CC BY
16
Abstract. Using WGA lectin the morphogenesis of rat adrenal glands in physiological conditions and under maternal hypo- and hyperthyroidism was investigated. On the day 20th of prenatal ontogenesis in the central part of control group animals adrenal glands were identified islets of cells with large basophilic nuclei and light cytoplasm, which were considered as chromaffine cells precursors of adrenal medulla. Endothelium of microvascular bed showed marked affinity for WGA lectin, encompassing exposure of DGlcNAc and NeuNAc carbohydrate determinants. In progeny developed under maternal hypothyroidism it was detected the enlargement of vascular bed of the adrenal medulla accompanied with the lack of chromaffin cells, which apparently indicate a delay in the adrenal gland morphogenesis. On the postnatal day 1st adrenal medulla consisted of elongated clusters of chromaffin cells, subdivided with the blood vessels, whereas on the 10th postnatal day in all experimental groups medulla was clearly separated from cortex. On the background of complete lectin areactivity of adrenocorticocytes, chromaffine cells demonstrated the accumulation of WGA lectin receptor sites: the degree of exposure was higher in offspring that developed under hypo- and hyperthyroidism, which could be regarded as certain violation of adrenal morphogenesis. Lectin reactivity of endothelial cells in zona glomerulosa and zona fasciculata reduced during postnatal development, while endothelium of zona reticularis, in parts, preserved affinity for it. On the postnatal day 40th and in the adult rats adrenal glands medulla consisted of two subpopulations of chromaffine cells: strong WGA-positive epinephrocytes, and less reactive norepinephrocytes. Maternal hyperthyroidism induced hypertrophy of adrenal gland cortical part. The obtained data makes it possible recommendation of WGA lectin as a selective histochemical marker of chromaffine cells with the possibility of differential detection of epinephrocytes and norepinephrocytes. Maternal hypothyroidism induced delay of adrenal gland maturation on early stages of postnatal development, whereas thickening of the adrenal cortex was the most characteristic sign for maternal hyperthyroidism.
Key words: rat adrenal gland, postnatal morphogenesis, maternal hypo- and hyperthyroidism, lectin histochemistry.
Рецензент - проф. брошенко Г. А.
Стаття надшшла 07.05.2018 року
DOI 10.29254/2077-4214-2018-2-144-329-331
УДК 616.62-092.9:616.63:615.356:577.161.3
Скора В. В., Линдн М. С., Москаленко Р. А., Романюк А. М.
ВПЛИВ СОЛЕЙ ВАЖКИХ МЕТАЛ1В НА Ц1Л1СН1СТЬ ГЛ1КОЗАМ1НОГЛ1КАНОВОГО
БАР'бРА СЕЧОВОГО М1ХУРА ЩУР1В Сумський державний ушверситет, Медичний шститут (м. Суми)
Зв'язок публшацм з плановими науково-дослщ-ними роботами. Дана робота е частиною науково-дослщноТ теми «Морфогенез загальнопатолопчних процеав» (держбюджетна тема № 013и003315) та «Закономiрностi втових i конституцюнальних мор-фолопчних перетворень внутршшх оргашв i шстко-воТ системи за умов впливу ендо- i екзогенних чин-нишв i шляхи Тх корекцп» (держбюджетна тема № 0113и001347).
Вступ. Одшею з актуальних проблем нашого сьо-годення е антропогенне забруднення навколишньо-го середовища потенцшно небезпечними хiмiчними сполуками - солями важких металiв (СВМ) [1]. Так, надлишкове поширення даних полютанлв у вах сферах нашоТ екосистеми супроводжуеться дисбалансом Тх рiвня в оточуючому довкшл^ що носить загрозли-вий характер для живих органiзмiв та ваеТ планети [1-3]. Це обумовлюе зростаючу кшьшсть повщомлень щодо встановлення зв'язку мiж проживанням в еко-лопчно забруднених репонах з ризиком розвитку рiзноманiтних патолопчних сташв в оргашзмк При цьому, наслщки еколопчно обумовлених порушень, спровокованих дiею важких металiв (ВМ), рiзняться в залежносп вщ Тх комбшацп, концентрацп, шляхiв та тривалостi потрапляння до оргашзму [1,2,4].
