Применение метода импедансометрии для сравнительного исследования влияния хронического химического стресса на развитие патологий желудочно-кишечного тракта самцов и самок белых беспородных крыс

лективность методов ранней диагностики могут способствовать широкому распространению РЖ человека и животных. РЖ не имеет специфических симптомов на ранних стадиях, когда он хирургически излечим. В то же время, на поздних стадиях имееются ограниченные варианты лечения, поскольку РЖ проявляет относительную резистентность к химиотерапии/лучевой терапии [7,8]. Поэтому актуальным остается поиск минимально инвазивных методов для обнаружения РЖ на ранней стадии наряду с классическими диагностическими инструментами.

Одним из возможных путей решения этой проблемы является исследование изменений электрических параметров: импеданса и коэффициента поляризации тканей на начальных этапах развития опухолевого процесса. По показателям импеданса тканей (например, взятых у пациента при диагностической биопсии) или эритроцитарной массы крови можно по снижению коэффициента поляризации определить наличие злокачественных новообразований, некротических изменений, оценить жизнеспособность тканей организма [9-11].

Полное электрическое сопротивление (импеданс) тканей, измеренное на высоких частотах, позволяет оценить внутриклеточные изменения, а в низкочастотном диапазоне импеданс обусловливается размерами межклеточных пространств, уровнем кровенаполнения и гидратации тканей. На практике же, как правило, анализируют относительные показатели импеданса здоровых тканей для оценки физиологической нормы и импеданса пораженного участка ткани. Исследуют также коэффициент поляризации (КП), равный отношению величин/показателей импеданса на двух фиксированных частотах низкой и высокой. КП характеризует общее состояние структурной организации тканей. При нарушении структуры, сопротивление на этих частотах постепенно выравнивается, и значение КП приближается к 1. Таким образом имеется возможность по показателям биоимпеданса судить о степени жизнеспособности ткани [12, 13].

Цель работы: на основе анализа изменений электрических параметров биотканей выявить влияние хронического химического стресса на развитие патологий желудочно-кишечного тракта самцов и самок белых беспородных крыс.

Объекты и методы исследований. Исследование проводили на 80 беспородных белых крысах массой 220-250 г, разделенных на четыре (две опытные и две контрольные) группы по половой принадлежности, которые существовали в условиях перенаселения с соотношением см²/г массы тела = 0.3 (социальный стресс). Контрольные группы содержали в стандартных условиях вивария со свободным доступом к воде и пище. Животным в опытных группах в раци- он добавляли 0,2% раствор NaNO2 в питьевой воде и ароматический амин м-толуидин (25 мг/ кг веса) натощак вместе с кормом, расчет дозы осуществляли в соответствии с литературными данными. Продолжительность эксперимента составляла 270 суток. Из опыта крыс выводили декапитацией под легким эфирным наркозом. При работе с животными соблюдали правила в соответствии с протоколами Женевской конвенции и принципами надлежащей лабораторной практики (Национальный стандарт Российский Федерации ГОСТ Р 53434-2009).

Гистологические исследования проводили по стандартной методике с изготовлением парафиновых блоков и окраской тонких срезов (3-5 мкм) гематоксилином и эозином.

Импедансометрию проводили на многочастотном анализаторе, состоящем из генератора сигналов Г6-27, цифрового вольтметра В7-27 А/1, блока питания К762 и кювет. Прибор предназначен для измерения величины импеданса в диапазоне частот 1 Гц - 1 МГц. Измерения выполняли на шести дискретных частотах от 50 гц до 100 кГц используя кювету (2 мл) с платиновым электродом для жидкой среды и игольчатые электроды погруженного типа, закрепленные на общем основании. Длина погруженной части 2 мм расстояние между иглами 15 мм. Рассчитывали коэффициент поляризации (или дисперсии) равный отношению импедансов на двух фиксированных частотах 100 гц и 100 кГц. Статистический анализ полученных данных проводили с использованием критерия Манна-Уитни. Различия считались достоверными при р<0,05. Полученные данные представлены как среднее±стандартная ошибка среднего.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

■ Увеличенаселезёнка

Новообразования на кишечнике

Рис. 1. Диаграмма распределения частоты встречаемости патологий крыс как результат хронического воздействия химического и социального стрессов

Хроническая нитритная интоксикация является достаточно распространенным патологическим процессом, в котором эритроцитар-

А

В

Рис. 3. Гистологический анализ различных органов крыс:

Самцы Самцы Самки Самки контроль опыт контроль опыт

Самцы Самцы Самки Самки контроль опыт контроль опыт

Рис. 4. Электрические показатели эритроцитарной массы на двух фиксированных частотах в контрольных и опытных группах самок и самцов белых беспородных крыс: А - показатели импеданса (Z); Б - коэффициента поляризации (КП) Примечание: различия статистически значимы при (р<0,05)

ная система рассматривается в качестве первой мишени действия нитритов [14].

