Закономірності морфологічних змін аденогіпофіза тварин в умовах дії іонізуючого випромінювання і солей важких металів

Размещено на http://www.allbest.ru

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

03.00.01 - Радіобіологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Закономірності морфологічних змін аденогіпофіза тварин в умовах дії іонізуючого випромінювання і солей важких металів

Каваре Валентина Іванівна

Київ - 2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Сумському державному університеті та Чернівецькому національному університеті ім. Ю.Федьковича

Науковий керівник - доктор медичних наук Мардар Ганна Іванівна Чернівецький національний університет ім. Ю.Федьковича, завідувач кафедрою зоології і фізіології біологічного факультету

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук Хижняк Світлана Володимирівна, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, старший науковий співробітник

доктор біологічних наук Зінченко Валентина Андріївна, Інститут онкології АМН України, старший науковий співробітник

Провідна установа: Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є.Кавецького НАН України

Захист відбудеться "24'' вересня 2001р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.24 при Київському національному університеті імені Тараса Шевченка за адресою: вул. академіка Глушкова, 2, корп. 12, біологічний факультет, ауд. 215.

Поштова адреса: 01033, Київ, Володимирська, 64, Fax: 380 44-2520120

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка

Автореферат розісланий ”30” червня 2001 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради О.В.Брайон

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У наш час погіршення стану здоров`я населення в Україні пов`язують зі зниженням життєвого рівня людей та змінами екологічної ситуації, де певне місце належить наслідкам радіаційної аварії на Чорнобильській АЕС. Особлива увага фахівців різних медико-біологічних спеціальностей зосереджена на стані ендокринної системи, як через її роль у швидкості хронізації різних захворювань, процесу старіння, впливу стресу та реалізації механизмів адаптації, так і з огляду на проблему активізації лікування. (Бакай Т.С., Мітряєва Н.А., 1993, Роздільська О.М., Роздільський С.І., Братчук О.М., Якимова Т.П., 1999). Морфологічні дослідження, які проводилися в останні роки, показали, що ендокринна система особливо вразлива до дії різних екзогенних й ендогенних чинників.

Питання про хронічний вплив малих доз випромінювання на людину після аварії на ЧАЕС є одним з актуальних, тому що майже вся територія України певною мірою забруднена радіонуклідами (Алешко С.Ф., 1996, Євець Л.В., Ляліков С.А., Рукша Т.В., 1993, Легеза В.І., 1998). Цей вплив супроводжується підвищеним рівнем опромінення мільйонів людей (Грейб Р., 1994, Ільїн Л.А., 1998, Ляліков С.А., Євець Е.В., Макарчик А.В., 1993, Парамонова Е.С., Недвецька В.В., 1993).

У даний час важливим є також вивчення причинно-наслідкових зв'язків між станом здоров'я населення і чинниками зовнішнього середовища (Сидоренко Г.І., Печенникова Е.В., Можаєв В.А., 1995). Серед хімічних чинників, що забруднюють середовище існування, істотна роль належить солям важких металів (Красовський Г.Н., Соколовський В.В., 1979, Лабинцева Р.Д., Ульяненко Т.В., Костерин С.А., 1998). Їхньому впливу на різні організми присвячена значна кількість наукових праць (Кабата-Пендіас А., Пендиас Х., 1979, Мур Дж.В., Рамамурті С., 1987, Єршов Ю.А., Кублик Л.Н., Плетньова Т.В., Ейдус Л.Х., 1992). Меншою мірою вивчені механізми токсичної дії важких металів і цілком недостатні дані про їхній вплив на організм і клітини ссавців (Єршов Ю.А., Плетньова Т.В.,1989).

Особливого значення набуває проблема поєднаної дії різних солей важких металів з іонізуючою радіацією. Наростаюча урбанізація, індустріалізація, прискорення темпів життя та інші чинники, що супроводжують науково-технічний прогрес, пов'язані з постійним впливом на організм людини різноманітних подразників. Ці чинники навколишнього середовища, що є нерідко екстремальними для організму, діють на нього, як правило, комбіновано.

Вплив на організм екстремальних чинників зовнішнього середовища ще не вирішена і знаходиться на етапі накопичення фактів. Тому експериментальна оцінка дії іонізуючого випромінювання і важких металів на організм необхідна для проведення профілактики донозологічних і ранніх клінічних проявів, патогенетичної корекції виявлених порушень (Іваницька Н.Ф., 1998).

Мета дослідження і задачі дослідження. Вивчити загальнобіологічні закономірності морфологічних порушень аденогіпофіза за умов комбінованої дії радіації та важких металів.

1. Вивчити основні вікові закономірності морфологічних змін аденогіпофіза інтактних тварин з метою виконання подальшого коректного порівняльного аналізу отриманих експериментальних даних під впливом радіації та важких металів.

2. Дослідити особливості структурних змін аденогіпофіза щурів за умов дії іонізуючого випромінювання.

3. Вивчити особливості будови аденогіпофіза тварин, що одержували підвищену кількість солей важких металів.

4. Визначити структурно-метаболічний стан аденогіпофіза тварин в умовах комбінованої дії іонізуючого випромінювання і солей важких металів.

5. Експериментально з'ясувати можливість застосування ерсолу як коректора негативного впливу на аденогіпофіз загального опромінювання і солей важких металів.

Об'єкт дослідження - сумісна дія іонізуючого випромінювання та солей важких металів. аденогіпофіз іонізуючий морфологічний метаболічний

Предмет дослідження - аденогіпофіз тварин.

