CC BY
35
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2018 - V. 25, № 3 - P. 142-147
УДК: 599.323.4-114.73-114.76:615.357 DOI: 10.24411/1609-2163-2018-16140
ВЛИЯНИЕ КАЛЬЦИЯ И ТЕТРАЙОДТИРОНИНА НА МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАТЕХОЛАМИНСОДЕРЖАЩИХ СТРУКТУР ТИМУСА
И.М. ДЬЯЧКОВА, О.В. ПАВЛОВА, В.Е. СЕРГЕЕВА
ФГБОУ ВО «Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова», Московский просп., д. 15, Чебоксары, Чувашская Респ., 428010, Россия, e-mail: [email protected]
Аннотация. Изучение структурных преобразований и катехоламинсодержащих структур тимуса на введение тетрайодтиронина и кальция с питьевой водой представляют научный интерес.
С помощью люминесцентно-гистохимического метода изучены катехоламинсодержащие структуры тимуса при поступлении соли кальция и введении тетрайодтиронина. Цитоспектрофлуоримет-рией определены количественные содержания катехоламинов с помощью люминесцентного микроскопа ЛЮМАМ-4 с дополнительной насадкой ФМЭЛ-1А. В структурах тимуса животных при поступлении кальция с питьевой водой отмечено достоверное увеличение люминесценции катехоламинов в мозговом веществе долек тимуса и тучных клетках, а в макрофагах на границе коркового и мозгового вещества и коркового вещества долек тимуса, наоборот, - их снижение. Введение тетрайодтиронина в течение 7 суток эксперимента приводит к повышению интенсивности люминесценции ка-техоламинов в люминесцирующих гранулярных клетках тимуса крыс, в остальных исследуемых структурах тимуса изменяется в противоположном направлении. Через 14 и 28 суток воздействия терайодтиронином во всех исследуемых структурах тимуса определены однонаправленные изменения в виде снижения интенсивности люминесценции катехоламинов. Эти различия наиболее часто выражены в лимфоцитах мозгового вещества долек тимуса.
Ключевые слова: тимус, катехоламины, кальций, тетрайодтиронин, люминесцирующие грану-лосодержащие клетки.
Актуальность. В создании определенного биоаминного обеспечения тимуса участвуют люминесцирующие гранулярные клетки (ЛГК) долек и тучные клетки [3]. Важную роль выполняют антигенпредставляющие клетки как посредники иммунной и нейроэндокринной систем в тимусе. Известно, что морфофункцио-нальное состояние тимуса зависит от активности симпатоадреналовой системы. Макрофаги и дендритные клетки, секретируя иммунорегу-ляторные факторы, в том числе и биогенные амины, изменяют количество и соотношение нейромедиаторов в микроокружении тимоци-тов [12]. Катехоламины активно влияют на селекцию тимоцитов, участвуют в процессах пролиферации и дифференцировки, регуляции созревания Г-клеток [11,13].
Кальций принимает участие во многих жизненно важных процессах [4], также участвует в высвобождении катехоламинов из надпочечников и выделении нейромедиаторов пре-синаптическими нервными окончаниями [12].
Тиреоидные гормоны оказывают в организме многообразные эффекты. Это объясняется тем, что в ядрах клеток практически всех органов и тканей есть рецепторы к ним. Ти-
реоидные гормоны способны усиливать чувствительность адренорецепторов к катехолами-нам и увеличивать их количество на поверхности клеток [6]. В связи с вышеизложенным лю-минесцентно-гистохимические исследования катехоламинсодержащих структур тимуса при введении тетрайодтиронина и при поступлении кальция с питьевой водой представляют научный интерес.
Цель исследования - изучение структурных преобразований и катехоламинсодержащих структур тимуса на введение тетрайодтиронина и кальция с питьевой водой.
Материалы и методы исследования. В работе использовали половозрелых крыс-самцов, содержавшихся в условиях лабораторного вивария при естественном освещении и сбалансированном рационе питания. Все эксперименты проведены в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» («Приказ МЗ РФ от 19.06.2003 г. № 267») и в соответствии с «Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или иных научных целях».
