Влияние безалкогольных напитков на основе супернатантов томатов на морфофункциональное состояние отдельных органов животных в эксперименте in vivo

Стратегическая задача аграрного производства – обеспечить население высококачественной продукцией, богатой витаминами. В связи с этим основная цель государственной политики в области здорового питания – разработка и внедрение продуктов с высоким содержанием питательных веществ [1–7].

В решении этой проблемы большое значение имеет производство напитков на основе томатных супернатантов. Эти напитки обладают ценными свойствами и высоким содержанием биологически активных веществ [8-9].

Производство безалкогольных напитков направлено на сохранение и улучшение качества продукта с длительным сроком хранения. Согласно предыдущим исследованиям и работам других авторов, основными критериями качества безалкогольного напитка на основе супернатанта являются содержание сухих веществ, общего сахара, кислотности, каротина, аскорбиновой кислоты и клетчатки, а также вкус, цвет и запах [10,11,15].

Для производства напитка используются супернатанты из соков, полученных из качественных томатов, которые используются для производства ликопина [14,15].

Разработка нового безалкогольного напитка на основе супернатанта томатов позволит сделать его доступным для различных групп населения. В связи с этим одним из этапов разработки продукта является оценка его биологической активности на лабораторных животных. [12,13,16,19].

Поскольку при производстве напитка на основе томатов используются различные технологии обработки сырья, полученный водный экстракт может содержать разное количество биологически активных веществ и, следовательно, обладать разной биологической активностью[17-20].

Актуальность работы заключается в отсутствии в доступной научно-технической литературе сведений о микроструктурных характеристиках органов лабораторных крыс при выпаивании им напитков на основе супернатантов, полученных из разных сортов томатов.

Цель работы – оценить реакцию системы гомеостаза у лабораторных крыс при употреблении напитков на основе супернатантов томатов.

Материалы и методы

В качестве тест-систем использовали разнополых здоровых половозрелых белых беспородных крыс линии Wistar. Содержание животных и манипуляции с ними соответствовали European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experimental and other Scientific

Purposes (ETS 123, Strasbourg, 1986) и Директиве 2010/63/EU Европейского парламента и совета Европейского Союза от 22 сентября 2010 года по охране животных, используемых в научных целях. Лабораторные крысы содержались в условиях вивария в соответствии с требованиями ГОСТ 33215–2014

и ГОСТ 33216–2014[12,13].

В соответствии с дизайном эксперимента, изучение влияния супернатантов полученных из томатов различных сортов проводили на 30 белых крысах-самцах с массой тела 165–185 г. при пероральном введении исследуемого препарата в течение 15 дней согласно «Руководства по проведению доклинических исследований лекарственных средств». Препараты вводили ежедневно один раз в день в дозах 0,1 мл/кг (терапевтическая) и 1,0 мл/кг (в 10 раз превышающая терапевтическую).

Биологический материал (почка, печень, желудок и 12-перстная кишка.) отбирались у крыс после эвтаназии передозировкой углекислого газа в специальной камере через 15 дней от начала опыта. Обработка материала проводилась по стандартной валидированной методике, которая включает фиксацию в 10% формалине, дегидратацию в спиртах, заливке в гистологический парфин, нарезку срезов на микротоме МПС-2, окраску гематоксилином-эозином по валидированному протоколу. Морфометрию проводили с помощью микроскопа биомед-3 и камеры. Для получения фото использовалось программное обеспечение Toup View. Для калибровки использовался морфометрический стандарт[4-6].

Данные, полученные в ходе исследования, были подвергнуты статистической обработке с использованием программы Stаtistiса v10.0 (StatSoft. Inc. США). Были рассчитаны средняя арифметическая, а также стандартная ошибка средней. Достоверность различия между выборками оценивалась с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни. Статистическая гипотеза считалась достоверной при Р˂0,05.

Результаты

В образцах группы 1 (напиток на основе супернатанта из томатов сорта Волгоградский 5/92) печень имела типичную для крыс архитектонику. В частности дольковое и балочное строение сохранно, междольковые перегородки не визуализировались (рисунок 1). Сосуды органа были неравномерно кровенаполенены, при этом визуализировались мелкие скопления лейкоцитов. Гепатоциты сохраняли свою типичную форму, цитоплазма была окрашена по большей части равномерно, однако у некоторых присутствовали цитоплазматические включения в виде вакуолей или пустот.

