Отличительные особенности морфологических изменений почечной ткани при разных моделях светового десинхроноза

¹ Введение. В наши дни условия труда и ритм жизни полностью подчиняют себе современного человека. Одним из ключевых моментов является их влияние на устоявшиеся в организме биологические ритмы, изменение которых может стать фактором развития заболеваний различных систем органов [1]. Всё чаще человек подвергается световому загрязнению, которое возникает при использовании гаджетов, просмотре телевизионных передач и работе за компьютером в вечернее и ночное время суток. Работа в ночную смену, перелеты из одного часового пояса в другой, сон с ночником — всё это может привести к десинхронизации биологических ритмов, обусловленной круглосуточным световым воздействием. Наряду с этим, изменение внутренней периодики может быть вызвано и нарушением соотношения длительности темновой и световой фаз. Данное явление распространено среди школьников и студентов, которые отдают предпочтение подготовке к занятиям вместо ночного сна, в результате чего их нахождение в полной темноте составляет в среднем около шести часов в сутки. В связи с этим актуальным представляется изучение влияния десинхронизаций биологических ритмов, вызванных различными изменениями внешнего ритмозадатчика. Ранее проведена серия экспериментов по изучению модели круглосуточного освещения и ее воздействия на тканевой, системный и организменный уровни [2–6]. Влияние изменения длительности световых фаз ранее не изучалось.

К системам, имеющим ярко выраженные биологические ритмы, относится мочевая система. Возникающий при десинхронизации срыв регуляторных механизмов может стать причиной возникновения патологии почек, от которых страдает 17% населения [7], и данная цифра имеет тенденцию к росту. Поэтому анализ факторов риска развития патологии мочевой системы представляется актуальной задачей.

Цель: сравнительный анализ морфологических изменений почек, возникающих при различных моделях световой десинхронизации.

Материал и методы. Исследование проведено на базе кафедр гистологии и физиологии ФГБОУ ВО «Саратовский государственный медицинский университет им. В. И. Разумовского» Министерства здравоохранения Российской Федерации. Все эксперименты выполнены в соответствии с приказом Минздрава СССР от 12 августа 1977 г. №755 «О мерах по дальнейшему совершенствованию организационных форм работы с использованием экспериментальных животных» (по состоянию на 20 марта 2016 г.), Федеральным законом от 1 декабря 1999 г. «О защите животных от жестокого обращения», Женевской конвенцией «Internetional Guiding Principals for Biomedical Involving Animals» (Geneva, 1990), Хельсинкской декларацией о гуманном отношении к животным, а также рекомендациями комитета по этике ФГБОУ ВО «Саратовский государственный медицинский университет им. В. И. Разумовского» Минздрава

России. Экспериментальный световой десинхроноз формировали с использованием двух моделей: LD 18:6 (18 часов непрерывной световой депривации и 6 часов темноты) и LL 0:24 (круглосуточное воздействие света) с интенсивностью освещения 300 лк в светлое и 500 лк — в темное время суток.

Исследование проведено на 60 беспородных белых крысах-самцах, которые случайным образом распределены на пять равных группы. Под влиянием круглосуточной световой десинхронизации первая опытная группа находилась в течение 10 суток, вторая — в течение 21 суток. Модель 18:6 изучалась на третьей и четвертой опытных группах, которые также находились в условиях эксперимента в течение 10 и 21 суток соответственно. Контрольная группа на протяжении всего эксперимента была в естественных условиях.

Животные были выведены из эксперимента путем передозировки препаратами для наркоза (внутримышечная комбинация телазола (ZoetisInc, США) и кси-ланита (Нита-Фарм, Россия)), после чего у них производился забор правой почки, которую фиксировали 10%-м нейтральным формалином. Фрагменты почечной ткани обезвоживали в спиртах возрастающей концентрации (80-100є), заливали в парафин. С помощью микротома готовили срезы толщиной 3–5 мкм, которые окрашивали гематоксилином и эозином.

Морфологический и морфометрический анализ гистологических препаратов проводился с помощью медицинского микровизора проходящего света mVizo-103. Определяли размеры почечного тельца, просвет капсулы клубочка и площадь клубочковой капиллярной сети.

