CC BY
66
рогеназы в нейронах головного мозга крыс разного пола // Дальневост. мед. журнал. - 2011. - №1. - С. 86-88.
11. Mellon S.H., Griffin L.D., Compagnone N.A. Biosynthesis and action of neurosteroids. Novel brain function: biosynthesis and actions of neurosteroids in neurons // Brain Res Rev. - 2001. - Vol. 37, №1-3. - P. 3-12.
12. Michele F., Longone P., Romeo E. et al. Decreased plasma and cerebrospinal fluid content of neuroactive steroids in Parkinson's disease // Neurol. Sci. - 2003. - Vol. 24, №3. - P. 172-173.
13. Schwarz S., Pohl P. Steroid Hormones and Steroid Hormone Binding Globulins in Cerebrospinal Fluid Studied
in Individuals with Intact and with Disturbed Blood-Cerebrospinal Fluid Barrier // Neuroendocrinology. - 1992. - Vol. 55. - P. 174-182
14. Tsutsui K.. Neurosteroid biosynthesis and action in the Purkinje cell // J. Experimental Neuroscience. - 2009. -№2. - P. 1-12.
Координаты для связи с авторами : Рыжавский Борис Яковлевич — доктор мед. наук, профессор, зав. кафедрой гистологии, цитологии, эмбриологии ДВГМУ; Задворная Ольга Викторовна — аспирант кафедры гистологии, цитологии, эмбриологии ДВГМУ, e-mail: zadvornaya.87@ mail.ru, тел.: 8(4212) 52-05-48.
□□□
УДК 591.463.05 : 616 - 001.18/.19 И.Ю. Саяпина
РЕМОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОСТАТЫ КРЫС ПРИ АДАПТАЦИИ К НИЗКИМ ТЕМПЕРАТУРАМ И В ОТДАЛЕННЫЕ СРОКИ ПОСЛЕ АДАПТАЦИИ
Амурская государственная медицинская академия, 675000, ул. Горького, 95, тел.: 8(4162) 52-53-56, e-mail: [email protected], г. Благовещенск
Результаты многочисленных исследований свидетельствуют о нестабильном функционировании мужской репродуктивной системы в период адаптации к климато-географическим (метеорологическим) факторам среды, одним из которых являются низкие сезонные температуры. Так, установлено [3] влияние целого ряда метеорологических факторов, включая низкие температуры, на качественные и количественные показатели спермограм-мы. Описываются сезонные флуктуации концентрации и подвижности сперматозоидов у мужчин, причем колебания оказались особенно выраженными при работе, связанной с постоянным пребыванием на открытом воздухе [11], что подчеркивает роль температурного фактора в сезонных изменениях сперматогенеза.
Полноценное осуществление репродуктивной функции у мужчин в значительной мере зависит от структурно-функционального состояния добавочных желез, таких как простата и семенные пузырьки. Однако структурные изменения простаты, обусловленные адаптацией к метеорологическим факторам, остаются недостаточно изученными, что объясняется естественными препятствиями для взятия образцов ткани простаты человека для морфологического анализа. В подобных ситуациях на первое место выходят экспериментальные методы исследования [6-8, 10, 13-15], которые позволяют моделировать большинство из экстремальных воздействий на организм и дают возможность получить материал для морфологического исследования. В связи с этим целью настоящего экспериментального исследования являлось изучить
структурные аспекты ремоделирования простаты крыс при адаптации организма к низким сезонным температурам и в отдаленные сроки после завершения адаптации.
Материалы и методы
Эксперимент был проведен на 90 белых нелинейных крысах-самцах с массой тела 200-250 г. Крыс I и II экспериментальных групп охлаждали ежедневно в течение 4 нед., что соответствует первому этапу адаптации организма к низким температурам [5], при температуре -15°С по 3 ч ежедневно. Интактные животные, содержавшиеся в виварии при температуре 18-20°С, составили группу контроля. Умерщвление животных I группы проводили на следующий день после окончания эксперимента. Для изучения отдаленных последствий адаптации к низким температурам животных II группы умерщвляли через 8 нед. после окончания эксперимента. Все манипуляции проводились в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных».
