MORPHOLOGICAL CHANGES IN THE LIVER OF RATS EXPOSED TO STRESS AND THEIR PECULIARITIES AFTER ADMINISTRATION OF SEMAX



Cite item

Full Text

Abstract

The aim of the study was to investigate the influence of Semax, a synthetic ACTH analogue (ACTH), on the liver parenchyma in chronic immobilization stress. The peptide was administered by intraperitoneal injection to male Wistar rats at doses of 5, 50, 150 and 450 μg/kg body weight 15 min before exposure to stress in the form of 2 hour-long immobilization during 5 days. Morphometric examination showed that this stress exposure induced the development of liver hydropic dystrophy. Injection of the peptide at the dose of 5 μg/kg produced no significant changes in the liver poststress state. Increase of the dose to 50 and 150 μg/kg resulted in the improvement of hepatocyte state in the central and peripheral regions of the lobules, with the persistence of residual areas of hydropic dystrophy in the intermediate region. Further increase of the peptide dose to 450 μg /kg did not lead to normalization of the parenchyma structure. Thus, under the conditions of chronic immobilization stress, intraperitoneal administration of Semax at the doses of 50 and 150 μg/kg demonstrated a stress-limiting hepatoprotective effect.

Full Text

Стрессорное воздействие на организм сопровождается различными морфологическими изменениями в печени, в развитии которых наибольшее значение имеет нарушение микроциркуляции и последующие ишемия и гипоксия тканей, а также перекисное окисление липидов клеточных мембран [9, 12, 15]. Морфологические изменения печени при стрессе характеризуются расширением и фрагментацией эндоплазматической сети, укрупнением митохондрий, увеличением числа цитолизосом гепатоцитов [13], нарушением пластинчато-радиальной структуры печеночной дольки, расширением сосудистого русла, периваскулярной лейкоцитарной инфильтрацией, очагами некроза и снижением количества многоядерных гепатоцитов [7]. На фоне перечисленных выше изменений отмечалась также вакуолизация гепатоцитов и увеличение количества коллагеновых волокон в строме [14]. Изложенные данные свидетельствуют о необходимости разработки путей коррекции стрессиндуцированных изменений в печени. В поиске стресспротективных препаратов наше внимание было обращено на препарат «Семакс», являющийся синтетическим аналогом фрагмента АКТГ4-10. При экспериментальных стрессорных воздействиях: препарат уменьшал нарушения микроциркуляции [4], проявлял гастропротекторные свойства в условиях стрессового язвообразования [1], активировал противосвертывающую систему и оказывал антиагрегационное действие на тромбоциты [3]. В культуре ткани семакс проявлял антиоксидантное, антигипоксическое, ангиопротекторное и нейротрофическое свойства [6]. Однако данные о влиянии семакса (АКТГ4-7-PGP) на состояние гепатоцитов в литературе отсутствуют. С учетом представленного спектра биологической активности семакса, а также отсутствия токсических эффектов было целесообразно изучить его влияния на стрессиндуцированные изменения печени, что и явилось целью настоящей работы. Материал и методы. Эксперименты выполнены на 60 крысах-самцах линии Вистар массой 220-250 г, разделенных на следующие группы: 1-ю группу составили крысы, получавшие только изотонический раствор хлорида натрия; 2-ю группу - получавшие раствор хлорида натрия и подвергавшиеся стрессированию; 3-ю группу - получавшие семакс (АКТГ4-7-PGP); 4-ю группу - получавшие семакс и подвергавшиеся стрессированию. Были исследованы также интактные животные. В каждой группе было по 10 животных, которых содержали в стандартных условиях вивария со свободным доступом к воде и пище при 12-часовом световом режиме и контролируемой температуре воздуха (22±2 ºС). Все исследования проводили с соблюдением принципов Хельсинкской декларации о гуманном отношении к животным и в соответствии с решением регионального этического комитета. В работе использовали фрагмент N-терминального конца АКТГ Met-Glu-His-Phe-Pro-Gly-Pro (АКТГ4-7-PGP), синтезированный в Институте молекулярной генетики РАН. Пептид растворяли в изотоническом растворе хлорида натрия и вводили