Рисунок 1. Гистологическая структура печени. Дольковое и балочное строение сохранно. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение×40

Figure 1. Histological structure of the liver. The lobular and girder structure is preserved. Staining with hematoxylin-eosin. Increase×40

• Figure 3.    Histological structure of the gastric mucosa. Glands of the gastric mucosa. Staining with hematoxylin-eosin. Magnification×40

Почка также имела типичное строение, корковое и мозговое вещество были хорошо различимы, сосудистые клубочки обыкновенного вида (рисунок 2).

Рисунок 2. Гистологическая структура почки. Типичное строение сосудистого клубочка. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение×400

Figure 2. Histological structure of kidney. The typical structure of the vascular glomerulus. Staining with hematoxylin-eosin. Increase×400

Двенадцатиперстная кишка имеет обычное строение (рисунок 3). Ворсины длинные, крипты средней глубины, слабо извитые. Эпителий ворсин по большей части имеет сохранный вид, но у части ворсинок на верхушке эпителий десквамирован.

Рисунок 4. Гистологическая структура двенадцатиперстной кишки. Десквамация эпителия. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение×400

• Figure 4.    Histological structure of the duodenum. Desquamation of the epithelium. Staining with hematoxylin-eosin. Magnification×400

Также в некоторых ворсинках видны мононуклеарные и полиморфоядерные лейкоциты, что указывает на возможное развитие воспалительных процессов.

В образцах группы 2 (напиток на основе супернатанта из томатов сорта Аранж) печень также имела типичное гистологическое строение, балочное строение сохранено, междольковых перегородок не визуализируется, сосуды неравномерно кровенаполнены, капиллярное русло запустевшее (рисунок 5).

Рисунок 5. Гистологическая структура печени. Очажки мононуклеарной инфильтрации. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение×40

Figure 5. Histological structure of liver. Foci of mononuclear infiltration. Staining with hematoxylin-eosin. Magnification×40

Рисунок 7. Гистологическая структура двенадцатиперстной кишки. Десквамация эпителия. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение×100

Figure 7. Histological structure of the duodenum. Desquamation of the epithelium. Staining with hematoxylin-eosin. Magnification×100

Гепатоциты имеют полигональную форму, встречаются двухядерные клетки. На срезе органа визуализируются мелкие (10–20) клеток очажки мононуклеарной инфильтрации.

В почке архитектоника сохранена, клубочки типичного вида (рисунок 6). Капсула Шумлянского слегка расширена, просвет части канальцев слегка сужен, у некоторых канальцев в просвете визуализируются эозинофильные массы, которые скорее всего имеют белковое происхождение. Клетки эпителия канальцев имеют цитоплазматические включения (зерна), а также у части цитоплазма окрашена неравномерно.

Двенадцатиперстная кишка (рисунок 7) имеет обычное строение. Ворсины длинные, крипты средней глубины, слабо извитые. Эпителий ворсин по большей части сохранного вида, но у единичных ворсин видна десквамация эпителия, что может указывать на негативное влияние кислот и приводить к мальабсорбции.

Рисунок 6. Гистологическая структура почки. Расширенная капсула Шумлянского. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение×400

Figure 6. Histological structure of the kidney. Shumlyansky's expanded capsule. Staining with hematoxylin-eosin. Magnification×400

Подслизистая основа представлена волокнами соединительной ткани, слизистая оболочка представлена кардиальными и фундальными железами, однако видно уменьшение толщины слизистой за счет частичного стирания эпителиального и железистого слоя.

Figure 8. Histological structure of the gastric mucosa. Reduction of mucosal thickness due to partial erasure of the epithelial and glandular layer. Staining with hematoxylin-eosin. Magnification×40.

В образцах группы 3 (напиток на основе супернатанта из томатов сорта Бычий Лоб) печень имеет типичное гистологическое строение (рисунок 9). Сосуды по большей части кровенаполнены равномерно, балочное строение сохранно, капиллярное русло слабо кровенаполнено. Гепатоциты полигональной формы, визуализируются единичные двуядерные клетки, цитоплазма по большей части окрашена равномерно, но на периферии среза видны клетки с пустотами, а также визуализируются клетки с зернистостью цитоплазмы.

