Обратимость морфологических изменений в селезенке под влиянием интенсивной световой депривации
Автор: Злобина О.В., Иванов А.Н., Каретникова А.Ю., Терехина Е.С., Шляпников Н.В., Труфанова Ю.Ю., Бугаева И.О.
Журнал: Саратовский научно-медицинский журнал @ssmj
Рубрика: Патологическая физиология
Статья в выпуске: 2 т.16, 2020 года.
Бесплатный доступ
Цель: оценить морфологическое состояние селезенки белых крыс-самцов под влиянием светового десинхроноза и провести анализ степени обратимости этих изменений. Материал и методы. Эксперимент проведен в два этапа на 60 белых крысах-самцах, разделенных на пять равных групп: контрольную и четыре опытные. В первой серии эксперимента первая и вторая опытные группы находились под круглосуточным освещением в течение 10 и 21 суток. На втором этапе животные третьей и четвертой групп подвергались круглосуточному освещению в течение 10 и 21 суток, а затем содержались в условиях естественного освещения на протяжении 21 суток. Оценивали следующие морфологические и морфометрические параметры: площади лимфоидного фолликула, Т- и В-зависимых зон белой пульпы, количество центров размножения и иммунобластов в Т- и В-зонах в 10 полях зрения. Результаты. На 10-е сутки эксперимента происходило увеличение площади лимфоидного фолликула, Т- и В-зависимых зон, количества иммунобластов при сравнении с контролем. На 21-е сутки отмечено снижение всех указанных показателей. При изучении последствий, произошедших после 10-х суток эксперимента, был установлен рост всех значений. При оценке изменений после 21-дневного воздействия отмечено увеличение показателей относительно второй опытной группы и приближение к значениям контроля. Заключение. Обнаруженные морфологические изменения селезенки свидетельствуют о негативном воздействии длительной световой депривации на органы иммунной системы. Однако на основании динамики показателей можно сделать вывод об обратимости данных изменений.
Иммунитет, морфологическое состояние селезенки, световой десинхроноз
Короткий адрес: https://sciup.org/149135566
IDR: 149135566
Текст научной статьи Обратимость морфологических изменений в селезенке под влиянием интенсивной световой депривации
имеют выраженную цикличность [1]. Циркадианные ритмы — циклические колебания интенсивности различных биологических процессов, связанные со сменой дня и ночи и регулирующие слаженную работу всего организма. Удлинение светового дня и использование источников искусственного освещения ночью ведут к ухудшению естественных регуляторных механизмов, а следовательно, к морфологическим и функциональным нарушениям во многих органах и системах [2].
Сегодня наблюдается повсеместное увеличение светового дня и изменение суточных ритмов человека, связанные с частыми и длительными перелетами, работой в поздние и ночные часы. Перечисленные факторы могут стать причиной развития светового десинхроноза — нарушения биологических ритмов организма, связанных с естественными суточными изменениями светового режима [3].
Световой десинхроноз — стрессорный фактор, оказывающий влияние на многие системы организма: эндокринную, сердечно-сосудистую, нервную, в том числе и на такую лабильную, как иммунная [4, 5]. Говоря об иммунной системе, нельзя не упомянуть о селезенке — периферическом органе иммуногенеза, принимающем участие в формировании иммунологической реактивности [6]. В настоящее время воздействие светового десинхроноза на иммунную систему в морфологическом аспекте изучено недостаточно. При этом открытым остается вопрос об обратимости подобных изменений и анализе отдаленных последствий нарушений суточного фотопериодизма. Исходя из этого можно утверждать, что необходимость исследования этой проблемы очень высока.
Цель: оценить морфологическое состояние селезенки белых крыс-самцов под влиянием светового десинхроноза и провести анализ степени обратимости этих изменений.
