Интенсивная физическая нагрузка и энтеросорбция уменьшают массу жировой ткани у экспериментальных животных

The study was performed on outbred albino rats (aged 4 months) weighing 160,0+8,0г (n=15). The animals of group 1 (n=10) had strenuous dynamic exercise (swimming) while the animals of group P (n=5) were controls. The animals of group 1 were administered 0.5 g the Megamin enterosorbent daily for 30 days/ The material (soleus musdcle and vastus laterakis muscle of the thigh, hypodermically – fatty tissue, intestine walls, greater omemtum) was examined on serial paraffin sections staned by hematoxykin and eosin according to Heidenhain and to Shabadash.

The findings attest the increase in muscle bulk and decrease in adipose tissue bulk, as well as the enhanced microvasculature activity of the intestine wall and greater omentum.

Введение. Важное значение при диабете имеют изменения липидного обмена и связанные с ними нарушения функции сердечно-сосудистой и нервной систем [1, 3, 5]. Среди всех тканей живых организмов жировая ткань самая «молодая» [6]. Считается, что даже такие позвоночные, как рыбы, не имеют адипоцитов и депонируют триглицериды между миоцитами [7]. У млекопитающих же сформировались даже новые «молодые» органы: жировые тела щек [8] и большой сальник [9]. Общее количество жировой ткани у взрослого мужчины около 20 кг, а у тучных людей – на десятки килограммов больше [10]. Адипоциты – представители особой клеточной линии, 50% из них – это стромальные клетки. Жировая ткань – важный эндокринный орган [11], который секретирует в кровь гормоны (адипокины), регулирующие энергетический обмен и другие физиологические процессы. Среди них: адипонектин, лептин и резистин. Именно они играют решающую роль в развитии и поддержании инсулинрезистент-ности (ИР) - снижении биологического ответа тканей на один или несколько эффектов инсулина [1]. Гипергликемия сама по себе не может быть причиной как ИР, так и недостаточности β-клеток островков Лангерганса. Основным компонентом патогенеза СД-2-го типа является инсулинре-зистентность, наличие которой способствует повышенному образованию глюкозы печенью и снижение инсулинопосредовательной её утилизации периферическими тканями [12, 13, 14]. Формирование гипергликемии в филогенезе было вызвано изменением характера питания живых организмов - чередованием периодов избытка пищи и голоданием. Это характерно для многоклеточных организмов, ведущих малоподвижный образ жизни и приём пищи малыми порциями [7]. За миллионы лет до того, как был синтезирован инсулин, они же пассивно поглощали глюкозу и депонировали её в форме гликогена [15]. В цитоплазме гладких миоцитов животных, стоящих на разных ступенях филогенетической лестнице, гистохимическими методами гликоген был обнаружен многими исследователями [16, 17, 18, 19].

Изменение условий питания животных в воде, а затем и на суше потребовало повышение физической активности [20], и совершенствования функции локомоции, необходимой для актив- ного и длительного перемещения в пространстве: поисков пищи, сезонных миграций рыб и млекопитающих, перелётов птиц и насекомых.

Это, в первую очередь, потребовало совершенствования энергетического обеспечения гладких миоцитов и скелетной мускулатуры. Гликогена же скелетных мышц хватает только для покрытия энергетической потребности их кратковременных, и как правило, внезапно возникших нагрузок [10].

Природа же тонуса гладких миоцитов, сходна с природой обычного сократительного акта [21], но отличается низким окислительным обменом и вялым течением анаэробного превращения углеводов [22]. Реализация новых функций мышечной ткани в филогенезе и привела в итоге к необходимости синтеза инсулина, который далее, как полагает [7], создал систему депонирования энергетического субстрата. В связи с этим, основная роль инсулина [7] - энергетическое обеспечение функции локомоции. Для неё инсулин сформировал на мембране гладких миоцитов и мышечных волокон специализированные глюкозные транспортеры (Глют-4), работающие в 6 раз быстрее, чем более древние Глют-1 [7], и депо гликогена. Количество глюкозы, которое можно депонировать в форме гликогена, определяется, в первую очередь, массой мышечной ткани. При этом значительно усиливается перфузия мышц, а число функционирующих капилляров увеличивается в 4-6 раз [20].

Цель исследования - доказать возможность уменьшения жировой массы тела экспериментальных животных при интенсивной физической нагрузке и энтеросорбции.

