Морфофункциональная характеристика кортикальных и околомозговых нефронов почки при реакции на экспериментальный стресс

Известно, что первичной эффекторной мишенью стресса являются надпочечники, и в ряде наших работ была продемонстрирована тесная положительная корреляция между важнейшими морфометрическими параметрами почки и надпочечников при моделировании иммобилизаци-онного стресса у белых крыс (Полина Ю.В. с соавт., 2007, Тупикин В.Д. с соавт., 2010). Это служит доказательством того, что почки и надпочечники представляют собой единую функциональную систему, чутко и координировано реагирующую на стресс. Между тем, детальные реактивные изменения отдельных компонентов коркового и мозгового вещества почечной паренхимы при психо-эмоциональном стрессе с болевым компонентом, к которому относится длительная насильственная иммобилизация (в наших опытах применялась 3-х часовая иммобилизация на спине в течение 5 дней), в специальной литературе отсутствуют.

Целью работы было установить гистофункциональные особенности стресс-индуцированных реакций паренхиматозных и стромальных элементов коркового и мозгового вещества почки в экспериментах на 25 самцах белых крыс, массой 160-175 г. Применялись общегистологические и гистохимические методы, исследовалась активность ферментов – щелочной фосфатазы и миелопероксидазы в клетках канальцевого эпителия кортикальных и околомозговых нефронов, проведен статистический анализ важнейших микроморфометри-ческих показателей (табл. 2, 3) паренхиматозных структур. Было установлено, что почка является органом, весьма динамично и реактивно трансформирующимся при стрессе.

Результаты и их обсуждение. Прежде всего, обнаружено достоверное увеличение массы органа, освобожденного от околопочечной жировой ткани, при стрессе относительно группы сравнения (табл. 1). Микроскопически почка животных группы сравнения выглядела следующим образом: орган, состоящий из одной доли, покрыт тонкой соединительнотканной капсулой. Соотношение длин коркового и мозгового вещества у взрослой особи на аксиальном срезе почки составляет 1:1. Корковое вещество, в обзорных видах окраски имеющее более темный цвет, представлено паренхимой – почечными тельцами корковых нефронов, их проксимальными и дистальными извитыми канальцами, участками прямых и тонких канальцев, а также радиально располагающимися пучками собирательных трубочек, (образующих «мозговые лучи», собирающих ультра-фильтрат от верхнекортикальных и подкапсульных нефронов). Строма коркового вещества представлена капиллярами перитубулярной системы и кортикальными сосудами: междольковыми и внутридольковыми артерия- 23

ми, междольковыми и звездчатыми венами, лимфатическими сосудами, а также небольшим количеством рыхлой, неоформленной, соединительной тканью – специфическим интерсти-цием коркового вещества.

Таблица 1

Масса почки (мг), М±m в условиях курса иммобилизационного стресса относительно массы почки группы сравнения (контроль)

Примечание: здесь и в табл 2-3: * - р≤0,05.

Ретикулярные волокна стромы по ходу базальных мембран почечных телец, канальцев и капилляров, определяемые в окраске водным раствором азотнокислого серебра по Футу, располагались равномерно, без признаков неравномерного усиления рисунка или дезорганизации. При окраске кармином в клетках капсулы клубочка и в канальцевом эпителии выявлялись углеводы. В окраске на РНК пиронином G по Браше в ядрышках нефроцитов и в их цитоплазме выявлялись рибонуклеопротеиды, что свидетельствует об активной ядерной транскрипции и синтезе белка в цитоплазме клеток выстилающего эпителия.

Условия иммобилизационного стресса изменяли практически все морфометрические и функциональные показатели паренхимы почки, как в зоне коркового, так и мозгового вещества (табл. 2, 3). В целом, в структуре паренхиматозных элементов почки и для корковых нефронов (КН), и для юкстамедуллярных (ЮМН) наблюдалась преимущественная гипертрофия почечных телец и капиллярных клубочков, значительное (в несколько раз) увеличение площади просвета капсулы Боумена-Шумлянского, расширение всех видов канальцев (наиболее заметное в дистальном сегменте), в канальцевом эпителии всех отделов обоих видов нефронов наблюдались признаки капельной дистрофии и вакуолизация цитоплазмы от умеренной до значительно выраженной.

Таблица 2

Морфометрические параметры структур корковых нефронов почки при стрессе, M±m

Таблица 3

Морфометрические параметры структур юкстамедуллярных нефронов почки при стрессе, M±m