Материал и методы. Экспериментальное исследование проведено в соответствии с правилами лабораторной практики (приказ Минздравсоцразвития России от 23 августа 2010 г. № 708н), Женевской конвенцией «International Guiding Principles for Biomedical Involving Animals» (Geneva, 1990), Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых в эксперименте и других научных целях (Страсбург, 1986) ETS N 123, Хельсинской декларацией о гуманном отношении к животным, Федеральным законом от 1 декабря 1999 г. «О защите животных от жестокого обращения», с одобрения этического комитета ФГБОУ ВО «Саратовский ГМУ им В. И. Разумовского» Минздрава России (протокол № 4 от 6 декабря 2016 г.) на базе научно-исследовательской лаборатории кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии ФГБОУ ВО «Саратовский ГМУ им. В. И. Разумовского» Минздрава России.
Эксперимент проведен на 60 нелинейных белых крысах-самцах массой 170–220 г, разделенных на пять равных групп: контрольную и четыре опытные. В первой серии эксперимента первая и вторая опытные группы находились под круглосуточным освещением в течение 10 суток и 21 суток с использованием модели «Light Light» (интенсивность освещения 300 лк в светлое время суток и 500 лк — в темное), на втором этапе животные третьей и четвертой групп подвергались круглосуточному освещению в течение 10 и 21 суток, а затем содержались в условиях естественного освещения на протяжении 21 суток [7].
После выведения животных из эксперимента путем передозировки препаратов для наркоза (внутримышечная комбинация Телазола (Zoetis Inc, США) в дозе 0,2 мл/кг и Ксиланита (Нита-Фарм, Россия) в дозе 0,2 мг/кг, образцы селезенки изымались, фиксировались 10%-м раствором формалина. Гистологические срезы готовили по стандартной методике, окрашивали гематоксилином и эозином.
Морфологический и морфометрический анализы проводили с использованием микровизора mVizo-103 при 5- и 63-кратном увеличении объектива, оценивая следующие параметры: площадь лимфоидного фолликула, площади периартериальной лимфоидной муфты и В-зависимой зоны белой пульпы, количество иммунобластов в Т- и В-зонах и центров размножения в 10 полях зрения.
Обработка полученных результатов осуществлялась при помощи прикладных статистических программ Statistica 10 (StatSoft®, США). Оценку значимости различий производили при помощи U-критерия Манна — Уитни в связи с тем, что выборка не соответствовала закону нормального распределения. Значимыми считали изменения при p <0,05. Для каждого исследуемого параметра вычисляли медиану (Ме) и межквартильный размах.
Результаты . В ходе проведенного морфологического и морфометрического исследований установлено, что на 10-е сутки эксперимента у животных первой опытной группы отмечался статистически значимый рост площади лимфоидного фолликула белой пульпы по сравнению с группой контроля на 18%. При этом количество герминативных центров статистически значимо снижалось на 18% относительно интактной группы. Выявлены изменения в размерах функциональных зон лимфоидных узелков белой пульпы: площади В- и Т-зависимых зон статистически значимо увеличивались на 35% относительно контроля (таблица). Наблюдалось статистически значимое увеличение количества иммунобластов в данных зонах на 83 и 56% соответственно по отношению к значениям контрольной группы.
При изучении обратимости изменений (третья опытная группа) у животных происходило статистически значимое увеличение площади лимфоидного фолликула на 23% по отношению к контролю, так же данная величина незначительно увеличилась при сравнении с первой экспериментальной группой. Помимо этого, установлено статистически значимое снижение количества реактивных центров на 17% относительно интактной группы, но при сравнении показателя с 10-ми сутками отмечено значимое увлечение данной величины на 25%. В то же время, по данным исследования, выявлено увеличение площади Т- и В-зон относительно контрольной группы на 28 и 45% соответственно. При сравнении площади периартериальной зоны и В-зависимой зоны 10-х суток и третьей экспериментальной группы отмечено незначительное увеличение показателей. Наряду с увеличением площади, занимаемой периартериальными влагалищами и лимфоидными узелками, в них увеличивалось количество иммунобластов: в В-зависимой зоне — на 17%, в Т-зависимой зоне — на 13% при сопоставлении с интактной группой. Однако при сравнении со значениями первой опытной группы зафиксировано, что происходило статистически значимое снижение показателей на 31 и 35% соответственно.