Методи дослідження - мікроскопічний підхід у дослідженнях загальної морфологічної реакції аденогіпофіза, морфометрія гістопрепаратів, електронна мікроскопія для визначення функціонального стану клітин аденогіпофіза, кількісна оцінка показників хімічного складу гіпофіза, статистична обробка цифрових даних.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше розкриті основні закономірності будови і особливості порушень вмісту хімічних елементів аденогіпофіза тварин при комбінованій дії іонізуючого випромінювання і підвищеного споживання солей важких металів, які полягають у зміні морфофункціонального стану клітин нижнього придатка мозку і зниженні його метаболічної активності. Доведено, що іонізуюче випромінювання у комбінації із солями важких металів впливають на структуру аденогіпофіза. Виявлена дозова залежність змін в гіпофізі від величини дози радіації і строків навантаження тварин солями важких металів, яка має лінійний характер. Вивчені негативні порушення, що відбуваються в клітинах аденогіпофіза щурів під впливом змодельованих екологічних чинників Сумщини і доведена можливість часткової корекції їх за допомогою препарату ерсол.

Практичне значення одержаних результатів. Дане дослідження дозволило експериментально визначити окремі сторони механізму впливу низьких доз іонізуючого випромінювання на морфогенез нижнього придатка мозку. Визначена морфологічна реакція аденогіпофіза на підвищене споживання солей, що знаходяться в надлишковій кількості у воді і грунті деяких районів України. Отримані нові експериментальні дані про комбінований вплив радіації і солей важких металів, які можна використовувати для морфологічного обгрунтування виникнення патологічних змін у клініках ендокринології, терапії, педіатрії і радіології.

Пропонується використання біологічно активного препарату ерсол як ефективного корегуючого засобу зниження радіогенних пошкоджень та одночасної інтоксикації організму солями важких металів.

Результати експериментальних досліджень впроваджені в навчальний процес на кафедрах нормальної анатомії, фізіології та патофізіології, патологічної анатомії та судової медицини, екології та забезпечення життєдіяльності СумДУ; кафедрі гістології, цитології і ембріології Тернопільської медичної академії ім. І.Я.Горбачевського; кафедрі анатомії та фізіології Волинського державного університету ім. Л.Українки.

Особистий внесок дисертанта. Дисертантом здійснені інформаційний пошук та аналіз літературних даних, самостійно проведені всі експериментальні дослідження, статистичне опрацювання результатів, їхній аналіз. Автором проведено аналіз отриманих результатів, підготовлені праці до друку і висновки дисертації.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана відповідно до плану наукових досліджень Сумського державного університету і є складовою частиною науково-дослідної теми медичного факультету: "Стан вегетативного забезпечення серцево-судинної, травної та ендокринної систем у дітей та дорослих в екологічно несприятливій місцевості" (р/№ 0197U016606) і Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича: "Вивчення закономірностей компенсаторно-адаптаційних реакцій окремих видів гідробіонтів та наземних тварин в умовах формування екологічно небезпечних регіонів Чернівецької області; моделювання дії антропогенних факторів та іх корекція" (р/№ 0199U001877).

Апробація результатів дисертації. Основні матеріали дисертації обговорені на Міжнародній конференції "Актуальні питання морфології" (Тернопіль, 6-7 травня 1996 р.), на II Національному конгресі анатомів, гістологів, ембріологів і топографоанатомів (Луганськ, 16-17 листопада 1998 р.), Республіканській науковій конференції анатомів, гістологів, ембріологів і топографоанатомів (Івано-Франківськ, 20-21 квітня 2000 р.), підсумкових наукових конференціях молодих вчених Сумського державного університету (1997, 1998, 1999 і 2000 роки).

Публікації - 14 наукових праць, з яких 9 статтей та 6 тез доповідей.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація викладена на 209 сторінках. Робота включає вступ, розділ "Огляд літератури", розділ "Матеріал і методи дослідження", розділ "Результати власних досліджень і їх обговорення", що складається із чотирьох підрозділів власних досліджень, розділ "Заключення", висновки. Дисертація також включає 66 рисунків і 16 таблиць. Список літератури складається з 249 джерел, у тому числі 84 зарубіжних.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріал та методи дослідження. Експеримент проводився на 220 білих лабораторних щурах-самцях 3-х місячного віку масою 150-200 г, що знаходилися в стаціонарних умовах віварію. Експериментальні тварини були розподілені на 5 серій: I серія - загальне опромінення на установці "Rocus" (енергія квантів - 1,25 МеВ, потужність дози - 60 Р/хв.) Перша група тварин (R1) отримувала одноразове опромінення у дозі 0,1 Гр. Друга група тварин (R2) опромінювалась двічі у дозі 0,1 Гр з інтервалом в 1 тиждень. Загальна доза опромінення - 0,2 Гр. Третя група тварин даної серії (R3) з інтервалом в 1 тиждень опромінювалась тричі у дозі 0,1 Гр. Загальна доза опромінення - 0,3 Гр. II серія - навантаження солями важких металів впродовж 1 (С1), 2 (С2) і 3 (С3) місяців; солі тварини одержували вільно з питною водою. Дози металів відповідали результатам досліджень Новомосковської експедиції: міді (CuSO4 x5H2O) - 1,8 мг/л (ГДК - 1,0 мг/л), свинцю (Pb(CH3COO)2) - 0,18 мг/л (ГДК - 0,1 мг/л), цинку (ZnSO4x7H2O) - 6,2 мг/л (ГДК - 5,0 мг/л), хрому (K2Cr2O7) - 0,17 мг/л (ГДК - 0,1 мг/л), марганцю (MnSO4x5H2O) - 0,2 мг/л (ГДК - 0,1 мг/л). III серія - сумісний вплив загального опромінення і солей важких металів у дозах і термінах зазначених у I і II серіях експерименту. IV серія - корекція морфофункціональних змін в аденогіпофізі тварин препаратом ерсол у дозі 300мг на 1 кг маси за умов: а) опромінення в дозі 0,2 Гр; б) споживання солей важких металів протягом 2 місяців; в) сумісної дії опромінення (0,2 Гр) і солей важких металів через 2 місяці від початку введення. V серія - інтактні щури, розділені на 4 групи (3, 4, 5 і 6 місяців) по 10 тварин у кожній, що відповідає віку експериментальних тварин.

По закінченню експеримента згідно з "Методичними рекомендаціями по виведенню тварин з експерименту" (1985) щурів забивали декапітацією під ефірним наркозом.

Попередньо проводилося їхнє зважування на технічних вагах. На дослідження забирався гіпофіз.

Вираховувалася відносна маса органа на 100 г маси тіла.

При гістологічному дослідженні гіпофіз фіксувався в нейтральному формаліні, промивався проточною водою, дегідратувався в спиртах зростаючої концентрації і заливався в парафін. На санному мікротомі виготовлялися зрізи товщиною 5-7 мкм, що забарвлювалися гематоксилин-еозином і за Ван Гізоном.

Морфометрію аденогіпофіза проводили за такими параметрами: відсоткове співвідношення ацидофільних, базофільних та хромофобних клітин, діаметр клітин та ядер ацидофільних, базофільних та хромофобних ендокриноцитів, діаметр капілярів.

Проводили також електронномікроскопічне дослідження аденогіпофіза. Тканину гіпофіза розміром 1мм3 занурювали в 1% забуферений розчин чотириокису осмію при температурі 4С. Після фіксації тканину промивали в буферному розчині Міллоніга і проводили дегідратацію в спиртах зростаючої концентрації та ацетоні. Потім тканину укладали в суміш епоксидних смол за загальноприйнятою методикою. Ультратонкі зрізи одержували на ультрамікротомі УМПТ-6, контрастували цитратом свинцю і переглядали на електронному мікроскопі ЕВМ-100БР.

Вміст хімічних речовин у гіпофізі визначали ваговим способом: загальний вміст води, органічних та мінеральних речовин, а також на атомному абсорбційному спектрофотометрі С-115М1 вміст у мінеральному компоненті міді, цинку, хрому, свинцю і марганцю (Доповідь про стан навколишнього природнього середовища в Сумській області,1992).

Отримані дані обробляли статистично на персональному комп'ютері із використанням пакета статистичних програм (В.Ю. Урбах, 1985). Достовірність розходження експериментальних і контрольних даних оцінювали з використанням критерію Стьюдента, достатньою вважали ймовірність помилки менше 5% (р<0,05).

РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Перша серія експерименту присвячена вивченню морфологічних змін і хімічного складу гіпофіза при опроміненні тварин в дозі 0,1 Гр, 0,2 Гр, 0,3 Гр. Установлено загальне порушення функціональної активності, що виявляється в дегрануляції, зменшенні кількості цитоплазми в ацидофілах і гідратація клітин базофільного ряду. Порушення ацидофілів прямопропорційні дозі іонізуючого випромінення і виражені, в основному, в пікнотизації ядер і гранулярному розпаді клітин, а в групі R3 частина базофілів носить різної глибини ознаки функціонального виснаження у вигляді появи вакуолізованих ділянок, що заповнюють усю порожнину клітин.

Морфометричні дослідження показали, що відсотковий вміст базофілів наростає з 16,95±0,37% (R1) до 18,63±0,17% (R2) і 19,17±0,59% (R3) при одночасному зменшенні ацидофільних клітин на 17,2%, 24,0% і 29,7% відповідно. При максимальній дозі опромінення відбувається збільшення діаметра базофільних клітин та їх ядер на 13,9% і 21,7% відповідно. Діаметр ацидофільних клітин та їх ядер при дозі опромінення 0,3 Гр є нижчим від контрольного на 22,4% і 20,3%.

Зміни на внутрішньоклітинному рівні варто віднести до розряду компенсаторно-адаптаційних, що вказують на вмикання резервних внутрішньоклітинних механізмів у відповідь на радіаційне навантаження. Головним чинником у ланцюзі розвитку радіаційних ушкоджень ультраструктур гонадотропних ендокриноцитів є порушення структури мітохондрій, що тягне за собою зниження активності окисно-відновних реакцій. Недостатність метаболічної активності мітохондрій істотно позначається на секреторній здатності ендокриноцитів передньої частки гіпофіза і структурно підтверджується вакуолізацією цистерн ендоплазматичної сітки, появою ознак фрагментації мембран і різким зниженням кількості як зв'язаних із ними рибосом, так і вільно розміщених у цитоплазмі.

Опромінення знижує і метаболічну активність нижнього придатка мозку. Хімічний склад гіпофіза змінюється таким чином: спостерігається зростання вмісту мінеральних речовин й зниження органічних речовин та вологи. Зневоднення викликає виведення з гіпофіза мікроелементів. В найбільшій мірі відчувається дефіцит цинку: його кількість знижена на 44,7% в групі R1, на 55,3% - в групі R2 і на 61,2% - в групі R3 (табл. 1).

Друга серія експерименту присвячена морфофункціональним перетворенням аденогіпофіза тварин, що одержували з питною водою підвищений вміст солей важких металів протягом 1-го, 2-х і 3-х місяців. У перший термін відбувається зниження маси гіпофіза на 19,1% у порівнянні з контролем; у наступний термін цей показник збільшується на 22,6%, доходячи через місяць до 33,6%. У групі тварин С1 відзначається гомогенізація частини аденоцитів, просвітлення їхньої слабохромофільної цитоплазми. З'являються дистрофічні зміни внутрішньоклітинних мембран і органел гонадотропних ендокриноцитів. Однак такі зміни в цій групі тварин слабко виражені і зустрічаються лише в частині препаратів. При збільшенні терміну споживання солей в аденогіпофізі виникає комплекс дистрофічних змін: базофіли в глибині залозистих осередків дегранульовані, у їхньому центрі розташовуються спустошені базофільні аденоцити. При всьому цьому зустрічаються клітини з добре розвинутою внутрішньоклітинною архітектонікою. І лише при 3-місячному експерименті з'являються порушення структури трабекул, багатошаровість і вакуолізація цитоплазми клітин, редукуються і склерозуються кровоносні капіляри.

