МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ГИПОТАЛАМО-ГИПОФИЗАРНОЙ НЕЙРОСЕКРЕТОРНОЙ СИСТЕМЫ В ПРОЦЕССЕ РЕПАРАТИВНОГО ОСТЕОГЕНЕЗА ДЛИННЫХ ТРУБЧАТЫХ КОСТЕЙ

Полный текст

В результате многочисленных работ доказана высокая чувствительность гипоталамогипофизарной нейросекреторной системы (ГГНС) на воздействия повреждающих факторов различного генеза [1, 2, 5, 8]. Несмотря на то, что все гипоталамические центры функционируют как единая система [4], мелкоклеточные ядра гипоталамуса, в которых вырабатываются статины и либерины, крупноклеточные ядра гипоталамонейрогипофизарной системы обеспечивают более специфические изменения гомеостаза, определяя адаптацию в большей степени на уровне органов или их систем. Вместе с тем известно, что в ответ на действие любого стрессора среди гипоталамических структур ведущее значение имеют крупноклеточные супраоптические (СОЯ) и паравентрикулярные ядра [5]. Секретируя окситоцин и вазопрессин, они обеспечивают активацию естественной резистентности организма [7]. Доминирующая роль при этом принадлежит СОЯ [2]. Сведения о структурно-функциональных изменениях в ядрах гипоталамуса и нейрогипофизе (НГ), возникающих на фоне посттравматической регенерации при переломах костей, в литературе отсутствуют. Цель данной работы - исследование динамики структурно-функциональных изменений нейросекреторных клеток СОЯ гипоталамуса и НГ в ходе репаративной регенерации длинных трубчатых костей. Материал и методы. Исследование проведено на 40 половозрелых крысах-самцах линии Вистар. Все исследования на животных были выполнены в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (приказ Минвуза СССР от 13.11.1984 г. № 724), а также было получено одобрительное заключение локального этического комитета при Оренбургском государственном медицинском университете (протокол № 82 от 20.06.2013 г.). Животным подопытной группы под ингаляционным эфирным наркозом в асептических условиях после разреза кожи и мягких тканей левой голени костными кусачками формировали поперечный перелом средней трети диафиза большеберцовой кости с последующим сшиванием кожной раны одноузловым швом. Осуществлена естественная иммобилизация посредством сохранившей целость малоберцовой кости. Контролем служили интактные крысы. Животных выводили из опыта на 1-, 3-, 7-, 14-, 21-, 28-е и 61-е сутки путём декапитации под эфирным наркозом. Материал для исследования (зона перелома кости, гипоталамус и гипофиз) фиксировали в 10% нейтральном забуференном формалине и после стандартной гистологической проводки заливали в парафин. Гистологические срезы толщиной 5,0 мкм окрашивали гематоксилином Майера - эозином. Для изучения структуры нейросекреторных клеток (НСК) СОЯ и НГ на светооптическом уровне использовали методику окраски по Баргману в модификации А. Л. Поленова [3]. Морфометрический анализ осуществляли в условных полях зрения (п. з.) - цифровых микрофотографиях, полученных с использованием микроскопа МИКМЕД-6 (Россия), фотокамеры ScopeTec DCM-510 (Италия) и программы «JMicroVision 1.2.7» (Швейцария) при исследовании 20 п. з. гистологических срезов под общим ув. 900. Для оценки состояния СОЯ гипоталамуса определяли относительное содержание типов нейросекреторных клеток (НСК) в соответствии со степенью их функциональной активности (1-й А, 1-й Б, 1-й В, 2-й, 3-й) согласно имеющимся сведениям и классификациям [4], а также вычисляли площади (S) их перикарионов и ядрышково-ядерное (ЯЯО) отношение. Определяли относительную объёмную плотность (ООП) НСК СОЯ гипоталамуса и нейросекреторных телец (НТ) (характеризующую соотношение площадей, занимаемых НСК СОЯ гипоталамуса или НТ в п. з. гистологического среза, и общей площади анализируемого п. з. гистологического среза - цифровой микрофотографии) по формуле: ООП (%)=(Sn/S1)×100, где ООП - относительная объемная плотность, S - суммарная площадь всех выделенных НСК СОЯ гипоталамуса или нейросекреторных телец в анализируемой цифровой микрофотографии гистологического среза, St - общая площадь цифровой микрофотографии. При проведении статистической обработки результатов использовали программу Statistica 10.0. Критическим уровнем значимости считали P<0,05. Результаты исследования. В СОЯ через 1 сут увеличивается число НСК в состоянии повышенной активности (1-й А тип), опустошения (1-й Б тип) и физиологической дегенерации (3-й тип) при синхронном снижении НСК в состоянии депонирования секрета (1-й В тип) и покоя (2-й) (табл. 1). Уже на 3-и сутки в СОЯ происходит уменьшение высокоактивных и опустошенных НСК, при этом значительно повышается число НСК с низкой функциональной активностью, находящихся в состоянии физиологической дегенерации. При световой микроскопии такие НСК при окраске нейросекрета по Баргману выглядят гомогенно темноокрашенными пикноморфными, имеющими угловатую форму тела и пикнотические ядра (рис. 1). При сравнении с контролем в НГ (рис. 2) происходит почти 20-кратное снижение ООП НТ, а средней площади НТ - в 6 раз. К 7-м суткам у животных подопытной группы в гипоталамусе происходит еще большее уменьшение (почти в 4 раза по сравнению с контролем) числа НСК, находящихся в состоянии повышенной активности и характеризующихся усиленным синтезом и выведением секрета из перикарионов. При этом размеры перикариона и всех основных структур увеличены (табл. 2). Светлые ядрышки чаще располагаются около ядерной мембраны. При окраске по Баргману такие НСК выглядят светлыми. Число других типов НСК в этот срок изменяется незначительно. По сравнению с 3-и на 7-е сутки в НГ происходит значительное увеличение ООП и средней площади НТ (табл. 3). На 14-е сутки в гипоталамусе происходит уменьшение содержания НСК в состоянии депонирования, покоя и дегенерации, тогда как НСК 1-го А типа, напротив, увеличивается. Изменение числа НСК сопровождается увеличением средней площади клеток. Также, достигая в этот срок максимальных значений, увеличивается число НСК 1-го Б типа, которые по сравнению с НСК 1-го А типа имеют меньшие размеры перикариона, ядра и ядрышка. Ядра светлые, содержат деконденсированный хроматин. В таких клетках синтез нейросекрета уравновешен его выведением - состояние «умеренной активности» или преобладают процессы выведения нейросекрета - состояние «опустошения». При окраске по Баргману такие НСК выглядят светлыми. В НГ продолжается незначительное увеличение ООП и средней площади НТ. На 21-е сутки в гипоталамусе на фоне продолжающегося увеличения числа НСК 1-го А типа наблюдается уменьшение НСК 1-го Б типа. При этом происходит незначительное увеличение числа НСК 2-го типа, соответствующих «состоянию покоя». Они представлены темноокрашивающимися по Баргману НСК с четкими границами перикариона, часто овальной формы, ядрами, богатыми конденсированным хроматином, и плотными ядрышками. В НГ происходит почти 2-кратное снижение средней площади НТ. На 28-е сутки опыта вся площадь интермедиарной костной мозоли представлена остатками деградирующего хряща и очагами формирования грубоволокнистой костной ткани, состоящими преимущественно из остеобластов. В гипоталамусе на фоне продолжающегося увеличения числа НСК с высокой активностью происходит максимальное снижение количества НСК в состоянии покоя. При этом в НГ после происходившего снижения начинается рост ООП и средней площади НТ. На 61-е сутки интермедиарная костная мозоль представлена разросшейся грубоволокнистой костной тканью. На месте редуцирующейся эндостальной мозоли формируется костномозговой канал. В гипоталамусе по сравнению с предыдущим сроком значительно уменьшается доля НСК повышенной активности при 2-кратном повышении НСК в состоянии депонирования и покоя и прежней динамике изменений числа НСК 1-го Б и 3-го типа. В НГ наблюдается почти 2-кратное увеличение ООП и средней площади НТ. Обсуждение полученных данных. Начальные проявления стрессового ответа характеризуются универсальными чертами для любого воздействия: перестройкой обмена веществ и выделением медиаторов стресса [1], что в нашем эксперименте подтверждается «экстренной мобилизацией» резервов ГГНС на 1-е сутки после перелома, проявляющейся усилением секреторной активности НСК гипоталамуса, тогда как на 3-и сутки эксперимента происходит «истощение» структурно-функциональных резервов гипоталамуса, пик которого приходится на 7-е сутки с момента перелома и проявляется максимальным снижением числа НСК в состоянии повышенной активности при максимально выраженном относительном преобладании над ними НСК в состоянии опустошения. В НГ пик «истощения» структурно-функциональных резервов приходится на 3-и сутки и проявляется максимальным снижением ООП и средней площади НТ, тогда как на 7-е сутки в НГ наблюдается значительное увеличение этих показателей. Асимметрия изменений в гипоталамусе и НГ, вероятно, связана с особенностью остеорепаративного процесса в эти сроки. Так, на 3-и сутки в области перелома всё ещё сохраняются признаки экссудативного воспаления с лизисом отломков кости и преобладанием катаболических процессов, что требует «повышенного расхода» окситоцина и вазопрессина и сопровождается структурнофункциональным истощением НГ, приводящим к гиперактивации НСК гипоталамуса, пик которой из-за избыточной реактивности приходится толь-окситоцина и вазопрессина, что сопровождается ко на 7-е сутки, тогда как к этому сроку в области постепенным восстановлением их структурноперелома уже отсутствуют признаки острого вос-функционального состояния. паления, резорбция костных отломков не выра-В гипоталамусе восстановительный процесс жена, уменьшается выброс медиаторов воспале-начинается только на 14-е сутки, результатом ния, и происходит торможение экструзии из НТ которого являются симметричные изменения в НГ - увеличение средней площади и ООП НТ. Однако на 21-е сутки в НГ происходят прямо противоположные изменения, проявляющиеся незначительной депрессией ООП и средней площади НТ, отражающие слабовыраженный процесс истощения структурно-функциональных резервов НГ, что по срокам (14-21-е сутки) совпадает с активацией хондрокластов и хондролиза хрящевой мозоли в области перелома, а значит активацией первичных медиаторов воспаления, что объясняет усиленную экструзию нейросекрета из НТ и увеличение количества НСК гипоталамуса в состоянии активного синтеза и выведения [2]. При этом в гипоталамусе происходит уменьшение средней площади НСК, что, по-видимому, является проявлением адаптивной реакции. Данное предположение согласуется с результатами исследований ряда авторов [8], пишущих о том, что одним из бóльших проявлений адаптивных реакций является резкое снижение в популяции количества клеток крупных размеров и увеличение эндокриноцитов средней величины. Вычисление средних показателей ЯЯО позволило выявить его однонаправленное отклонение в исследуемых ядрах НСК по отношению к периодам активного воздействия повреждающего фактора, а именно, их возрастание, в 1-е (воздействие на организм перелома кости с развитием посттравматического острого воспаления - 1-3-и сутки) и на 21-е сутки (пик литической активности хондрокластов с массивным хондролизом хрящевой мозоли 14-21-е сутки) наблюдения и уменьшение в последующих периодах. Из чего следует, что стимулы, активирующие компенсаторно-приспособительные потенции гипоталамуса, возникали именно на 1-3 и 14-21-е сутки репаративного остеогенеза, что подтверждает превалирующую роль цитокинового пути активации ГГНС [6, 9, 10]. На 61-е сутки эксперимента происходит восстановление и стабилизация структур ГГНС с максимальным приближением к показателям в контроле, что по сроку совпадает с окончанием консолидации перелома кости и может расцениваться как завершающий этап компенсаторно-приспособительных реакций и восстановление нарушенного гомеостаза. Итак, в ходе заживления перелома длинной трубчатой кости у крыс можно выделить 2 этапа стрессорной активации компенсаторноприспособительных потенций ГГНС с соответствующими изменениями в их структурах: на 1-3-и сутки (воздействие на организм перелома кости с развитием посттравматического острого воспаления) и на 14-21-е сутки (пик литической активности хондрокластов с массивным хондролизом хрящевой мозоли). В начальном периоде репаративного остеогенеза имеются однонаправленные, но асинхронные изменения в гипоталамусе и НГ, сопровождающиеся «истощением» структурно-функциональных резервов НГ на 3-и, а гипоталамуса на 7-е сутки, что, по нашему мнению, связано с преобладанием скорости экструзии нейросекрета из НТ в просвет капилляров над синтезом нейросекрета в НСК. В связи с этим изменения морфометрических показателей НТ в НГ возникают раньше и выражены в большей степени, чем НСК в гипоталамусе.