Животные, получавшие раствор хлорида
кальция с питьевой водой, разделены на 2 группы: интактные (контрольные) - 15 особей получали питьевую воду «Сестрица-природная», соответствующую требованиям ГОСТ Р 52109-2003, СанПиН 2.1.4.1116-02; вторая - 15 особей, которые употребляли в течение 60 дней питьевую воду «Сестрица-природная», соответствующую требованиям ГОСТ Р 52109-2003, СанПиН 2.1.4.1116-02 с добавлением хлорида кальция в концентрации 235 мг/л в пересчете на кальций.
В эксперименте с тетрайодтиронином животные разделены на следующие группы: контрольная - 15 особей - внутримышечно им ежедневно вводили 1 мл физраствора (Россия, «Гематек») в течение 7, 14, и 28 суток; опытная группа - 15 особей - им ежедневно внутримышечно вводили тетрайодтиронин (1-тироксин, Германия, «Берлин Хеми») по 1 мл, утром (7.30 - 8.30) в течение 7, 14, и 28 суток.
Животные были выведены из эксперимента во второй половине дня (14:00 - 16:00) путем декапитации. Для гистологического исследования забирали тимус. С целью выявления кате-холаминов орган замораживали, в последующем готовили криостатные срезы и ставили люминесцентно-гистохимическую реакцию Фалька-Хиларпа в модификации Е.М. Крохи-ной [8].
Срезы тимуса инкубировали в термостате в течение 60 минут при температуре 80°С в парах формальдегида («Лабтех», Россия). Метод основан на реакции конденсации катехоламинов формальдегидом с образованием 1,2,3,4-тетрагидроизохинолинов, которые в результате дегидрирования превращаются в 3,4-дигидроизохинолины. Кетотаутомеры продуктов реакции образуют люминесцирующий комплекс, дающий изумрудно-зеленую флуоресценцию при облучении видимым сине-фиолетовым светом.
Цитоспектрофлуориметрией определяли количественное содержание катехоламинов с помощью люминесцентного микроскопа ЛЮМАМ-4 с дополнительной насадкой ФМЭЛ-1 А. Для выявления интенсивности свечения катехоламинов использовали сетофильтр № 6 (длина волны 480 нм). Показания снимались с табло усилителя в условных единицах (у.е.). Полученные данные обрабатывались статистически с использованием табличного редактора Excel из пакета прикладных программ Microsoft Office 2010. Оценку достоверности различий
средних величин проводили с применением критерия Манна-Уитни. Вычисляли: М - среднеарифметическая величина, т - стандартная ошибка среднего значения, р - достоверность различия показателей подопытных групп по сравнению с контрольной группой: * - р^0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001.
Результаты и их обсуждение. Люминес-центно-гистохимическое исследование тимуса лабораторных крыс методом Фалька-Хиларпа в модификации Е. М. Крохиной показало хорошо выраженное дольчатое строение органа. Во внутренней части коркового слоя долек тимуса опытных животных при поступлении кальция с питьевой водой, в области коркового и мозгового вещества долек тимуса в один или два ряда располагаются ЛГК, окружая непрерывным слоем мозговое вещество в виде кольца или ободка. Эти клетки более крупные и лежат компактно, сильно варьируют по форме и размерам. В их цитоплазме содержатся крупные гранулы с беловато-желтой люминесценцией. В клетках четко прослеживаются межгранулярные пространства. Ядра люминесцирующих гранулосодержа-щих клеткок не люминесцируют [1].
Среди биоаминсодержащих клеток дольки тимуса достаточно часто встречаются тучные клетки (ТК). Изумрудно-зеленые нервные волокна определяются по ходу кровеносных сосудов. Иногда одиночные нервные волокна проходят в паренхиму железы и вплотную подходят к ЛГК коркового вещества долек.
Характер распределения катехоламинов в структурах тимуса контрольных животных был следующим: наибольшая интенсивность люминесценции была обнаружена в макрофагах на границе коркового и мозгового вещества и коркового вещества долек тимуса на уровне 9,62±0,71 у.е. и 8,72±0,17 у.е. соответственно, самые низкие уровни катехоламинов регистрировались в паренхиме мозгового вещества (3,71±0,29 у.е.) долек тимуса и в тучных клетках (4,50±0,18 у.е.) (табл. 1).