Загальна кількість базофілів збільшилася на 12,6% (С1), 16,2% (С2) і 21,2% (С3) у порівнянні з вмістом їх у аденогіпофізі інтактної групи. При вимірі діаметру базофільних клітин достовірні результати отримані лише в третій групі і складають 124,8%. Вміст ацидофільних клітин зменшується при навантаженні солями протягом 3-х місяців на 21,0%.

На ультраструктурному рівні в гонадотропних ендокриноцитах тварин, що протягом 1 та 2 місяців одержували підвищений вміст солей важких металів, спостерігалися зміни метаболізму клітин, які структурно виражаються в появі конденсованого хроматину в ядрах, у набряканні мітохондрій і просвітлінні її матрикса, розширенні цистерн гранулярного ендоплазматичного ретикулума, гіпертрофії пластинчастого цитоплазматичного комплексу Гольджі і розпушенні плазматичної мембрани.

Виявлені порушення субмікроскопічної архітектоніки гонадотропних ендокриноцитів є початковими ознаками розвитку дистрофічного процесу на рівні внутрішньоклітинних структур і макромолекул. За своїм характером вони є адаптаційними до умов надлишкового надходження в організм солей важких металів і свідчать про наростання напруженості біосинтетичних процесів, спрямованих на компенсацію негативного впливу. При наростанні строку сольового навантаження до 3-х місяців істотно зменшується кількість гонадотропних ендокриноцитів із високою активністю цитоплазматичних органел, що можна пояснити зривом компенсаторних і репаративних процесів.

Провідною ланкою розвитку деструктивного процесу є порушення біоенергетики, на що вказує зменшення кількості крист мітохондрій і поява осередкового розплавлювання зовнішньої мембрани.

З боку хімічного складу гіпофіза у всіх групах тварин відзначається очікуване підвищення кількості отриманих із питною водою елементів. Найбільше інтенсивно збільшується кількість марганцю: на 35,1% у групі С1, на 43,2% у групі С2 і 54,9% у групі С3. Трохи в меншій мірі підвищується вміст міді і цинку. Кількість же свинцю збільшується відповідно на 23,6%; 35,9% і 36,1%. Визначається наростання загальної мінералізації тканини гіпофіза при одночасній її дегідратації, що доходить у групі С3 до 3/4 від інтактних тварин.

У групі тварин, що піддавалися сумісній дії радіаційного опромінення в дозі 0,1 Гр та солей важких металів розвиваються дистрофічні зміни в цитоплазмі аденоцитів, яка характеризується її дрібнопетлистою будовою. При збільшенні термінів споживання солей збільшується вакуолізація цитоплазми, змінюється форма ацидофільних клітин, а осередки, що мають прозорий вміст, збільшуються в розмірах і зливаються у великі вакуолі. У даній групі експериментальних тварин при 3-місячному навантаженні солями відзначена різка базофілія залози, причому базофіли біля стінок капілярів дегранульовані з незначним об'ємом слабкозабарвленої розпливчастої цитоплазми. Зустрічаються лізировані клітини без ядра, а в крайових зонах з'являються поля базофільних клітин неправильної форми. Звертають на себе увагу тяжі гіперхромних клітин із пікнотизованим ядром. Проведена морфометрія аденогіпофіза тварин даної групи експерименту визначає зменшення діаметра ацидофілів при споживанні солей протягом 1 місяця на 31,6%, при 2-х місяцях - на 40,8%, а при 3-х місяцях - на 46,9% у порівнянні з контролем Ця явна динаміка свідчить на користь наростання дистрофічних процесів. У той же час у порівнянні з інтактними тваринами зростає діаметр базофільних клітин і збільшуються їхні ядра від 17,12±0,17 мкм і 10,59±0,27 мкм до 18,57±0,62 мкм і 11,83±0,65 мкм і до 21,76±1,13 мкм і 13,08±0,07 мкм, що є вищим від контролю відповідно на 55,4% і 47,3%. Аналогічна тенденція простежується й у перших двох серіях експерименту. Однак цифрові показники на 15-20% у середньому нижчі, що говорить про більш виражені дегенеративно-дистрофічні процеси при комбінації декількох екологічно несприятливих чинників.

Ультраструктурні зміни гонадотропних ендокриноцитів у групі експериментальних тварин, що були опромінені в дозі 0,1 Гр і одержували солі важких металів, вказують на поступове наростання дистрофічних процесів і виникнення ознак деструкції органел і внутрішньоклітинних структур, що свідчить про напруженість синтетичних процесів, які протікають на рівні субмікроскопічної архітектоніки. З наростанням термінів споживання солей відзначається прогресуюче просвітління ядер, хроматин яких концентрується уздовж внутрішньої поверхні ядерної мембрани. Перинуклеарні простори розширюються до вигляду вибухання ядерної мембрани. Зменшується кількість крист мітохондрій, а цистерни ендоплазматичної сітки розширюються, набуваючи рис переростання дистрофічного процесу в деструктивний. Комплекс Гольджі все більше гіпертрофується і на місці його розташування збільшується кількість секреторних гранул і первинних лізосом.

Аналіз хімічного складу виявив поступове зниження вологості гіпофізу. Вміст міді нижчий на 20,8% в підгрупі R1+С1, на 15,6% - в R1+С2 та на 10,0% - в R1+С3; марганцю - на 41,0%, 31,7% і 12,2%, цинку - на 31,9%, 23,2% і 11,4% відповідно. Мабуть, пригнічення вмісту мікроелементів, викликане опроміненням, є вищим від можливостей їхнього накопичення в залозі, незважаючи на підвищене надходження ззовні.

У групі тварин, опромінених в дозі 0,2 Гр, що отримували солі важких металів, деструктивні процеси переважають над дистрофічними. У базофільних аденоцитах наростає вакуолізація цитоплазми, її ущільнення і гіперхроматизація ядра. Зі збільшенням термінів споживання солей добре помітні пікноз, каріорексис і гранулярний розпад клітин. В групі R2+С3 в залозистій паренхімі з'являються осередки некрозу і великі вакуолі в цитоплазмі, що заповнюють всю порожнину клітини. Клітинна деструкція носить вогнищевий характер і охоплює цілі групи клітин.