Материалом для гистологического исследования стали дорсальные и латеральные доли простаты (ДЛП). ДЛП крыс является морфологическим эквивалентом простатических желез человека, широко используется в экспериментальных исследованиях для моделирования воспалительных и гиперпластических процессов, а полученные результаты могут быть экстраполированы на человека [11, 14, 15]. ДЛП фиксировали в 10% нейтральном формалине, обезвоживали и заливали в парафин. Гистологическая обработка включала в себя окраску парафи-
новых срезов ДЛП гематоксилином и эозином по Ван Гизону. Нейтральные полисахариды и гликопротеины выявляли при помощи PAS-реакции. Для получения полутонких срезов ДЛП фиксировали в 2,5% глютаральде-гиде, постфиксировали в четырехокиси осмия и заливали в смесь эпона и аралдита, полутонкие срезы окрашивали толуидиновым синим.
Морфометрическое исследование проводили при помощи аппаратно-программного комплекса, состоящего из программного обеспечения для количественного анализа ВидеоТесТ - Морфология 5.0, цифровой камеры DCM 130, адаптированной к световому микроскопу «Микромед-1», и персонального компьютера.
Для статистической обработки количественных данных использовали программное обеспечение Statistics 6.0. Для проверки гипотезы нормальности распределения значений в выборках использовали тест Колмогорова-Смирнова, после чего выборки сравнивались при помощи t-критерия Стьюдента, различия считались значимыми при р<0,05.
Результаты и обсуждение
Морфофункциональная характеристика ДЛП интакт-ных крыс подробно освещена в работах [6, 10, 15]. В данной работе более подробно будет рассмотрена структурная организация ДЛП крыс экспериментальных групп.
При обзорной микроскопии ДЛП крыс I группы обращает внимание расширение прослоек рыхлой волокнистой соединительной ткани, расположенной между секреторными отделами и выводными протоками железы (рис. 1). Морфометрическое исследование показало, что относительная площадь стромы ДЛП увеличилась по сравнению с группой контроля на 77% (р<0,05). При окрашивании срезов по методу Ван Гизона в соединительной ткани, находящейся между секреторными отделами и выводными протоками, располагается небольшое количество коллагеновых волокон, которые также обнаруживаются вокруг ацинусов и протоков железы, где густо оплетают гладкие миоциты стромального слоя; эластические волокна, окрашивающиеся в желтый цвет, представлены в меньшем количестве.
Рис. 1. ДЛП после 4 нед. адаптации. В просветах ацинусов видны скопления клеток гематогенной природы. Прослойки рыхлой соединительной ткани между ацинусами расширены, строма железы умеренно инфильтрирована лимфоцитами. Окраска гематоксилином и эозином. Увеличение 10x20
Резюме
Изучены структурные преобразования в простате крыс при адаптации организма к низким температурам и в отдаленные сроки после адаптации. Установлено, что после 4 нед. адаптации в простате отмечается усиление секреторной и пролиферативной активности железистого эпителия, реакция стромы проявляется в виде интерстициального отека. В простате некоторых крыс на первый план выходят воспалительные изменения в виде лимфоцитарной инфильтрации стромы и накопления клеток воспалительного экссудата в просветах секреторных отделов железы. Через 8 нед. после завершения адаптации развиваются гипертрофия и очаговая гиперплазия железистого эпителия простаты, наблюдаются его дегенеративные изменения с массовой гибелью эпителиоцитов, угнетается пролифера-тивный потенциал гландулоцитов, отмечается диффузный фиброз стромы железы.
Ключевые слова: простата, адаптация, низкие температуры, железистый эпителий, гипертрофия, гиперплазия, пролиферация.
