MORPHOMETRIC ASSESSMENT OF STRUCTURAL AND FUNCTIONAL CHANGES IN THE KIDNEY UNDER THE INFLUENCE OF LIGHT-INDUCED DESYNCHRONOSIS IN EXPERIMENT

Full Text

Неотъемлемой характеристикой жизни современного человека стало неравномерное чередование периодов работы и отдыха, сна и бодрствования с искусственным изменением продолжительности светового дня [5]. Увеличение числа совершаемых трансмеридиональных авиаперелетов, массовая трансграничная подвижность населения приводят к резкой смене часовых поясов [14]. Ускорение темпов производства в сфере товаров и услуг повлекло за собой необходимость интенсификации труда и вынудило большое число людей трудиться не только в дневные, но и в ночные часы. Происходящая при этом временная дискоординация организма приводит к развитию светового десинхроноза [6]. Световая десинхронизация биоритмов нарушает естественные регуляторные механизмы соматических функций. Рассогласование внутри-и межсистемных механизмов регуляции со временем приводит к истощению физиологических резервов, индуцирует возникновение функциональных нарушений и их переход в структурные [2, 4]. Мочевая система участвует в поддержании постоянства внутренней среды организма и функционально тесно связана с сердечнососудистой системой [10]. От болезней почек в 2017 г. в России страдали 17 % населения, и данная цифра имеет тенденцию к росту [1]. Поэтому анализ факторов риска в развитии патологии мочевой системы представляется актуальной задачей. Цель работы - изучение структурных изменений в почках в зависимости от длительности световой десинхронизации биологических ритмов в эксперименте на белых крысах-самцах. Материал и методы. Экспериментальное исследование проведено на базе ЦНИЛ и научной лаборатории кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии ФГБОУ ВО «Саратовский государственный медицинский университет им. В. И. Разумовского» Минздрава России на 48 белых беспородных крысах-самцах массой 180-220 г при соблюдении положений Хельсинкской декларации Всемирной Медицинской Ассоциации о гуманном отношении к животным (2000 г.) и с одобрения этического комитета вуза (протокол № 4 от 06.12.2016 г.). В работе использовалась экспериментальная модель Light Light, в соответствии с которой крысы находятся в условиях постоянного освещения интенсивностью 300 лк в светлое и 500 лк - в темное время суток, что приводит к световому десинхронозу [13]. Животные были разделены на 4 группы по 12 особей в каждой. Контрольная группа находилась в естественных условиях освещения. Остальные 3 подопытные группы подвергали постоянному искусственному освещению в течение 1, 10 и 21 сут. Животных выводили из эксперимента путем передозировки препаратов для наркоза - телазола (Zoetis Inc, США) и ксиланита (Нита-Фарм, Россия). Для исследования правую почку животного фиксировали в 10 % растворе формалина, гистологические препараты готовили по стандартной методике [11]. Серийные парафиновые срезы почек толщиной 5-7 мкм окрашивали гематоксилином - эозином. В мазках крови, приготовленных с использованием цитохимического метода А. И. Мардарь, Д. П. Кладиенко [8], подсчитывали число гранул катехоламинов, сорбированных на 100 эритроцитах в 10 полях зрения при увеличении 63. Морфологический и морфометрический анализ препаратов почек и мазков крови проводили с помощью микровизора проходящего света μVizo-103 (ООО «ЛОМО ФОТОНИКА» РФ). Изучали диаметр почечного тельца по длинной и короткой оси, площадь клубочковой капиллярной сети, просвет капсулы клубочка в 30 полях зрения. Обработку данных производили с помощью пакета программ Statistica 10.0 (StatSoft®, США) для определения медианы (Ме) и межквартильного размаха. О различиях независимых выборок судили по величине U-критерия Манна-Уитни и считали их значимыми при p<0,05. Результаты исследования. Установлено, что у крыс 1-й подопытной группы на 1-е сутки в корковых нефронах происходит значимое уменьшение диаметра почечного тельца по короткой оси (на 13,7 %) и площади клубочковой капиллярной сети (на 26 %), а также увеличивается просвет капсулы клубочка на 55 % по сравнению с контрольной группой (табл. 1). В канальцах нефронов изменений не наблюдается. В юкстамедуллярных нефронах не выявлено статистически значимых изменений (табл.2). При микроскопии мазков крови у животных данной группы регистрируется 4-кратное увеличение концентрации катехоламинов по сравнению с контролем (табл.3). У животных подопытной группы на 10-е сутки эксперимента визуально отмечается наличие отека интерстициальной ткани, а также единичных очагов клеточной инфильтрации, локализующихся преимущественно в корковом веществе. В корковых нефронах происходит уменьшение диаметра почечного тельца по короткой оси (на 16,2 %). Площадь клубочковой капиллярной сети и просвет капсулы клубочка не отличаются от контрольных значений. Наблюдается расширение дистального сегмента почечных канальцев как в корковых, так и в юкстамедуллярных нефронах. В просвете канальцев эпителиальные клетки имеют признаки вакуольной дистрофии, отмечается слущивание апикальной части эпителия преимущественно