В результате проведенного анализа электрических параметров эритроцитарной массы животных обоего пола (рис.4) установлено достоверное снижение коэффициента поляризации по отношению к контрольным группам как у самцов, так и у самок.Однако у самцов этот процесс проходил более интенсивно и КП снижался на 17%, а у самок только на 6% и оставался выше единицы (величина КП для самцов-1,07, для самок -1,45), что может свидетельствовать о частичной сохранности частотного градиента электропроводности и, соответственно, структуры ткани.

Исследования выявили, что показатели величин импеданса ткани печени существенно отличаются от нормы как у самцов, так и у самок. Коэффициент поляризации понизился на 50 и 43% соответственно (табл.1). Обратил на себя

Печень
Пол животных	Группы животных	Z, кОм		КП
		F=100 Гц	F=100КГц
Самцы	Контроль	4,25±0,01	0,91±0,02	4,62±0,12
	Опыт	2,31±0,04*	1,00±0,01*	2,31±0,02*
Самки	Контроль	4,61±0,12	1,21±0,08	3,81±0,11
	Опыт	3,00±0,15*#	1,37±0,06*#	2,17±0,13*#
Желудок
Самцы	Контроль	2,06±0,05	0,92±0,03	2,22±0,04
	Опыт	1,23±0,10	0,82±0,04	1,26±0,05
Самки	Контроль	2,34±0,04	0,93±0,01	2,51±0,05
	Опыт	1,88±0,07	1,16±0,02	1,62±0,07

Примечания: достоверные различия показателей: *между контролем и опытом в каждой группе; # - экспериментальными группами самцов и самок; различия статистически значимы при (р<0.05).Р- частота внимание случай визуализации крупной опухоли на печени одного из животных (самца). Выявлено, что абсолютный показатель импеданса тканей печени, в которой диагностирована опухоль, при низкой частоте снижался на 67%, а КП – на 70% по сравнению с контрольным значением. Таким образом, можно констатировать, что уровень снижения исследуемых показателей соответствует степени развития заболевания [15].

Мы полагаем, что зарегистрированные достоверные изменения электрических характеристик клеток печени могут быть следствием длительного воздействия токсикантов, нарушивших барьерную функцию мембран, баланс ионов и трансмембранную разность потенциалов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные в ходе эксперимента результаты свидетельствуют о наличии гендерных различий в электрических показателях тканей крыс при хроническом химическим стрессе, что может быть использовано для исследования динамики канцерогенеза in vivo на основе анализов импеданса эритроцитарной массы или исследования биоптатов.Показана большая подверженность процессам канцерогенеза особей мужского пола. Однако не выявлено различий в характере патологий, как ответной реакции на стресс. При моделировании хронического воздействия на животных мы использовали низкие концентрации токсикантов, с которыми люди сталкиваются в обычной жизни, потребляя продукты, содержащие повышенные концентрации нитритов, и ароматические амины, встречающиеся в копченых и жареных продуктах. Кроме того,использовано перенаселение клеток с животными, как вариант социального стресса, которому также подвержены люди.Вместе с тем разработанная нами модель является более информативной для выявления роли отдельных, главным образом физиологических факторов, в индуцировании РЖ без сопутствующих этому-социально-экономических, этнических и религиозно-культурных различий, характерных для людей, которым приписывается существенная роль при канцерогенезе [16].

Поскольку одной из важнейших проблем онкологии является позднее выявление забо- левания, развитие неивазивных методов диагностики в значительной мере может облегчить решение этой задачи, поскольку они характеризуются быстротой, безболезненностью, простотой, экономической доступностью и отсутствием побочных эффектов, что позволяет обеспечить быстрый предварительный мониторинг больших групп населения. Исследование электрических параметров как мониторингового метода может стать одним из важных элементов системы «настороженности» медперсонала по отношению к РЖ, что важно для снижения распространения этого агрессивного заболевания.