Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ТИМУСА, ЭПИФИЗА И НАДПОЧЕЧНИКОВ КАК ОТРАЖЕНИЕ РЕГУЛЯТОРНЫХ ПЕРЕСТРОЕК ПРИ ПРОТИВООПУХОЛЕВЫХ ЭФФЕКТАХ СЛАБОГО НИЗКОЧАСТОТНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Жукова Г.В. 1 Шихлярова А.И. 1 Брагина М.И. 1 Бартенева Т.А. 1 Пржедецкий Ю.В. 1 Протасова Т.П. 1 Логинова Л.Н. 2
1 ФГБУ «Ростовский научно-исследовательский онкологический институт» Минздрава России
2 ГБОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России
Описаны изменения микрокартины тимуса и сдвиги в содержании катехоламинов в надпочечниках и серотонина в эпифизе белых беспородных крыс-самцов с перевивной саркомой 45 под влиянием воздействия слабым низкочастотным магнитным полем, осуществлявшегося в одном из режимов активационной терапии. Использованы методы гистологии, морфометрии и флуоресцентной гистохимии. Получены противоопухолевые эффекты разной степени выраженности, вплоть до полной регрессии опухолей. В тимусе наряду с показателем лимфопролиферативной активности рассматриваются характеристики межклеточных взаимодействий с участием тканевых базофилов. Затронут вопрос о «серотониногенном» действии магнитного поля. Обсуждается связь выраженности противоопухолевого эффекта магнитного воздействия с изменением адаптационного статуса экспериментальных животных и перестройкой процессов нейроэндокринной и иммунной регуляции.
моноамины
иммунная система
нейроэндокринная регуляция
антистрессорные адаптационные реакции
слабое низкочастотное магнитное поле
1. Анисимов В.Н. Эпифиз, биоритмы и старение организма // Успехи физиологических наук. — 2008. — Т. 39, № 4. — С. 40–65
2. Арушанян Э.Б. Гормон эпифиза мелатонин и его лечебные возможности» // Русский медицинский журнал. — 2005. — Т. 13, № 26. — С. 1755–1760.
3. Гаркави Л.Х., Квакина Е.Б., Кузьменко Т.С., Шихлярова А.И. Антистрессорные реакции и активационная терапия. Екатеринбург: РИА «Филантроп», 2002. — Ч. I. — 194 с.
4. Жукова Г.В. О связи содержания биогенных аминов в форменных элементах периферической крови, надпочечниках и эпифизе с характером и напряженностью общих неспецифических адаптационных реакций организма: Автореф. дис. канд. биол. наук. — Ростов-на-Дону, 1994. — 20 с.
5. Жукова Г.В., Гаркави Л.Х., Михайлов Н.Ю., Евстратова О.Ф., Мащенко Н.М., Толмачев Г.Н., Бартенева Т.А., Логинова Л.Н. Об информативности некоторых гитохимических, цитологических и биоритмических показателей для оценки изменения функционального состояния организма // Вестник Южного научного центра РАН — 2010. — Т. 6, № 3. — С. 49–59.
6. Корнева Е. А., Перекрест С. В. Взаимодействие нервной и иммунной системы в норме и при патологии // Медицинский академический журнал. — 2013. — Т. 13, № 3. — С. 7–17
7. Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам. М.: Медицина, 1988. 252 с.
8. Меркулова JI.M., Холодов Ю.А. Реакции возбудимых тканей на импульсные магнитные поля. Чебоксары: Изд-во Чуваш гос. ун-та, 1996. 176 с.
9. Falck B. Observations on the possibilities of the cellular localization of monoamines by a fluorescence method // Acta physiol. scand. 1962. Vol.56: suppl. 197. P. 1–25.
10. Leon-Ponte M., Ahern G.P., O'Connell P.J. Serotonin provides an accessory signal to enhance T-cell activation by signaling through the 5-HT7 receptor // Blood. 2007. V. 109. P. 3139–3146.

