Введение
Под контролем надпочечников находятся рост, развитие и функциональная активность органов и тканей. Надпочечники обеспечивают гормональную регуляцию обмена веществ, а также принимают участие в развитии адаптационных реакций организма к постоянно изменяющимся условиям окружающей среды [4; 2]. Адекватное функционирование надпочечников способствует обеспечению необходимого взаимодействия целого ряда систем, отвечающих за сохранность организма и возможность его выживания в условиях повреждения отдельных клеток [3]. Одним из факторов, способных приводить к развитию стресса, является нарушение режима освещенности. Так называемое «световое загрязнение», то есть освещение, влияющее на человека в ночное время, на сегодняшний день является частью современной жизни [1]. Также существует много спорных и нерешенных вопросов в отношении функционирования надпочечников в различные сезоны года.
Целью работы стало изучение морфометрических показателей надпочечников белых крыс обоего пола в условиях естественных и искусственных фоторежимов.
Материалы и методы
Исследования были выполнены на беспородных белых крысах, альбиносах серой крысы Rattus norvegicus, общим количеством - 72 особи. Для выявления сезонных различий морфометрических показателей надпочечников исследования были проведены в четыре сезона года: зимой (январь), весной (апрель), летом (июль), осенью (октябрь). Для изучения влияния роли светового фактора на морфометрические показатели надпочечников были выполнены эксперименты со световой и темновой депривацией. Животных в течение 45 дней содержали в условиях постоянной темноты и постоянного освещения. После декапитации надпочечники животных фиксировали в смеси Буэна. Последующую заливку в парафин осуществляли стандартным способом. Срезы толщиной 5 мкм (средняя часть органа) окрашивали гематоксилином Гарриса - эозином. Для измерения морфологических показателей фотографии срезов переводили в электронный вид и обрабатывали с помощью инструмента «Измерение» программы Photoshop.
Поскольку размеры клеток, ядер и ядрышек в большинстве случаев адекватны интенсивности клеточного белкового синтеза, а высокая функциональная активность клетки часто сопровождается увеличением объема ядрышка, были замерены и рассчитаны объемы клеток, ядер и ядрышек. Увеличение размеров ядер, по мнению Я. Е. Хесина (1967), предполагает повышение функциональной активности клеток. Также функциональное состояние надпочечников можно оценивать по размерам секреторных клеток [6]. В процессе эксперимента было сделано около двухсот замеров диаметров клеток, ядер и ядрышек в каждой группе. В результате статистической обработки результатов были найдены средние значения изучаемых параметров и ошибки средних. Вопрос о значимости различий решался с помощью t-критерия Стьюдента. Значимыми считали различия при p < 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
При сравнении морфометрических показателей надпочечников во все сезоны года было обнаружено, что наименьшие показатели в площади надпочечников и площади коркового вещества приходились на летний период, а наибольшие осенью. Площадь мозгового вещества самок была менее подвержена изменениям по сезонам года, по сравнению с самцами (табл. 1).
В наших экспериментах объемы клеток, ядер и ядрышек зон коркового вещества надпочечников самцов были максимальны в весенний и летний сезоны. Данные морфометрические показатели могут свидетельствовать о наиболее высокой функциональной активности надпочечников в эти сезоны. У самок же наибольшие объемы клеток, ядер и ядрышек в клубочковом и столбчатом слое были отмечены в контрастные сезоны.
Наибольшие морфометрические показатели в сетчатом слое, наблюдаемые у животных обоего пола в весенний период, могут быть связаны с выработкой половых гормонов.
Таблица 1
Морфометрические показатели надпочечников самцов и самок белых крыс в разные сезоны года, мм2
|
Сезон |
Пол животных |
Площадь надпочечника |
Площадь мозгового вещества |
Площадь коркового вещества |
|
Лето |
Самцы |
4±0,2 |
0,9±0,05 |
3±0,1 |
|
Самки |
5±0,2 |
0,8±0,03 |
4±0,20 |
|
|
Зима |
Самцы |
5±0,3 |
0,7±0,05 |
4±0,3 |
|
Самки |
6±0,20 |
0,8±0,040 |
5±0,20 |
|
|
Осень |
Самцы |
6±0,2 |
0,9±0,1 |
5±0,1 |
|
Самки |
7±0,200 |
0,9±0,05 |
6±0,1000 |
|
|
Весна |
Самцы |
5±0,2 |
0,7±0,05 |
4±0,1 |
|
Самки |
6±0,30 |
0,7±0,05 |
5±0,200 |
Примечание: ° - половые отличия;
0 - р < 0,05; 00 - р < 0,01; 000 - р < 0,001.
