Морфофункциональные изменения внутренних органов и некоторых биохимических показателей в динамике общего переохлаждения организма
Автор: Алябьев Федор Валерьевич, Арбыкин Юрий Алексеевич, Серебров Тихон Владимирович, Яушев Тимур Рафикович, Вогнерубов Роман Николаевич, Мельникова Светлана Юрьевна, Воронков Сергей Владимирович, Логвинов Сергей Валентинович
Журнал: Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины @cardiotomsk
Рубрика: Лабораторные и экспериментальные исследования
Статья в выпуске: 2 т.29, 2014 года.
Бесплатный доступ
Статья посвящена изучению изменений морфофункционального состояния внутренних органов крыс и некоторых биохимических показателей, полученных в ходе экспериментального исследования. В течение 8 ч от начала воздействия низкой температуры проводилась оценка морфологических критериев в головном мозге, печени и почках с интервалом в 60 мин. Установлено, что наличие и выраженность патоморфологических изменений в исследуемых органах и значения определенных биохимических показателей при несмертельной гипотермии в большей степени зависят от времени воздействия на организм низкой атмосферной температуры, чем от самой температуры. Морфологические изменения исследуемых органов, свидетельствующие о вовлечении их в адаптивную реакцию организма на холод, развиваются параллельно и взаимосвязанно, но не синхронно.
Морфологические изменения головного мозга, печени, почек, острая алкогольная интоксикация
Короткий адрес: https://sciup.org/14919941
IDR: 14919941
Текст научной статьи Морфофункциональные изменения внутренних органов и некоторых биохимических показателей в динамике общего переохлаждения организма
Исследованию морфофункциональных изменений высоко реактогенных органов при внешних экстремальных воздействиях на организм посвящен ряд работ последних лет [1–8, 10–13]. Среди внешних факторов наибольший интерес исследователей представляют алкогольная интоксикация и общее переохлаждение организма [13–17]. Подробно описано изменение морфологии надпочечников при изолированном и комбинированном воздействии данных стрессоров [1–8, 10, 12]. Морфологические изменения надпочечных желез положены в основу дифференциальной диагностики причины смерти при одновременном действии на организм алкогольной интоксикации и низкой атмосферной температуры [6]. В то время как изучению морфологии внутренних органов при смертельном действии экстремальных стрессоров уделяется большое внимание [11], морфология органов при несмертельных воздействиях остается изученной не до конца. Имеются общие описания изменений печени, почек, головного мозга, а также некоторых биохимических показателей крови в динамике несмертельной алкогольной интоксикации [4], в то же время динамика морфологических изменений этих органов при несмертельной гипотермии остается не описанной.
Цель: изучить динамику морфологических изменений печени, почек, головного мозга, а также некоторых биохимических показателей крови при несмертельном переохлаждении организма.
Материал и методы
Объектом исследования явились половозрелые беспородные белые крысы-самцы массой 250–280 г (n=80). Животных содержали в клетках с опилками по 5 особей в лаборатории кафедры судебной медицины с курсом токсикологической химии ГБОУ ВПО СибГМУ Минздрава России при температуре +20–22 °С при свободном доступе к воде и пище, одинаковой для всех крыс. Контрольную группу составили 5 интактных крыс-самцов.
Эксперимент проведен в осенне-зимний период с 2011 по 2014 гг. За сутки до эксперимента животных лишали пищи.
Для изучения действия низкой атмосферной температуры животных подвергали экспозиции холода в клетках по 2–3 особи на открытом воздухе при температуре –10 и –18 °С. Крыс выводили из эксперимента в течение 8 ч с интервалом 1 ч путем декапитации под эфирным наркозом. При вскрытии органы выделяли единым комплексом с последующим взвешиванием каждого органа и визуальной оценкой их состояния. В момент декапитации производили забор крови в стерильные герметично упакованные пенициллиновые флаконы с добавлением 2 капель гепарина.