На 21-е сутки эксперимента (вторая опытная группа) выявлено снижение динамики роста всех морфометрических показателей селезенки. Установлено статистически значимое уменьшение площади лимфоидного фолликула белой пульпы, Т- и В-зависимых зон относительно контрольных величин на 34, 17 и 35% соответственно. Наблюдалось статистически значимое снижение количества иммунобластов в периартерильной зоне белой пульпы на 87% и в В-зависимой зоне на 83% при сравнении
Морфометрические показатели структур селезенки при световом десинхронозе в эксперименте на белых крысах-самцах
Группа Показатель |
Контрольная |
Первая опытная (10-е сутки) |
Вторая опытная (21-е сутки) |
Третья опытная (10-е сутки, обратимость) |
Четвертая опытная (21-е сутки, обратимость) |
Площадь фоллику- |
0,131 |
0,158 |
0,086 |
0,161 |
0,109 |
ла, мкм2 |
(0,107; 0,149) |
(0,135; 0,166) |
(0,080; 0,091) |
(0,140; 0,168) |
(0,103; 0,117) |
p1=0,002 |
p1<0,001 |
p <0,001 |
p <0,001 |
||
p12<0,001 |
p3<0,001 |
||||
Площадь Т-зоны, |
0,051 |
0,069 |
0,042 |
0,071 |
0,048 |
мкм2 |
(0,042; 0,072) |
(0,062; 0,076) |
(0,037; 0,050) |
(0,063; 0,078) |
(0,042; 0,057) |
p1=0,019 |
p1<0,001 |
p <0,001 |
p =0,015 |
||
p12<0,001 |
p3<0,001 |
||||
Площадь B-зоны, |
0,031 |
0,042 |
0,020 |
0,045 |
0,025 |
мкм2 |
(0,023; 0,037) |
(0,036; 0,046) |
(0,017; 0,023) |
(0,041; 0,056) |
(0,023; 0,034) |
p 1<0,001 |
p 1=0,002 |
p =0,008 |
p =0,414 |
||
p 12<0,001 |
p 3<0,001 |
||||
Количество реактив- |
6 |
4 |
1 |
5 |
4 |
ных центров, |
(5; 7) |
(4; 5) |
(1; 2) |
(3; 6) |
(3; 4) |
шт. в 10 п. з. об. 5х |
p1=0,006 |
p1<0,001 |
p <0,001 |
p <0,001 |
|
p12<0,001 |
p 3<0,001 |
||||
Иммунобласты |
6 |
11 |
1 |
7 |
6 |
в В-зоне, шт. в 10 п. |
(5; 7) |
(10; 12) |
(1; 2) |
(5; 8) |
(5; 7) |
з. об. 63х |
p 1<0,001 |
p 1<0,001 |
p <0,001 |
p =0,130 |
|
p 12<0,001 |
p 3<0,001 |
||||
Иммунобласты |
8 |
13 |
1 |
9 |
8 |
в Т-зоне, шт. в 10 п. |
(6; 9) |
(11; 14) |
(1; 2) |
(8; 9) |
(7; 8) |
з. об. 63х |
p <0,001 |
p <0,001 |
p <0,001 |
p =0,130 |
|
p 1<0,001 |
p 1<0,001 |
П р и м еч а н и е : в каждом случае приведены медиана, верхний и нижний квартили; р 1 — по сравнению с контрольной группой; р 2 — по сравнению с первой опытной группой (10-ми сутками), р 3 — по сравнению со второй опытной группой (21-ми сутками).
с интактными животными. Кроме того, происходило выраженное снижение количества центров размножения на 83% по отношению к контролю.
При изучении обратимости изменений, произошедших на 21-е сутки эксперимента (четвертая опытная группа), наблюдалось статистически значимое уменьшение площади лимфоидного фолликула белой пульпы на 17% при сравнении с контролем. Однако по отношению ко второй экспериментальной группе показатель статистически значимо увеличивался на 31 %. Вместе с тем площадь В-зависимой зоны имела следующую динамику: имела тенденцию к уменьшению на 19% относительно контроля и статистически значимо увеличивалась на 25% при сравнении с 21-ми сутками. Так же и периартериальная зона имела тенденцию к незначительному уменьшению показателя при сравнении с контрольной группой и статистически значимо увеличивалась на 14% по отношению ко второй опытной группе. Отмечено значимое снижение количества герминативных центров на 33% при сравнении с данными контрольных животных и увеличение показателя в 3 раза по отношению к значениям 21-х суток. Количество иммунобластов в В- и Т-зависимых зонах относительно значений контроля не изменилось, при сравнении с 21-ми сутками отмечалось статистически значимое увеличение в 5 и 7 раз соответственно.