Поступающий с питьевой водой кальций способствовал, в сравнении с контрольными животными, увеличению катехоламинов в лимфоцитах мозгового вещества и в тучных клетках (4,59±0,12 у.е. и 5,69±0,19 у.е. (р<0,05) соответственно). В ЛГК на границе коркового и мозгового вещества и коркового вещества была выявлена тенденция к снижению исследуемого биоамина.
Таблица 1
Интенсивность люминесценции катехоламинов в структурах тимуса экспериментальных животных (M±m, у.е.)
Структуры тимуса Группы животных
контрольная с кальцием
Макрофаги на границе коркового и мозгового вещества 9,62±0,71 8,96±1,96
коркового вещества 8,72±0,17 8,06±0,17*
Тучные клетки 4,50±0,18 5,69±0,19*
Лимфоциты коркового вещества 5,46±0,29 5,03±0,13
мозгового вещества 3,71±0,29 4,59±0,12*
Примечание: * - различия достоверны с контрольной группой (p<0,05)
Таблица 2
Интенсивность люминесценции катехоламинов в структурах тимуса лабораторных крыс контрольной и опытной групп, (М±т, у.е.)
Структуры тимуса Сроки воздействия
7 суток 14 суток 28 суток
Группы экспериментальных животных
Контрольная группа Опытная группа Контрольная группа Опытная группа Контрольная группа Опытная группа
Тучные клетки 0,3±0,06 0,089±0,02* 0,37±0,01 0,29±0,13* 0,41±0,01 0,36±0,09*
Микроокружение тучных клеток 0,23±0,04 0,046±0,01* 0,22±0,02 0,16±0,05* 0,28±0,01 0,27±0,11*
ЛГК коркового вещества 0,07±0,01 0,16±0,02* 0,52±0,01 0,32±0,23* 0,43±0,02 0,31±0,18*
ЛГК между корковым и мозговым веществом 0,16±0,05 0,27±0,06* 0,55±0,16 0,43±0,01* 0,53±0,09 0,44±0,09*
Лимфоциты мозгового вещества 0,18±0,01 0,05±0,02* 0,25±0,01 0,15±0,03* 0,2±0,07 0,09±0,02*
Лимфоциты коркового вещества 0,14±0,01 0,09±0,02* 0,27±0,01 0,16±0,05* 0,29±0,06 0,17±0,14*
Примечание: * - различия достоверны с контрольной группой (p<0,05)
Сопоставляя результаты исследования содержания катехоламинов в структурах тимуса опытной группы с контрольными животными, можно отметить несколько отличительных особенностей. Так, у животных, употреблявших с питьевой водой кальций, в тучных клетках и лимфоцитах мозгового вещества тимуса интенсивность люминесценции катехоламинов увеличилась, а в макрофагах коркового вещества - снизилась. Доказано участие катехола-минов в иммунных реакциях, связанных с усилением пролиферации лимфоцитов [11] и выходом части клеток на периферию [10]. Также известно, что катехоламины усиливают фагоцитарную активность макрофагов [12]. Выяв-
ленные закономерности распределения кате-холаминов между структурами тимуса при поступлении в организм соли кальция с питьевой водой, возможно, направлены на коррегирова-ние иммунитета [5].
Люминесцентно-гистохимический метод исследования микроанатомического строения и клеточного состава тимуса животных, получавших тетрайодтиронин, позволил выявить классическое строение тимуса. В срезах тимуса крыс опытной группы, по сравнении с контрольной, в поле зрения визуально отмечено уменьшение числа люминесцирующих гранулярных клеток.
При введении препарата тетрайодтиронина в течение 7 суток обнаружены следующие изменения: интенсивность люминесценции катехолами-нов в люминесцирующих гранулярных клетках тимуса крыс опытной группы выше, чем в контрольной (в 2,3 раза в ЛГК коркового вещества, в 1,7 раза в ЛГК между корковым и мозговым веществом долек), обеспеченность нейроме-диаторными биоаминами в остальных исследуемых структурах тимуса изменяется в противоположном направлении (в опытной группе животных ниже, чем в контрольной в 1,5 раза в лимфоцитах коркового вещества, в 3,6 раза в лимфоцитах мозгового вещества, 3,4 раза в тучных клетках, в 5 раз в микроокружении тучных клеток) (табл. 2).