Фотометрическим методом на приборе КФК 3-01 проведено определение концентрации глюкозы, мочевины и креатинина цельной крови с помощью тест-системы Ольвокс и гликогена в ткани печени.
Материалом для гистологического исследования послужили фрагменты внутренних органов (печень, почки, левая теменная доля головного мозга), изъятые при вскрытии у экспериментальных животных. Фрагменты фиксировали в нейтральном 10% формалине, осуществляли стандартную парафиновую проводку с последующей окраской полученных срезов гематоксилином и эозином, ткани головного мозга по Нисслю, микроскопическое исследование проводилось на стандартном бинокулярном микроскопе Karl Zeiss “Axiolab A1”.
При оценке морфологических изменений печени нами учитывались такие критерии, как степень дистрофических изменений в гепатоцитах, выраженность липофусциноза, выраженность некроза, очаговой и диффузной инфильтрации, степень кровенаполнения сосудов, наличие желчных пигментов, выраженность фиброза и холестаза, размеры ядер гепатоцитов и ядерно-цитоплаз-матическое соотношение в гепатоцитах трех зон ацинуса.
При оценке морфологических изменений почек учитывались такие параметры, как нейтрофильная, моно- и лимфоцитарная инфильтрация мезангия, лимфоцитарная инфильтрация боуменовой капсулы, фиброз. При исследовании канальцев оценивались выраженность дистрофических и некротических изменений. При оценке состояния интерстиция учитывались наличие и выраженность очаговой и диффузной лейкоцитарной инфильт- рации, кровоизлияний, степень кровенаполнения капилляров межканальцевой сети коркового и мозгового вещества.
Морфометрическое исследование проведено путем измерения размеров ядер и ядерно-цитоплазматическо-го соотношения в гепатоцитах трех зон ацинуса, в эпителиоцитах проксимальных и дистальных канальцев почек.
При оценке морфологических изменений коры головного мозга учитывались такие критерии, как выраженность отека ткани и дистрофических изменений нейронов, степень кровенаполнения кровеносных сосудов, наличие и степень выраженности диапедезных кровоизлияний, а также мононуклеарной инфильтрации, количество хроматолитических и пикноморфных нейронов.
Оценка каждого морфологического признака проводилась в соответствии с 4-балльной системой [9].
Статистическая обработка результатов была проведена с использованием пакета программ STATISTICA 6.0 с вычислением для каждой выборки следующих параметров: среднее арифметическое (М) и ошибка среднего арифметического (m). Данные, полученные на экспериментальном материале, обработаны с помощью тестов Вилкоксона и Манна–Уитни, корреляционного анализа по Спирмену. Статистически значимыми результаты считались при p<0,05.
Результаты и обсуждение
Общее переохлаждение организма при температуре –10 и –18 °С приводит к морфологическим изменениям, отражающим повышение функциональной активности печени. Это проявляется в виде высокой степени кровенаполнения сосудов, а также в виде увеличения размеров ядер и ядерно-цитоплазматического соотношения в гепатоцитах трех зон ацинуса. Статистически значимые изменения регистрируются уже через 1 ч от начала воздействия. Общее переохлаждение организма, при температуре –18 °С приводит к развитию дистрофических изменений в гепатоцитах (наличие липофусциноза, усиление распространенности липофусцина) через 6 ч от начала экспозиции холода. Диффузная лимфоцитарная инфильтрация различных зон ацинуса печени выражена слабо вне зависимости от температуры воздействия, а признаки явлений холестаза ни в одном случае не зарегистрированы.