Рисунок 9. Гистологическая структура печени. Клетки с пустотами, а также зернистостью цитоплазмы. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение×40 Figure 9. Histological structure of the liver. Cells with voids, as well as granularity of the cytoplasm. Staining with hematoxylin-eosin. Magnification×40

Около сосудов триад видны небольшие скопления мононуклеарных лейкоцитов.

В почке архитектоника сохранена, клубочки обыкновенного вида, капсула Шумлян-ского слегка расширена, просвет части канальцев слегка сужен, клетки эпителия канальцев имеют цитоплазматические включения (зерна) (рисунок 10).

Рисунок 10. Гистологическая структура почки. Расширенная капсула Шумлянского. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение×400

Figure 10. Histological structure of the kidney. Shumlyansky's expanded capsule. Staining with hematoxylin-eosin. Magnification×400

Двенадцатиперстная кишка имеет типичное строение (рисунок 11). Ворсины длинные, крипты средней глубины и глубокие, слабо извитые, хорошо видна митотическая активность.

Эпителий ворсин по большей части имеет сохранный вид, но у части ворсинок на верхушке и в средней части эпителий десквамирован в значительной степени. Также в единичных ворсинках видны мононуклеарные и полиморфоядерные лейкоциты, что указывает на возможное развитие воспалительных процессов.

Рисунок 11. Гистологическая структура двенадцатиперстной кишки. Десквамация эпителия значительной части ворсинки. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение×100

Figure 11. Histological structure of the duodenum. Desquamation of the epithelium of a significant part of the villi. Staining with hematoxylin-eosin. Magnification×100

Figure 12. Histological structure of the gastric mucosa. Areas of partial erosion of the mucosa and desquamation of the epithelium. Staining with hematoxylin-eosin. Magnification×40

В образцах группы 4 (напиток на основе супернатанта из томатов сорта Черное сердце америки) печень также имеет типичную архитектонику, гепатоциты полигональной формы, цитоплазма окрашена ярко, равномерно, ядро расположено по центру (рисунок 13). Сосуды умеренно равномерно кровенаполнены, балочное

Рисунок 13. Гистологическая структура печени. Кровенаполненные кровеносные сосуды. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение×40

Figure 13. Histological structure of the liver. Blood-filled blood vessels. Staining with hematoxylin-eosin.

Magnification×40

В почке хорошо различимы корковое и мозговое вещество (рисунок 14).

Рисунок 14. Гистологическая структура почки. Свободный просвет извитых канальцев. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение×400

Figure 14. Histological structure of the kidney. Free lumen of the convoluted tubules. Staining with hematoxylin-eosin. Magnification×400

Клубочки типичного строения, слабо кровенаполнены, капсула Шумлянского типичного вида, четко визуализируется. Проксимальные и дистальные канальца также имеют обыкновенное строение, просвет свободный, эпителий канальцев типичного строения.

Исследование двенадцатиперстной кишки не выявляло отклонений от типичной архитектоники органа (рисунок 15).

Рисунок 15. Гистологическая структура двенадцатиперстной кишки. Сохранившийся эпителий ворсинок. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение×100

Figure 15. Histological structure of the duodenum. The preserved epithelium of the villi. Staining with hematoxylin-eosin. Magnification×100

Ворсины длинные, слабо извитые, крипты средней глубины и глубокие, слабо извитые, визуализируется митотическая активность. Эпителий ворсин сохранного вида, визуализируются бокаловидные энтероциты.

Желудок имел обычную гистологическую структуру (рисунок 16). Серозная оболочка сохранного вида, мышечная оболочка сохранна, представлена тремя слоями гладких мышечных волокон.

Figure 16. Histological structure the structure of the gastric mucosa. Absence of destructive changes in the stomach wall. Staining with hematoxylin-eosin. Magnification×40

Подслизистая основа представлена волокнами соединительной ткани, слизистая оболочка представлена кардиальными и фундальными железами.

В образцах группы 5 (Контроль) печень сохраняла типичное гистологическое строение.