Через 14 и 28 суток экспериментального воздействия во всех исследуемых структурах тимуса отмечаются однонаправленные изменения в виде снижения интенсивности люминесценции катехоламинов в опытной группе по сравнению с контрольной. Наиболее выражены эти различия в лимфоцитах мозгового вещества дольки тимуса в течение 28 суток проведения исследования - интенсивность люминесценции катехоламинов в опытной группе крыс в 2,2 раза ниже, чем в контрольной. Известно, что тиреоидные гормоны способны усиливать чувствительность адренорецепторов к катехо-
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2018 - V. 25, № 3 - P. 142-147
ламинам и повышать плотность некоторых ад-ренорецепторов на поверхности клеток [6].
Тиреоидное и адреналовое звенья взаимосвязаны и имеют общие центральные механизмы регуляции. Функциями этих систем управляют тропные гормоны аденогипофиза. Тиролиберин гипоталамуса стимулирует не только тиреотропный, но также и адренокор-тикотропный гормоны гипофиза [7]. Йодсо-держащие гормоны щитовидной железы обладают способностью к стабилизации биомембран, оказывают влияние на клеточный иммунитет [9].
Катехоламины подавляют ТТГ-зависимую секрецию тиреоидных гормонов, адреналин способен ингибировать монодейодирование тироксина в щитовидной железе. С другой стороны, обнаружено, что содержание катехоло-вых аминов в гипоталамусе зависит от уровня гормонов щитовидной железы. В частности, при гипертиреозе снижается концентрация дофамина в нём [2].
Таким образом, результаты проведенных исследований показали, что как поступление
кальция с питьевой водой, так и введение тет-райодтиронина вызывают характерные изменения нейромедиаторных биогенных аминов в тимусе.
Выводы:
1. В клеточных структурах тимуса животных, употреблявших соединения кальция, произошли достоверные изменения люминесценции катехоламинов, по сравнению с контрольными животными, которые выражались в увеличении люминесценции катехоламинов в тучных клетках и в тимоцитах мозгового вещества (от 4,59±0,12 у. е. до 5,69±0,19 у. е.; р<0,05).
2. Введение тетрайодтиронина лабораторным крысам в течение 7 суток приводит к достоверному повышению интенсивности люминесценции катехоламинов в ЛГК, расположенных между корковым и мозговым веществом и в корковом веществе. Введение же данного гормона в течение 14 и 28 суток - к снижению интенсивности люминесценции исследуемого нейромедиаторного биогенного амина во всех катехоламинсодержащих структурах тимуса.
CALCIUM AND TETRAIODOTHYRONINE EFFECTS ON MORPHOFUNCTIONAL CHARACTERISTICS OF THYMUS CATECHOLAMINE-CONTAINING STRUCTURES
I.M. DJACHKOVA, O.V. PAVLOVA, V.E. SERGEEVA
Chuvash State I.N. Ulyanov University, Moskovsky Av., 15, Cheboksary, Chuvash Republic, 428010, Russia,
e-mail: [email protected]
Abstract. It is scientific interest to investigate structural variations and thymic catecholamine-containing structures when entering tetra-iodothyronine and calcium-containing water. Thymic catechola-mine-containing structures were studied by means of luminescent-histochemical method when calcium salt and tetra-iodothyronine were introduced to rats. Quantitative content of catecholamines was determined by cytospectrofluorimetry by means luminescent microscope LUMAM-4 with conductor FMEL 1A. Significant increase of catecholamines luminescence was in the medulla of the thymic lobules and mast cells and decrease of catecholamines luminescence was in macrofages at the border of the cortex and medulla and the cortex of the thymic lobules, when animals drinked calcium-containing water. Catecholamines luminescence increased in luminescent granule cells of rats thymus, and it changed contrariwise in other investigated structures of thymus within 7 days of tetraiodothyronine injection. Catecholamines luminescence intensity decreased in all investigated structures of thymus within 14 and 28 days of tetra-iodothyronin injec-tion,and this disparity was most apparent in lymphocytes of the thymic lobule medulla.