Результаты нашего исследования также показали, что в динамике общей гипотермии гепатоциты разных зон ацинуса печени в ответную реакцию вступают не синхронно. Клетки паренхимы печени с двумя ядрами при температуре –10 °С выявлялись преимущественно в центролобулярной зоне ацинуса, при температуре –18 °С – в центролобулярной и промежуточной зонах ацинуса. Повышение функциональной нагрузки печени при общей гипотермии у экспериментальных животных ведет к образованию единичных мелких гранул липофусцина в периферических зонах цитоплазмы гепатоцитов, в сравнении с контрольной группой. Но экспериментальные группы отличаются по времени регистрации наличия гранул липофусцина: при температуре –10 °С липофус- циноз регистрируется к 6 ч экспозиции, а при температуре –18 °С – к 4 ч. Первые гранулы липофусцина появляются перинуклеарно в зоне наиболее активно протекающих обменных процессов. При экспозиции холода при температуре –10 и –18 °С выявлена статистически значимая положительная корреляционная взаимосвязь распространенности липофусцина и выраженности кровенаполнения печени (r=0,44 и 0,47 соответственно; p<0,05).
Исчезновение гликогена из ткани печени при температурах холодового воздействия –10 и –18 °С начинается сразу после начала экспозиции, но если при температуре –10 °С к окончанию срока наблюдения содержание гликогена в печени снижается в 2,5–3 раза по сравнению с исходным, то при температуре –18 °С – практически до нулевых значений.
Установлено, что при снижении атмосферной температуры охлаждения морфологические проявления адаптивной реакции структурных элементов почек усиливаются. Это проявляется в более раннем и выраженном развитии дистрофических изменений клеток канальцев. Экспозиция холода при температуре –10 °С характеризуется усилением кровенаполнения почек уже через 1 ч воздействия, увеличением размеров ядер и увеличением ядерно-цитоплазматического соотношения как в проксимальных, так и в дистальных канальцах. Лишь к 7-му ч воздействия в проксимальных канальцах появляется зернистость цитоплазмы эпителия. Экспозиция холода при температуре –18 °С характеризуется уже через 1 ч воздействия усилением кровенаполнения всех структурных отделов почек, увеличением размеров ядер нефротелия и увеличением ядерно-цитоплазматического соотношения в них и в проксимальных и в дистальных канальцах. Зернистость цитоплазмы нефротелия проксимальных канальцев регистрируется через 5 ч воздействия. Каких-либо значимых изменений концентрации мочевины и креатинина в крови при несмертельном холодовом воздействии в рамках проведенного эксперимента не выявлено.
При гистологическом изучении фрагментов головного мозга крыс более пристальное внимание уделялось исследованию коры, где было выявлено, что экспозиция холода при температуре –10 и –18 °С не приводит к снижению количества нейроцитов во всех слоях коры при сравнении данного критерия с таковым у интактных животных. Хроматолитических и пикноморфных нейронов, отека головного мозга, выражающегося в появлении различных по размеру зон просветления вокруг клеток мозга и в периваскулярных областях, не зарегистрировано. Вне зависимости от температуры экспозиции максимальное кровенаполнение органа наблюдалось с 3-го по 8-й ч наблюдения.
При исследовании уровня глюкозы крови у экспериментальных животных было отмечено, что динамика изменения ее концентрации сходна при температуре –10 и –18 °С и характеризуется статистически незначимым снижением через 1 ч наблюдения и подъемом со 2-го ч до конца наблюдения практически в 2 раза.
Таким образом, исходя из полученных в результате экспериментального исследования данных, следует, что общее переохлаждение организма, вызванное экспозицией холода на открытом воздухе при температуре –10 и –18 °С, приводит к развитию морфологических изменений в ткани печени, почек и головного мозга. Морфологические изменения этих органов сопровождаются изменением биохимических показателей крови, функционально характеризующих активную работу печени и почек, включенных в адаптивную реакцию организма на холод. Для несмертельного воздействия низкой атмосферной температуры на организм характерна большая зависимость морфологических изменений печени и почек от длительности воздействия, чем от уровня низкой температуры.
Список литературы Морфофункциональные изменения внутренних органов и некоторых биохимических показателей в динамике общего переохлаждения организма
- Алябьев Ф.В., Падеров Ю.М. Использование морфофункциональной оценки реакции надпочечников в качестве диагностического теста для определения ведущих танатологических факторов в случаях острого отравления этиловым спиртом, общего переохлаждения организма и механической травмы//Вестник Томского гос. ун-та. -2004. -№ 283. -С. 86-87.
