Влияние мелатонина на клеточный состав печени крыс Wistar при алиментарном ожирении

Аннотация:

Цель — морфофункциональная характеристика нарушений функции печени при алиментарном ожирении и их коррекция мелатонином. Методы. В эксперименте использовано 3 группы половозрелых (2 мес.) крыс-самок Wistar с исходной массой 180—200 г. 1-я группа — контроль (интактные крысы); 2-я — группа «ожирение» (модель алиментарного ожирения воспроизводилась путем добавления (без ограничения) к стандартному лабораторному рациону в течение 3 мес. пищевых жиров животного происхождения) и 3-я группа («ожирение + мелатонин») — животные с алиментарным ожирением, которым в течение 14 сут. per os через желудочный зонд 1 раз в сут. вводили водный раствор мелатонина (0,1 г на 100 г массы тела), животные жиры из рациона во время введения препарата не исключались. Крыс декапитировали под этаминаловым наркозом (40 мг на кг), извлекали печень для морфометрического и светооптического исследования (микроскоп LEICA DM 750, камера LEICA ICC 50 HD). Патогистологические препараты готовили по общепринятой методике. Исследование препаратов печени проводили при увеличении х1000 на срезах толщиной 5 мкм, окрашенных гематоксилином Майера и эозином, сульфатом нильского голубого. Для морфометрического анализа использовали метод наложения точечных морфометрических сеток (сетка 256 точек). Определяли относительную площадь сети синусоидов, ядер и цитоплазмы гепатоцитов, численную плотность синусоидных клеток и гепатоцитов и двуядерных паренхиматозных клеток; рассчитывали ядерно-цитоплазматическое соотношение, отношение численной плотности синусоидных клеток к численной плотности всех гепатоцитов, вычисляли долю диплокариоцитов от общего числа гепатоцитов, рассчитывали коэффициент Vizotto — отношение площади сети синусоидов к площади всех гепатоцитов. Результаты. Введение мелатонина нивелировало признаки нарушения кровообращения, крово- и лимфотока. Отмечалась сохранность сосудов портального тракта, восстановление архитектоники центральных вен. Большинство участков гемо- и лимфообращения не имело признаков грубых нарушений. Заключение. Ожирение приводит к значительным нарушениям в системе кровообращения и лимфотока в печени, развитию жировой дистрофии. Введение таким животным гормона эпифиза мелатонина способствует усилению репаративных процессов в печени, нормализации микроциркуляторных процессов, восстановлению микроструктурной и функциональной организации органа. Ключевые слова: экспериментальное алиментарное ожирение; мелатонин; коррекция; микроциркуляция. Введение. Изучение метаболического синдрома представляет большой интерес для экспериментаторов и клиницистов. Международный диабетический фонд (IDF) при пересмотре критериев метаболического синдрома сделал акцент на центральном ожирении как на ключевой характеристике метаболического синдрома. Современные взгляды на этиопатогенез и особенности развития основных проявлений ожирения позволяют рассматривать ожирение как самостоятельное заболевание с характерными проявлениями. В то же время, ожирение является важнейшим фактором риска развития сахарного диабета 2-го типа, артериальной гипертензии, ишемической болезни сердца и других социально значимых заболеваний. Следовательно, ожирение можно рассматривать в качестве патогенного фактора. Степень патогенности ожирения, как и любого повреждающего агента, в значительной степени лимитируется состоянием печени — уникального органа, в котором осуществляются ключевые обменные процессы. Современные методы позволяют получить четкое представление о структурных и функциональных основах адаптации, дезадаптации и восстановления печени, необходимые для комплексного решения актуальной проблемы профилактики и терапии ожирения и связанных с ожирением осложнений, а также разработки методов предупреждения нарушений и восстановления поврежденных структур. Цель исследования — изучение морфофункциональных изменений в печени крыс Вистар при моделировании алиментарного ожирения и возможности их коррекции гормоном эпифиза мелатонином. Мелатонин считается универсальным адаптогеном, иммуномодулятором и мощным антиоксидантом — веществом эффективным и перспективным в лечении целого ряда патологических состояний. Методика. Все эксперименты выполнены с соблюдением правил биоэтики, утвержденных Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для лабораторных или иных целей. В экспериментах использованы половозрелые (2 мес.) крысы-самки Вистар с исходной массой 180-200 г. Было выделено 3 группы животных: 1-я группа — контроль (интактные крысы, получавшие стандартный лабораторный пищевой рацион); 2-я группа — группа «ожирение» (модель алиментарного ожирения воспроизводилась путем добавления (без ограничения) к стандартному лабораторному рациону пищевых жиров животного происхождения в течение 3 мес.); 3-я группа («ожирение + мелатонин») — животные с алиментарным ожирением, которым в течение 14 сут. per os через желудочный зонд 1 раз в сутки вводили водный раствор мелатонина (0,1 г на 100 г массы тела). Животные жиры из рациона во время введения препарата не исключались. Крыс декапитировали под этаминаловым наркозом (40 мг/кг). Извлекали печень для морфометрического и светооптического исследования (микроскоп LEICA DM 750, камера LEICA ICC 50 HD). Ткань печени фиксировали в 10% забуференном формалине. Патогистологические препараты готовили по общепринятой в гистологии методике. Исследование препаратов печени проводили при увеличении х1000 на срезах толщиной 5 мкм, окрашенных гематоксилином Майера и эозином, сульфатом нильского голубого. Для морфометрического анализа использовали метод наложения точечных морфометрических сеток (сетка 256 точек). Определяли относительную площадь сети синусоидов, ядер и цитоплазмы гепатоцитов, численную плотность синусоидных клеток, гепатоцитов и двуядерных паренхиматозных клеток; рассчитывали ядерно-цитоплазматическое соотношение, отношение численной плотности синусоидных клеток к численной плотности всех гепатоцитов, вычисляли долю диплокариоцитов от общего числа гепатоцитов, рассчитывали коэффициент Vizotto — отношение площади сети синусоидов к площади всех гепатоцитов. Статистическую обработку результатов исследования проводили методом вариационной статистики при помощи пакета программ «Statistica 7.0.» с использованием параметрического t-критерия Стьюдента. Различия сравниваемых величин считали статистически значимыми при р<0,05. Результаты и обсуждение: Результаты морфометрического исследования срезов печени крыс в группе контроля и экспериментальных группах представлены в таблице. Морфометрическое исследование печени контрольных крыс показало достаточную стабильность изучаемых параметров, соответствующих строго определенной морфологической организации. В цитоплазме гепатоцитов признаки жировой дистрофии отсутствовали. Между печеночными балками располагаются внутридольковые синусоидные кровеносные капилляры. Синусоиды четко отделены от клеток паренхимы синусоидными клетками. Последние, как известно, представляют собой гетерогенную клеточную популяцию: эндотелиальные клетки, клетки Купфера и Pit-клетки. Синусоидные клетки значительно мельче гепатоцитов, имеют более вытянутую форму. На общем фоне их ядра выделяются более выраженной базофилией. С целью оценки паренхимо-стромальных взаимоотношений было вычислено отношение численной плотности синусоидных клеточных элементов к численной плотности гепатоцитов. У крыс с алиментарным ожирением (группа 2 «ожирение») абсолютная масса печени увеличилась по сравнению с группой контроля на 32% . При этом прирост массы тела крыс соответствует 1-й степени ожирения. На основании результатов светооптического и морфометрического исследований печени крыс с ожирением был выявлен ряд статистически значимых изменений, касающихся, в первую очередь, состояния микроциркуляторного русла, а также ряда других морфометрических параметров. В то же время структура органа и балочное строение печеночных долек сохранялись. Выявлялись обширные области с признаками мелко- и крупнокапельной жировой дистрофии гепатоцитов. Множественные липидные капли имели тенденцию к слиянию. При жировой дегенерации печени свободные жирные кислоты (СЖК), холестерин и фосфолипиды накапливаются в лизосомах гепатоцитов. Согласно известной теории «двух ударов», избыточное поступление в печень СЖК, наблюдаемое при ожирении (особенно висцеральном), является «первым ударом» в развитии стеатоза печени. Поступление СЖК индуцирует развитие «второго удара» — оксидативного стресса (ОС). Одной из причин накопления СЖК в клетках может быть нарушение окислительных процессов в митохондриях. Вместе с тем само ожирение способствует индукции и прогрессированию ОС и митохондриальной дисфункции. Увеличение секреции цитокинов: фактора некроза опухолей-ОС (ФНО-а), интерлейкина-6 (ИЛ-6) приводит в итоге к воспалению, апоптозу и некрозу гепатоцитов, а в дальнейшем к развитию фиброза и цирроза печени. При ожирении подавляется как окислительное фосфорилирование, так и бета-окисление жирных кислот в митохондриях, развивается крупнокапельный или спонгиоцитарный (значительно реже) стеатоз. Одним из основных механизмов возникновения стеатоза в настоящее время считают подавление секреции триглицеридов в составе липопротеинов очень низкой плотности, что ведет к их накоплению в гепатоцитах. Выявлены значимые признаки нарушения кровообращения и лимфотока: слабо выражена сеть синусоидных капилляров при неравномерности их кровенаполнения, расширение поддольковых и внутридольковых вен, стаз эритроцитов в венах и артериях портального тракта. Наблюдается дилатация лимфатических пространств Малла и инфильтрация их клетками лимфоидного ряда, миграция лимфоцитов в паренхиму и перицентральные области, а также формирование неолимфоидных агрегатов, или лимфоидных узелков, которые рассматриваются как временные скопления лимфоидной ткани, формирующиеся в ответ на повреждение, в нашем случае — на избыточное поступление в организм жиров животного происхождения. Расширение лимфатических пространств Малла (щелей между паренхимой печени и соединительной тканью, окружающей ветви воротной вены) свидетельствует о напряженном состоянии путей тканевой микроциркуляции, затруднении продвижения жидкостных составляющих, отводимых от печеночной дольки. При этом по расширенным тканевым щелям и лимфатическим сосудам происходит интенсивная миграция лимфоидных элементов и макрофагов. Известно, что именно макрофагам принадлежит определенная роль в формировании метаболического симптомокомплекса и развитии ожирения (точнее — жировой дистрофии гепатоцитов): макрофаги, подвергаясь воздействию модифицированных липопротеинов низкой плотности, экспрессируют на своей поверхности специфические скавенджер рецепторы, которые связывают и усваивают частицы липопротеинов низкой плотности. Макрофаг по мере того как его цитозоль переполняется холестерином приобретает гистологические характеристики так называемой пенистой клетки. Последние способны провоцировать и усугублять воспалительный процесс. Наличие и/или прогрессирование воспалительного процесса стимулирует развитие стеатогепатита. Внутри печеночных долек отмечено чередование участков расширенных кровеносных синусоидных капилляров с участками их спазмирования. В синусоидах обнаруживаются признаки стаза (микротромбирование эритроцитами). Закупорка капилляров сладжированными эритроцитами наряду с выделяемым эндотелиоцитами и клетками Ito эндотелином, вызывающим локальные спазмы синусоидов печени, — одна из основных причин замедления кровотока. Описанные явления могут вносить свой вклад в формирование местной гипоксии. Морфометрически установлено, что у животных группы «ожирения» относительная площадь паренхимы увеличилась на 12% (табл.), при этом доля гепатоцитов с признаками жировой дистрофии составила 72% от числа всех паренхиматозных клеток на исследуемой площади, а средний размер гепатоцита вырос на 8,5%. Значительно (почти в 3 раза) уменьшилось число неизмененных гепатоцитов. При ожирении, как известно, нарастающий оксидативный стресс инициирует процесс апоптотической гибели гепатоцитов — это характерная черта неалкогольной жировой болезни печени. Выраженность апоптоза коррелирует с тяжестью течения патологического процесса. При апоптозе гепатоцитов происходит прямое нарушение целостности клеточных органелл, наблюдается выраженная дисфункция митохондрий с нарушением клеточного дыхания и «утечкой» цитохромов. В зависимости от энергетического статуса клетки дисфункция может вести к ее гибели по механизму апоптоза или некроза. Увеличение относительной площади ядер паренхиматозных клеток (на 54% по сравнению с контролем) превосходило увеличение относительных размеров их цитоплазмы (на 12% по сравнению с контролем) и как следствие — значительно (в 1,5 раза) повышалось ядерно-цитоплазматическое отношение. Обнаружено значительное увеличение количества диплокариоцитов и возрастание их доли среди всех гепатоцитов. Наблюдаемые изменения паренхиматозных клеток печени свидетельствуют об активизации обменных процессов как между ядром и цитоплазмой, так и между клеткой и внеклеточной средой, что обычно сопровождается высоким функциональным напряжением капилляро-соединительнотканных структур. В нашем эксперименте у животных с моделью ожирения структурно-функциональные перестройки в гепатоцитах проходили на фоне активации стромальных элементов, что выражалось в возрастании относительной площади синусоидных клеток печени (на 56%) и увеличении среднего размера «синусоидной клетки» (на 86%). При этом необходимо учитывать, что в группу «синусоидных клеток» входят эндотелиальные клетки синусоидных капилляров, клетки