В мозговом веществе надпочечников максимальные морфометрические показатели наблюдались весной, возможно, это увеличение можно рассматривать как адаптацию к повышению температуры окружающей среды [5].
При сравнении морфометрических показателей самцов и самок было отмечено, что площадь коркового вещества самок больше этого показателя у самцов во все сезоны года (летом на 16 % (р<0,05), зимой на 28 % (р<0,05); осенью на 18 % (р<0,05), весной на 17 % (р<0,01).
В результате эксперимента было отмечено, что у самцов во всех слоях коркового вещества морфометрические показатели наибольшие в летний и весенний периоды. У самок наибольшие показатели наблюдаются в клубочковом и столбчатом слое в зимний и летний периоды, а в сетчатом слое в зимний и весенний периоды.
В результате эксперимента было отмечено, что в зимний период в столбчатом слое все исследуемые структуры у самок больше чем у самцов, в летний, напротив, объем ядрышек больше у самцов. В сетчатом слое исследуемые структуры у самок больше осенью, зимой и весной. У самцов, напротив, летом. В клубочковом слое у самок морфометрические показатели выше зимой и летом, а у самцов осенью (табл. 2).
В условиях световой депривации у самцов произошло снижение площади коркового вещества на 17 % (р<0,01). В условиях темновой депривации у животных обоего пола произошло уменьшение площади коркового вещества на 13 % (р<0,01) у самок и на 25 % (р<0,001) у самцов. Мозговое вещество, напротив, увеличилось на 21 % (р<0,05) у самцов и на 19 % (р<0,05) у самок (табл. 3).
Таблица 2
Морфометрические показатели коркового и мозгового вещества надпочечников самцов и самок белых крыс в разные сезоны года, мкм3
|
Корковое вещество надпочечников |
||||
|
Клубочковый слой |
||||
|
Сезон |
Пол |
V клетки |
V ядра |
V ядрышка |
|
|
|
|
|
|
|
Зима |
Самцы |
29±1,9 |
3±0,1 |
0,006±0,00042 |
|
Самки |
52±2,3000 |
5±0,1000 |
0,01±0,0007000 |
|
|
Весна |
Самцы |
28±1,1 |
4±0,1 |
0,008±0,0005 |
|
Самки |
37±2,100 |
4±0,1 |
0,008±0,0005 |
|
|
Лето |
Самцы |
55±4,0 |
3,8±0,1 |
0,01±0,001 |
|
Самки |
39±2,100 |
4±0,10 |
0,02±0,00110 |
|
|
Осень
|
Самцы |
22±1,1 |
3±0,1 |
0,006±0,0003 |
|
Самки |
21±1,3 |
3±0,1 |
0,005±0,00020 |
|
|
Столбчатый слой |
||||
|
Сезон |
Пол |
V клетки |
V ядра |
V ядрышка |
|
Зима |
Самцы |
32±2,0 |
3,36±0,108 |
0,006±0,0004 |
|
Самки |
60±3000 |
5,47±0,156000 |
0,01±0,0008000 |
|
|
Весна |
Самцы |
36±2,0 |
3,44±0,099 |
0,009±0,0004 |
|
Самки |
38±2,0 |
4,70±0,150000 |
0,009±0,0006 |
|
|
Лето |
Самцы |
37±2,2 |
4,12±0,100 |
0,018±0,0009 |
|
Самки |
43±2,4 |
4,70±0,1730 |
0,01±0,0008000 |
|
|
Осень |
Самцы |
28±1,3 |
3,66±0,111 |
0,005±0,0003 |
|
Самки |
28±1,3 |
3,51±0,119 |
0,006±0,0003 |
|
|
Сетчатый слой |
||||
|
Сезон |
Пол |
V клетки |
V ядра |
V ядрышка |
|
Зима |
Самцы |
21±1,1 |
2,53±0,095 |
0,005±0,0004 |
|
Самки |
44±3,4000 |
4,53±0,172000 |
0,01±0,0008000 |
|
|
Весна |
Самцы |
24±1,6 |
2,83±0,117 |
0,008±0,0004 |
|
Самки |
26±1,2 |
3,29±0,09100 |
0,012±0,0006000 |
|
|
Лето |
Самцы |
24±1,5 |
3,05±0,098 |
0,015±0,0009 |
|
Самки |
32±1,700 |
2,50±0,1480 |
0,007±0,0004000 |
|
|
Осень |
Самцы |
18±0,7 |
2,30±0,075 |
0,005±0,0003 |
|
Самки |
23±1,100 |
2,77±0,08300 |
0,008±0,0006000 |
|
|
Мозговое вещество надпочечников |
||||
|
Сезон |
Пол |
V клетки |
V ядра |
V ядрышка |
|
Зима |
Самцы |
44±2,8 |
5,06±0,179 |
0,005±0,0004 |
|
Самки |
46±2,1 |
6,48±0,188000 |
0,007±0,000300 |
|
|
Весна |
Самцы |
44±2,0 |
6,67±0,221 |
0,007±0,0003 |
|
Самки |
54±3,10 |
7,59±0,2420 |
0,01±0,00045000 |
|
|
Лето |
Самцы |
54±2,7 |
6,00±0,152 |
0,005±0,0002 |
|
Самки |
56±3,2 |
7,22±0,202000 |
0,008±0,0005000 |
|
|
Осень |
Самцы |
31±1,5 |
5,49±0,168 |
0,005±0,0003 |
|
Самки |
43±1,800 |
6,50±0,19100 |
0,005±0,0002 |
|
Примечание: 0- половые отличия
0 - р < 0,05; 00 - р < 0,01; 000 - р < 0,001.
