-микроскопическом изучении фетальной коры надпочечников плодов экспериментальной группы (сравнительно с контролем) было выявлено, что повторные воздействия вибрации приводят к нарушению становления гематопаренхиматозных барьеров. Выявлена хаотичная ориентация отростков клеток эндотелия гемокапилляров. При этом наблюдается незавершенность формирования капиллярного русла, выражающаяся в том, что уплотненные отростки эндотелиоцитов, устремляющиеся по межклеточным пространствам паренхимы пучковой зоны, не полностью замыкаются в синусы, что может быть связанно с реактивным торможением митозов эндотелиоцитов при стрессе [5]. В таких незавершенных синусах место отсутствующего эндотелиоцита занимает адренокортикоцит, иногда впячивающийся в просвет синуса (рис. 1а). Не исключено, что образование такого рода дефектов в эндотелиальной выстилке синусов может быть следствием действия агрессивных начал крови и реактивных классов кислорода, образующихся при вибрационном стрессе на фоне расстройства кровообращения [2]. Подтверждением образования таких дефектов служат выявляемые геморрагии с выходом эритроцитов в межклеточные пространства паренхимы (рис. 1б).
Рис. 1. Фетальная кора надпочечника плода на 20-й день внутриутробного развития при воздействии вибрации с 9-х по 18-е сутки эмбриогенеза. Незавершенность формирования стенки гемокапилляра и субклеточные изменения клеток паренхимы. Ув.: 8.800 (а). Выход эритроцитов в межклеточное пространство паренхимы. Ув.: 6.000 (б)
Нередкое выявление хлопьевидных осадков фибриноидов и сладжированных эритроцитов в просветах капилляров (рис. 2а) свидетельствует о торможении кровотока и застойном полнокровии капиллярного русла, что подтверждают данные световой морфометрии. На аномальность кровеносных терминалей, увеличение объема синусов указывает и изменение профиля капиллярного русла, образующего дивертикулы (рис. 2а), в которых определяется адгезия эритроцитов (иммунное прилипание) к мембранам эндотелиальных клеток. Происходит нарушение или искажение реконструктивной функции эндотелия, на что указывает выявление зональных неупорядоченных формирований выстилки отростками эндотелиоцитов в 2-3 слоя, как бы дробящих единое пространство капилляров на несколько зауженных каналов (рис. 2б), что, несомненно, тормозит терминальный кровоток, создавая условия для стаза крови [7, 8].
Рис. 2. Фетальная кора надпочечника плода на 20-й день внутриутробного развития при воздействии вибрации с 9-х по 18-е сутки эмбриогенеза. Измененный профиль капилляра с дивертикулом. Ув.: 6.000 (а). Аномальное формирование трехслойной эндотелиальной
выстилки. Ув.: 6.000 (б)
Такое зональное увеличение площади капилляров, их расширение в результате стаза крови, образование в них дивертикулов, очевидно, является причиной значительного процентного увеличения площади капиллярного русла. Обнаруженное снижение числа пиноцитозных пузырьков в клетках эндотелия (рис. 2а, б) указывает на снижение трансэндотелиального обмена, приводящего к снижению трофики и оксигенации клеток паренхимы надпочечников.
Обнаружены нарушения и в ультраструктуре адренокортикоцитов пучковой зоны: набухание матрикса митохондрий (рис. 3б), снижение их числа, выраженные расширения эндоплазматической сети (рис. 1а, 2б, 3б), исчезновение гранул гликогена из цитоплазмы, снижение числа рибосом (рис. 1б; 2а, б; 3а, б); липидные капли были плотные и сгруппированы в локальные скопления (рис. 2а, б). Отмечается очень тесный контакт митохондрий, гладких пузырьков эндоплазматического ретикулума и липосом (рис. 1а; 2а, б; 3б). Выявлялись разрушенные клетки (рис. 3а) и массивные деструкции органоидов, среди которых наиболее часто страдали митохондрии. Нередко наблюдался тесный контакт макрофагов с деструктивно измененными адренокортикоцитами (рис. 3 а). Между клетками паренхимы пучковой зоны надпочечника обнаружено увеличение числа интердигитаций, видимо, как следствие противодействия разобщения клеточных пластов механическим воздействиям вибрации. Выявлялось перераспределение гетеро-и эухроматина ядер кортикоцитов, наблюдалась глыбчатость структуры хроматина, наличие перихроматиновых гранул (рис. 3б). Все это свидетельствовало об изменении матричной активности ДНК ядер. Отмеченная ультраструктура кортикоцитов характерна для функционального напряжения клеток при стрессе [4].
Рис. 3. Фетальная кора надпочечника плода на 20-й день внутриутробного развития при воздействии вибрации с 9-х по 18-е сутки эмбриогенеза. Перисинусоидальный макрофаг, захватывающий клеточный детрит разрушенных адренокортикоцитов. Ув.8800 (а). Перераспределение гетеро- и эухроматина в ядрах клеток паренхимы. Ув. 6000 (б)
Заключение. Таким образом, ведущими признаками морфологических изменений надпочечников плодов при вибрационном воздействии в период эмбриогенеза являются выявленные нами субклеточные проявления капилляропатии и компенсаторной повышенной активности адренокортикоцитов. Более раннее, чем в норме, начало функционирования надпочечников и высокая их интенсивность, имеющая компенсаторный характер, приводит к ускоренной гибели значительного числа клеток этой железы. После рождения такие изменения могут привести к надпочечниковой
недостаточности, снижению адаптационных способностей организма при действии различных стрессовых агентов.