Доведено, що одним з оргашв, як пiддаються дй" екзогенних полютанлв е сечовий мiхур (СМ). Вщо-мо, що саме тривалий влив сумш ВМ на оргашзм супроводжуеться глибокими патоморфологiчними транформацiями у стшщ органа та розвитком нео-плазiй [5,6], однак механiзми розвитку даноТ патологи рiзностороннi та вивчеш недостатньо. Ще менше ш-формацп присвячено його поверхневим бар'ерам, до
яких вщноситься шар глiкозамiноглiканiв (ГАГ), що ви-стилае перехiдний ештелш СМ з середини та захищае його вiд дГТ агресивних компонент ce4i, мГкроорга-шзмГв та токсишв [7].
Враховуючи це, виникае необхщшсть встановлення стану бар'ерних мехaнiзмiв opгaнiв сечовидшьноТ системи у вГдповГдь на дiю ксенoбioтикiв та пошук коригуючих зaсoбiв для зменшення наслщтв Тх вза-емодп.
Мета дослщження: встановлення особливостей змiн ГАГ покриття епiтелiю СМ щуpiв за умов змоде-льованоТ дГТ СВМ на оргашзм та корекцп Тх впливу за допомогою вп"амшу Е.
Об'ект i методи дослiдження. Експериментальне дослГдження було виконане на 6Глих щурах-самцях (n=36). Упродовж експерименту тварини знаходились у стандартних умовах вiвapiю з контролем температу-ри, вологостГ, свГтлового режиму день/нiч та вГльним доступом до води та харчГв. ВГдповГдно до поставлено! мети моделГ експерименту тварин було рандомно подшено на вГдповГднГ групи, а саме: I - контрольна;
II - щури, як вживали питну воду з комбшащею СВМ;
III - щури, як споживали ВМ на тлГ коригуючоТ тера-пiT. Експериментальна сумГш ВМ була представлена потенцшно небезпечними металами-мГкроелемен-тами розповсюдженими у навколишньому середови-щГ в наступних концентрацГях: цинк (ZnSO4x7H2O) - 5 мг/л, мГдь (CuSO4x5H2O) - 1 мг/л, залГзо (FeSO4) - 10 мг/л, марганець (MnSO4x5H2O) - 0,1 мг/л, свинець (Pb(NO3)2) - 0,1 мг/л, хром (K2Cr2O7) - 0,1 мг/л. У свою чергу, для корекци Тх впливу на оргашзм ми використо-вували вгамш Е (препарат «Альфа-токоферолу ацетат (вгамш Е)» 10%) з розрахунком видовоТ витривалост1
Рис. 1. Стшка СМ пiддослiдних тварин. I - контрольна трупа; II - тварини, як вживання СВМ на 30 (Б) та 90 (В) добу; III - щури, як одночасно вживали СВМ i вiтамiн Е на 30 (Г) та 90 (Д) добу. Забарвлення альщановим синiм. Збiльшення х400.
для щура (9,1мг/кг). Тварин виводили з експерименту на 30 та 90 добу експерименту шляхом 'х декаттацп на тлi медикаментозного сну з наступним забором СМ. Bei бюмедичш дослiдження проводилися згiдно правила проведення експеримен^в з використанням тварин, прийнятих «бвропейською конвенцieю про захист хребетних тварин, ям використовуються в на-укових цтях» (Страсбург, 1986 р.), «Загальних етичних принципiв експеримен^в на тваринах», схвалених I нацюнальним конгресом з бiоетики (Ки'''в, 2001 р.), «Етичних принцитв та вказiвок для експериментiв на тваринах: 3-е видання» (Швейцарiя 2005 р.) та зпдно закону Укра'ни «Про захист тварин в^д жорстокого по-водження» (2006 р.).
СМ проходив етапи фшсацп (10% розчин забуфе-роного формалшу), депдратацп (у ксилолi та спиртах зростаючо' концентраций та парафшово' заливки, з наступним отриманням сершних зрiзiв на ротацшно-му мiкротомi товщиною 3-5 мкм. Для вивчення стану шару ГАГ, який вистилае просв^ СМ, гiстологiчнi пре-парати забарвлювали альцiановим синiм. Св^лооп-тичне досл^ження ГАГ слизово'' оболонки СМ проводилися за допомогою мшроскопа «Carl Zeiss Primo Star» з цифровою камерою «Zeiss AxioCam ERs 5s» та програмним забезпеченням «ZEN 2 (blue edition)».
