МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ НОРМО- И ГИПЕРТЕНЗИВНЫХ КРЫС ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРЕРЫВИСТОЙ НОРМОБАРИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ

Аннотация:

Исследовали воздействие дозированной нормобарической гипоксии (12 % кислорода в азоте) в прерывистом режиме (15 мин деоксигенация/15 мин реоксигенация в течение 2 ч ежедневно на протяжении 28 суток) на морфофункциональное состояние поджелудочной железы крыс-самцов линии Вистар и спонтанно-гипертензивных крыс (SHR). Выявлено, что воздействие дозированной прерывистой нормобарической гипоксии оказывает положительное влияние на состояние поджелудочной железы как у нормотензивных (в большей степени), так и спонтанно-гипертензивных крыс. Об этом свидетельствует увеличение размеров ацинусов и высоты эпителия (линия Вистар), количества ядрышек в ядрах экзо-криноцитов, уменьшение ширины прослоек соединительной ткани, возрастание количества островков Лангерганса (линия Вистар) и количества эндокриноцигов (линия SHR). Ключевые слова: поджелудочная железа, прерывистая нормобарическая гипоксия, снонтанно-гипертензивные крысы.Поджелудочная железа обладает разнообразной внешней и внутренней секреторной активностью, что определяет ее важную роль в регуляции многочисленных физиологических процессов, протекающих в организме животных и человека. В экзокринной части железы синтезируется целый ряд ферментов, необходимых для переваривания белков, жиров и углеводов, а в эндокринной — вырабатываются гормоны, регулирующие уровень сахара в крови и поддерживающие определенный -уровень гомеостазиса организма . Продолжительное воздействие таких неблагоприятных факторов, как некачественное питание, инфекционные заболевания, злоупотребление алкоголем и сахаром и др. приводят к снижению функциональной активности поджелудочной железы и развитию различных заболеваний. В этой связи возрастает актуальность разработки новых эффективных методов профилактики и лечения нарушений функций поджелудочной железы. Полагают, что одним из таких методов может быть использование прерывистой нормобарической гипоксии . Теоретическим обоснованием к использованию метода прерывистой нормобарической гипоксии в клинической практике послужила концепция саногенной гипоксии. В соответствии с данной концепцией гипоксия, соответствующая высоте 1.5—3 тыс. метров над уровнем моря (17—12% кислорода), оказывает лечебное и оздоравливающее действие на организм человека. Воздействие в прерывистом режиме гипоксическими газовыми смесями, соответствующими по парциальному давлению кислорода данной высоте, в условиях нормального атмосферного давления, с одной стороны, исключает неблагоприятные последствия гипобарии и гипоксии, а с другой — потенцирует саногенные эффекты последней . В настоящее время прерывистую нормобарическую гипоксию саноген-ного уровня используют в клинической практике для лечения и профилактики ряда заболеваний, а также интервальной тренировки здоровых лиц с целью повышения неспецифической резистентности организма . Работы, в которых бы исследовалось влияние продолжительного воздействия прерывистой гипоксии саногенного уровня на морфофункциональное состояние поджелудочной железы, единичны. Большинство авторов изучало влияние ги-поксических газовых смесей на функциональную активность эндокринной части железы нормотензивных животных при моделировании экспериментального диабета . Установлена взаимосвязь патологических изменений в поджелудочной железе с развитием артериальной гипертензии . Как показывает лечебная практика, примерно 70 % случаев артериальной гипертензии так или иначе связаны с нарушениями функции поджелудочной железы. Это обусловлено тем, что поджелудочная железа через систему калликреин-кинина принимает непосредственное участие в регуляции уровня кровяного давления. С другой стороны, при длительной и стойкой артериальной гипертензии в поджелудочной железе могут возникать необратимые морфологические изменения, приводящие к существенному снижению ее функциональной активности. При этом медикаментозные методы лечения как артериальной гипертензии, так и патологии поджелудочной железы не всегда дают положительный результат. В этой связи исследование морфофункционального состояния поджелудочной железы у крыс со стойкой артериальной гипертензией и влияние на него прерывистой нормобарической гипоксии представляет несомненный практический интерес. Цель данной работы — исследовать и сравнить воздействие прерывистой нормобарической гипоксии саногенного уровня на морфофункциональные показатели состояния экзо- и эндокринной части поджелудочной железы крыс линии Вистар и SHR.