Материал и методы исследования. Работа выполнена на беспородных белых крысах 4-х месячного возраста массой 160,0 ± 8,0 г (n=15). Животные 1-ой группы (n = 10) выполняли интенсивную мышечную работу динамического характера (плавание). Животные 2-ой группы (п = 5) являлись контрольными.

Плавание осуществлялось в ванне с подогретой до 37°С водой. Находящиеся в воде животные вынуждены были делать быстрые плавательные движения. После плавания животные насухо вытирались и обсушивались в специальном ящике при температуре 37°-38°С. Тренировки проводились ежедневно, в строго определённое время (в 10-12 часов). Длительность нагрузки первого дня эксперимента составляла 1 мин и возрастала через каждые 2 дня ещё на 1 мин. К концу эксперимента (через 75 суток) длительность нагрузки достигала 1 часа. Животные 1-ой и 2-ой групп находились на разнообразном пищевом рационе с добавлением корма «Кitекаt:» [23] и свободным доступом к воде в виварии ветеринарной клиники «Друг». Животным 1-ой группы перорально вводился энторосорбент «Мегамин» ежедневно по 0,5 г в течение 75 суток эксперимента. Животные выводились из эксперимента под эфирным наркозом после импрегнации сосудистого русла солями серебра [24].

Энтеросорбент «Мегамин» представляет собой минеральный препарат, содержащий 50% трибомеханически активированного цеолита [25]. Благодаря своему химическому составу и структуре кристаллической решётки мегамин является хорошим ионообменником и обладает сильно выраженными свойствами адсорбции и абсорбции. Ионы мегамина не поступают из кишечника в общую циркуляцию в больших количествах, но они могут включаться в липидные липосомы и образовывать мембранные системы [26].

Материалом для исследования служили мышцы задних конечностей: камболовидная (m.soleus) и широкая латеральная бедра (m.vastus lateralis), подкожножировая клетчатка, тонкая кишка, жировая капсула почки и большой сальник. Материал фиксировался в 10% растворе нейтрального формалина. Серийные парафиновые срезы толщиной 5-7 мкм окрашивались гематоксилином и эозином, железным гематоксилином но Гейденгайму и азаном. Микрососудистое русло исследуемых объектов импрегнировалось солями серебра [24]. Для изучения гликогена использованы животные 1-ой группы (n = 5) и 2-ой группы (n = 2).

Этим животным осуществлялась интрасосу-дистая фиксация нейтральным фиксатором Ша-бадаша через брюшную аорту с предварительным введением (12%) раствора азотнокислого натрия подогретого до температуры 38-39°С. Парафиновые срезы мышц толщиной 7 мкм приклеивались к предметным стёклам методом сухой наклейки с белком. Цветная реакция на гликоген проводилась по А.Л.Шабадашу [27]. Для контроля использовались срезы, предварительно обработанные амилазы слюны, изучение препаратов проводилось на МБИ-15. Морфометрия микрососудов проводилась на поперечных срезах исследуемых мышц.

Результаты исследования и их обсуждение. Камбаловидная мышца белых крыс в норме фиксирует голеностопный сустав, выполняя при этом сравнительно малонапряженную, но длительную тоническую работу. В связи с этим её мышечные волокна имеют выраженную продольную и поперечную исчерченность, многочисленные ядра и рыхло расположенные миофибриллы. На 1 мм² мышечной ткани определяется ~ до 3100 капилляров. Гликоген же распределен в мышечных волокнах крайне неравномерно. При этом гранулированный гликоген выявлялся как в межфибриллярной, так и в периферической саркоплазме, а диффузный - как в саркоплазме, так и

Рис. 1. Расширенный, активно функционирующий гемокапилляр (1) в широкой латеральной мышце (2, 3) белой крысы. 15-е сутки эксперимента. Импрегнация по Ранвье. Докраска гематоксилином. Ув.900.

Рис. 2. Микрососудистое русло подслизистой основы тонкой кишки белой крысы. 15-е сутки эксперимента. Импрегнация по Ранвье. Ув.100.

в миофибриллах.