Список литературы
1. Белкин В. Ш. Морфология некоторых внутренних органов при воздействии общей вертикальной вибрации и высокогорья : автореф. дис... канд. мед. наук / В. Ш. Белкин. — Душанбе, 1974. — 21 с.
2. Гоголева О. И. Механизмы нарушения гомеостаза, индуцированного стресс-вибрационным повреждением / О. И. Гоголева, Н. Н. Малютина // Медицина труда и промышленная экология. — 2000. — № 4. — С. 20-25.
3. Морфология внутренних органов при действии вибрации : монография / Я. А. Рахимов [и др.]. — Душанбе : Дониш, 1979. — 136 с.
4. Саркисов Д. С. Ультраструктурные основы компенсаторных процессов при стрессе / Д. С. Саркисов // Материалы пленума Всесоюзного научно-медицинского общества патофизиологов. — Ереван, 1972. — С. 105-106.
5. Тимошин С. С. Биологическая роль реактивного торможения митозов при стрессе / С. С. Тимошин // Арх. патологии. — 1983. — Т. XLV, № 4. — С. 83-87.
6. Трапезникова Н. К. Некоторые ответные реакции организма животных на дозированное вибрационное воздействие различной локализации : автореф. дис... канд. мед, наук / Н. К. Трапезникова. — Томск, 1974. — 24 с.
7. Шахламов В. А. Капилляры : электронно-микроскопическое исследование : монография / В. А. Шахламов. — М. : Медицина, 1971. — 200 с.
8. Shiokawa J. The rate of re-endothelialization correlates inversely with the degree of the
following intimal thickening in vein grafts: е^й^ microscopic and
immunohictochemical studies / J. Shiokawa [et al.] // Virchows Arch. A. Pathol. Anat. —
1989. — Vol. 415, N 3. — Р. 225-236.
MORPHOFUNCTIONAL CHANGES OF ADRENAL CORTEX OF FETUSES OF RATS AT INFLUENCE OF VIBRATION IN EMBRYOGENESIS
I.M. Samatova, Y.I. Sklyanov, G.M. Vakulin
SEIHPE «Novosibirsk State Medical University Minhealthsocdevelopment» (Novosibirsk c.)
The present research is performed for studying of changes in adrenal cortex of 19-days fetuses of white rats (females) of Vistar breed (39 animal units), suffered from influence of vibration by frequency of 32 Hz and vibration speed of 50 m/s from 9th till 18th day of embryonal development. Photo optic and submicroscopy methods were used, morphometric analysis was performed. The research has shown that the subcellular implications of capillaropathy and compensatory hyperactivity of adrenocorticocyte are the main sign of morphological changes of adrenals at fetus at long-term influence of vibration.
Keywords: vibration, adrenal, embryonal development, capillaropathy, morphological changes, adrenocorticocyte, submicroscopy.
About authors:
Samatova Inna Mikhaylovna — candidate of medical sciences, assistant professor of histology, fetology and cytology chair at SEI HPE «Novosibirsk State Medical University Minhealthsocdevelopment», office hone: 8(383) 216-58-45, e-mail: [email protected]
Sklyanov Yury Ivanovich — doctor of medical sciences, professor, head of histology, fetology and cytology chair at SEI HPE «Novosibirsk State Medical University Minhealthsocdevelopment», office phone: 8(383) 216-58-45
Vakulin Gennady Mikhaylovich — candidate of medical sciences, senior research assistant of CSRL SEI HPE «Novosibirsk State Medical University Minhealthsocdevelopment», office phone: 8(383) 226-35-60
List of the Literature:
1. Belkin V. Sh. Morphology of some internals at influence of the general vertical vibration and high mountains: autoref. dis... cand. Medical sciences / V. Sh. Belkin. — Dushanbe, 1974. — 21 P.
2. Gogolev O. I. Mechanisms of disturbance of homeostasis, induced stress-vibratory damage / O. I. Gogolev, N. N. Malyutin // Medicine of work and industrial bionomics. — 2000. — № 4. — P. 20-25.
3. Morphology of internals at vibration action: monography / Y. A. Rakhimov [etc.]. — Dushanbe: Donish, 1979. — 136 P.
4. Sarkisov D. S. Ultrastructural bases of compensatory processes at stress / D. S. Sarkisov // Materials of plenum of the All-Union scientifically-medical society physiopathologists. — Yerevan, 1972. — P. 105-106.
5. Timoshin S. S. Biological role of reactive inhibition of mitosis at stress / S. S. Timoshin // Arh. Pathologies. — 1983. — V. XLV, № 4. — P. 83-87.
6. Trapeznikova N. K. Some responses of organism of animals to the dosed out vibratory influence of various localization: an autoref. dis... cand. of med., sciences / N. K. Trapeznikova. — Tomsk, 1974. — 24 P.
7. Shakhlamov V. A. Capillaries: elektron-microscopical research: monography / V. A. Shahlamov. — M: Medicine, 1971. — 200 P.
8. Shiokawa J. The rate of re-endothelialization correlates inversely with the degree of the
following intimal thickening in vein grafts: elektron microscopic and
immunohictochemical studies / J. Shiokawa [et al.] // Virchows Arch. A. Pathol. Anat. —
1989. — Vol. 415, N 3. — P. 225-236.