Результати дослщжень та Ух обговорення. При ми кроскопiчному вивченi СМ контрольно'' групи тварин за допомогою альщанового синього нами виявлено, що на аткальнш мембранi парасолькових клiтин роз-ташовуеться тонкий безперервний шар ГАГ покриття, який простягаеться упродовж усього уротелю та по-внiстю забезпечуе його герметичшсть (рис. 1-I(A)). У той же час, полкахариди у достатнш кiлькостi вiзуалi-зувалися i серед стромальних компонен^в органа.
На 30 добу експериментального дослщження у II грут iдентифiкувалися виразнi численнi дефекти, гли-бокi провали та розриви ГАГ ланцюга, а також дтян-ки тотального оголення епiтелiю, що призводило до прямого контакту сечi та и компонентiв з еттелюцита-ми (рис. 1-П(Б)). Однак, за умов пролонгацп термiнiв тривалостi дослд встановлено, що глибокi патомор-фолопчш трансформацп протекторного бар'еру ГАГ чергувалися з дтянками компенсаторного його по-товщення разом зi зменшенням вогнищ десквамацп епiтелiю (рис. 1-II(B)).
З шшого ж боку, за умов вживання коригуючого препарату протягом мкяця дослiдження у щурiв III групи також виявлено заглибини, деградащю, де-
фекти та вогнища вiдсутностi протекторно!' смужки ГАГ значно' протяжностi на поверх-Hi епiтелiального пласту (рис. 1-Ш(Г)), проте вже через 3 мкящ експерименту вiдмiчалися ознаки стаб^зацп товщини ГАГ вистилки, що характеризувалося зменшенням виразност ушкодження на ™i розростання та потовщен-ня цього шару (рис. 1-111(Д)). Варто вщм™ти, що враження ГАГ шару СМ у III грут тварин були менш штенсивними, нiж у II грут без коректора, з можливктю бiльш швидкого вiдновлення його нормального рiвня для збереження уротелiальноí ц^сносп.
Вiдомо, що проживання на еколопчно несприятливих територiях може призвести до непередбачуваних наслщшв, а спеuифiка ix впливу напряму залежить вщ забруднюю-чих чинникiв [1,4]. Iнтоксикаuiя екзогенними полютантами призводить до 'ix циркуляцп в органiзмi з наступною акумулящею та/або екскреuieю. Все це супроводжуеться значними пато-логiчними порушеннями та дисфункщею рiзноманiт-них органiв i систем [2,3]. Серед таких оргашв варто видiлити СМ, так як, враховуючи його структурно-фи зiологiчнi особливосп, вiн може пiддаватися дм xiмiч-них елементiв через кров та сечу [5,8,9]. Вщомо, що на захист недоторканостi епiтелiю СМ сто'ть непрони-кливий шар ГАГ, а порушення його uiлiсностi, як в умо-вах експерименту, так i пiд час захворювань, супроводжуеться рiзноманiтними патологiчними процесами в орган [7-9].
Результати наших дослiджень демонструють, що за умов тривалого впливу на оргашзм СВМ вщбува-еться порушення ц^сносп ГАГ бар'еру з одночасним збтьшенням його проникливостi. Отриман змiни за-лишаються i через 3 мкяц експерименту, однак гли-бина та iнтенсивнiсть даних вщхилень зменшуеться на тлi потовщення шару ГАГ. При одночасному вживанн ВМ та в^амшу Е вiдмiчаеться зменшення виразност1 порушення герметичностi ГАГ покриття, а компенсаторы мехашзми активуються швидше. У попереднix наших досл^женнях встановлено сильнi кореляuiйнi зв'язки мiж зростанням конuентраuiйниx рiвнiв ВМ у сечi з дисбалансом морфометричних показнимв ви-соти стояння епiтелiоuитiв (r=-071, p<0,01) та власно'' пластинки (r=0,57, p<0,01) [10]. Аналiзуючи вищезаз-начене, ц змiни можна пояснити зростанням вмiсту токсичних металiв-мiкроелементiв у сечЬ що викли-кано пошкодженням ГАГ бар'еру та безпосередшм контактом юшв ВМ з клiтинами переxiдного еттел^ з подальшим розвитком 'ix патолопчних змiн. Саме тому, вивчення морфолопчного стану ГАГ шару може слугувати маркером дiагностики перебiгу рiзниx пато-логiй мixура.