Широкая латеральная мышца у крыс является основным разгибателем коленного сустава. Её сократительный аппарат хорошо развит: многочисленные миофибриллы в мышечном волокне плотно упакованы, а свободная саркоплазма практически отсутствует. Количество капил- ляров на 1 мм2 в широкой латеральной мышце меньше (~ 2700), чем в камбаловидной мышце, но гликогена больше. Его размещение в мионах стабильное и соответствует ходу анизотропных дисков. Динамическая нагрузка усиливает характеристики, свойственные для интактной широкой латеральной мышцы. Так число капилляров на Д

Рис. 3. Высокая транспортная активность эндотелия вены подслизистой основы тонкой кишки белой крысы. Сформированные «стоматы». Импрегнация по Ранвье. Докраска гематоксилином и эозином. Ув.900.

Рис. 4. Собственная пластинка слизистой оболочки тонкой кишки белой крысы. 15-е сутки эксперимента. 1)кишечные железы; 2)микрососуды. Окраска гематоксилином и эозином. Ув.400.

мм увеличивается на 27,7% (~ до 3450), а масса мышцы - на 50% (рис. 1). Все виды физических нагрузок, особенно плавание, сопровождаются новообразованием мышечных волокон и кровеносных капилляров [28, 29]. Морфологические изменения в мышцах, связанные с уменьшением количества быстрых окислительных мышечных волокон II А типа и увеличение количества быстрых гликолитических мышечных волокон II Б типа, а так же нарушение кровоснабжения мышечной ткани, рассматривается как одна из главных причин развития инсулинрезистентности [30].

Одновременно с морфофункциональными изменения в соматической мускулатуре под влиянием физической нагрузки происходили изменения и в жировой ткани. У крыс контрольной группы в интактной жировой ткани (большой сальник, паранефральная жировая капсула) пролиферативная активность адипоцитов была снижена. Синтез ДНК в них практически отсутствовал. После интенсивной физической нагрузки число типичных адипоцитов белой жировой ткани большого сальника резко уменьшалось. Они замеш;ались незрелыми клетками округлой или полигональной формы, содержащими многочисленные жировые капли, окруженные простой мембраной. В пара-нефральной клетчатке основную массу жировой ткани к окончанию эксперимента составляли многокамерные адиноциты. Бурая жировая ткань, сформированная многокамерными адипоцитами, в значительной степени отличается от белой жировой ткани, сформированной однокамерными адипоцитами, как по гистологическому строению и тканевому потенциалу, так и по своему функциональному значению [31, 32]. Зачатки жировой ткани описываются как «первичные органы» у 18-дневных плодов крысы. Многокамерные адиноциты бурой жировой ткани отличаются от недифференцированных клеток соединительной ткани наличием в них глыбок гликогена и линидных капель [33]. В адипоцитах белой жировой ткани гликоген отсутствует [34]. В эксперименте после интенсивной физической нагрузки и в большом сальнике, и паранефральной клетчатке кроме двух типичных форм адипоцитов белой и бурой жировой ткани, появились различные их переходные формы! (рис. 2) Они характеризовались наличием в цитоплазме адипоцитов различного количества неодинаковых но размеру жировых капель. При этом большая часть жировых долек включала в себя адипоциты и белой, и бурой жировой ткани. В этих случаях клетки преобладающего типа располагались в центре, а остальные - на периферии дольки. Таким образом, адипоциты белой жировой ткани способны не только к дедифференцировке и фагоцитозу, но и к трансформации в подвижные макрофаги [31], и, очевидно, и в адипоциты бурой жировой ткани [35].

После приёма мегамина у животных 1-ой группы наблюдалось значительное усиление функциональной активности микрососудистого русла стенки тонкой кишки и большого сальника: увеличение числа функционируюгцих капилляров, увеличение их диаметра, повышение транспортной активности эндотелиоцитов (рис. 3). В цитоплазме эндотелиоцитов увеличивалось число рибосом, зона Гольджи гипертрофировалась, формировались лизосомные структуры.

Повышение функциональной активности микрососудов сопровождалось усилением миграционной активности иммуноцитов и появление расширенных лимфатических микрососудов. В последующие сроки наблюдения - 30, 60, 90 суток, в области куполов лимфоидных бляшек кишки и лимфоидных узелков большого сальника определялось значительное число макрофагов и плазмоцитов. Абсолютное число клеток в одиночных лимфоидных узелках принадлежало В- лимфоцитам. В собственной пластинке слизистой оболочки кишки определялось большое число лимфоцитов и малодифференцированных лимфоидных клеток (рис. 4).

Обсуждая полученные данные и анализируя данные литературы следует отметить, что пищеварительной системе принадлежит особая роль в обеспечении гомеостаза в организме. Прежде всего потому, что «биологический смысл совокупностей пищеварительной системы заключается в образовании плазмы крови, которая в последующем обеспечивает жизнедеятельность всех клеток, органов и организма в целом» [36, с. 187].