внутрибрюшинно за 15 мин до начала каждого стрессорного воздействия в дозах 5, 50, 150 и 450 мкг/кг. Животным, получавшим хлорид натрия, вводили его эквивалентные объемы. Материал брали на 5-е сутки от начала исследования. В работе использована модель хронического иммобилизационного стресса (ХИС), который создавали путём помещения животных в индивидуальные пластиковые боксы, соответствующие размерам животного. Иммобилизацию проводили по 2 ч в течение 5 сут в первой половине дня. По окончании стрессорного воздействия животных выводили из эксперимента путем взятия крови из правого желудочка сердца под эфирным наркозом. Определяли индекс массы печени как массу органа/масса животного × 1000. Состояние гепатоцитов и оценку распределения поражений в печеночной дольке оценивали по микрофотографиям парафиновых срезов толщиной 5-7 мкм, окрашенных гематоксилином - эозином. Микрофотографирование препаратов, полученных от всех животных (4 среза от каждого животного, 7-8 микрофотографий с каждого среза), осуществляли с помощью оптической системы Leica CME и окулярной камеры DCM-510 (Leica, Германия). Морфометрическое исследование проводили с помощью пакета программ ImageJ. Определяли количество и относительное содержание одно- и двуядерных, одно- и многоядрышковых гепатоцитов в центральном и периферическом отделах печёночных долек. Значимости различий судили по t-критерию Стьюдента и критерию Манна-Уитни. Результаты исследования. Обнаружено, что после моделирования ХИС происходит снижение массы печени по сравнению с таковой у интактных животных. Так, индекс массы печени у контрольных нестрессированных крыс составлял 40,5±1,7 мкг/кг, тогда как в контрольной группе стрессированных животных данный показатель был снижен на 35% (Р≤0,05) до 26,5±0,9 мкг/кг. При введении пептида в дозе 50 мкг/кг происходило увеличение индекса массы до 29,4±0,8 мкг/кг (на 11%, Р≤0,05). При введении других доз пептида существенных изменений данного показателя не наблюдалось. В паренхиме печени были обнаружены признаки белковой дистрофии по типу её гидропической разновидности: в цитоплазме гепатоцитов были видны разной величины вакуоли, скопление гранул в цитоплазме, преимущественно на ее периферии. Выраженность признаков дистрофии нарастала в направлении от периферии дольки к ее центральному отделу. Морфологические изменения печени при введении семакса на фоне ХИС характеризовались снижением выраженности проявлений белковой дистрофии при дозах 50 и 150 мкг/кг. Было обнаружено незначительное количество мелких вакуолей и зернистость цитоплазмы гепатоцитов в периферических отделах печёночных долек, незначительное расширение синусоидных капилляров и умеренное содержание гистиоцитов вокруг элементов триад (рисунок, а, б). При увеличении дозы пептида до 450 мкг/кг (см. рисунок, в, г) не приводит к нормализации структуры паренхимы печени. Обнаруживались многочисленные деформированные гепатоциты с крупными вакуолями в цитоплазме, скоплениями гранул. Пластинки гепатоцитов выглядели деформированными вследствие гибели части клеток. Отмечались гепатоциты в стадии гидропического некроза. Выраженность указанных признаков была выше в периферическом отделе дольки. Определение относительного содержания одно- и многоядрышковых, а также одно- и многоядерных гепатоцитов в центральном и периферическом отделах долек показало, что при моделировании ХИС в центральном отделе дольки стресс не вызывает изменения соотношения исследуемых видов гепатоцитов (таблица). В периферическом отделе дольки количество многоядрышковых клеток было существенно снижено - на 14,4%, (Р≤0,001). Введение семакса в дозах 50-450 мкг/кг на фоне ХИС приводило к снижению доли многоядрышковых гепатоцитов лишь в центральном отделе дольки при дозе в 150 мкг/кг. Это происходило на фоне линейного, дозозависимого снижения относительного количества многоядерных гепатоцитов в центральном отделе. Статистически значимыми эти изменения становились лишь при дозе 450 мкг/кг, когда было обнаружено уменьшение значения этого показателя на 13,0% (Р≤0,05) при сравнении с показателями у животных стрессированной контрольной группы. На периферии печеночных долек введение