Полученные в результате микроскопического исследования результаты обработаны с помощью пакета прикладных статистических программ Statistica 10 (StatSoft®, США). Для каждого исследуемого параметра вычисляли медиану (Ме) и межквартильный размах. Значимость различий полученных значений оценивали при помощи U-критерия Манна — Уитни. Значимыми считали изменения при p<0,05.

Результаты. В результате световой десинхронизации обнаружены структурные изменения почечной ткани.

Визуально у животных первой и третьей опытных групп на 10-е сутки эксперимента наблюдается отёк интерстициальной ткани и наличие очагов клеточной инфильтрации в корковом веществе. На 21-е сутки (вторая и четвертая опытные группы) отмечается увеличение отёка, распространение очагов клеточной инфильтрации в корковом веществе и их появление мозговом веществе. Регистрируется значительная сегментация капиллярных клубочков животных четвертой опытной группы.

При морфометрическом анализе почечной ткани первой опытной группы установлено уменьшение размеров почечного тельца корковых нефронов по короткой и длинной оси, а у животных второй опытной группы отмечается значимое увеличение данных показателей в сравнении с контролем. Уменьшение размера почечного тельца также регистрируется

Таблица 1

Результаты морфометрического исследования корковых нефронов в почках экспериментальных животных

Показатель	Контроль (n=12)	10-е сутки LL 0:24 (n=12)	21-е сутки LL 0:24 (n=12)	10-е сутки LD 18:6 (n=12)	21-е сутки LD 18:6 (n=12)
Диаметр почечного	128	122	159	112	103
тельца по длинной оси, мкм	(119; 137)	(109; 133) p<0,05	(149; 166) p<0,05	(106; 124) p<0,05	(97;116) p<0,05
Диаметр почечного	117	98	123	86,5	89
тельца по короткой оси, мкм	(109; 123)	(84; 107) p<0,05	(116; 129) p<0,05	(81; 103) p<0,05	(78,5; 103) p<0,05
Площадь сосудистого	9,0	8,6	7,0	4	5
клубочка, тыс. мкм2	(8,0; 10,0)	(6,0; 9,0) p>0,05	(4,0; 9,0) p<0,05	(4;5) p<0,05	(4; 5) p<0,05
Просвет капсулы	9	10	19	15	14,5
Шумлянского –Боуме-на, мкм	(8; 11)	(8; 12) p>0,05	(16; 22) p<0,05	(13; 18) p<0,05	(13;18) p<0,05

П р и м еч а н и е : в каждом случае приведены медиана, верхний и нижний квартили; р — по сравнению с контрольной группой.

Результаты морфометрического исследования юкстамедуллярных нефронов в почках экспериментальных животных

Таблица 2

Показатель	Контроль (n=12)	10-е сутки LL 0:24 (n=12)	21-е сутки LL 0:24 (n=12)	10-е сутки LD 18:6 (n=12)	21-е сутки LD 18:6 (n=12)
Диаметр почечного	136	142	157	117,5	104
тельца по длинной оси, мкм	(119; 143)	(119; 173) p>0,05	(124; 168) p<0,05	(108; 130) p<0,05	(90; 123,5) p<0,05
Диаметр почечного	115	113	126	93,5	93,5
тельца по короткой оси, мкм	(97; 120)	(96; 114) p>0,05	(112; 136) p<0,05	(84; 99) p<0,05	(80; 105,5) p<0,05
Площадь сосудистого	8,0	8,0	10,0	5	5
клубочка, тыс. мкм2	(7,0; 10,0)	(6,0; 9,3) p>0,05	(6,0; 13,0) p<0,05	(4; 6) p<0,05	(4; 5) p<0,05
Просвет капсулы	10	10	15	16	16
Шумлянского–Боуме-на, мкм	(6; 12)	(8; 13) p>0,05	(12; 20) p<0,05	(14; 18) p<0,05	(14; 20) p<0,05

П р и м еч а н и е : в каждом случае приведены медиана, верхний и нижний квартили; р — по сравнению с контрольной группой.