При морфометрії помітними стають зміни типового складу клітин у вигляді збільшення кількості базофілів на 52,6% у групі R2+С1, у групі R2+С2 це збільшення складає 72,7% і в групі R2+С3 - 77,9%. Процентний склад ацидофілів, навпаки, зменшений на 29,5%, 44,6% і 54,1%, відповідно. Діаметр ацидофільних клітин і іхніх ядер зменшений при споживанні солей впродовж 1 місяця (з опроміненням 0,2 Гр) на 33,7% і 22,5%, при 2-х місяцях - на 41,8% і 31,7% і при 3-х місяцях - на 51,3% і 42,8%, відповідно. Протилежна тенденція визначається при вимірі базофільних клітин. Їхній діаметр зростає з 17,51±0,51 мкм до 19,26±1,34 мкм і 22,39±1,23 мкм, що переважає над контрольним показником на 27,8%, 38,6% і 59,9% відповідно.

Вплив випромінення в дозі 0,2 Гр у комбінації із збагаченням організму солями важких металів характеризується явною деструкцією клітин аденогіпофіза. Частина гонадотропних ендокриноцитів містить набряклі мітохондрії, різко розширені цистерни ендоплазматичної сітки і зменшене число секреторних гранул і рибосом. Але в групі R2+С3 відзначається наявність часткового лізису мітохондрій і їхніх крист, а також часткова фрагментація мембран гранулярного ендоплазматичного ретикулума, що свідчить про вичерпання фізіологічних резервів і розпалі деструктивних процесів. У цій же групі некробіотично змінені клітини переважають над зміненими дистрофічно. Однак, і в даній групі все ще зустрічаються гонадотропні ендокриноцити, що не мають істотних відхилень у структурі.

В усіх групах тварин (R2+С1, R2+С2 і R2+С3) відзначається різке зниження кількості мікроелементів. Особливо страждає марганець, вміст якого знижений з 61,4% до 33,7%. Значною мірою страждає вміст вологи, що досягає дефіциту в групі R2+С1 38,8%, у групі R2+С2 - 40,4% і в групі R2+С3 - 44,5%. Навіть кількість хрому, який в інших серіях експерименту поводився порівняно інертно, у даній групі вірогідно зменшується зі збільшенням термінів споживання солей.

Усі зміни морфометричних показників аденогіпофіза тварин групи R3+С достовірні і відрізняються не тільки від контролю, але і від усіх попередніх серій експерименту. Наявнішим є значне зменшення відсоткового складу ацидофілів: у першій підгрупі на 36,6%, у другій - на 50,8% і в третій - на 54,7%. У той же час кількість хромофобів збільшується цілком незначно. У щурів R3+С1 кількість базофілів збільшується на 66,2%, у R3+С2 - на 73,9% і в R3+С3 - навіть на 84,3% (рис. 1). Такий дисонанс у відсотковому вмісті різного виду клітин свідчить про різке функціональне виснаження аденогіпофіза. При цитокаріометрії діаметр ацидофільних клітин і їхніх ядер знижується від 36,3% і 23,8% до 44,3% і 34,3% і 54,2% і 44,3%. Це значні цифри не тільки для даної серії, але й у порівнянні з серіями тварин, що одержували тільки опромінення або солі важких металів.

На ультратонких зрізах виявляються дистрофічно змінені ядра, що мають глибокі інвагінації оболонки. Матрикс стає осміофільним, хроматин збирається в грудки і конденсується на ядерній мембрані. Виявляються ділянки лізису каріолеми. Мітохондрії піддаються дистрофічним порушенням, їх кристи розташовуються по периферії органел, вкорочені і зруйновані. Значна кількість мітохондрій перетворюється в електроннопрозорі вакуолі і майже цілком позбавлені крист. Наростає вакуолізація цистерн гранулярної ендоплазматичної сітки, на мембранах якої зберігаються лише поодинокі рибосоми. У цитоплазмі з'являються зони запустіння, що не містять органел і заповнені субстанцією низької електронної щільності.

У четвертій серії експерименту була зроблена спроба корекції морфофункціональних змін, викликаних дією екологічних чинників, за допомогою препарату ерсол. Цей препарат пройшов апробацію в Чернівецькому університеті і рекомендований для застосування як стимулятор розвитку лабораторних тварин.

У групі тварин, що опромінювали в дозі 0,2 Гр і вводили ерсол, аденогіпофіз характеризується переважно компактною трабекулярною будовою. Крім того, в структурі залози більш чітко виділяються часточки, ніж у відповідному "чистому" експерименті. Це свідчить про менш виражене ушкодження сполучнотканинних стромальних елементів органа під дією опромінення на тлі впливу препарату. Більшість цифрових матеріалів даної серії тварин свідчать про статистично недостовірні зміни у порівнянні із контрольними даними, що підкреслює позитивну дію препарату ерсол. Відзначається збільшення концентрації базофілів на 13,6% і зовсім незначне підвищення числа хромофобів на 1,0%. Одночасно відбувається зниження кількості ацидофільних клітин на 6,8%.

Рис 1. Морфометричні показники діаметра клітин аденогіпофіза (А) щурів та їх ядер (Б) при комбінованій дії загального опромінення в дозі 0,3 Гр і солей важких металів

Електронномікроскопічне дослідження передньої частки гіпофіза тварин даної серії показує наявність помірно виражених дистрофічних змін органел гонадотропних ендокриноцитів. Ядра зберігають локалізацію в цитоплазмі й овальну форму. Гранули хроматину по об'єму ядра розподіляються рівномірно. Зрідка зустрічаються ядра з частково конденсованим хроматином. Спостерігається незначне розширення перинуклеарного простору. Матрикс мітохондрій просвітлюється, окремі кристи деяких мітохондрій вакуолізовані, зменшується кількість крист.