Купфера (звездчатые, или перисунусоидальные клетки), клетки Ito (липоциты) и Pit-клетки (большие гранулосодержащие лимфоциты). У крыс группы «ожирение» обнаружено уменьшение в 2,2 раза относительной площади сети синусоидных капилляров в промежуточной зоне печеночных долек. Основываясь на снижении (в 2,6 раза) соотношения удельной площади синусоидов и удельной площади гепатоцитов (коэффициент Vizotto), можно предполагать две причины наблюдаемых изменений: либо усиление дренажной функции регионарных лимфатических узлов, либо недостаточность кровоснабжения при возрастающих потребностях паренхимы органа. Анализ результатов светооптического и морфометрического исследования печени крыс 3-й группы «ожирение + мелатонин» показал, что использование данного препарата ускоряет восстановительные процессы и нормализует микроциркуляцию в органе, что в итоге приводит к значительному улучшению функционального состояния печени. Примечательно, что все изменения в печени крыс группы «ожирение + мелатонин» характеризуются статистически значимыми отличиями от соответствующих показателей групп «контроль» и «ожирение» (таблица). Введение мелатонина животным с экспериментальным ожирением приводило к нивелированию признаков нарушения кровообращения и лимфотока, обращала на себя внимание сохранность сосудов портального тракта, восстановление архитектоники центральных вен. Большинство участков гемо- и лимфообращения были без признаков патологии. Значительно менее были выражены мозаичность кровенаполнения сосудов печеночных долек, расширение сосудов портальных трактов и поддольковых вен, стазирование их просветов эритроцитами. Морфометрия показала увеличение относительной площади сети синусоидных капилляров (почти в 2 раза) и снижение относительных размеров паренхимы по сравнению с группой «ожирение». Восстановление кровообращения, лимфотока и нормализация путей тканевой несосудистой микроциркуляции способствовали созданию условий для восстановления структурной организации и нормального функционирования паренхиматозных клеток печени. Введение мелатонина привело к практически полному устранению дистрофических изменений гепатоцитов и многократному увеличению (почти в 3 раза) числа морфологически сохранных гепатоцитов по сравнению с группой «ожирение», что согласующимися данными литературы о возможности нормализации реактивности паренхимы печени крыс с экспериментальным алиментарным ожирением при введении экзогенного мелатонина. Одним из возможных механизмов, объясняющих снижение интенсивности клеточной гибели по типу апоптоза при введении мелатонина, может быть регуляция активности НАД- и НАДФ-изоцитратдегидрогеназ в печени крыс при индукции апоптоза и действии мелатонина. При этом отмечается уменьшение удельной площади ядер и цитоплазмы гепатоцитов и снижение ядерно-цитоплазматического отношения. Однако полного восстановления этих параметров до уровня контроля не происходило, что может свидетельствовать о стойкости выявленных нарушений. В настоящее время доказано, что в деятельность различных клеточных элементов мелатонин включается различными путями, выполняя важную миссию естественного адаптогена. При этом его универсальные защитные свойства определяются в первую очередь антиоксидантной активностью, представляющей собой сложный многофакторный феномен. В комплекс протекторных возможностей мелатонина необходимо включить повышение энергетического потенциала клеток за счет интенсификации процессов окислительного фосфорилирования в результате стабилизации митохондриальных мембран. Нельзя сбрасывать со счетов иммуномодулирующие свойства мелатонина и способность ослаблять местные воспалительные процессы путем ограничения продукции провоспалительных цитокинов. У больных ожирением ограничение эндотелиальной дисфункции при использовании мелатонина характеризуется ослаблением ОС и повышением активности антиоксидантных ферментов. Заключение: Таким образом, ожирение приводит к значительным нарушениям кровообращения и лимфотока в печени, развитие в органе жировой дистрофии гепатоцитов. Введение таким животным гормона эпифиза мелатонина способствует усилению репаративных процессов в печени, нормализации микроциркуляции, восстановлению микроструктурной и функциональной организации органа. Мелатонин является перспективным препаратом в профилактике и лечении жирового перерождения печени по типу гепатоза.

Авторы:

Издание: Патологическая физиология и экспериментальная терапия
Год издания: 2018
Объем: 6с.
Дополнительная информация: 2018.-N 2.-С.107-112. Библ. 21 назв.
Просмотров: 92