Современная концепция постоянства химуса и представления о механизмах, обеспечивающих гомеостатирование энтеральной среды, впервые была сформулирована А.Д.Синещёковым [37].

Морфофункциональной основой энтеросорбции является способность стенки тонкой кишки и её кровеносного русла к транссудации плазмы крови в просвет кишки и к последующей реабсобции в кровеносное и лимфатическое русло уже гоместатированного химуса. Так, свыше 40% липидов, транспортируемых по кишечному лимфатическому стволу, вновь возвращается в тонкую кишку в составе липидов желчи [38]. Одновременно было установлено, что поток веществ, поступающих в процессе пищеварения из просвета тонкой кишки в кровь, близок по своему составу к плазме крови [39, 40].

В связи с этим, количество углеводов в химусе, почти в 10 раз меньше, чем в смешанных рационах. Это обусловлено не только разведением среды эндогенной плазмой крови, но и избирательным всасыванием углеводов: масса их в химусе, поступающем в тонкую кишку, в среднем составляет лишь 19% от массы в рационе [41].

Однако, даже при полном отсутствии углеводов в рационе, в химусе, поступающем в тонкую кишку, глюкоза, хотя и небольших количествах, всё же обнаруживается. Она поступает в него из крови, транспортирующейся в просвет кишки. Наличие постоянного круговорота, т.е. повторного выделения в просвет пищеварительного канала веществ, ранее уже поступивших в общую циркуляцию, установлено для воды, ряда электролитов, мономеров, липидов. При этом липиды выделяются настолько интенсивно, что их масса в химусе возрастает на 173,4 ± 4,7 от их массы в рационе [42, 43]. В сформированном химусе масса фосфолипидов возрастает в 2,4 раза, холестерина - в 4,4 раза, НЭЖК - в 26 раз [44, 45]. Энтеросорбция способствует нормализации липидного метаболизма, приводит к снижению в крови уровня общего холестерина, общих липидов, триглицеридов [46]. Это делает энтеросорбцию «патогенетически обоснованной терапией, направленной на защиту организма от избыточного количества продуктов свободнорадикального окисления, нормализацию метаболизма в миокарде, сохранение его сократительной активности, предупреждение распространения повреждения» [47, 48].

Уже накоплен определённый опыт применения энтеросорбентов в терапии сахарного диабета: получены положительные эффекты компенсации нарушенного углеводного обмена, снижения содержания глюкозы в крови и преодоления толерантности к физической нагрузке [49]. Нарушения липидного обмена, в свою очередь, сопровождаются развитием гипертензии. При этом одновременное сочетание дислипидемии и гипертензии встречается у больных в 1,5 раза чаще, чем следовало ожидать, если бы эти два заболевания развивались независимо [50]. Наиболее частым проявлением нарушений регуляции сосудистого тонуса при дислипидемиях является дисфункция эндотелия [51, 52]. Имеющие в настоящее время данные литературы [53] показывают, что одним из механизмов развития патологических процессов при дислипидемии является вмешательство липопротеидов в нормальные процессы регуляции сосудистого гомеостаза. Частицы липопротеидов выступают в качестве «молекулярных саботажников» выводя из строя отдельные сигналпередающие системы крови и сосудистой стенки. Одновременно липопротеиды проводят «дезинформацию», вызывая активацию систем вторичных посредников там и тогда, где или когда эта активация в норме отсутствуют или вредна [53, 54].

Таким образом, человеком (Homo sapiens) потеряна из важнейших функций сохранения гомеостаза - функция локомоции. При гиподинамии, в состоянии которой находится практически вся человеческая популяция, развивается инсулинорезистентность и недостаточная утилизация глюкозы. В этих условиях в соответствии с функционированием цикла Рэндла основным энергетическим субстратом становятся жирные кислоты, а глюкоза становится токсичной для многих периферических тканей [55].

Дальнейшее развитие событий при этом сценарии приводит к снижению продукции соматотропных гормонов [56], ожирению [57], метаболической иммунодепрессии [56], X - син- дрому, как предвестнику многих неинфекционных заболеваний человека: сахарного диабета 2-го типа, атеросклероза, гипертонической болезни, остеопорозу, инфаркта миокарда, инсульта, канцерогенеза.