симакса в дозах 50 и 450 мкг/кг вызывало увеличение количества многоядрышковых гепатоцитов по сравнению с таковым у стрессированных контрольных крыс на 7,9 (Р≤0,001) и 5,0% (Р≤0,05) соответственно, но восстановления относительного содержания многоядерных гепатоцитов не происходило. Обсуждение полученных данных. Установлено, что 5-кратное 2-часовое пребывание лабораторных животных в условиях иммобилизации сопровождалось развитием гидропической дистрофии гепатоцитов. Можно полагать, что определённую роль в развитии гидропической дистрофии могла сыграть реакция надпочечников в виде выброса глюкокортикоидов, обладающих катаболическим свойством. Отсутствие динамики в соотношении одно- и многоядрышковых, а также одно- и многоядерных гепатоцитов в центральных отделах долек и снижение относительного содержания многоядрышковых клеток в периферических отделах долек при моделировании ХИС может быть объяснено относительно небольшой продолжительностью стрессового воздействия во время сеанса и адаптацией животных к стрессу. Для стресслимитирующего эффекта семакса характерна некоторая дозозависимость. Так, в дозах 50 и 150 мкг/кг этот пептид приводит к восстановлению состояния гепатоцитов в центральных и периферических отделах долек с сохранением резидуальных участков гидропической дистрофии в промежуточных отделах. Однако наибольшая из использованных доз - 450 мкг/кг таких эффектов не вызывала. Полученные результаты в своей основе могут иметь следующие объяснения. Известно, что пептид в аналогичном диапазоне доз при внутрибрюшинном введении у крыс давал анксиолитический, антидепрессантный и нейропротекторный эффект [5], что могло оказать существенное влияние на развитие стрессорной реакции за счет ослабления ее центральных механизмов. Наряду с этим возможны не только центральные механизмы установленных эффектов пептида, но и периферические. В настоящее время идентифицировано 5 типов рецепторов меланокортина (MC1R - MC5R), к которым АКТГ4-10 обладает высоким сродством, и установлено их распределение в тканях и клетках. МС5-рецепторы экспрессируются во многих органах, в том числе и в печени [9], поэтому семакс может связываться с данными рецепторами и оказывать прямое влияние на состояние гепатоцитов. Отмеченная зависимость эффектов семакса от использованной дозы может быть обусловлена следующими механизмами. Известно, что трансмембранная передача сигнала меланокортиновых пептидов с одного и того же рецептора в зависимости от концентрации лиганда осуществляется за счет активации циклического аденозинмонофосфата или инозитолфосфатной системы [10]. Данный механизм установлен для МС3-рецепторов и может обусловливать различия в направленности эффектов пептидов в зависимости от использованной дозы с учетом степени структурно-функционального сходства различных типов меланокортиновых рецепторов [8]. Данные настоящей работы согласуются с результатами, полученными ранее при исследовании влияния семакса на процессы перекисного окисления липидов в гомогенате ткани печени и активности сывороточных трансаминаз на аналогичной модели стресса у крыс [2]. В частности, семакс в тех же дозах при внутрибрюшинном введении ингибировал процессы перекисного окисления липидов в гепатоцитах крыс. Однако при введении пептида в дозе 450 мкг/кг одновременно увеличивалась активность аланинамино- и аспартатаминотрансферазы. Это сочетание могло препятствовать отсутствию стресспротективных гепатотропных эффектов при использовании данной дозы семакса. Отмеченное влияние пептида на перекисное окисление липидов, активность сывороточных трансаминаз и развивающиеся на этом фоне структурные изменения в печени могут быть связаны с возможностью взаимодействия пептида с различными типами рецепторов. В частности, активация МС-4-рецепторов в миндалевидном теле вызывает стресс-подобные анксиогенные изменения и активацию гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси [11]. Таким образом, внутрибрюшинное введение семакса в дозах 50 и 150 мкг/кг оказывает стресслимитирующее гепатопротекторное действие в виде снижения выраженности гидропической дистрофии гепатоцитов, развивающейся в условиях ХИС.
×