I.Y. Sayapina
REMODELING OF THE RAT PROSTATE ADAPTING TO LOW TEMPERATURES AND IN LATE PERIODS AFTER ADAPTATION
The Amur state medical academy, Blagoveshchensk Summary
The structural transformation in the prostate of rats during adaptation to low seasonal temperatures and in the late periods after adaptation was determined. It was confirmed that after 4 weeks of adaptation secretory and proliferative activity of glandular epithelium in the prostate increased, stroma reaction is manifested in the form of interstitial edema. In the prostate of some rats inflammatory changes in the form of lym-phocytic infiltration of the stroma cells and accumulation of inflammatory exudate in the lumen of the secretory parts of glands developed. After 8 weeks prostate hypertrophy and focal hyperplasia of the glandular epithelium were observed, in the cells of the glandular epithelium degenerative changes and massive loss of epithelial cells predominated, proliferative potential of glandular cells is inhibited, there is diffuse fibrosis of the stroma of the prostate.
Key words: prostate, adaptation, low temperatures, glandular epithelium, hypertrophy, hyperplasia, proliferation.
Концевые отделы и выводные протоки ДЛП у большинства крыс сохраняют обычный план строения. В просветах ацинусов ДЛП у некоторых крыс встречаются скопления клеток гематогенной природы, среди которых идентифицируются нейтрофильные и эозинофиль-ные лейкоциты, а также более крупные клетки, по своим морфологическим характеристикам сходные с макрофагами (рис. 1). Строма железы в таких случаях, как правило, умеренно инфильтрирована лимфоцитами. В ряде случаев имеет место более выраженная лимфоцитарная инфильтрация стромы, причем более высокая плотность расположения лимфоцитов в единице площади наблю-
Рис. 2. ДЛП после 4 нед. адаптации. Диффузная лимфоцитарная
инфильтрация стромы в дистальном сегменте железы. Более высокая плотность расположения лимфоцитов отмечается в субкапсулярной зоне. Окраска гематоксилином и эозином. Увеличение 10x20
Рис. 3. ДЛП после 4 нед. адаптации. Гипертрофия и вакуолизация зоны Гольджи в цитоплазме главных клеток. В области зоны Гольджи и непосредственно под плазмалеммой располагается множество мелких везикул. Полутонкий срез. Окраска толуидиновым синим. Увеличение 10x100
далась в субкапсулярной зоне ДЛП (рис. 2). Следует отметить, что в просветах ацинусов и выводных протоков ДЛП крыс с выраженной лимфоцитарной инфильтрацией стромы клетки воспалительного экссудата не обнаруживались. Таким образом, зависимость между степенью лимфоцитарной инфильтрации стромы и наличием клеток воспалительного экссудата в просветах ацинусов ДЛП не прослеживается.
В цитоплазме секреторных эпителиоцитов ДЛП, по сравнению с группой контроля, уменьшается содержание ШИК-позитивных веществ. Секрет железы, обнаруживающийся в небольшом количестве в просветах концевых отделов и выводных протоков ДЛП, характеризуется, напротив, высоким содержанием ШИК-позитивных веществ, аналогично секрету ДЛП крыс из группы контроля.
Исследование полутонких срезов ДЛП показало, что главные клетки находятся в состоянии высокой функциональной активности, в ядрах гландулоцитов преобладает
Рис. 4. ДЛП через 8 нед. после завершения адаптации. Участок гиперплазии эпителия. На поверхности эпителиального пласта находится группа клеток с вакуолизированной цитоплазмой и деформированными ядрами. Полутонкий срез.
Окраска толуидиновым синим. Увеличение 10x100
эухроматин, ядрышки крупные (рис. 3). По сравнению с контрольной группой, зона Гольджи в цитоплазме главных клеток гипертрофирована, в области зоны Гольджи и непосредственно под плазмалеммой располагается большое количество вакуолей мелкого размера (рис. 3). В некоторых секреторных отделах ДЛП от апикальных поверхностей главных эпителиоцитов отделяются довольно крупные фрагменты цитоплазмы разнообразной формы, содержащие секреторные вакуоли, что указывает на смену типа секреции. В физиологических условиях для эпителия ДЛП характерен мерокриновый тип секреции [1, 14]. Смена мерокринового типа секреции гландулоцитов на апокриновый тип, вероятно, является следствием усиления секреторной активности и, как известно, встречается в простате при экстремальных воздействиях [1, 14]. Усиление секреторной активности гландулоцитов и, как следствие, частичная смена типа секреции гландуло-цитов, могут быть частью общего адаптационного синдрома, развивающегося в период адаптации организма к низким температурам.