МЕТОДИКА. Исследование проведено в осенний период года на 24 нормотензивных (линия Вистар) и 24 спонтанно-гипертензивных (линия SHR — spontaneously hypertensive rats) крысах-самцах. Животные получены из питомника вивария Института физиологии им. А. А. Богомольца НАНУ. Возраст крыс на конец эксперимента составлял 4 месяца, масса 270 ± 10 г. Крысы всех групп находились в унифицированных условиях на стандартном рационе питания. Артериальное давление у крыс измеряли в условиях вивария неинвазивным методом на хвостовой артерии с помощью сфигмоманометра (S-2 «SHE», Германия). В эксперимент брали крыс линии SHR с систолическим давлением не ниже 145 мм рт. ст. Животные были разделены на 4 группы: I и III - контрольные крысы линии Вистар и SHR соответственно, II и IV — нормо- и гипертензивные животные, которые ежедневно подвергались воздействию прерывистой гипоксии. Для проведения ежедневных сеансов гипоксического воздействия крыс размещали в герметичной камере, в которую с помощью мембранного газоразделительного элемента подавали гипоксическую газовую смесь (12 % кислорода в азоте) в прерывистом режиме: 15 мин деоксигенация/15 мин реоксигенация в течение 2 ч. Все оставшееся время суток (22 ч) крысы дышали атмосферным воздухом. Продолжительность эксперимента составляла 28 суток. Крыс выводили из эксперимента путем декапитации под эфирным наркозом. Работу с лабораторными крысами проводили с соблюдением международных принципов Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других целей. Для морфологических и морфометрических исследований из ткани поджелудочной железы изготавливали гистологические препараты по стандартной методике: фиксировали в жидкости Буэна, обезвоживали в спиртах возрастающей концентрации и диоксане, заливали в парафин. Срезы окрашивали гематоксилином Бемера и эозином, а для выявления элементов соединительной ткани — методом Ван Гизона и Массона.При использовании цифровой камеры микропрепараты фотографировали на микроскопе «Nicon» (Япония). На цифровых изображениях препаратов осуществляли морфометрию с помощью компьютерной программы «IMAGE J». На гистологических срезах ткани поджелудочной железы проводили гисто-морфометрический анализ экзо- и эндокринной части органа. В экзокринной части железы измеряли диаметр и площадь поперечного сечения ацинусов, высоту и площадь экзокриноцитов, их ядер и цитоплазмы, подсчитывали количество ядрышек в ядрах экзокриноцитов и среднее количество клеток в ацинусе. В эндокринной части железы подсчитывали среднее количество панкреатических островков на единицу площади (500 мкм2) и количество эндокриноцитов, измеряли площадь и диаметр поперечного сечения островков, а также определяли плотность расположения клеток [i0]. Для определения состояния соединительнотканных элементов в железе измеряли ширину прослоек междольковой и межацинус-ной соединительной ткани. Полученные данные обрабатывали методами вариационной статистики с помощью программного обеспечения Statistica 6.0 for Windows и программы Microsoft Exel 2010. Достоверность различий между контрольными и экспериментальными группами, после предварительной проверки на нормальность, оценивали по t-критерию Стьюдента. Различия считали достоверными при значении р < 0.05.