Об авторах

Василий Александрович Миханов

Оренбургский государственный медицинский университет

Email: vmikhanov@gmail.com
кафедра патологической анатомии 460000, г. Оренбург, ул. Советская, 6

Валентина Сергеевна Полякова

Оренбургский государственный медицинский университет

Email: profpolyakova@yandex.ru
кафедра патологической анатомии 460000, г. Оренбург, ул. Советская, 6

Елена Ивановна Шурыгина

Оренбургский государственный медицинский университет

Email: shuryginalena@mail.ru
кафедра патологической анатомии 460000, г. Оренбург, ул. Советская, 6

Елена Евгеньевна Мхитарян

Оренбургский государственный медицинский университет

Email: k_patanat@orgma.ru
кафедра патологической анатомии 460000, г. Оренбург, ул. Советская, 6

Константин Николаевич Мещеряков

Оренбургский государственный медицинский университет

кафедра патологической анатомии 460000, г. Оренбург, ул. Советская, 6

Татьяна Геннадьевна Кожанова

Оренбургский государственный медицинский университет

кафедра патологической анатомии 460000, г. Оренбург, ул. Советская, 6

Назиля Рифкатовна Бакаева

Оренбургский государственный медицинский университет

кафедра патологической анатомии 460000, г. Оренбург, ул. Советская, 6

Список литературы

Дополнительные файлы