Key words: thymus gland, catecholamines, calcium, tetra-iodothyronine, luminescent granule-containing cells.
Литература
1. Артемьева И.Л., Сергеева В.Е. Морфофункциональ-ная характеристика структур тимуса при экспериментальной тестэктомии. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2012. 96 с.
References
1. Artem'eva IL, Sergeeva VE. Morfofunkcional'naya harakteristika struktur timusa pri ehksperimental'noj testehktomii [Morphofunctional characteristic structures of the thymus in the experimental mastecto-mie]. CHeboksary: Izd-vo CHuvash. un-ta; 2012.
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2018 - V. 25, № 3 - P. 142-147
Russian.
2. Бизунок Т.А., Бизунок Н.А. Роль нейромедиа-торов в регуляции функции щитовидной железы // Медицинский журнал. 2006. № 2 (16). С. 10-12.
2. Bizunok TA, Bizunok NA. Rol' nejromediatorov v regulyacii funkcii shchitovidnoj zhelezy [The role of neurotransmitters in the regulation of thyroid function]. Medicinskij zhurnal. 2006;2 (16):10-2. Russian.
3. Гордова В.С., Ялалетдинова Л.Р., Ястребова С.А., Сергеева В.Е. Исследование катехоламин-содержащих структур тимуса мышей при введении хронического гонадотропина // Современные проблемы науки и образования. 2017. № 4.
3. Gordova VS, YAlaletdinova LR, YAstrebova SA, Sergeeva VE. Issledovanie katekholaminsoderzhash-chih struktur timusa myshej pri vvedenii hroni-cheskogo gonadotropina [Study of catecholamine-containing structures of thymus mice with the introduction of chorionic gonadotropin]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2017;4. Russian.
4. Дьячкова И.М., Сергеева В.Е. Морфофункцио-нальная характеристика SP-позитивных структур тимуса лабораторных крыс при получении кальция с водой // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2017. № 10. С. 241-245.
4. D'yachkova IM, Sergeeva VE. Morfofunkcion-al'naya harakteristika SP-pozitivnyh struktur timusa laboratornyh krys pri poluchenii kal'ciya s vodoj [Morphofunctional characteristic of SP-positive thymus structures of laboratory rats in the preparation of calcium with water]. Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental'nyh issledovanij. 2017;10:241-5. Russian.
5. Корнева Е.А., Новикова Н.С., Шаинидзе К.З., Перекрест С.В. Взаимодействие нервной и иммунной систем. Молекулярно-клеточные аспекты. Санкт-Петербург: Наука, 2012. 173 с.
5. Korneva EA, Novikova NS, SHainidze KZ, Perekr-est SV. Vzaimodejstvie nervnoj i immunnoj sistem. Molekulyarno-kletochnye aspekty [The interaction of the nervous and immune systems. Molecular-cellular aspects]. Sankt-Peterburg: Nauka; 2012. Russian.
6. Кубасов Р.В. Гормональные изменения в ответ на экстремальные факторы внешней среды // Вестник РАМН. 2014. № 9-10. С. 102-106.
6. Kubasov RV. Gormonal'nye izmeneniya v otvet na ehkstremal'nye faktory vneshnej sredy [Hormonal changes in response to extreme environmental factors]. Vestnik RAMN. 2014;9-10:102-6. Russian.
7. Кубасов Р.В., Барачевский Ю.Е., Лупачев В.В. Функциональные изменения гипофизарно-гонадного и тиреоидного эндокринных звеньев в ответ на стрессовые факторы // Фундаментальные исследования. 2014. № 10. С. 1010-1013.
8. Лузикова Е.М., Гордова В.С., Прохорова А.И., Тимофеев А.С., Смородченко А.Д., Сергеева В.Е. Сочетанное использование метода Фалька-Хилларпа и авидина с флуоресцирующими метками при изучении строения тимуса // Морфология. 2017. Т. 151, № 3. С. 85.