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Определение массы тела животных проводили до начала и в конце эксперимента. Выявлено, что за время проведения эксперимента масса тела крыс линии Вистар в контроле увеличилась на 24 %, а при воздействии прерывистой гипоксии — на 20 %. Масса крыс линии SHR изменялась в меньшей степени, а именно: в контроле она увеличилась на 15, а в опыте — на 16 %. Паренхима поджелудочной железы как у контрольных, так и у подопытных крыс обеих линий имела физиологическую структуру, которая визуально разделялась на экзо- и эндокринную части. Форма ацинусов была довольно разнообразной: округлой, овальной, продолговато-удлиненной. Ацинусы изнутри выстланы конусовидными клетками — экзокриноцитами. Одним полюсом, более суженным (верхушка), они направлены к центру ацинуса, а противоположным, расширенным (основа), — наружу. Цитоплазма клеток имела хорошо выраженную зернистость особенно по направлению к апикальному полюсу. Ядро размещалось у основания, где зернистость была выражена в меньшей степени и содержало ядрышки. Ацинусы объединялись в дольки, снаружи покрытые соединительнотканной оболочкой, представлявшей собой рыхлое переплетение тонких пучков эластиновых и коллагеновых волокон (см. рисунок). Нами были выявлены некоторые морфологические отличия в экзокринной части поджелудочной железы между контрольными крысами разных линий. Так, спонтанно-гипертензивные животные имели достоверно большую высоту эпителия ацинусов (на 9 %), площадь ядра экзокриноцитов (на 21 %), несколько меньшую ширину прослоек междольковой и межацинусной соединительной ткани по сравнению с крысами линии Вистар (табл. 1). Существенных морфологических различий в эндокринной части поджелудочной железы между контрольными крысами разных линий не выявлено (табл. 2). Выявлены различия в размерах ацинусов между подопытными крысами разных линий. Так, у крыс линии Вистар наблюдали тенденцию к увеличению среднего диаметра и площади поперечного сечения ацинусов по сравнению с контролем. У подопытных крыс линии SHR площадь ацинусов, наоборот, была достоверно меньше контрольных показателей на 13 % (табл. 1). Средняя площадь экзокриноцитов, их ядер и цитоплазмы в ацинусах поджелудочной железы подопытных крыс линии SHR имела отчетливо выраженную тенденцию к уменьшению соответственно на 7, 9 и 7 % относительно таковых показателей контрольной группы. У подопытных животных линии Вистар эти показатели не изменялись. При этом увеличение высоты эпителия ацинусов (на 9 %) было зарегистрировано только у нормотензивных подопытных крыс (табл. 1). У контрольных и подопытных животных обеих линий ядрышки экзокриноцитов хорошо визуализировались и имели четкие границы. После курса воздействия прерывистой нормобарической гипоксии количество ядрышек в ядрах экзокриноцитов увеличилось на 15 % (р < 0.05, линия Вистар) и 13 % (линия SHR) по сравнению с контролем. Это привело к соответствующему возрастанию показателя ядрышко-ядерного соотношения у подопытных животных обеих линий (табл. 1). После воздействия прерывистой нормобарической гипоксии количество элементов соединительной ткани в экзокринной части поджелудочной железы крыс уменьшалось. Так, у подопытных крыс линии Вистар ширина прослоек меж-дольковой и межацинусной соединительной ткани была соответственно на 34 и 29 % меньше, чем у контрольных. У крыс линии SHR, получавших гипоксическую смесь, также отмечена достоверно меньшая ширина прослоек междолько-вой (на 41 %) и межацинусной (на 16 %) соединительной ткани по сравнению с контрольными животными (табл. 1). Эндокринная часть занимала значительно меньшую площадь ткани поджелудочной железы. Она представлена островками Лангерганса, дисперсно расположенными в железе. Островки были отделены от ацинусов тонкой соединительнотканной прослойкой и представляли собой скопления эндокриноцитов, пронизанные густой сетью кровеносных капилляров. Форма островков как у контрольных, так и у подопытных животных была преимущественно округлой и овальной (см. рисунок). Имели место определенные морфологические отличия в эндокринной части поджелудочной железы между подопытными крысами разных линий. Так, у крыс линии Вистар, получавших гипоксическую газовую смесь, выявлено достоверно большое количество островков Лангерганса (на 14 %) по сравнению с контролем. При этом размеры островков и количество входящих в их состав эндокриноцитов существенно не изменялись. У спонтанно-ги-пертензивных подопытных животных, наоборот, количество островков (на единицу площади 500 мкм2) было на 31 % (р < 0.05) меньше, чем у контрольных. В то же время у них отмечали увеличение количества и плотности размещения эндокриноцитов в островках на 20 % (р < 0.05) (табл. 2). ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ. Генетически детерминированное разнообразие морфологических и биохимических признаков является одним из важных факторов, определяющих широкую вариабельность индивидуальных адаптивных реакций организма и его устойчивость к воздействию различных факторов внешней среды, в том числе гипоксии. Одним из методов исследований генетически обусловленных особенностей реакций организма на недостаток кислорода является использования в экспериментах крыс разных линий. В этой связи мы избрали для своих исследований 2 наиболее часто используемые в экспериментах крыс линии Вистар и SHR. Крысы линии SHR являются адекватной экспериментальной моделью для изучения механизмов формирования артериальной гипертензии и средств ее коррекции , а нормотензивные крысы линии Вистар чаще всего используются в этих исследованиях в качестве контроля. Результаты наших исследований свидетельствуют о наличии отчетливо выраженных гистоморфометрических различий в экзокринной части поджелудочной железы нормо- и гипертензивных крыс. Так, у контрольных крыс линии SHR размер ацинусов, экзокриноцитов и высота эпителия были больше, а количество соединительнотканных элементов меньше, чем у крыс линии Вистар. Такие различия дают основания говорить о большей активности экзокринной части поджелудочной железы у крыс линии SHR по сравнению с контрольными животными линии Вистар. Очевидно, что данные морфофункциональные различия в экзокринной части поджелудочной железы являются генетически детерминированными особенностями крыс линии SHR, которые необходимо учитывать при проведении экспериментальных исследований на этих животных. Впервые выявлено, что 28-суточное воздействие прерывистой нормобарической гипоксии саногенного уровня изменяет морфофункциональное состояние экзо- и эндокринной части поджелудочной железы нормо- и гипертензивных крыс. У подопытных животных обеих линий отмечено уменьшение количества соединительнотканных элементов в ткани поджелудочной железы, о чем свидетельствовали меньшая ширина прослоек междольковой и межацинусной соединительной ткани. Поскольку соединительная ткань является важнейшим составным компонентом гистогематического барьера, то уменьшение толщины ее прослоек может рассматриваться как проявление механизма структурной адаптации, обеспечивающей облегчение транспорта кислорода к паренхиматозным элементам поджелудочной железы и улучшение условий для протекания процессов метаболизма в условиях гипоксии. После завершения курса воздействия гипоксией и перехода на дыхание атмосферным воздухом такие адаптивные изменения могут способствовать не только более эффективному снабжению кислородом тканей и секреторной активности клеток поджелудочной железы, но и создать лучшие условия для проникновения гормонов через гистогематический барьер в кровь. Как было установлено в наших исследованиях, морфофункциональные признаки активации функции экзокринной части поджелудочной железы у подопытных крыс линии Вистар были выражены в большей степени, чем у крыс линии SHR. Об этом свидетельствовали: четко выраженная тенденция к увеличению размеров ацинусов, высоты эпителия, количества ядрышек в ядрах экзокриноцитов; уменьшение ширины прослоек соединительной ткани. У крыс линии SHR после курса воздействия прерывистой гипоксии ширина прослоек соединительной ткани была также меньше. Однако линейные размеры ацинусов и экзокриноцитов были несколько меньше, чем у контрольных животных. При этом количество ядрышек в ядрах экзокриноцитов существенно возрастало, что приводило к увеличению показателя ядрышко-ядерного соотношения. Состояние ядрышково-го аппарата является информационным показателем функциональной активности клеток. Поскольку к основным функциям ядрышек относят