Адаптация к низким температурам стимулирует процессы соматической полиплоидии в ДЛП, на что указывает увеличение численности двуядерных гландулоцитов. По данным количественного анализа, у крыс I группы численность гландулоцитов с двумя ядрами увеличилась на 113% (р<0,05).
Полиплоидия железистого эпителия простаты считается одним из первых признаков его гиперплазии [12, 14],
Рис. 5. ДЛП через 8 нед. после завершения адаптации. В составе эпителия концевых отделов появляются гландулоциты с признаками вакуолярной дегенерации цитоплазмы, образующие скопления из 5-10 клеток. Полутонкий срез. Окраска толуидиновым синим. Увеличение 10x100
однако морфологические и количественные признаки гипертрофии и гиперплазии эпителия в ДЛП крыс I группы отсутствуют. Недавние исследования показали, что клетки, способные к полиплоидизации, отвечают на любой стресс быстрым накоплением геномов [2]. По данным этих же авторов, полиплоидия всегда сопровождается повышением метаболической пластичности при адаптации клеток к окислительному стрессу. Предыдущие исследования показали, что адаптация к низким температурам сопровождается развитием окислительного стресса в простате [6], поэтому увеличение числа полиплоидных клеток в ДЛП можно рассматривать как компенсаторный резерв железистого эпителия ДЛП, реализующийся в условиях воздействия экстремальных факторов среды.
Через 8 нед. после завершения адаптации к низким сезонным температурам (II экспериментальная группа) ДЛП крыс претерпевает значительные структурные перестройки. При обзорной микроскопии в эпителии секреторных отделов обнаруживаются участки гиперплазии, в которых двурядный эпителий становится многорядным, но более детально участки гиперплазии железистого эпителия просматриваются на полутонких срезах (рис. 4). Наличие гипертрофии и очаговой гиперплазии железистого эпителия простаты объективно подтверждается результатами морфометрического исследования ДЛП (таблица). Относительная площадь железистого эпителия у крыс II группы возрастает на 63%, достоверно увеличивается высота главных эпителиоцитов (р<0,05).
Феномен спонтанной гиперплазии эпителия, обнаруженный у крыс II группы, встречается в ДЛП крыс при окислительном стрессе различного генеза, а также при старении [9, 10, 14]. Механизм развития гипертрофии и гиперплазии эпителия простаты при окислительном стрессе в настоящее время связывают с повышением активности 5а-редуктазы, катализирующей превращение тестостерона в дигидротестостерон [10, 14]. Дигид-ротестостерон, активность которого в 1,5-2 раза выше, чем у тестостерона, стимулирует синтез белка в клетках эпителия простаты, что лежит в основе ее гипертрофии и гиперплазии клеток [14]. Вероятнее всего, гипертро-
Морфометрические характеристики основных гистологических структур дорсолатеральной простаты (М±m)
Морфометрические показатели Контроль I группа II группа
Площадь эпителия (мкм2) 1580,04 ±260,24 1499,53 ±154,97 2586,92 ±213,80*
Площадь просветов (мкм2) 11304,90 ±2187,22 11041,26 ±1229,78 16680,59 ±1962,57*
Площадь стромы (мкм2) 1681,35 ±380,02 2979,75 ±422,25* 4656,01 ±816,55*
Высота эпителия (мкм) 21,95 ±0,20 23,24 ±0,16 24,48 ±0,50*
Диаметр ядер (мкм) 5,90 ±0,04 5,32 ±0,03 5,18 ±0,06
Полиплоидия (усл. ед.) 0,75 ±0,11 1,60 ±0,21* 0,42 ±0,09*
Примечание. *— различия статистически достоверны по сравнению с контролем при р< 0,05.