Гранулярна ендоплазматична сітка розвинута помірно. Її мембрани містять знижену, в порівнянні з контролем, кількість рибосом. Об'ємистий цитоплазматичний комплекс Гольджі поданий розширеними електроннопрозорими вакуолями неправильної форми.

Більшість отриманих нами змін показників хімічного складу гіпофіза тварин при опроміненні в дозі 0,2 Гр на тлі впливу препарату ерсол є недостовірними. Кількість міді, хрому, марганцю, цинку і свинцю зменшена усього на 6,3%, 3,9%, 14,5%, 7,4% і 6,2% відповідно, води - на 8,4% (р0,05), органічних речовин - на 1,8%, при загальному збільшенні мінерального компонента на 24,5%.

Морфологічна характеристика залози тварин, що одержували протягом 2-х місяців підвищену кількість солей важких металів із питною водою і яким вводили ерсол, істотно не змінюється.

Гістологічна будова передньої частки гіпофіза схожа з такою у контрольної групи, але при цьому відзначалася тенденція до деякого збільшення концентрації хромофобів на 0,9% і базофілів на 8,5% при одночасному зниженні вмісту ацидофільних клітин на 5,5%.

У результаті впливу важких металів базофіли переходять у фазу виведення секрету: клітини виглядають світлими із невеликим вмістом гранул, розташованих переважно біля цитолеми. Ацидофільні клітини округлої форми розподілені рівномірно по всій залозі. Цитоплазма цих клітин заповнена добре видимою оксифільною зернистістю. Зрідка зустрічаються клітини з частково дегранульованою цитоплазмою, темними ядрами.

Виявляються різні дистрофічні зміни внутрішньоклітинних органел гонадотропних ендокриноцитів. Численні мітохондрії мають витягнуту форму, зустрічаються набряклі форми мітохондрій. Поряд із цим зустрічаються мітохондрії, що мають щільний матрикс з наявністю в них округлих осміофільних тілець. У деяких ядрах з'являється конденсований хроматин, що концентрується по периферії ядра. Пластинчастий цитоплазматичний комплекс Гольджі розвинутий добре. Вакуолізується гранулярний ендоплазматичний ретикулум, цистерни якого набувають вигляду електроннопрозорих вакуоль.

Аналіз хімічного складу гіпофізу свідчить про незначне накопичення Cu, Cr, Mn, Zn і Pb у тканині гіпофіза, причому з найбільшим підвищенням вмісту свинцю. Його кількість відносно контролю збільшується на 33,4%. Відмічається найменше порушення процентного вмісту хрому, кількість якого є вищою на 2,4% у порівнянні з інтактною групою. Знижений вміст вологи на 5,3% і органічних речовин - на 5,5%.

Аденогіпофіз тварин, що піддівалися дії випромінювання в дозі 0,2 Гр і солей важких металів протягом 2-х місяців на тлі впливу препарату ерсол, характеризується не цілком компактною будовою. Між окремими його клітинами відзначаються проміжки. Зростає кількість базофілів на 17,6%, хромофобів - на 1,8%, паралельно знижується число ацидофілів на 11,0%.

В органі зустрічаються як ацидо-, так і базофільні клітини з різним ступенем ушкодження. У таких клітинах відзначається груба окресленість ядерних і клітинних меж, посилення хромофілії дегранульованої цитоплазми.

Багато клітин знаходиться в стані функціональної активності, що призводить до переходу більшості хромофілів у стан активного виведення секрету. Це зовні виражається дегрануляцією цитоплазми ацидофілів, зниженням інтенсивності їхнього забарвлення і гіпертрофією базофілів.

Ультраструктура гонадотропних ендокриноцитів аденогіпофіза щурів даної групи характеризується наростанням репаративних процесів. Матрикс ядра просвітлюється, хроматин конденсується вздовж внутрішньої поверхні ядерної мембрани. Перинуклеарний простір є розширеним. Мітохондрії набухають, кількість крист значно зменшується, матрикс просвітлюється. Найбільш значні зміни зберігаються в гранулярній ендоплазматичній сітці і пластинчастому цитоплазматичному комплексі Гольджі. Гранулярний ендоплазматичний ретикулум вакуолізується, кількість рибосом, розташованих на його мембранах, значно зменшена. Пластинчастий цитоплазматичний комплекс Гольджі редукований. У цитоплазмі гонадотропних ендокриноцитів кількість секреторних гранул знижена. Цитоплазматична мембрана сильно потовщена і розпушена. Поряд із змінами, описаними вище, частіше зустрічаються гонадотропні ендокриноцити з добре розвинутою архітектонікою.

При корекції препаратом ерсол порушень, викликаних сумісною дією радіації і солей важких металів, визначається зниження вмісту в гіпофізі всіх досліджуваних мікроелементів, крім свинцю. Кількість Pb є вищою від контрольної на 1,9%. Процентний вміст хрому, міді, цинку і марганцю зменшений на 1,3%, 3,4%, 4,9% і 20,8% відповідно, вологості - на 16,9%, органічних речовин - на 1,1% при загальному збільшенні мінерального компонента на 9,8%.

Таким чином, дані про особливості морфо-структурних порушень аденогіпофіза можуть бути використані в дослідженнях органів ендокринної системи і в навчальному процесі при вивченні питань впливу екологічних чинників на залози внутрішньої секреції. Вивчені морфофункціональні зміни обгрунтовують для клініки проведення лікувально-профілактичних заходів для запобігання розвитку патологічних процесів після опромінення і підвищеного споживання солей важких металів. З цією метою пропонується використання біологічно активного препарату ерсол як ефективного корегуючого засобу зниження радіогенних пошкоджень та одночасної інтоксикації організму солями важких металів.