в третьей и четвертой опытных группах, однако они более выражены относительно контрольных результатов по сравнению с первой опытной группой. Уменьшение площади сосудистого клубочка и расширение капсулы Шумлянского–Боумена отмечаются лишь на 21-е сутки круглосуточного освещения, а при изучении модели 18:6 данные морфометрические показатели статистически значимо отличаются от контрольных значений уже на 10-е сутки эксперимента и сохраняются к 21-м суткам.

В юкстамедуллярных нефронах первой опытной группы статистически значимых изменений не обнаружено, во второй опытной группе отмечается увеличение всех изучаемых показателей. При изучении модели 18:6 в третьей и четвертой опытных группах регистрируется уменьшение размеров почечного тельца по длинной оси в сравнении с контролем. Уменьшение диаметра почечного тельца по короткой оси и уменьшение площади сосудистого клубочка, регистрируемые на 10-е сутки, сохраняются и на 21-е сутки эксперимента. Просвет капсулы Шум-лянского–Боумена по сравнению с контрольной группой на 10-е сутки увеличивается в 1,5 раза и остается неизменным.

Обсуждение. При сравнительном анализе двух экспериментальных моделей установлено, что модель 18:6 вызывает более стойкие и выраженные изменения по сравнению с круглосуточным освещением.

На 10-е сутки у животных третьей опытной группы стремительно нарастают ишемические изменения, в связи с чем происходит активация коллатерального кровотока. Это подтверждается статистически значимыми изменениями в юкстамедуллярных нефронах данной группы. На 10-е сутки в первой опытной группе статистически значимых изменений в юкста-медуллярных нефронах не регистрируется. Это может свидетельствовать о частичной адаптации почек к круглосуточному воздействию [6].

Значительная сегментация почечных телец и их склерозирование на 21-е сутки в четвертой опытной группе свидетельствуют о длительном спазме приносящих артериол и прекращении процессов фильтрации в данном сегменте [8, 9]. Спазм питающих почечных сосудов запускает ренин-ангиотензин-альдостероновую систему. За счет усиления альдостероном канальцевой реабсорбции натрия и воды происходит их задержка в организме, что приводит к выходу воды в ткани [10]. Это, в свою очередь, объясняет возникновение отёков и расширения капсулы клубочка кортикальных нефронов на 10-е и 21-е сутки.

Регистрируемые склеротические изменения обусловлены возникновением стойкой ишемии почечной ткани, которая, в свою очередь, вызвана длительным спазмом приносящих артериол. Спазмирование сосудов напрямую связано с уровнем катехоламинов, который в данном случае статистически значимо повышается и является следствием активации стрес- сорных систем организма [11]. Одним из гормонов, относящихся к стресс-лимитирующей системе, является мелатонин. Воздействуя на рецепторы су-прахиазматического ядра, он корректирует период эндогенных ритмов относительно внешних ритмоза-датчиков. В опосредовании ритмогенных эффектов большую роль играет длительность ночной продукции мелатонина. Максимальный уровень гормона отмечается только во время темновой фазы цикла чередования дня и ночи. Физиологическое действие сна оказывает минимальное влияние на уровни циркулирующего мелатонина. Световое воздействие оказывает угнетающее действие на синтез мелатонина, подавляя его в любое время суток [12, 13]. Нарушение его продукции является одной из причин, приводящих к десинхронозу, за которым следует возникновение патологий на различных уровнях, в том числе и в мочевыделительной системе.

Заключение. Обнаруженные морфологические изменения почечной ткани свидетельствуют о негативном влиянии десинхроноза, возникающего в результате трансформации внешнего ритмозадатчика. Сравнительный анализ двух экспериментальных моделей показал, что модель LD 18:6 вызывает более стойкие нарушения по сравнению с моделью LL 0:24. Тем не менее в обеих экспериментальных группах отмечаемые изменения носят ишемический характер, приводящий к развитию склеротических изменений, что в дальнейшем может отрицательно сказаться на работе почек и привести к развитию необратимых изменений [6]. В связи с этим световой десинхроноз следует относить к факторам риска развития патологии мочевыделительной системы.