В результате многолетних экспериментально-клинических исследований была установлена связь между противоопухолевым действием факторов различной природы и развитием под влиянием этих факторов общих неспецифических антистрессорных адаптационных реакций организма [3]. При этом были разработаны эффективные алгоритмы активационной терапии, предусматривающие использование низкоинтенсивных электромагнитных излучений с целенаправленно изменяющимися биотропными параметрами. В то же время вопросы о процессах в регуляторных структурах нейроэндокринной и иммунной систем, обеспечивающих развитие антистрессорных АР и повышение неспецифической противоопухолевой резистентности, были изучены далеко не полностью.

В настоящее время хорошо известно о важной гомеостатической роли эпифиза и надпочечников [1, 2, 6]. Показаны хронотропные, иммунотропные, ноотропные, антистрессорные и противоопухолевые эффекты эпифизарных факторов индоламиновой и пептидной природы. Было выявлено модулирующее влияние эпифиза на функционирование целого ряда структур НЭС, объединенных в системы с центрами в гипоталамусе и гипофизе (эндокринные оси). При этом в случае нарастания неблагоприятных изменений в организме было отмечено усиление функциональной связи эпифиза с надпочечниками для осуществления эффективной «поправочной» регуляции деятельности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы [2].

Представляет интерес комплексное исследование состояния органов иммунной системе и показателей активности эпифиза и надпочечников при активационной терапии онкологических заболеваний в эксперименте.

Целью исследования явилось изучение изменения уровня моноаминов в эпифизе и надпочечниках в комплексе со сдвигами показателей функционального состояния тимуса при повышении адаптационного статуса и неспецифической противоопухолевой резистентности организма крыс под влиянием активационной магнитотерапии.

Материалы и методы

Эксперименты проводили на 33 белых беспородных крысах-самцах весом 200-300 г разводки вивария Ростовского научно-исследовательского онкологического института. В качестве опухолевой модели использовали перевивную саркому 45, полученную в лаборатории комбинированной терапии опухолей РОНЦ им. Н.Н. Блохина. По достижении опухолью размеров 0,7-1 см3 начинали воздействие. Магнитное воздействие осуществляли на голову животного, помещенного в плексигласовую камеру, 4-5 раз в неделю в первой половине дня. Использовали аппарат «Градиент-1». Характеристики воздействия - 50 Гц (синусоидальная форма сигнала), пульсирующий режим, индукция у поверхности головы животного  1 мТл. Экспозицию магнитного поля от сеанса к сеансу изменяли в диапазоне 2-7 мин в соответствии с алгоритмами активационной терапии [3]. Продолжительность курса воздействий составила 3 недели.

В течение экспериментов 2 раза в неделю измеряли размеры опухолей с определением их объема с помощью формулы Шрека для эллипсоидов, а также 1 раз в неделю и в день забоя у животных брали кровь из поверхностной вены бедра для подсчета лейкоцитарной формулы. Структуру (характер и напряженность) общих неспецифических адаптационных реакций организма (АР) оценивали с помощью показателей лейкоцитарной формулы периферической крови [3]. При этом основным сигнальным показателем служило относительное содержание лимфоцитов. Структуру АР в конце эксперимента уточняли с помощью данных о весовых коэффициентах тимуса и надпочечников, а также результатов морфофункционального анализа состояния тимуса. Забой проводили путем декапитации на фоне эфирного наркоза.

При изучении микрокартины тимуса срезы парафиновые срезы толщиной 4-6 мкм окрашивали по Браше. Применяли морфометрические методы для подсчета стромально-паренхиматозного коэффициента (СПК), а также среднего числа тканевых базофилов (ТБ) по данным 7-10 полей зрения при объективе 40. При этом относительно общего числа тканевых базофилов определялась доля дегранулировавших форм клеток, а также клеток, расположенных в лимфоцитарной паренхиме тимуса рядом с тимоцитами («контакты» тканевых базофилов и тимоцитов). Эти показатели, по нашему мнению, позволяли охарактеризовать активность межклеточных взаимодействий в центральном органе иммунной системы.