в корковых нефронах. В мазках крови сохраняется повышенный уровень катехоламинов, сорбированных на эритроцитах, в сравнении с контролем. Однако по сравнению с 1-ми сутками эксперимента установлено значимое его снижение на 30 % (см. табл. 3). На 21-е сутки эксперимента в интерстициальной ткани нарастает отек, появляются очаговые кровоизлияния в перитубулярной зоне коркового вещества. Это сопровождается значительной сегментацией («лапчатостью») клубочковой капиллярной сети (рисунок, а) и диапедезом эритроцитов в корковых нефронах. Морфометрически регистрируется значимое увеличение диаметра почечного тельца на 24,2 % по длинной оси. Наблюдаются уменьшение площади клубочковой капиллярной сети кортикальных нефронов на 22,2 % и расширение просвета капсулы клубочка в 2,1 раза по сравнению с группой контроля (см. табл. 1). Увеличивается диаметр как проксимального, так и дистального отделов почечных канальцев, отмечается массивная гибель эпителиоцитов с образованием конгломератов в просвете канальцев. Просвет собирательных почечных трубочек расширен, прослеживается интерстициальный отек мозгового вещества почки. В юкстамедуллярных нефронах на 21-е сутки визуально обнаруживается полнокровие капиллярной сети клубочка, а в некоторых из них - сепарированная кровь в просвете капсулы почечного тельца (см. рисунок, б). Диаметр почечного тельца по длинной и короткой оси увеличивается на 15,4 и 9,6 % соответственно. Также происходит увеличение таких параметров как площадь капиллярной сети (на 25 %) и просвет капсулы клубочка (на 50 %) по сравнению с контролем (см. табл. 2). Число гранул катехоламинов, сорбированных на эритроцитах, в 5,5 раза больше, чем в крови животных контрольной группы (см. табл. 3). Обсуждение полученных данных. Экспериментальное световое воздействие приводит к морфологическим изменениям тканей почки, выраженность которых определяется длительностью освещения. Регистрируемые на 1-е сутки выраженное уменьшение площади клубочковой капиллярной сети в области корковых нефронов, диаметра почечного тельца и увеличение просвета капсулы клубочка обусловлены спазмированием приносящей артериолы под действием катехоламинов [16]. На 10-е сутки эксперимента происходит восстановление таких параметров, как площадь клубочковой капиллярной сети и просвет капсулы клубочка корковых нефронов, что обусловлено значимым снижением концентрации катехоламинов. На 21-е сутки эксперимента нарастают морфологические признаки ишемии почки - отек интерстициальной ткани и выраженные дистрофические изменения в почечных канальцах [9]. Это приводит к затруднению оттока жидкости из капсулы клубочка корковых нефронов, что проявляется ее расширением и увеличением размера почечного тельца юкстамедуллярных нефронов [12]. Анализируя механизм морфологических нарушений в почках, следует отметить их выраженную этапность, которая соответствует стадиям общего адаптационного синдрома [15]. В целом, значительная активация симпатико-адреналовой системы объясняет обнаруженные эффекты десинхроноза на кровоток [3]. Выявленные признаки ишемии почки характерны для реакции на стресс, поэтому световой десинхроноз можно рассматривать как самостоятельный стрессогенный фактор, способный вызвать не только функциональные, но и структурные нарушения в различных органах-мишенях. Следовательно, световую дискоординацию биоритмов организма следует относить к факторам риска развития патологии почек и мочевой системы в целом. Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБОУ ВО «Саратовский государственный медицинский университет имени В. И. Разумовского» Минздрава России по теме «Разработка математической модели для оценки скорости трансформации функциональных изменений в целостном организме при световом десинхронозе в необратимые морфологические изменения органов-мишеней в эксперименте» (срок выполнения - 2018-2020 гг.). Вклад авторов: Концепция и дизайн исследования: О. В. З., А. Н. И., И. О. Б. Сбор и обработка материала: О. В. З., В. М. А. Статистическая обработка данных: В. М. А. Анализ и интерпретация данных: О. В. З., А. Н. И. Написание текста: О. В. З., А. Н. И., В. М. А., Т. А. А. Авторы сообщают об отсутствии в статье конфликта интересов.

About the authors

O. V. Zlobina

V. I. Razumovskiy Saratov State Medical University

Email: zlobinaow@mail.ru
Department of Histology, Cytology and Embryology 112 Bolshaya Kazach’ya St., Saratov 410012

A. N. Ivanov

V. I. Razumovskiy Saratov State Medical University

Department of Histology, Cytology and Embryology 112 Bolshaya Kazach’ya St., Saratov 410012

V. M. Antonova

V. I. Razumovskiy Saratov State Medical University

Department of Histology, Cytology and Embryology 112 Bolshaya Kazach’ya St., Saratov 410012

T. A. Andronova

V. I. Razumovskiy Saratov State Medical University

Department of Histology, Cytology and Embryology 112 Bolshaya Kazach’ya St., Saratov 410012

I. O. Bugaeva

V. I. Razumovskiy Saratov State Medical University

Department of Histology, Cytology and Embryology 112 Bolshaya Kazach’ya St., Saratov 410012

References

Supplementary files