Обсуждение. Продолжительное воздействие искусственного освещения приводит к развитию светового десинхроноза, являющегося мощным стрессовым фактором для организма животных. В условиях длительной световой депривации происходит снижение выработки эпифизарного мелатонина — основного гормона, регулирующего циркадианные ритмы всех живых организмов и вызывающего усиление пролиферативной активности клеток лимфоидного ряда [8]. Помимо этого, при длительном раздражении сетчатки глаза и нарушении биологических ритмов происходит развитие стресс-реакции, сопровождающейся повышением концентрации адренокортикотропного гормона и катехоламинов в крови [9].
В результате воздействия мощного стрессового фактора к 10-м суткам эксперимента происходит увеличение всех морфометрических показателей селезенки: площадей Т- и В- зависимых зон и количества иммунобластов в этих зонах. Выявленные изменения связаны с активацией гипоталамо-гипо-физарно-надпочечниковой и симпатоадреналовой стресс-реализующих систем и выбросом катехоламинов, повышающих пролиферативную активность лимфоцитов [10].
При изучении обратимости процессов, произошедших на 10-е сутки, отмечено продолжение роста подавляющего числа показателей относительно контрольных величин. Дальнейшее увеличение пролиферативной и бластотрансформационной активности клеток лимфоидного ряда, вероятно, обусловлены иммуностимулирующим влиянием адренокортикотропного гормона и катехоламинов [11]. При длительности световой депривации на протяжении 10 суток морфологические изменения в паренхиме селезенки не достигают стадии истощения, что объясняет стабильно высокие значения показателей у третьей опытной группы.
На 21-е сутки эксперимента происходит формирование значительных изменений морфологического состояния селезенки. При более продолжительном световом воздействии и в условиях хронической нехватки эпифизарного мелатонина происходит активация стресс-реализующих систем: симпатоадреналовой и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой. Отмечается снижение всех измеряемых показателей, сопровождающееся достоверным уменьшением площадей Т- и В-зависимых зон и снижением числа иммунобластов в этих зонах [12].
При оценке обратимости изменений, выявленных к 21-м суткам эксперимента, обнаружено, что все значения увеличиваются относительно данных второй опытной группы и приближаются к контрольным значениям. Установленная динамика показателей позволяет судить об обратимости морфологических изменений, произошедших в паренхиме селезенки при интенсивной и продолжительной световой депривации. При этом иммунная система половозрелых особей, в отличие от других систем организма, отличается высокой лабильностью и широким диапазоном иммунологической реактивности, что может в значительной степени обусловливать полученные результаты [13].
Заключение. Обнаруженные морфологические изменения в паренхиме селезенки свидетельствуют о негативном воздействии длительной световой депривации на органы иммунной системы. Сдвиги измеряемых показателей связаны с развитием у животных биоритмических расстройств и последующей стрессовой реакции, обусловленной активацией ги-поталамо-гипофизарно-надпочечниковой и симпатоадреналовой систем. Анализ модели «Light Light» показывает, что продолжительное воздействие стресс-реализующих механизмов ведет к истощению адаптационных возможностей организма и прогрессирующей инволюции лимфоидной ткани. Тем не менее на основании динамики показателей можно сделать вывод об обратимости данных изменений.
Список литературы Обратимость морфологических изменений в селезенке под влиянием интенсивной световой депривации
- Rapport SI, Chibisov SM, Blagonravov ML. Actual problems of chronobiology and chronomedicine (according to the materials of the congress). Clinical Medicine 2013; (9): 71-3. Russian (Раппорт С. И, Чибисов С. М., Благонравов М. Л. Актуальные проблемы хронобиологии и хрономедицины (по материалам съезда). Клиническая медицина 2013; (9): 71-3).