фия и гиперплазия эпителия ДЛП, обнаруженная у крыс II группы, является отдаленным следствием повышения пролиферативной и синтетической активности эпителио-цитов, индуцированной развитием общего адаптационного синдрома у крыс I группы, неотъемлемой частью которого является окислительный стресс.
Концевые отделы простаты крыс II группы, и в большей степени выводные протоки железы, выглядят расширенными, в некоторых концевых отделах отмечается очаговая десквамация эпителия. Площадь просветов секреторных отделов и выводных протоков, по сравнению с контролем, увеличена на 47% (таблица). Расширение выводных протоков в 2-3 раза с явлениями стаза секрета в концевых отделах простаты описывается у крыс и при стрессовых состояниях другой природы [7, 13].
Прослойки соединительной ткани между ацинусами расширены, содержат большое количество коллагеновых и эластических волокон. Площадь сечения фиброзно-мы-шечной стромы простаты увеличена на 176% (р<0,05). Разрастание и фиброз соединительной ткани, образующей строму внутренних органов, являются универсальной адаптивной реакцией на действие неблагоприятных факторов среды, то есть увеличение относительной площади стромы простаты с явлениями фиброза, обнаруженное у крыс II группы, представляет собой структурный след общего адаптационного синдрома.
Численность двуядерных гландулоцитов в ДЛП крыс II группы уменьшается относительно контроля на 44% (р<0,05), что указывает на угнетение пролиферативного потенциала железистого эпителия. Известно, что компенсаторная гиперплазия железистого эпителия является обратимым явлением [4], поэтому снижение митотичес-кой активности гландулоцитов доказывает обратимый характер спонтанной гиперплазии эпителия простаты и, возможно, является необходимым условием для восстановления нормальной структуры эпителиального пласта.
При изучении полутонких срезов ДЛП крыс II группы обращает внимание депрессивный характер структурных перестроек железистого эпителия. В составе эпителия концевых отделов встречаются главные эпителиоциты с вакуолизированной цитоплазмой и деформированным ядром. Гландулоциты с признаками вакуолярной деге-
нерации располагаются в виде скоплений из 5-10 клеток (рис. 5), гораздо реже встречается одиночное расположение вакуолизированных клеток. В некоторых секреторных отделах дегенеративные изменения приобретают выраженный характер и затрагивают практически все клетки эпителиального пласта. В просвете этих ацинусов располагаются видоизмененные эпителиоциты с пикно-тичными ядрами. Вероятно, обнаруженная вакуолярная дегенерация и массовая гибель гландулоцитов являются результатом истощения компенсаторно-приспособительных реакций эпителиоцитов [4], которые во время адаптации к низким температурам находились в состоянии гиперфункции.
В связи с вышеизложенным, можно предполагать, что структурные преобразования ДЛП, подобные обнаруживаемым через 8 нед. после завершения адаптации к низким температурам, могут играть существенную роль в этиологии и патогенезе нарушений фертильности, связанных со сменой сезонов года. Они представляют интерес для дальнейшего, более глубокого изучения.
Выводы
1. После 4 нед. адаптации организма к низким температурам в простате крыс отмечается повышение секреторной и пролиферативной активности железистого эпителия, реакция стромы проявляется в виде интерсти-циального отека.
2. В простате некоторых крыс после 4 нед. адаптации ДЛП появляются морфологические признаки воспаления в виде лимфоцитарной инфильтрации стромы и накопления клеток воспалительного экссудата в просветах секреторных отделов железы.
3. Структурные преобразования простаты через 8 нед. после завершения адаптации представлены дилатацией секреторных отделов и выводных протоков простаты, фиброзом интерстициальной соединительной ткани, гипертрофией и очаговой гиперплазией железистого эпителия, дистрофическими изменениями и массовой гибелью гландулоцитов; пролиферативный потенциал эпителия угнетается.