ВИСНОВКИ

1. Морфофункціональні зміни аденогіпофіза тварин під впливом іонізуючого випромінювання і солей важких металів мають вигляд закономірно змінюючих одна одну стадій функціональної напруги, дистрофії і деструкції, які є проявом захисної реакції організма на сумісну дію пошкоджуючих чинників зовнішнього середовища.

2. Морфологічна характеристика аденогіпофіза інтактних тварин у період активного росту - з 3-х до 6-ти місяців є однотиповою і відрізняється лише кількісним збільшенням показників морфометрії і хімічного складу.

3. Під впливом опромінення у дозі 0,1 Гр відбувається порушення структури мітохондрій гонадотропних ендокриноцитів, спостерігається вакуолізація ендоплазматичної сітки та зниження кількості рибосом. Зі збільшенням дози до 0,2-0,3 Гр на 51,5-55,9% наростає вміст базофілів і на 24,0-29,5% зменшується кількість ацидофільних клітин та пригнічується метаболічна активність нижнього придатка мозку. Ці порушення в умовах радіаційного навантаження відносяться до розряду компенсаторно-адаптаційних.

4. Вживання тваринами підвищеної кількості солей марганцю, міді, цинку, свинцю і хрому призводить до розвитку дистрофічних процесів в клітинах передньої частки гіпофіза, які проявляються у зменшенні кількості крист мітохондрій, появою осередкового розплавлювання їх зовнішньої мембрани і гіпертрофією комплексу Гольджі. Відзначається гомогенізація і просвітлення цитоплазми ендокриноцитів, редукція та склерозування кровоносних капілярів. Ці явища відбуваються разом із збільшенням на 23-43% в тканині гіпофіза отриманих ззовні досліджуваних хімічних елементів.

5. Опромінення тварин іонізуючою радіацією в комплексі із споживанням ними підвищеної кількості солей важких металів викликає в гіпофізі зрив компенсаторно-адаптаційних механізмів і перехід від дистрофічних змін до деструктивних, про що свідчать ділянки лізису каріолеми та зовнішньої мембрани мітохондрій, зони запустівання цитоплазми, редукція комплексу Гольджі та осередки некрозу залозистої паренхіми. Характер цих змін має синергічну властивість.

6. При сумісній дії іонізуючої радіації й інтоксикації металами відбувається зниження секреторної активності аденогіпофіза, посилене виведення з нього біологічно активних марганцю, міді, цинку, свинцю і хрому, що проходить на фоні дегідратації і збільшення загальної мінералізації гіпофіза.

7. Морфофункціональні та метаболічні порушення аденогіпофіза залежать від величини дози опромінення і терміна споживання солей важких металів.

8. Біологічно активний препарат ерсол відновлює порушений дією іонізуючої радіації у досліджених дозах і споживанням надмірної кількості металів клітинний склад і мінеральний обмін нижнього придатка мозку і може використовуватися для корекції виявлених морфологічних змін.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Мардар Г.І., Савчук Г.Г., Каваре В.І., Кіптенко Л.І., Трибовська С.В. Реакція крові, аденогіпофіза та кори наднирників білих щурів на іонізуюче випромінення і препарат Ерсол// Науковий вісник Чернівецького університету. -2000.-Вип.77.-С.210-218.

Мардар Г.І., Савчук Г.Г., Каваре В.І., Кіптенко Л.І., Трибовська С.В. Показники гістофізіології крові та гіпофізарно-наднирникової системи білих щурів за умов поєднаної дії іонізуючого випромінення і суміші солей важких металів на тлі препарату Ерсол// Наукові записки Тернопільського педуніверситету. -2000. - №2(9). - С. 42 -47.

Каваре В.І. Структурно-метаболічна характеристика аденогіпофіза при загальному опроміненні організму// Науковий вісник Волинського державного університету. - 2000. - №7 - С. 193-197.

Мардар Г.І., Савчук Г.Г., Каваре В.І., Кіптенко Л.І., Трибовська С.В. Вплив солей важких металів на гістохімічні показники гіпофізу білих щурів на тлі препарату Ерсол// Науковий вісник Ужгородського державного університету. - 2000. - №8. - С. 117-120.

Полякова В.И. Морфологические критерии адаптации аденогипофиза к общему облучению организма// Вісник Сумського державного університету. - 1996. - №2(6). - С. 124-126.

Каваре В.И. Морфофункциональная реакция аденогипофиза на радиационное поражение организма// Український медичний альманах. - 1998. - №2. - С. 98-100.

Сикора В.З., Каваре В.И., Киптенко Л.И., Ткач Г.Ф. Морфологическая основа применения препарата "Эрсол-1"//Вісник Сумського державного університету. - 1999. - №3(14). - С.14-19.

Каваре В.І. Морфофункціональні перетворення аденогіпофіза під впливом іонізуючого випромінення// Український медичний альманах. - 2000.- №1. - С. 23-24.

Каваре В.І. Електронна мікроскопія аденогіпофіза під впливом комбінованої дії загального опромінення і солей важких металів// Український медичний альманах. - 2000. - №3. - С. 70-73.

Сенько В.М., Мардарь А.И., Полякова В.И., Киптенко Л.И. Морфофункциональное состояние центральной нервной и гипофизарно-надпочечниковой систем при хроническом действии малых доз ионизирующего излучения и солей тяжелых металлов// Матеріали Міжнар. конф., 6-7 травня, 1996, Тернопіль. - Том III. - Тернопіль. - 1996. - С. 569-570.

Полякова В.И. Влияние солей тяжелых металлов на морфологию гипофиза// Материалы итоговой конф. мед. факультета СумГУ "Современные проблемы клинической и экспериментальной медицины", 18-19 апреля, 1996. - Сумы. - 1996. - С. 24-25.

Полякова В.И., Гайдаш О. Влияние ионизирующего излучения на субмикроскопические преобразования аденогипофиза// Материалы итоговой конф. мед. факультета СумГУ "Современные проблемы клинической и экспериментальной медицины". - Сумы. - 1997. - С. 75-76.