- Rapoport SI. Chronomedicine, circadian rhythms. Who needs this? Clinical medicine 2012; (8): 73-5. Russian (Рапопорт С. И. Хрономедицина, циркадианные ритмы. Кому это нужно? Клиническая медицина 2012; (8): 73-5).
- Zastrozhin MS, Agarval RK, Chibisov SM. Desynchronosis as a manifestation of the norm and pathology. Health and education in the XXI century 2012; 14 (2): 51-4. Russian (Застрожин М. С., Агарвал Р. К., Чибисов С. М. Десинхроноз как проявление нормы и патологии. Здоровье и образование в XXI веке 2012; 14 (2): 51-4).
- Kostenko EV, Manevich TM, Razumov NA. Desynchronosis as one of the most important factors in the emergence and development of cerebrovascular diseases. Medical Care 2013; (2): 104-16. Russian (Костенко Е. В., Маневич Т. М., Разумов Н. А. Десинхроноз как один из важнейших факторов возникновения и развития цереброваскулярных заболеваний. Лечебное дело 2013; (2): 104-16).
- Anisimov VN, Vinogradova IA, Bukalev AV, et al. Light desynchronosis and risk of malignant neoplasms in humans: state of the problem. Questions of Oncology 2013; 59 (3): 30213. Russian (Анисимов В. Н., Виноградова И. А., Букалев А. В. и др. Световой десинхроноз и риск злокачественных новообразований у человека: состояние проблемы. Вопросы онкологии 2013; 59 (3): 302-13).
- Makalish TP. Morphofunctional features of the spleen when exposed to the body of factors of different genesis Taurian Medical and Biological Bulletin 2013; 16 (1): 265-9. Russian (Макалиш Т. П. Морфологические особенности селезёнки при воздействии на организм факторов различного генеза. Таврический медико-биологический вестник 2013; 16 (1): 265-9).
- Anisimov VN, Vinogradova IA, Panchenko AV, et al. Light-at-night-induced circadian disruption, cancer and aging. Current Aging Science 2012; 5 (3): 170-7.
- Khomenko VG. Melatonin as a product of the pineal gland in the regulation of physiological functions of the body. Health and education in the XXI century 2013; (1-4): 33-6). Russian (Хоменко В. Г. Мелатонин как продукт шишковидной железы в регуляции физиологических функций организма. Здоровье и образование в XXI веке 2013; (1-4): 33-6).
- Kravtsov OA, Antipova ON, Zlobina OV, Surovtseva KA. Stress disorders of animal behavioral reactions in modeling light desynchronosis. Collection of articles of the XVIII international scientific and practical conference 2018: 12-4. Russian (Кравцов О. А., Антипова О. Н., Злобина О. В., Суровцева К. А. Стрессорные нарушения поведенческих реакций животных при моделировании светового десинхроноза. В кн.: Сборник статей XVIII международной научно-практической конференции 2018: 12-4).
- Elenkov IJ. Effects of catecholamines on the immune response. NeuroImmune Biology 2007; (7): 189-206.
- Flierl MA, et al. Catecholamines — crafty weapons in the inflammatory arsenal of immune/inflammatory cells or opening Pandora's box? Molecular medicine 2008; 14 (3): 195-204.
- Kaladze NN, Sobolev EM, Skoromnaya NN. Results and prospects of studying the physiological, pathogenetic and pharmacological effects of melatonin. Theoretical Medicine 2010; 23 (2): 156-66. Russian (Каладзе Н.Н., Соболева Е. М., Скоромная Н. Н. Итоги и перспективы изучения физиологических, патогенетических и фармакологических эффектов мелатонина. Теоретическая медицина 2010; 23 (2): 156-66).
- Bulgakova OS. Immunity and various stages of stress exposure. The successes of modern science 2011; (4): 31-5. Russian (Булгакова О. С. Иммунитет и различные стадии стрессорного воздействия. Успехи современного естествознания 2011; (4): 31-5).