7. Kubasov RV, Barachevskij YUE, Lupachev VV. Funkcional'nye izmeneniya gipofizarno-gonadnogo i tireoidnogo ehndokrinnyh zven'ev v otvet na stres-sovye faktory [Functional changes in pituitary-gonadal and thyroid endocrine units in response to stress factors]. Fundamental'nye is-sledovaniya. 2014;10:1010-3. Russian.
8. Luzikova EM, Gordova VS, Prohorova AI, Timo-feev AS, Smorodchenko AD, Sergeeva VE. Sochetan-noe ispol'zovanie metoda Fal'ka-Hillarpa i avidina s fluoresciruyushchimi metkami pri izuchenii stroe-niya timusa [Combined use of Falk-Hillarp and avidin with fluorescent marks in the study of the structure of the thymus]. Morfologiya. 2017;151(3):85. Russian.
9. Мелентьев А.С. Морфофункциональные особенности и пропедевтические основы диагностики заболеваний щитовидной железы в различном возрасте. Методические рекомендации / под ред. А.С. Мелентьева и Г.Ю. Голубевой. Москва: ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И.Пирогова Минздрава РФ, 2013. С. 8 - 9.
9. Melent'ev AS. Morfofunkcional'nye osobennosti i propedevticheskie osnovy diagnostiki zabolevanij shchitovidnoj zhelezy v razlichnom vozraste. Metodi-cheskie rekomendacii. Pod red. A.S. Melent'eva i G.YU. Golubevoj [Morphofunctional features and propaedeutical basis of diagnosis of thyroid diseases at different ages. Methodical recommendation. Under the editorship of A. S. and G. Melentyeva Yulia Golu-
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2018 - V. 25, № 3 - P. 142-147
10. Старская И.С., Кудрявцев И.В., Полевщи-ков А.В. Морфологический анализ и динамика гидрокортизон-индуцированной атрофии тимуса // Мед. акад. журнал. 2012. Т. 12, № 3. С. 94-96.
beva]. Moscow: GBOU VPO RNIMU im. N.I.Pirogova Minzdrava RF; 2013. Russian.
10. Starskaya IS, Kudryavcev IV, Polevshchikov AV. Morfologicheskij analiz i dinamika gidrokortizon-inducirovannoj atrofii timusa [Morphological analysis and dynamics of the hydrocortisone-induced atrophy of the thymus]. Med. akad. zhurnal. 2012;12(3):94-6. Russian.
11. Торховская Т.И., Белова О.В., Зимина И.В., Крючкова А.В., Москвина С.Н., Быстрова О.В., Арион В.Я., Сергиенко В.И. Нейропептиды, цито-кины и тимические пептиды как эффекторы взаимодействия тимуса и нейроэндокринной системы // Вестник РАМН. 2015. Т. 70, № 6. С. 727731.
11. Torhovskaya TI, Belova OV, Zimina IV, Kryuch-kova AV, Moskvina SN, Bystrova OV, Arion VYA, Ser-gienko VI. Nejropeptidy, citokiny i timicheskie pepti-dy kak ehffektory vzaimodejstviya timusa i nejroehn-dokrinnoj sistemy [Neuropeptides, cytokines and thymic peptides as effectors of interaction of the thymus and neuroendocrine system]. Vestnik RAMN. 2015;70(6):727-31. Russian.
12. Kin W.N., Sanders V.M. It takes nerve to tell T and B cells what to do // Journal of Leukocyte Biology. 2006. Vol. 79. P. 1093-1104.
13. Lee S., Zhang J. Heterogeneity of macrophages in injured trigeminal nerves: Cytokine/chemokine expressing vs. phagocytic macrophages // Brain Behav Immun. 2012. Vol. 26, № 6. P. 891-903.
12. Kin WN, Sanders VM. It takes nerve to tell T and B cells what to do. Journal of Leukocyte Biology. 2006;79:1093-104.
13. Lee S, Zhang J. Heterogeneity of macrophages in injured trigeminal nerves: Cytokine/chemokine expressing vs. phagocytic macrophages. Brain Behav Immun. 2012;26(6):891-903.