About the authors

A. V. Ivanov

Kursk State Medical University

Email: anatomy@mail.ru

I. I. Bobyntsev

Kursk State Medical University

Email: bobig@mail.ru

O. M. Shepeleva

Kursk State Medical University

A. A. Kryukov

Kursk State Medical University

L. A. Andreyeva

RAS Institute of Molecular Genetics

N. F. Myasoyedov

RAS Institute of Molecular Genetics

References

  1. Бакаева З. В., Багликова К. Е., Климова П. А. и др. Сопоставление гастропротекторных свойств семакса и его метаболитов // Вестник Моск. ун-та. Сер. 16, Биология. 2009. № 4. С. 3-7.
  2. Бобынцев И. И., Крюков А. А., Шепелева О. М., Иванов А. В. Влияние пептида АКТГ-4-7-ПГП на перекисное окисление липидов в печени крыс и активность сывороточных трансаминаз в условиях иммобилизационного стресса // Экспер. и клин. фармакол. 2015. Т. 78, № 8. С. 18-21.
  3. Григорьева М. Е., Ляпина Л. А. Противосвертывающие и антитромбоцитарные эффекты препарата «семакс» в условиях острого и хронического иммобилизационного стресса // Бюл. экспер. биол. 2010. Т. 149, № 1. С. 49-52.
  4. Копылова Г. Н., Смирнова Е. А., Санжиева Л. Ц. и др. Глипролины и семакс уменьшают стрессогенные нарушения микроциркуляции в брыжейке // Бюл. экспер. биол. 2003. Т. 136, № 11. С. 497-499.
  5. Манченко Д. М., Глазова Н. Ю., Левицкая Н. Г. Ноотропные и анальгетические эффекты семакса при различных способах введения// Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. 2010. Т. 96, № 10. С. 1014-1023.
  6. Пирутин С. К., Туровецкий В. Б., Одгаева А. В., Каменский А. А. Влияние пептида семакса на индуцированное УФ-излучением повреждение плазматических мембран перитонеальных макрофагов мышей // Вестн. МГУ. 2007. № 3. С. 51-54.
  7. Удвал X., Васильева Л. С., Выборова И. С. Структура печени при стрессе и введении арабиногалактана // Сиб. мед. журн. 2004. Т. 48, № 7. С. 22-23.
  8. Catania A., Gatti S., Colombo G., Lipton J. M. Targeting melanocortin receptors as a novel strategy to control inflammation // Pharmacol. Rev. 2004. Vol. 56, № 1. P. 1-29.
  9. Djordjevic J., Djordjevic A., Adzic M. et al. Chronic stress differentially affects antioxidant enzymes and modifies the acute stress response in liver of Wistar rats // Physiol. Res. 2010. Vol. 59, № 5. P. 729-736.
  10. Konda Y., Gantz I., DelValle J. et al. Interaction of dual intracellular signaling pathways activated by the melanocortin-3 receptor // J. Biol. Chem. 1994. Vol. 269, № 18. P. 13162-13166.
  11. Liu J., Garza J. C., Li W., Lu X. Y. Melanocortin-4 receptor in the medial amygdala regulates emotional stress-induced anxiety-like behaviour, anorexia and corticosterone secretion // Int. J. Neuropsychopharmacol. 2013. Vol. 16, № 1. P. 105-120.
  12. Nayanatara A. K., Tripathi Y., Nagaraja H. S. et al. Effect of chronic immobilization stress on some selected physiological and Lipid parameters in Wistar Albino Rats // Res. J. Pharm. Biol. Chem. Sci. 2000. Vol. 3, № 1. Р. 34-42.
  13. Salas M., Tuchweber B., Kourounakis P. Liver ultrastructure during acute stress // Pathol. Res. Pract. 1980. Vol. 167, № 2/4. P. 217-233.
  14. Salem M. A. R. Effect of «Ginseng» administration on the structural and ultrastructural changes produced by restraint stress in the liver cells of albino rats // Egypt. J. Hospital Med. 2001. Vol. 3. P. 1-13.
  15. Sánchez-Valle V., Chávez-Tapia N. C., Uribe M., Méndez-Sánchez N. Role of oxidative stress and molecular changes in liver fibrosis: a review // Curr. Med. Chem. 2012. Vol. 19, № 28. P. 4850-4860.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2017 Eco-Vector


Периодический печатный журнал зарегистрирован как СМИ Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор): № 0110212 от 08.02.1993.
Сетевое издание зарегистрировано как СМИ Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор): ЭЛ № ФС 77 - 84733 от 10.02.2023.