- Алябьев Ф.В., Парфирьева А.М., Логвинов С.В. и др. Морфология надпочечников при смертельной гипотермии на фоне алкогольной интоксикации//Морфология. -2006. -Т. 129, № 4. -2006. -С. 8-9.
- Алябьев Ф.В., Парфирьева А.М., Логвинов С.В. Морфометрические показатели надпочечников крыс в динамике общей гипотермии//Морфология. -2007. -Т. 132, № 6. -С. 52-56.
- Алябьев Ф.В., Крахмаль Н.В., Арбыкин Ю.А. и др. Морфофункциональные изменения внутренних органов и некоторых биохимических показателей в динамике острой алкогольной интоксикации//Сибирский медицинский журнал (Томск). -2012. -Т. 27, № 3. -С. 127-130.
- Алябьев Ф.В., Логвинов С.В., Парфирьева А.М. и др. Особенности строения коры надпочечников в динамке общей гипотермии и алкогольной интоксикации//Морфология. -2006. -Т. 129, № 5. -С. 24.
- Алябьев Ф.В., Падеров Ю.М., Кладов С.Ю. Способ дифференциальной диагностики смерти от острого отравления этиловым спиртом, общего охлаждения организма или механической травмы. Патент на изобретение № 2259804 от 10 сентября 2005 года. Приоритет от 05.02.2004.
- Алябьев Ф.В., Парфирьева А.М., Климачевский А.А. Сравнительная морфология надпочечников при отравлении этиловым алкоголем, общем переохлаждении организма и несовместимой с жизнью механической травме//Вестник Томского гос. ун-та. Бюллетень оперативной научной информации “Проблемы теории и практики судебной медицины”. -2006. -№ 93. -С. 5-23.
- Алябьев Ф.В., Парфирьева А.М., Логвинов С.В. и др. Морфология надпочечников при общем переохлаждении организма. -Томск: Томск. гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 2007. -228 с.
- Науменко В.Г., Митяева Н.А. Гистологический и цитологический методы исследования в судебной медицине. -М.: Медицина, 1980. -304 с.
- Падеров Ю.М., Алябьев Ф.В., Шамарин Ю.А. Влияние смерти от общего переохлаждения организма на морфофункциональное состояние надпочечников человека//Судебно-медицинская экспертиза. -2002. -№ 4. -С. 3-4.
- Пиголкин Ю.И., Морозов Ю.Е., Богомолов Д.В. и др. Судебно-медицинские аспекты патоморфологии внутренних органов при алкогольной интоксикации//Судебно-медицинская экспертиза. -2000. -№ 3. -С. 34-38.
- Степанян Ю.С. Патоморфология хромаффинной ткани надпочечных желез при смерти от общего переохлаждения организма//Проблемы экспертизы в медицине. -2004. -№ 4. -С. 20-21.
- Шамарин Ю.А., Мельчиков А.С. К вопросу дифференциальной диагностики отравления этиловым алкоголем и смерти от общего переохлаждения//Медико-биологические аспекты нейрогуморальной регуляции. -Томск. -1997. -С. 86-88.
- Юрасов В.В., Филиппенкова Е.И., Покотиленко В.Г. и др. Экспертная оценка патоморфологических изменений почек при холодовой травме//Вестник судебной медицины. -2013. -№ 3. -С. 11-14.
- Породенко В.А., Корхмазов В.Т. Алкоголь: яд или лекарство?//Вестник судебной медицины. -2013. -№ 1. С. 56-58.
- Новоселов В.П., Савченко С.В., Кузнецов Е.В. и др. Титаренко Б.Ф. Морфология сердца при хронической интоксикации опиатами и этанолом//Вестник судебной медицины. -2012. -№ 1. -С. 26-30.
- Травенко Е.Н. Экспертная оценка случаев острого отравления этанолом на фоне алкогольного стеатогепатита//Вестник судебной медицины. -2012. -№ 2. -С. 15-18