Таблица 3
Влияние искусственных фоторежимов на морфометрические показатели надпочечников самцов и самок белых крыс, мм2
|
Пол |
группа |
Площадь надпочечника |
Площадь мозгового вещества |
Площадь коркового вещества |
|
Самцы |
К |
5,6±0,2 |
0,9±0,06 |
5±0,14 |
|
Т.Д. |
4,7±0,1** |
1,1±0,04* |
3,55±0,1*** |
|
|
С.Д. |
5±0,164* |
1±0,04 |
4±0,13** |
|
|
Самки |
К |
6,7±0,2 |
0,9±0,05 |
6±0,14 |
|
Т.Д. |
6±0,1* |
1,1±0,05* |
5±0,094** |
|
|
С.Д. |
6±0,1** |
1±0,02 |
4,8±0,1 |
Примечание: * - отличия по влиянию депривации
* - р < 0,05; ** - р < 0,01; *** - р < 0,001.
На фоне снижения площади коркового вещества в условиях темновой депривации у самцов произошло увеличение объемов клеток в столбчатом и сетчатом слоях на 29 % (р<0,05) и 17 % (р<0,05) соответственно (табл. 3). Также было замечено уменьшение объемов ядрышек в клубочковом слое на 19 % (р<0,05) и объемов ядер в столбчатом слое на 11 % (р<0,01). У самок же произошло увеличение объемов клеток в клубочковом и столбчатом слоях на 30 % (р<0,01), объем ядрышек в данных слоях увеличился на 20 % (р<0,01) и на 35 % (р<0,01) соответственно. В сетчатом слое у самок было отмечено увеличение объемов ядер на 10 % (р<0,05) и уменьшение объемов ядрышек на 38 % (р<0,001). В мозговом слое у самцов произошло увеличение объемов клеток на 22 % (р<0,05) и уменьшение объемов ядрышек на 18 % (р<0,05). У самок отмечено только уменьшение объемов ядер на 9 % (р<0,05).
Увеличение площади мозгового вещества у самцов произошло на фоне увеличения объемов клеток на 38 % (р<0,001) и ядрышек на 44 % (р<0,001). У самок же исследуемые морфометрические показатели не изменились. В клубочковом слое у животных обоего пола произошло увеличение объемов ядрышек на 33 % (р<0,01). Изменения объемов клеток и ядер были отмечены только у самцов, что выразилось в увеличении объемов клеток на 31 % (р<0,001) и ядер на 17 % (р<0,01). В столбчатом слое произошло увеличение объемов клеток и ядрышек у животных обоего пола. У самцов объем клеток увеличился на 26 % (р<0,01), у самок на 28 % (р<0,05), ядрышек на 33 % (р<0,01) и 39 % (р<0,01) соответственно. У самок в столбчатом слое было также отмечено увеличение объемов ядер на 19 % (р<0,001). В сетчатом слое у самцов было отмечено увеличение всех исследуемых морфометрических показателей: объем клеток увеличился на 36 % (р<0,001), ядер - на 22 % (р<0,001), ядрышек - на 31 % (р<0,01). У самок произошло увеличение только ядер, что составило 14 % (р<0,01) (табл. 4).