Рисунок 17. Гистологическая структура печени. Кровенаполненные кровеносные сосуды. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение×40

Figure 17. Histological structure of the liver. Blood-filled blood vessels. Staining with hematoxylin-eosin. Magnification×40

Рисунок 19. Гистологическая структура двенадцатиперстной кишки. Сохранившийся эпителий ворсинок. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение×100 Figure 19. Histological structure of the duodenum. The preserved epithelium of the villi. Staining with hematoxylin-eosin. Magnification×100

Балочная и дольчатая структуры сохранены, сосуды всех калибров равномерно кровенаполнены, гепатоциты обычной формы, ближе к центру долек визуализируются единичные клетки с зернами в цитоплазме.

Почка типичного гистологического строение, представлена корковым и мозговым слоем.

Рисунок 18. Гистологическая структура почки. Свободный просвет извитых канальцев. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение×400

Figure 18. Histological structure of the kidney. Free lumen of the convoluted tubules. Staining with hematoxylin-eosin. Magnification×400

Капсула Шумлянского хорошо видна, клубочки сохранного вида, сосудистая сеть умерено кровенаполнена, канальца обыкновенного вида, эпителий канальцев сохранён. Просвет канальцев свободный.

Двенадцатиперстная кишка имеет стандартное гистологическое строение (рисунок 19).

Ворсины длинные, слабо извитые, крипты средней глубины и глубокие, слабо извитые, визуализируется митотическая активность. Эпителий ворсин сохранного вида, визуализируются бокаловидные энтероциты.

Желудок имеет типичное строение (рисунок 20). Серозная оболочка сохранного вида, мышечная оболочка сохранна, представлена тремя слоями гладких мышечных волокон. Подслизистая основа представлена волокнами соединительной ткани, слизистая оболочка представлена кардиальными и фундальными железами.

Figure 20. Histological structure of the gastric mucosa. Absence of destructive changes in the stomach wall. Staining with hematoxylin-eosin. Magnification×40

При проведении морфометрии гепатоцитов в печени выявляли, что диаметр гепатоцитов в контрольной группе и группе 4 не имел существенных различий. В то же время в группах 1,

Гребенщиков А.В. и др. Вестник ВГУИТ, 2024, Т. 86, №. 4, 2 и 3 этот показатель был в среднем на 15,1% меньше, чем в группе 4 и контрольной группе. В данном случае увеличение размеров гепатоцитов могло указывать на активное функционирование печени и более активные процессы депонирования гликогена.

При проведении морфометрии двенадцатиперстной кишки учитывалась длина ворсин, ширина ворсин, глубина крипт и ширина крипт. Ворсины наибольшей величины были выявлены в группе 1. Разница относительно группы 1 и 2 составила 19,6% (p < 0,01). Ширина ворсин была наименьшей в группе 1. Разница между группой 1 и группой 5 составляла 10,4% (p < 0,05). Глубина крипт в группе 4 и группе 5 различалась на 3,4% (p < 0,05). Ширина крипт была наименьшей в группе 1 и разнилась с группой 5 на 30,6% (p < 0,05).

При проведении морфометрии почек было отмечено, что диаметр почечных клубочков различался в 4 и 5 группе на 3,5% (p < 0,01), в то время как в группах 1, 2, 3 различия составляли 19,5 и 26,4% (p < 0,01), 13,3% относительно контрольной группы. Диаметр почечных канальцев в исследуемых группах различался менее чем на 5%.

Заключение

В результате проведенных гистологических и морфометрических исследований было установлено, что в группах 1, 2 и 3 присутствовали различные морфологические изменения – зернистость цитоплазмы гепатоцитов, очажки инфильтрации, десквамация эпителия ворсин, уменьшение длины ворсин в кишечнике. Что свидетельствовало о наличии агрессивного компонента корма, в частности напитков на основе супернатантов из томатов сортов Волгоградский 5/95, Аранж и Бычий Лоб. Несмотря на то, что изменения не носят серьезный характер и являются обратимыми, они могут оказать неблагоприятное влияние на макроорганизм, особенно при длительном использовании, ввиду чего нуждаются в коррекции. В то же время в группе 4 изменений не было выявлено, что в данном случае может указывать на отсутствие неблагоприятного действия, которое было выявлено в группах 1, 2, 3. Следовательно, напитки на основе супернатанта из томатов сорта Чёрное сердце Америки могут быть рекомендованы разным группам населения без существенных ограничений.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-26-00217,