Для оценки содержания серотонина в эпифизе и катехоламинов в надпочечниках применяли метод Фалька-Хилларпа [9]. При этом в надпочечниках определяли общее содержание норадреналина и адреналина. Процедура включала подготовку криостатных срезов органов, хранившихся в жидком азоте, и их последующую обработку в парах параформальдегида. Микропрепараты эпифиза и надпочечников изучали с помощью микроскопа ЛЮМАМ-И3, имевшего фотометрическую насадку ФМЭЛ-1А. Оптические фильтры подбирали в соответствии со спектральными характеристиками флуорофоров. При исследовании срезов надпочечников учитывали эффект Бецольда-Брука (сдвиг максимума спектра флуоресценции в сторону большей длины волны при высоких концентрациях катехоламинов). Измерение интенсивности флуоресценции проводили в 10-15 полях зрения в каждом из 5-6 срезов при объективе «40» в надпочечниках и при объективе «90» - в эпифизе. Таким образом, каждый случай характеризовался средним значением интенсивности флуоресценции производных катехоламинов или серотонина в 50-90 локусах исследованных органов.

При статистической обработке результатов исследования использовали t-критерий Стьюдента, критерий Вилкоксона-Манна-Уитни и Z-критерий знаков.

Результаты и обсуждение

Магнитное воздействие с локализацией на структуры ЦНС произвело  противоопухолевый эффект, по степени выраженности которого можно было разделить  животных основной группы на 2 подгруппы. В первую подгруппу вошли 5 животных с регрессией саркомы 45 на 70-100%, а вторую подгруппу составили 11 крыс с торможением роста опухоли на 53% (табл. 1 и 2). При этом животные разных подгрупп отличались от крыс контрольной группы и друг от друга характером АР, преобладавших в последнюю неделю эксперимента и в день забоя. В контрольной группе к концу эксперимента основная часть крыс находилась в АР стресс, и только в четверти случаев была отмечена АР тренировки (табл. 1 и 2).

Таблица 1

Адаптационный статус и характеристики морфофункционального состояния тимуса при различной выраженности противоопухолевого влияния магнитного воздействия

Группа

Объем

опухоли

см3

Антистрес. АР, %

Тимус

Всего

СА+ПА

Относит. масса

СПКх103

ТБ

Доля

дегр.ТБ

 

Доля

"контактов"

ТБ и ТМЦ

Контроль,

(9)

22,0±2,1

25

0

0,22±0,05

52±10

3,6±04

0,4±0,2

0,11±0,05

МП

(16)

1п/г

(5)

0,75±0,38

●♦

100

60

0,70±0,15 ●

25±7

6,5±0,6●◘-

0,8±0,2

0.74±0.11

2п/г

(11)

10,4 ±1,6

54

28

0,51±0,12

24±6

6,7±0,5●◘

0,9±0,3

0.40±0.10

Без опухоли

(8)

-

100

50

 

0,67±0,11 ●

27±7

4,3±0,3

0,7±0,2

 

0,50±0,15

Обозначения: МП - магнитное поле; Антистрес. АР - антистрессорные АР, СА - АР спокойной активации, ПА - АР повышенной активации, СПК - стромально-паренхиматозный коэффициент, ТБ - тканевые базофилы, Дегр. ТБ - дегранулирующие формы тканевых базофилов, ТМЦ - тимоциты.