Литература
1. Ананьев В. А., Лушникова Е.Л., Абдуллаев Н.А. и др. Влияние общей вибрации на структуру предстательной железы // Бюл. экспер. биол. и мед. - 2008. - Т. 146, №11. - С. 573-579.
2. Анацкая О.В., Виноградов А. Е. Особенности метаболизма полиплоидных клеток млекопитающих по данным биоинформатического анализа // Цитология. - 2010. - Т. 52, №1. - С. 52-62.
3. Василевская С.Е., Е.Г. Головина, А.О. Карелин и др. Влияние динамики метеорологических и космофизи-
ческих факторов на процесс сперматогенеза // Проблемы репродукции. - 2004. - № 5. - С. 104-105.
4. Казанин В.И. Систематика клеточных реакций в патологии. - М.: Медицина, 2004. - 104 с.
5. Машанов А. А., Булыгин Г.В. Изменения некоторых регуляторных параметров организма человека в процессе адаптации к экологическим условиям Крайнего Севера // Вестник КрасГАУ. - 2006. - №10. - С. 170-172.
6. Саяпина И.Ю. Структурно-функциональная организация предстательной железы крыс при адаптации организма к низким сезонным температурам // Вестник новых медицинских технологий. - Тула, 2010. - Т. XVII, №2. - С. 36-39.
7. Троценко Б.В., Лугин И.А. Морфофункциональ-ное состояние стромы и паренхимы простаты молодых крыс при гипокинетическом стрессе и воздействии КВЧ-сигналов // Карповские чтения: мат-лы II Всеукр. науч. конф. - Днепропетровск, 2005. - 93 с.
8. Gomes N.N., Alvares S.M., Zirulnik F. et al. Morfological changes and oxidative stress in rat prostate exposed to a non-carcinogenic dose of cadmium / // Toxicol. Lett. - 2004. - Vol. 153, №3. - P. 365-376.
9. Aydin A., Arsova-Sarafinovska Z, Sayal A. et al. Oxidative stress and antioxidant status in non-metastatic prostate cancer and benign prostatic hyperplasia // Clinical Biochemistry. - 2006. - Vol. 39, №2. - P. 176-179.
10. Banerjee P.P., Banerjee S., Lai J.M. et al. Age-dependent and Lobe-Specific Spontaneous Hyperplasia in the Brown Norway Rate Prostate // Biology of Reproduction. -1998. - Vol. 59, №5. - P. 1163-1170.
11. Hu H., Besser M. In: Occupation Environmental Reproduction. Hazards. Ed. P. Maureen. - 1992. - Р. 218-232.
12. Lopez-Beltran A., Qian J., Montironi R. et al. Adenomatous Hyperplasia (Adenosis) of the Prostate: DNA Ploidy and Immunophenotype // International Journal of Surgical Pathology. - 2005. - Vol. 13, №2. - P. 167-173.
13. Mukerjee В., Raj an T. Morphometric study of rat prostate in normal and under stressed condition // J. Anat. Soc. India. - 2004. - Vol. 53, №2. - P. 29-34.
14. Sluczanowska-Glabowska S., Laszczynska M., Glabowski W. Morphology of the epithelial cells and expression of androgen receptor in rat prostate dorsal lobe in experimental hyperprolactinemia // Folia Histochemicaetcyto biologia. - 2006. - Vol. 44, №1. - P. 25-30.
15. Suwa Т., Nyska A., Peckham John C. et al. A retrospective analysis of background lesions and tissue accountability for male accessory sex organs in Fisher-344 rats // Toxicologic Pathology. - 2001. - Vol. 29, №4. - P. 901-910.
Координаты для связи с автором: Саяпина Ирина Юрьевна — канд. мед. наук, доцент кафедры гистологии АГМА, тел.: 8(4162) 52-53-56, e-mail: [email protected].
□□□
