Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧЕК В СТАДИЮ СТРУКТУРНЫХ НАРУШЕНИЙ СВЕТОВОГО ДЕСИНХРОНОЗА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Антонова В.М. 1 Злобина О.В. 1 Иванов А.Н. 1 Бугаева И.О. 1 Захарова Н.Б. 1 Пучиньян Д.М. 2
1 ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В. И. Разумовского Минздрава России
2 ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского «НИИТОН» Минздрава России
Проведен морфометрический анализ структурных изменений в почках белых нелинейных крыс-самцов. Животные разделены на две группы: контрольную, в которой крысы находились в естественных условиях освещения, и опытную, включающую крыс, которым моделировали световой десинхроноз в течение двадцати одних суток. В гистологических срезах почек, окрашенных гематоксилином и эозином, были определены размеры почечного тельца, капсулы Шумлянского – Боумена, собирательных трубочек, почечных канальцев и площадь клубочкового аппарата. Измерения производили с помощью медицинского микровизора проходящего света mVizo-103. Выявленные уменьшение площади сосудистого пучка и увеличение пространства между листками капсулы Шумлянского – Боумена, стаз эритроцитов в капиллярах клубочка, а также отек интерстициальной ткани свидетельствуют о негативном влиянии светового десинхроноза на морфофункциональное состояние почек.
световой десинхроноз
морфофункциональное состояние почек
микроциркуляция.
1. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия. – М., 1989. – С. 233-246.
2. Влияние освещенности на возрастные особенности функций почек у крыс / А.И. Горанский, И.А. Виноградова, Е.Ю. Барсукова и др. // Бюллетень сибирской медицины. – 2005. – Приложение 1. – С. 56.
3. Заболеваемость населения по основным классам, группам и отдельным болезням / М.А. Дианов, С.Ю. Никитина, Л.И. Агеева и др. // Зравоохранение в России. Статистический сборник. – 2015. – С. 30.
4. Герасимов А.В. Морфофункциональные закономерности адаптации: нейроэндокринные центры и поднижнечелюстные железы при воздействии света и радиации (экспериментальное исследование): дис. … д-ра мед. наук. – Томск, 2006. – 358 с.
5. Изменения микроциркуляции и гемокоагуляции при экспериментальном световом десинхронозе / К.И. Журкин, О.В. Злобина, А.Н. Иванов и др. // Тромбоз, гемостаз и реология. – 2016. – № 3 (67). – С. 164-166.
6. Модифицирующее влияние постоянного освещения на организм крыс в зависимости от сроков начала воздействия / Т.А. Лотош, И.А. Виноградова, А.В. Букалев и др.// Фундаментальные исследования. – 2013. – № 5-2. – С. 308-313.
7. Меерсон Ф.З. Адаптационная медицина: механизмы и защитные эффекты адаптации. – М.: Медицина, 1993.– С. 331.
8. Никитин Ю.П., Хаснулин В.И., Гудков А.Б. Современные проблемы северной медицины и усилия ученых по их решению // Вестник Северного (Арктического) федерального университета. Серия: Медико-биологические науки. – 2014. – № 3. – С. 63-72.
9. Прохорова Э.М. Биологические ритмы и здоровье // Сервис плюс. – 2010. – № 3. – С. 20-26.
10. Рапопорт С.И., Чибисов С.М., Благонравов М.Л. Актуальные проблемы хронобиологии и хрономедицины (по материалам съезда) // Клиническая медицина. – 2013. – № 9. – С. 71-73.
11. Сравнительный анализ вероятных последствий влияния на здоровье граждан различных сценарных условий исчисления времени / В.Б. Алексеев, Д.А. Кирьянов, М.Ю. Цинкер и др. // Анализ риска здоровью. – 2014. – № 1. – С. 88-98.
12. Фролов В.А., Чибисов С.М., Халберг Ф. Биологические ритмы, экология и стресс (по материалам международного конгресса «Здоровье и образование в XXI веке. Концепции болезней цивилизации», РУДН, 2007) // Вестник РУДН. Серия: Медицина. – 2008. – № 4. – С. 46-55.