Примечания: ● - отличается от значений в контрольной группе, p<0,05-0,01; ◘ - отличается от значений у крыс без опухолей, p<0,05-0,01; ♦ - отличается от значений у животных во 2-й подгруппе основной группы (МП)

 

У животных основной группы преобладали антистрессорные АР. При этом в первой подгруппе такие АР наблюдались у всех крыс, а во второй подгруппе - примерно у половины особей (табл. 1 и 2). Кроме того, рассматриваемые категории животных различались по представленности в спектре АР наиболее благоприятных для организма реакций спокойной (СА) и повышенной (ПА) активации. Эти АР отсутствовали у крыс контрольной группы, были отмечены менее чем у трети животных основной группы с торможением роста опухоли, а у крыс с регрессией саркомы 45 под влиянием магнитного воздействия встречались более чем в половине случаев (табл. 1 и 2). Таким образом, наблюдалось четкое соответствие между влиянием магнитного поля на адаптационный статус крыс-опухоленосителей и выраженностью противоопухолевого эффекта данного фактора.

Исследованные показатели морфофункционального состояния тимуса свидетельствовали об активизации лимфопролиферативных процессов и межклеточных взаимодействий в центральном органе иммунитета под влиянием магнитного воздействия. Это выражалось в повышении в 2-3 раза относительной массы органа, двукратном снижении стромально-паренхиматозного коэффициента, увеличении количества тканевых базофилов и их дегранулирующих форм, а также в значительном повышении числа случаев расположения этих клеток вблизи тимоцитов («контакты»), что свидетельствовало об увеличении их влияния на лимфоциты тимуса (табл. 1). При этом в основной группе не было отмечено статистически значимых различий между изученными характеристиками микрокартины тимуса животных разных подгрупп.

В то же время исследованные показатели морфофункционального состояния тимуса не могли отразить состав биохимических регуляторов, находившихся в паренхиме органа тимусе и определяющих состояние и характер взаимодействия клеточных структур тимуса, который мог существенно различаться у крыс разных подгрупп. Можно предположить, что возможные различия в состоянии клеточных элементов тимуса, имеющих разнообразные рецепторы и способность к синтезу и секреции целого ряда биологически активных веществ [2, 6, 10], были обусловлены гуморальными факторами, влияющими на функциональный профиль клетки. В этой связи интересно оценить активность структур, секретирующих катехоламины и серотонин, - моноаминов, способных оказывать системное действие на организм, а также модулировать состояние и реактивность иммунокомпетентных клеток.

В таблице 2 представлены результаты гистохимического изучения показателей уровня моноаминов в надпочечниках и эпифизе, а также соотношение веса тимуса и надпочечников. Как видно из таблицы, у крыс контрольной группы поздние этапы опухолевого роста характеризовались снижением уровня катехоламинов в надпочечниках. В совокупности с характером преобладавшей АР и низким значением соотношения веса тимуса и надпочечников это могло отражать развитие стадии истощения хронического стресса.

Таблица 2

Адаптационный статус и показатели содержания моноаминов в надпочечниках и  эпифизе при различной выраженности противоопухолевого влияния магнитного воздействия

Группа

Объем

опухоли

см3

Антистрес.- АР, %

Вес тим./

Вес надп.

Сод. катехоламинов в надпочечниках,

у.е.

Сод.

серотонина

в эпифизе,

у.е.

Всего

СА+ПА

Контроль,

N=9

22,0±2,1

25

0

2,2±0,2

80±4

67±4

МП

N=16

1

n=5

0,75±0,38

●♦

100

60

●♦

5,1±0,1

●♦

100±4

●♦

58±2

◘♦

2

n=11

10,4 ±1,6

54

28

3,7±0,3

90±1

47±4

◘●

Без опухоли

N=8

-

100

50

 

4,3±0,2

93±2

73±2

 