Висновки. За умов вживання сум^ солей важ-ких металiв вiдбуваються глибокi морфологiчнi змши стану глiкозамiноглiканового покриття, що призводить до зростання його проникносл. Корекщя впливу важких металiв за допомогою в^амшу Е сприяе по-кращенню uiлiсностi шару глiкозамiноглiканiв на по-верxнi епiтелiоиитiв. Порушення герметичности шко-замiноглiканового бар'еру залежить вщ тривалостi дй' металiв-мiкроелементiв на оргашзм з ознаками його компенсаторного в^дновлення тд час пролонгацп до-сл^ження.
Перспективи подальших дослiджень. Дослiдити характер змш шару глiкозамiноглiканiв пiсля в^мши вживання солей важких металiв.
Лггература
1. Romaniuk AM, Sikora VV, Lyndina YuM, Lyndin MS. Poshyrenist vazhkykh metaliv u navkolyshnomu seredovyshchi ta yikh rol u zhyttiediialnosti orhanizmu. Bukovynskyi medychnyi visnyk. 2017;21(82)ch.1:145-50. [in Ukrainian].
2. Jan AT, Azam M, Siddiqui K, Ali A, Choi I, Haq QM. Heavy metals and human health: mechanistic insight into toxicity and counter defense system of antioxidants. Int J Mol Sci. 2015 Dec;16(12):29592-630.
3. Izah SC, Inyang IR, Angaye TCN, Okowa IP. A Review of Heavy Metal Concentration and Potential Health Implications of Beverages Consumed in Nigeria. Toxics [Internet]. 2017 Mar [cited 2018 Jan 26];5(1):1. Available from: http://www.mdpi.com/2305-6304/5/1/1. DOI: 10.3390/ toxics5010001
4. Wan D, Han Z, Yang J, Yang G, Liu X. Heavy Metal Pollution in Settled Dust Associated with Different Urban Functional Areas in a Heavily Air-Polluted City in North China. Int J Environ Res Public Health [Internet]. 2016 Nov [cited 2017 Nov 16];13(11):1119. Available from: http:// www.mdpi.com/1660-4601/13/11/1119. DOI: 10.3390/ijerph13111119
5. Romaniuk A, Sikora V, Lyndin M, Smiyanov V, Sikora V, Lyndina Yu, et al. The features of morphological changes in the urinary bladder under combined effect of heavy metal salts. Interv Med Appl Sci. 2017;9(2):105-11.
6. Mao S, Huang S. Zinc and copper levels in bladder cancer: a systematic review and meta-analysis. Biol Trace Elem Res. 2013 Jun;153(1-3):5-10.
7. Lazzeri M, Van Kerrebroeck P. New evidence for exogenous glycosaminoglycans treatment of 'cystitis': Is the future now? EMJ. 2016;1[3]:70-5.
8. Sobolev VE, Jenkins RO, Goncharov NV. Sulfated glycosaminoglycans in bladder tissue and urine of rats after acute exposure to paraoxon and cyclophosphamide. Exp Toxicol Pathol. 2017 Jul 5;69(6):339-47.
9. Cervigni M. Interstitial cystitis/bladder pain syndrome and glycosaminoglycans replacement therapy. Transl Androl Urol. 2015 Dec;4(6):638-42.
10. Sikora VV. Otsinka morfometrychnoho stanu slyzovoi obolonky sechovoho mikhura ta rivnia ekskretsii mikroelementiv z secheiu za umov vzhyvannia sumishi vazhkykh metaliv. Visnyk morfolohii. 2017;23(2):256-9. [in Ukrainian].
ВПЛИВ СОЛЕЙ ВАЖКИХ МЕТАЛ1В НА Ц1Л1СН1СТЬ ГЛ1КОЗАМ1НОГЛ1КАНОВОГО БАР'бРА СЕЧОВОГО М1ХУРА ЩУР1В
Скора В. В., Линдш М. С., Москаленко Р. А., Романюк А. М.