Жизнь на земле представляет собой постоянную череду изменяющихся условий, включая смену дня и ночи, времен года, климата [10]. В этой связи целый ряд процессов в организме характеризуется выраженной цикличностью. Физиологическая синхронизация функций различных систем организма обеспечивает человеку высокий уровень работоспособности, большую продолжительность жизни и крепкое здоровье [9]. Вместе с тем следует отметить, что человечество шагнуло вперед, и искусственная среда почти полностью заменила естественную [12]. Так, круглосуточная работа техники на производстве требует постоянного присутствия специалиста. Изменения режима освещения также могут быть вызваны авиаперелетами, которые приводят к резкой смене часовых поясов [11]. Подобные искусственные изменения продолжительности дня способны привести к развитию светового десинхроноза [8].

Десинхроноз представляет собой процесс рассогласования циркадианных, то есть врожденных суточных и околосуточных ритмов. Поэтому воздействия, нарушающие естественные регуляторные механизмы, могут индуцировать развитие широкого спектра патологических изменений [6]. Очень важно оценить состояние самых динамичных систем организма, в том числе мочевыделительной, функционирование которой имеет выраженные биологические ритмы. В этой связи, срыв регулирующих механизмов при десинхронозах может рассматриваться как одна из причин, приводящих к развитию патологии почек. Согласно статистике, заболевания почек и мочевыводящих путей появляются независимо от пола и возраста. По данным федеральной службы государственной статистики в Российской Федерации от этих болезней страдает 17 % населения (данные на 2014 год), в том числе с диагнозом, установленным впервые в жизни 6,9 %. К сожалению, эти показатели выросли за 3 года (в период с 2010 по 2014 года) на 8,1 % и 4,7 % соответственно [3].

Учитывая первостепенную роль мочевыделительной системы в поддержании внутреннего гомеостаза организма, ее патология может приводить к ухудшению работы всех систем организма, в частности сердечно-сосудистой. Поражение почек ведет к активации секреции ренина, то есть стимуляции работы ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, которая за счет повышения тонуса сосудов приводит к развитию вторичной симптоматической артериальной гипертензии, провоцируя атеросклеротическое повреждение кровеносных сосудов. Кроме того, усиление реабсорбции натрия обеспечивает задержку жидкости в организме, а альдостерон повышает проницаемость сосудистой стенки, приводя к развитию отеков и нарушая транскапиллярный обмен [2].

Анализ научной литературы, посвященной проблеме морфологических изменений в почках при световом десинхронозе, свидетельствует, что этот вопрос остается наименее изученным. В связи с этим целью настоящей работы является изучение влияния светового десинхроноза на морфофункциональное состояние почек в эксперименте на белых крысах.

Материалы и методы

Экспериментальное исследование было проведено в весенне-осенний период на базе научной лаборатории кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии ФГБОУ ВО Саратовского государственного медицинского университета им. В.И. Разумовского Министерства здравоохранения Российской Федерации. Все эксперименты выполнены в соответствии с приказом Минздрава СССР от 12 августа 1977 года № 755 «О мерах по дальнейшему совершенствованию организационных форм работы с использованием экспериментальных животных» (по состоянию на 20 марта 2016 года), Федеральным законом «О защите животных от жестокого обращения» от 1 декабря 1999 года, Женевской конвенцией «Internetional Guiding Principals for Biomedical Involving Animals» (Geneva, 1990) и Хельсинкской декларацией о гуманном отношении к животным, а также с рекомендациями комитета по этике ФГБОУ ВО Саратовского государственного медицинского университета им. В.И. Разумовского Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Исследование проведено на белых беспородных крысах-самцах, массой тела 200±50 г. Животные были разделены на две группы: контрольную, включающую 12 особей, находившихся в условиях естественного освещения, и опытную – 12 особей, которым моделировался световой десинхроноз с помощью изменения режима освещения лаборатории. Животные подвергались воздействию комбинации естественного в дневное время и искусственного освещения в ночное время, обеспечиваемого лампой дневного света, эквивалентной по мощности лампе накаливания в 60 Вт.

На двадцать первые сутки животные выведены из эксперимента путем передозировки препаратов для наркоза (внутримышечная комбинация Телазола (ZoetisInc, США) в дозе 0,1 мл/кг и Ксиланита (Нита-Фарм, Россия) в дозе 0,3 мл/кг). После этого была удалена правая почка, которую фиксировали 10 %-м нейтральным формалином. Фрагменты почечной ткани обезвоживали в спиртах возрастающей концентрации (80–100º), заливали в парафин. С помощью микротома готовили срезы толщиной 3–5 мкм, которые окрашивали гематоксилином и эозином.