Обозначения и примечания - см. таблицу 1

Наиболее высокие значения показателя уровня надпочечниковых катехоламинов и значения соотношения веса тимуса и надпочечников были отмечены у крыс с регрессией опухолей под влиянием магнитного воздействия (табл. 2). В то же время по данным показателям эти животные статистически не отличаются от крыс без опухолей. По нашему мнению, это может свидетельствовать об относительно высокой, но не выходящей за физиологические границы активности процессов в мозговом веществе надпочечников, что характерно для антистрессорных АР спокойной и повышенной активации [5]. У крыс с торможением роста саркомы 45 под влиянием магнитного поля показатель уровня катехоламинов в надпочечниках также не отличался от значений у животных без опухолей, но был ниже, чем у крыс с регрессией опухолей (табл. 2). Аналогичное отличие животных с торможением роста опухоли от крыс с регрессией саркомы 45 было отмечено и по соотношению веса тимуса и надпочечников. Очевидно, эти различия у крыс с разной выраженностью противоопухолевого эффекта воздействия были обусловлены различием в выраженности антистрессорного влияния магнитного поля [5].

Показатели содержания серотонина в эпифизе животных основной группы имели невысокие значения, заметно отличавшиеся от показателей у крыс без опухолей (табл. 2). Отмеченное обстоятельство мы связываем с усилением секреции эпифизарного серотонина под влиянием магнитного воздействия и реализацией активизирующих, стресс-лимитирующих и модулирующих эффектов этого моноамина в тканях и периферических регуляторных структурах, а также в различных звеньях иммунной системы [5, 7, 10]. О «серотониногенном» действии магнитных полей (недооцененном специалистами в связи с общепринятым акцентом на эффектах мелатонина) свидетельствуют и результаты ранее проведенных исследований [4, 8]. При этом необходимо отметить все же более высокие значения данного показателя у крыс с регрессией саркомы 45 по сравнению с наблюдавшимся у животных с менее выраженным эффектом магнитного поля - торможением роста опухоли (табл. 2). Такое соотношение уровня серотонина в эпифизе у крыс разных подгрупп так же, как и аналогичное соотношение уровня катехоламинов в надпочечниках животных с торможением роста и регрессией опухоли, мы связываем с различиями в активизирующем влиянии магнитного воздействия на центры нейроэндокринной регуляции, обусловленными вариациями чувствительности и исходного состояния экспериментальных животных. Это может приводить к различиям в характере клеточных взаимодействий, интенсивности и направленности процессов в тимусе и других звеньях иммунной системы, определяющих выраженность противоопухолевого эффекта.

Заключение

Применение слабого низкочастотного магнитного поля в соответствии с режимами активационной терапии способствует значительной активизации механизмов противоопухолевой резистентности и достижению выраженных противоопухолевых эффектов, вплоть до полной регрессии перевивных опухолей. При этом в тимусе повышение лимфопролиферативной активности сопровождается усилением признаков межклеточных взаимодействий с участием тканевых базофилов. Выраженность противоопухолевого эффекта воздействия может быть связана с интенсивностью секреции моноаминов надпочечников и эпифиза, влияющей на результат межклеточных взаимодействий, активность и направленность локальных и системных иммунных процессов. Полученные результаты расширяют сведения об особенностях нейро-эндокрино-иммунной регуляции при повышении неспецифической противоопухолевой резистентности в эксперименте с помощью слабых электромагнитных воздействий.

Рецензенты:

Горошинская И.А., д.б.н., профессор, главный научный сотрудник лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей ФГБУ «РНИОИ» Минздрава РФ, г. Ростов-на-Дону.

Комарова Е.Ф. д.б.н., главный научный сотрудник лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей ФГБУ «РНИОИ» Минздрава РФ, г. Ростов-на-Дону.

 


Библиографическая ссылка

Жукова Г.В., Шихлярова А.И., Брагина М.И., Бартенева Т.А., Пржедецкий Ю.В., Протасова Т.П., Логинова Л.Н. ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ТИМУСА, ЭПИФИЗА И НАДПОЧЕЧНИКОВ КАК ОТРАЖЕНИЕ РЕГУЛЯТОРНЫХ ПЕРЕСТРОЕК ПРИ ПРОТИВООПУХОЛЕВЫХ ЭФФЕКТАХ СЛАБОГО НИЗКОЧАСТОТНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-2. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=20218 (дата обращения: 07.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074