Полякова В.И. Ультраструктурная организация аденогипофиза интактных крыс// Материалы итоговой конф. мед. факультета СумГу "Современные проблемы клинической и экспериментальной медицины". - Сумы. - 1997. - С. 76-77.

Каваре В.І. Морфофункціональні зміни аденогіпофіза щурів при загальному опроміненні // VII підсумкова науково-практична конференція мед. факультету СумДУ. - Суми. - 1999. - С. 34-36.

Каваре В.И. Ультраструктурные преобразования аденогипофиза в условиях неблагоприятных экологических факторов // VIII підсумкова науково-практична конференція мед. факультету СумДУ. - Суми. -2000. - С. 36-37.

АНОТАЦІЯ

Каваре В.І.Закономірності морфологічних змін аденогіпофіза тварин в умовах дії іонізуючого випромінювання і солей важких металів - рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальностю 03.00.01 - радіобіологія. Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2001.

Дисертація присвячена дослідженню морфологічних змін аденогіпофіза щурів при дії на організм іонізуючого випромінювання та солей важких металів. Робота розкриває нові експериментальні дані про негативні порушення клітин нижнього придатка мозку під впливом змодельованих екологічних чинників Сумщини. Установлено, що комбінована дія випромінювання і важких металів, накладаючись одна на одну, викликають у гіпофізі синергічні ефекти. Була зроблена спроба корекції морфофункціональних змін, викликаних дією екологічних чинників за допомогою препарату ерсол. Встановлено, що даний препарат частково відновлює стан залози за рахунок посилення регенеративних процесів. Основні результати праці впроваджені в навчальний процес на кафедрах вищих навчальних закладів.

Ключові слова: аденогіпофіз, іонізуюче випромінювання, солі важких металів, морфофункціональні зміни, ерсол.

АННОТАЦИЯ

Каваре В.И. "Закономерности морфологических изменений аденогипофиза животных в условиях действия ионизирующего излучения и солей тяжелых металлов" - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности - 03.00.01 - радиобиология. Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2001.

Диссертация посвящена изучению морфологических изменений аденогипофиза крыс при действии на организм ионизирующего излучения и солей тяжелых металлов. Работа раскрывает основные закономерности строения и особенности изменений химического состава гипофиза животных при комбинированном действии неблагоприятных экологических факторов, которые заключаются в повреждении морфофункционального состояния клеток нижнего придатка мозга и снижении его метаболической активности.

Установлено, что при низких дозах радиации происходит общее возбуждение функциональной активности аденогипофиза, проявляющееся в дегрануляции, уменьшении количества цитоплазмы в ацидофилах и гидратации клеток базофильного ряда. Ведущим фактором в цепи развития радиационных повреждений ультраструктур гонадотропных эндокриноцитов является нарушение структуры митохондрий, что влечет за собой снижение активности окислительно-восстановительных реакций. Недостаточность метаболической активности митохондрий существенным образом сказывается на секреторной способности эндокриноцитов аденогипофиза. Облучение в малых дозах вызывает дегидратацию гипофиза, которая влечет за собой выведение из гипофиза микроэлементов, активирующих ферментативные возможности железы. Эти нарушения в условиях радиационной нагрузки относятся к разряду компенсаторно-адаптационных.

Повышенное потребление животными солей тяжелых металлов ведет к развитию дистрофических процессов в клетках аденогипофиза. Следствием этих нарушений является снижение синтетической и репарационной активности метаболизма органелл, что подтверждается уменьшением числа, как связанных с мембранами, так и свободно лежащих в цитоплазме рибосом. Следует отметить, что нарушения органелл не являются необратимыми. После изъятия из рациона питания повышенного содержания солей тяжелых металлов возможно развитие процессов восстановления типичной ультраструктурной архитектоники железы.

Неблагоприятные экологические факторы - облучение и нагрузка солями тяжелых металлов, накладываясь друг на друга, вызывают в секретирующих клетках гипофиза значительно большие изменения, чем при воздействии каждого из них в отдельности. В комплексе воздействия главенствующая роль принадлежит облучению, радиобиологический эффект которого усиливается чрезмерной нагрузкой солей тяжелых металлов, вводимых извне. Выявлена прямопорциональная зависимость повреждений гипофиза от величины дозы радиации и сроков потребления тяжелых металлов, имеющая линейный характер. Причем эти изменения прогрессивно нарастают, переходя из фазы адаптационно-репаративной в деструктивную.

Сделана попытка коррекции морфофункциональных изменений, вызванных действием экологических факторов при помощи биологически активного препарата эрсол. Установлено, что данный препарат частично восстанавливает структуру железы за счет усиления регенеративных процессов.

Ключевые слова: аденогипофиз, ионизирующее излучение, соли тяжелых металлов, морфофункциональные изменения, эрсол.

ANNOTATION

V.I.Kaware "Regularities of morphological changes in animal adenohypophysis in the conditions of action of the ionizing radiation and heavy metal salts" - manuscript. Dissertation for the degree of candidate of biological sciences on speciality 03.00.01 -radiobiology. - National Taras Shevchenko of Kyiv University. - Kyiv, 2001.

In the thesis morphological changes in rat adenohypophysis exposed to the ionizing radiation and heavy metal salts are investigated. This study contains new experimental data about the negative changes of hypophysis cells exposed to the influence of modulated ecological factors in Sumy region.

It is identified, that combined action of radiation and heavy metals, when they summarise, cause synergic effect in the hypophysis. It was made the correction attempt of the morphological changes, caused by the action of ecological factors, using such drug as ersol.

It is revealed, that given drug partially restores the gland condition due to restores the gland condition due to intensification of regenerative processes. The main results of this study are introdused to the educational process at the departments in high educational schoolls.

Key words: adenohypophysis, ionizing radiation, heavy metal salts, morphological changes, ersol.

Размещено на Allbest.ru