синтез рРНК, с которой образуются субъединицы рибосом, полагают, что гиперплазия ядрышек указывает на повышение белоксинтетической активности клеток . Выявлены морфологические отличия в эндокринной части поджелудочной железы между крысами разных линий, получавших 28-дневный курс воздействия прерывистой нормобарической гипоксии. У подопытных крыс линии Wistar к концу курса наблюдалось увеличение количества островков Лангерганса, что может свидетельствовать о возрастании активности эндокринной части железы. У крыс линии SHR, наоборот, отмечали уменьшение количества островков. Но при этом уменьшение численности островков компенсировалось увеличением количества и плотности размещения в них эндокриноцитов. Скорее всего, это является отражением компенсаторно-приспособительных процессов в эндокринном отделе поджелудочной железы развившихся в ответ на воздействие прерывистой гипоксии. Из литературы известно, что к морфологическим признакам активации эндокринной части поджелудочной железы относят: гипертрофию и гиперплазию островков Лангерганса, увеличение у них количества эндокриноцитов и др. Данные литературы о влиянии прерывистой нормобарической гипоксии на морфофункциональное состояние поджелудочной железы малочисленны. Большинство работ посвящено исследованию воздействия гипоксических газовых смесей на эндокринную часть железы . Показано, что адаптация к прерывистой гипоксии оказывает благоприятное влияние на углеводный обмен у крыс, что проявилось в снижении уровня глюкозы, увеличении уровня инсулина в крови и количества р-клеток, ингибировании разрушения островков, новообразовании Р-клеток в ацинозной ткани, снижении продукции глюкагона и соматостатина . С. Chen и его коллеги при исследовании 8-недельного эффекта ежедневного 8-часового воздействия умеренной гипоксии (14—15 % 02) отметили, что уровень глюкозы и инсулина в плазме в тесте на толерантность к глюкозе значительно снизился . Установлено, что периодическая гипоксия повышает толерантность организма к глюкозе и чувствительность тканей к инсулину . Показан стимулирующий эффект прерывистой гипоксии на некоторые молекулярные механизмы регуляции функции Р-эндокриноцитов. В частности, установлено, что воздействие прерывистой гипоксии в течение 2 недель вызывает увеличение площади панкреатических островков у крыс на 56 % и количества Р-клеток на 68 % в основном за счет двукратного снижения апоптоза в эндокриноцитах. Также выявлен факт пролонгированного действия инсулин-стимулирующего эффекта прерывистой гипоксии в период после окончания гипоксических тренировок . В механизме стимулирующего действия прерывистой гипоксии на активность островков Лангерганса важная роль отводится HIF-факторам. Показано, что пониженное содержание кислорода при культивировании клеток поджелудочной железы способно вызвать их дифференциацию в Р-клетки островков с участием HIF-la .Группа ученых во главе с Н. Ota обнаружила увеличение численности p-эндокриноцитов в ответ на воздействие интервальной гипоксии .. Эти данные дают возможность говорить о том, что гипоксическая тренировка повышает активность ферментов гликолиза, увеличивает количество митохондрий и уровень транспортера глюкозы, а также улучшает чувствительность к инсулину. Таким образом, нами получены новые данные, свидетельствующие, что 28-суточная прерывистая нормобарическая гипоксия оказывает положительное влияние на морфофункциональное состояние поджелудочной железы. Воздействие прерывистой гипоксии саногенного уровня активирует функцию экзо- и эндокринной части железы у нормотензивных крыс линии Вистар в большей степени, чем у спонтанно-гипертензивных крыс (линия SHR). Эти данные могут иметь не только теоретическое значение, но и представлять определенный практический интерес при использовании курсового воздействия прерывистой нормобарической гипоксии в комплексном лечении заболеваний поджелудочной железы у людей с повышенным артериальным давлением.

Авторы:

Издание: Российский физиологический журнал
Год издания: 2018
Объем: 9с.
Дополнительная информация: 2018.-N 5.-С.581-589. Библ. 25 назв.
Просмотров: 114