Таблица 4
Влияние искусственных фоторежимов на морфометрические показатели коркового и мозгового вещества надпочечников самцов и самок белых крыс мкм3
|
Корковое вещество надпочечников |
||||
|
Клубочковый слой |
||||
|
Пол |
Группа |
V клетки |
V ядра |
V ядрышка |
|
Самцы |
К |
22,±1,14 |
2,9±0,08 |
0,006±0,0003 |
|
Т.Д. |
32±1,7*** |
3,4±0,09** |
0,009±0,0005** |
|
|
С.Д. |
20±1,3 |
2,7±0,1 |
0,004±0,0003* |
|
|
Самки |
К |
21±1,3 |
2,6±0,1 |
0,005±0,0002 |
|
Т.Д. |
22±1,2 |
3±0,1 |
0,007±0,0004** |
|
|
С.Д. |
30±1,8** |
3±0,1 |
0,006±0,0004** |
|
|
Столбчатый слой |
||||
|
Пол |
Группа |
V клетки |
V ядра |
V ядрышка |
|
Самцы |
К |
28±1,3 |
3,66±0,111 |
0,005±0,0003 |
|
Т.Д. |
37±2,2** |
3,60±0,114 |
0,008±0,0006** |
|
|
С.Д. |
39±3,3* |
3,26±0,080** |
0,006±0,0004 |
|
|
Самки |
К |
28,15±1,3 |
3,51±0,119 |
0,006±0,0003 |
|
Т.Д. |
39±3,2* |
4,34±0,099*** |
0,01±0,001** |
|
|
С.Д. |
40±2,8** |
4,31±0,132** |
0,009±0,0008** |
|
|
Сетчатый слой |
||||
|
Пол |
Группа |
V клетки |
V ядра |
V ядрышка |
|
Самцы |
К |
18±0,7 |
2,3±0,075 |
0,005±0,0003 |
|
Т.Д. |
29±1,5*** |
2,95±0,096*** |
0,007±0,0005** |
|
|
С.Д. |
22±1,4* |
2,29±0,077 |
0,004±0,0003 |
|
|
самки |
К |
23±1,1 |
2,77±0,08 |
0,0085±0,0006 |
|
Т.Д. |
25±1,4 |
3,21±0,081** |
0,007±0,0004 |
|
|
С.Д. |
27±1,3 |
3,07±0,087* |
0,005±0,0003*** |
|
|
Мозговое вещество надпочечников |
||||
|
Пол |
Группа |
V клетки |
V ядра |
V ядрышка |
|
Самцы |
К |
32±1,5 |
5,5±0,17 |
0,005±0,0003 |
|
Т.Д. |
51±3,5*** |
5,7±0,19 |
0,009±0,0006*** |
|
|
С.Д. |
40±3,2* |
5±0,16 |
0,004±0,0003* |
|
|
Самки |
К |
43±2,0 |
6,5±0,19 |
0,005±0,0002 |
|
Т.Д. |
42±2,0 |
6,2±0,17 |
0,005±0,0003 |
|
|
С.Д. |
51±3,2 |
6±0,17* |
0,0055±0,0004 |
|
Примечание: * - отличия по влиянию депривации
* - р < 0,05; ** - р < 0,01; *** - р < 0,001.
Заключение
В изучении сезонных отличий в морфометрических параметрах надпочечников наибольшие значения для самцов были характерны для летнего периода, то есть в период, когда длина светового дня максимальна. Таким образом, данные, полученные в экспериментах с депривацией, соотносятся с сезонной активностью коркового слоя надпочечников самцов. По данным Я. И. Бичкоева (2009), уменьшение морфометрических показателей коры надпочечников самцов происходит в период с минимальной продолжительностью светового дня, что согласуется с нашими данными.
Мозговой слой надпочечников самок устойчив к обоим видам депривации, а у самцов происходит увеличение морфометрических показателей только при темновой депривации. Также наиболее высокие морфометрические показатели мозгового вещества у самцов были отмечены в летний период. Во все сезоны года были выявлены половые различия в морфометрических показателях надпочечников интактных животных. При этом площадь мозгового и коркового вещества у самок больше, чем у самцов. Наиболее существенные отличия наблюдаются зимой - в этот сезон у самок площадь мозгового вещества больше на 20 %, а площадь коркового вещества - на 22 % по сравнению с самцами. Наименьшие половые различия морфометрических показателей характерны для летнего и весеннего периодов. Световая депривация не влияет на общую площадь коркового и мозгового вещества надпочечников самок. В условиях темновой депривации наблюдается увеличение площадей коркового и мозгового вещества у животных обоего пола.
Рецензенты:
Курьянова Евгения Владимировна, доктор биологических наук, доцент кафедры физиологии и морфологии человека и животных ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет», г. Астрахань.
Мажитова Марина Владимировна, доктор биологических наук, доцент кафедры неорганической и биоорганической химии ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет», г. Астрахань.