Резюме. Перехщний ештелш сечового Mixypa (СМ) вкритий шаром глтозамшогжкашв (ГАГ), який захищае уротелюцити вщ агресивних компонент ce4i. В залежност вщ причин пошкодження цшсносп даного шару значно рiзниться характер розвитку патологи органа. Саме тому, встановлення особливостей змш ГАГ покриття уротелш СМ щурiв за умов змодельованоТ дм солей важких металiв (СВМ) на оргашзм та корекци Тх впливу за допомогою вп"амшу Е. Нами встановлено, що за умов вживання СВМ вщбуваються глибок морфолопчш змши стану ГАГ покриття, що впливае на зростання його проникносл. Застосування в^амшу Е на тл вживання важких металiв сприяе покращенню цткносп протекторного шару на поверхш ештелюцит. Порушення герметичност ГАГ бар'еру залежить вщ тривалост дм металiв-мiкроелементiв на оргашзм з ознаками його компенсаторного вщновлення шд час пролонгацп дослщження.
Ключов1 слова: глтозамшогжкани, сечовий мiхур, важк метали.
ВЛИЯНИЕ СОЛЕЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ЦЕЛОСТНОСТЬ ГЛИКОЗАМИНОГЛИКАНОВОГО БАРЬЕРА МОЧЕВОГО ПУЗЫРЯ КРЫС
Сикора В. В., Лындин Н. С., Москаленко Р. А., Романюк А. Н.
Резюме. Переходный эпителий мочевого пузыря (СМ) покрыт слоем гликозаминогликанов (ГАГ), который защищает уротелиоциты от агрессивных компонентов мочи. В зависимости от причин повреждения целостности данного слоя значительно отличается характер развития патологии органа. Именно поэтому, установление особенностей изменений ГАГ покрытия уротелия СМ крыс в условиях смоделированной действия солей тяжелых металлов (СВМ) на организм и коррекции их влияния с помощью витамина Е. Нами установлено, что в условиях применения СВМ происходят глубокие морфологические изменения состояния гАг покрытие, что влияет на увеличение его проницаемости. Применение витамина Е на фоне употребления тяжелых металлов способствует улучшению целостности протекторного слоя на поверхности эпителиоцитов. Нарушение герметичности ГАГ барьера зависит от продолжительности действия металлов-микроэлементов на организм с признаками его компенсаторного восстановления при пролонгации исследования. Ключевые слова: гликозаминогликаны, мочевой пузырь, тяжелые металлы.
THE INFLUENCE OF THE HEAVY METALS SALTS ON THE GAG LAYER OF THE URINARY BLADDER OF THE RATS Sikora V., Lyndin M., Moskalenko R., Romaniuk A.
Abstract. The study of the connection between the environmental pollution with the heavy metal salts (HMS) and the development of the various pathologies in the body is one of the important problems of our time. It has been proved that the urinary bladder (UB) is among those organs that are affected by the various exogenous factors, which damage its protective barriers, such as the glycosaminoglycan (GAG) layer that protects the urothelial cells from the aggressive urine components. The nature of the pathologies in the organ varies considerably, depending on the causes of the damage of the layer integrity.
Thus, the object of the research is to study the features of the changes in the GAG layer of the UB urothelium of the rats under the simulated effect of the heavy metals salts on the body and correction of their influence with vitamin E.
The experimental study was carried out on the UB of the albino male rats that were given the HMS mixture (II group) and HMS with vitamin E (III group) during 30 and 90 days. Histological samples were stained with the alcian blue.
The results of our study demonstrate that deep damages and gaps in the GAG layer that broke its tightness appeared in the 2nd and 3rd series on the 30th day of the experiment. However, when the experiment was extended up to 90 days, the depth and the intensity of these abnormalities decreased due to the thickening of the GAG layer. It should be mentioned that the damages of the GAG layer in the UB of the III group were less expressed and had the signs of the rapid restoration of its integrity compared to the group without corrector.
The intake of HMS damages the integrity of the GAG layer. However, the additional application of vitamin E helps to reduce the harmful effect of the pollutants and improves the tightness of the protective layer. The consequences of these changes depend on the duration of the experiment and have the signs of the compensatory restoration of the GAG layer in the period of the research extension.
Key words: glycosaminoglycans, urinary bladder, heavy metals.
Рецензент - проф. брошенко Г. А. Стаття надшшла 07.05.2018 року