Морфометрические параметры как кортикальных, так и юкстамедуллярных нефронов существенно отличались от группы сравнения и характеризовалось высокой вариабельностью. Большинство из них было резко гипертрофировано за счет выраженного полнокровия клубочков почечных телец и интерстиции коркового вещества. Очевидно, нарушением процесса фильтрации в почечных тельцах корковых нефронов и полнокровием мозгового вещества объясняется достоверное увеличение массы органа при стрессе. Помимо полнокровия, наблюдалось резкое нарушение кровообращения в виде кровоизлияний в различных зонах: в полость почечного тельца, в перитубулярной системе сосудов, в области прямых сосудов мозгового вещества. Структура стенки крупных почечных сосудов находилась в состоянии дезорганизации, имела признаки гамма-метахромазии основного вещества и была утолщена за счет плазматического пропитывания. Однако наряду с гипертрофированными нефронами имелись случаи атрофических изменений: в структуре некоторых почечных телец часто наблюдалось спадение, коллабирование клеток внутреннего листка капсулы и капилляров клубочка, сопровождающиеся резким увеличением Боуменова пространства, что можно диагностировать как экссудативную гломерулопатию. Очевидно, что глубокая ишемия клубочковых гемокапилляров, как следствие декомпенсации клубочковой функции, свидетельствует о выключении данного нефрона из процесса фильтрации. Необходимо отметить, что вариативность морфометрических показателей была сильнее выражена у юкстамедуллярных нефронов, чем у корковых. Объяснить этот факт с биологических позиций можно, учитывая функцию околомозговых нефронов, которые выполняют роль шунтирования крови, и перераспределение кровотока при стрессе отражается на их структурно-функциональном состоянии в наибольшей степени. Просвет канальцев обоих видов нефронов был расширен, это касалось, прежде всего, дистального сегмента канальцевой системы как у кортикальных, так и у околомозговых нефронов. Известно, что дистальный отдел канальцев нефрона наиболее чувствителен к нарушению обеспечения кислородом. Поскольку одним из ведущих метаболических проявлений стресса является дефицит энергии и гипоксия, то в таком случае наибольшая степень повреждения именно дистального отдела становится понятной (Серов В.В., 1993). Выстилающий эпителий имел признаки не только зернистой белковой дистрофии, ва куол ьной дистрофии, но и зонально выраженного колликвационного некроза. Подвергшиеся 25

некрозу и цитолизу клетки были частично десквамированы в просвет канальцев. Ядра деск-вамированных нефроцитов находились в состоянии пикноза и рексиса. Дистальные канальца околомозговых нефронов, имеющие наиболее выраженные признаки структурнофункциональных нарушений, иногда имели вид полых трубок без выстилающего эпителия. В окраске кармином наблюдалось исчезновение запасов гликогена в цитоплазме нефроцитов. В окраске на нуклеиновые кислоты (РНК) по Браше наблюдалось исчезновение ядрышек в ядре и пиронинофильного материала в цитоплазме нефроцитов. В окраске по Футу на ретикулярные волокна в структуре вокругканальцевой интерстициальной ткани и по ходу базальных мембран отмечена неравномерность рисунка, дезорганизация. Активность щелочной фосфатазы в области щеточной каемки апикальной зоны нефроцитов проксимальных канальцев была резко снижена. Активность миелопероксидазы, напротив, при стрессе возрастала и отчетливо определялась в клетках эпителия не только проксимального, но и дистального отдела канальцев, что отражает усиление процессов эндогенной детоксикации к клетке при стрессе.

Наблюдались реактивные изменения почечных телец при стрессе. Руководствуясь морфометрическими критериями и комплексом гистофункциональных изменений, мы считаем целесообразным представить таблицу 4, в которой даны границы измененных морфометрических показателей почечных телец корковых и юкстамедуллярных нефронов, и параллельно - функциональное значение этих изменений. По нашему мнению, представление результатов в таком виде может облегчить правильную диагностику состояния почечной паренхимы на каждом этапе эксперимента и дать объяснение морфологических данных с физиологических позиций.

Таблица 4

Морфометрические и функциональные характеристики почечных телец кортикальных и юкстамедуллярных нефронов при стрессе

Данные таблицы доказательно свидетельствуют, что наиболее информативным критерием оценки гистофункционального состояния КН и ЮМН является морфология и морфометрические характеристики именно почечного тельца, как в случае гипофункции нефрона (что сопровождается коллабированием капилляров и дистрофическими изменениями клеток висцерального отдела почечного тельца), так и при его гиперфункции (морфологически проявляющейся гиперемией капилляров, гипертрофией и гиперплазией всех элементов клубочка) чрезвычайно широка вариабельность показателя площади почечного тельца и площади мочевого пространства (при всех вариантах изменения нефронов они в подавляющем большинстве случаев превышают контрольный уровень). Руководящим соображением в выборе параметра было то обстоятельство, что клубочковому аппарату принадлежит инициирующая и важнейшая роль в процессе мочеобразования; изменения клубочков были наиболее многообразны и не всегда однонаправлены. Лабильность и амплитуда реактивных изменений морфометрических параметров клубочков почечных телец, установленная в ходе данного этапа эксперимента, предполагают отдельные исследования стрессогенных эффектов в клубочковом аппарате нефрона. Структурный полиморфизм нефронов является отражением активного компенсаторно-приспособительного процесса, в результате чего происходит замещение функции дистрофически измененных почечных телец нефронов за счет интенсификации функциональной отдачи элементов, относительно сохранных на данном этапе в структурном отношении.

Заключение. Морфофункциональное исследование почки при применении 3-х часового 5-дневного курса иммобилизационного стресса позволило достоверно установить высокую чувствительность органа к данному фактору. Очевидно, что в процесс компенсаторноприспособительной перестройки вовлекаются все отделы и компоненты нефронов и сосудистая система, и прежде всего микроциркуляторное русло, а также другие сосуды. Установлена широкая вариабельность структурно-функциональной перестройки паренхимы коркового вещества и элементов кортико-медуллярной зоны при стрессе. Найденные морфометрические и гистохимические характеристики могут иметь прогностическое и диагностическое значение. Тот факт, что юкстамедуллярные нефроны оказались чрезвычайно чувствительны к условиям иммобилизационного стресса, указывает на их активнейшую роль в процессе адаптации органа к стрессу. Коллабирование почечных телец, кровоизлияния в полость капсулы почечного тельца свидетельствуют о выключении части нефронов из процесса мочеоб-разования (как корковых, так и юкстамедуллярных), что снижает ресурс адаптации почки к неблагоприятным воздействиям в дальнейшем.