Оценку морфологического состояния почек проводили по качественным и количественным критериям. Морфометрическое исследование выполнено в 30 полях зрения [1] гистологических срезов почек каждого животного контрольной и опытной групп с использованием медицинского микровизора проходящего света mVizo-103. Определяли размеры почечного тельца, капсулы Шумлянского – Боумена, собирательных трубочек, почечных канальцев и площадь клубочкового аппарата.

Весь цифровой материал подвергнут статистической обработке с использованием пакета прикладных статистических программ «STATISTICA 10» (StatSoft®, США). Значимыми считали изменения при p<0,05. Для каждого исследуемого параметра вычисляли медиану (Ме) и межквартильный размах. Достоверность полученных значений оценивали при помощи U-критерия Манна – Уитни.

Результаты

В ходе морфологического исследования гистологических срезов почек 12 лабораторных животных, которые подвергались воздействию комбинации естественного освещения днем и искусственного – ночью, отмечены изменения со стороны интерстициальной ткани и гломерулярного аппарата почки. Визуально изменения гломерулярного аппарата проявляются сегментированием клубочков, приобретение ими «лапчатого» вида. В капиллярах почечного тельца, а также в междольковых сосудах прослеживается стаз эритроцитов (Рис. 1). Также, отмечается явное изменение формы почечного тельца в сторону большей эллипсоидности по сравнению с практически круглыми тельцами крыс контрольной группы.

При морфометрии установлено, что у животных опытной группы происходит статистически значимое увеличение размера почечного тельца по длинной оси на 24 % (Табл.). Кроме того, увеличивается соотношение между диаметром Мальпигиева тельца по длинной оси и диаметром по короткой оси. В опытной группе диаметр почечного тельца по длинной оси в среднем на 29 % больше, чем по короткой оси, а в контрольной – лишь на 8 % (Табл.), что отражает изменение формы почечного тельца.

Помимо полнокровия наблюдались кровоизлияния в перитубулярной зоне коркового вещества (рис. 1). 

АБ

Рис. 1. Корковое вещество почки у животных контрольной (А) и опытной (Б) групп.

Окраска гематоксилином и эозином. Объектив 20х

У животных опытной группы регистрируется статистически значимое уменьшение площади сосудистого пучка в среднем на 22 % до 7 тыс. мкм2 по сравнению с контролем (табл.). Периметр сосудистого пучка у животных опытной группы не претерпевает значимого изменения по сравнению с контролем (табл.). Увеличение размеров почечного тельца и уменьшение площади сосудистого пучка у животных опытной группы сопровождается увеличением пространства между париетальным и висцеральным листками капсулы Шумлянского – Боумена в 2,2 раза до 20 мкм, против 9 мкм в контрольной группе (табл.).

В корковом веществе почек контрольной группы вместе с изменениями почечного тельца выявляются структурно функциональные нарушения канальцевой системы нефронов. Так, в отдельных канальцах визуализируется слущивание апикальных полюсов нефротелия и щеточных каемок с элементами кариорексиса и кариолизиса эпителиальных клеток.

В среднем по группе не отмечается значимого изменения диаметра канальцев нефрона по сравнению с животными контрольной группы (табл.).

Результаты морфометрического исследования

Определяемый параметр

Контроль

(n=12)

Опытная группа (n=12)

Значимость различий

Диаметр почечного тельца по длинной оси, мкм

128 (120; 137)

159 (149; 166)

р=0,000001

Диаметр почечного тельца по короткой оси, мкм

118 (110; 123)

123 (116; 129)

р=0,107304

Площадь сосудистого пучка, тыс.мкм2

9 (8; 10)

7 (4; 9)

р=0,000003

Периметр сосудистого пучка, мкм

347 (330;364)

337 (287; 368)

р=0,431976

Пространство между листками капсулы Шумлянского – Боумена, мкм

9 (8; 11)

20 (17; 23)

р=0,000001

Диаметр канальца нефрона, мкм

43 (37; 50)

43 (38; 48)

р=0,976781

Диаметр собирательной трубочки, мкм

36 (30; 43)

46 (38; 51)

р=0,021492

Примечания: в каждом случае приведены медиана, верхний и нижний квартили;
р – по сравнению с контрольной группой.

В мозговом веществе почек животных группы сравнения отмечается выраженный интерстициальный отек. Структура стенок некоторых собирательных трубочек находилась в состоянии дезорганизации (рис. 2).

При морфометрии у белых крыс, подвергавшихся воздействию комбинации естественного и искусственного освещения, выявлено увеличение диаметра собирательной трубочки в среднем на 28 % до 46 мкм по сравнению с контролем – 36 мкм (табл.).

АБ

Рис. 2. Мозговое вещество почки у животных контрольной (А) и опытной (Б) групп.

Окраска гематоксилином и эозином. Объектив 20х

Обсуждение

Результаты проведенного эксперимента свидетельствуют о том, что воздействие комбинации естественного освещения днем и искусственного – ночью, индуцирует развитие выраженных структурно-функциональных изменений как в корковом, так и в мозговом веществе почек белых крыс. Вместе с тем центральным вопросом, подтолкнувшим к проведению данного исследования, является до сих пор неясный механизм развития морфологических нарушений при воздействии такого стрессорного фактора, как световой десинхроноз.

В настоящее время доказана взаимосвязь нарушения циркадианных ритмов с развитием стресс-реакции, определяющую роль в которой играет гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система, повышающая уровень стрессорных медиаторов и гормонов в ответ на действие альтерирующих агентов [9, 10, 12]. Одним из подобных нейропептидов является кортикотропин-рилизинг-гормон или кортиколиберин, действующий на кортикотропоциты аденогипофиза, которые начинают расщеплять прогормон проопиомеланокортин, в результате чего образуется адренокортикотропный гормон. Кортиколиберин с током крови достигает клеток пучковой зоны коры надпочечника и стимулирует синтез и секрецию глюкокортикостероидов, действие которых приводит к повышению системного артериального давления и чувствительности миокарда и стенок сосудов к катехоламинам, что в целом может рассматриваться как риск кардиоваскулярной патологии [5].

Аналогично световая депривация по системе межнейрональных синапсов оказывает действие на заднюю группу ядер гипоталамуса. Возбуждение от этого высшего центра симпатической части вегетативной нервной системы передается по нервным волокнам к клеткам ядер серого вещества боковых рогов спинного мозга всех грудных и трех верхних поясничных сегментов. Постганглионарные волокна подходят к клеткам мозгового вещества надпочечников, где стимулируют секрецию кактехоламинов [12]. Выделение гормонов стресса в кровь объясняет угнетение активных механизмов регуляции микрокровотока, уменьшение площади сосудистого пучка, расширение пространства между листками капсулы Шумлянского – Боумена, стаз эритроцитов в капиллярной сети клубочка.

Согласно современным данным литературы, световая депривация также оказывает влияние на работу супрахиазматического ядра переднего гипоталамуса, контролирующего ритмы секреции ионов Na+ и Ca2+ в почках, а также супраоптических и паравентрикулярных ядер, регулирующих экскрецию ионов K+ и диурез [2]. Нарушение регуляции транспорта ионов объясняет возникновение выраженного интерстициального отека и структурных нарушений в канальцевой системе нефронов у животных. Изменение эпителия почечных канальцев также может свидетельствовать о развитии такого метаболического проявления стресса, как гипоксия. Притом, гипоксическое повреждение канальцев в сочетании с уменьшением площади сосудистого пучка является признаком ишемии [7], что, вероятно, является следствием спазма сосудов.

Выявленные в ходе эксперимента отклонения от нормы отражают значительные изменения внутриорганной гемодинамики почек. Это, в свою очередь, согласуется с результатами других авторов, свидетельствующими о резком нарушении механизмов регуляции микроциркуляции, угнетении общей модуляции кровотока, снижении перфузии и абсолютных амплитуд эндотелиальных, миогенных, кардиальных и дыхательных колебаний при световом десинхронозе [4, 5].

Заключение

Полученные результаты позволяют заключить, что световой десинхроноз в стадию структурных нарушений приводит к развитию серьезных морфологических изменений в почках белых крыс в условиях эксперимента. Представленные данные обосновывают целесообразность рассмотрения светового десинхроноза в качестве фактора развития патологии мочевыделительной системы.


Библиографическая ссылка

Антонова В.М., Злобина О.В., Иванов А.Н., Бугаева И.О., Захарова Н.Б., Пучиньян Д.М. МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧЕК В СТАДИЮ СТРУКТУРНЫХ НАРУШЕНИЙ СВЕТОВОГО ДЕСИНХРОНОЗА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2017. – № 1.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=26137 (дата обращения: 18.11.2019).


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