CHANGES OF PANCREATIC ISLET A CELLS AFTER PHYSICAL LOADS IN GLUCOSE TOLERANCE IMPAIREMENT

全文:

Глюкагон, продуцируемый А-клетками панкреатических островков, активно влияет на метаболизм глюкозы в организме, стимулируя гликогенолиз в печени и способствуя утилизации глюкозы в мышечной ткани [2, 3]. В процессе адаптации организма к физическим нагрузкам происходит определенная модуляция нейрогуморальной регуляции, направленная на восстановление и поддержание углеводного гомеостаза с активным вовлечением в ответную реакцию гормонопродуцирующих клеток панкреатических островков [4]. При нарушении толерантности к глюкозе ряд авторов, наряду со структурными перестройками В-клеток островков, отмечают некоторое увеличение количества и размеров А-клеток [7, 8], однако сведений о морфологической организации А-клеток в состоянии преддиабета крайне мало, недостаточно рассмотрены вопросы и их структурных перестроек после физических нагрузок. Цель работы - изучение структурных преобразований А-клеток панкреатических островков у собак с нарушенной толерантностью к глюкозе после однократных и систематических умеренных физических нагрузок. Материал и методы. Объектом исследования послужили беспородные собаки-самцы в возрасте 2-4 лет, содержащиеся в виварии на стандартном рационе питания, предварительно адаптированные к условиям эксперимента (всего 28 животных). Исследование проводили в соответствии с приказом Минвуза СССР №742 от 13.11.84 г. «Об утверждении правил проведения работ с использованием экспериментальных животных», приказом Минздрава РФ «Об утверждении правил лабораторного практикума» № 266 от 19.06.2003 г. (выписка из протокола № 12 от 05.10. 2015 г. заседания этического комитета ГБОУ ВПО НижГМА Минздрава России по проведению научных исследований с участием животных в качестве объекта исследования). До начала эксперимента были отобраны собаки с нарушенной толерантностью к глюкозе, определяемой по биохимическим показателям «тощакового» уровня глюкозы крови и результатам стандартного теста толерантности к глюкозе. Формировали три группы: интактный контроль (без применения нагрузки, n=10) и 2 экспериментальные - с использованием однократной умеренной нагрузки (n=10) и систематических нагрузок (n=8). Для воспроизведения двигательной нагрузки в лабораторных условиях использовали модель бега животных по ленте тредмилла со скоростью 15 км/ч [1]. Развитие стадий адаптации к физической нагрузке диагностировали по соотношениям частоты сердечных сокращений и дыхания с учетом времени стабилизации этих показателей. При однократной умеренной нагрузке среднее время бега составляло 13,25±1,1 мин, при систематических нагрузках - 50,8±4,6 мин (с индивидуальными колебаниями от 34 до 54 мин); при этом проводили от 39 до 63 (в среднем - 42±3,04) тренировок. Выведение животных из эксперимента проводили в той же обстановке и в то же время суток, что и экспериментальные воздействия. По завершении нагрузки производилось взятие материала для морфологических исследований под внутривенным тиопенталовым наркозом (0,5 мл 10% раствора тиопентал-натрия на 1 кг массы животного). После рассечения передней брюшной стенки поджелудочную железу извлекали, осматривали и взвешивали. Из ее хвостовой части выделяли кусочки для гистологического и электронно-микроскопического исследования. Для выполнения гистологических исследований материал фиксировали в жидкости Буэна с последующей заливкой в парафин. Парафин-целлоидиновые срезы толщиной 5-7 мкм окрашивали гематоксилином-эозином, хром-гематоксилин- флоксином по Гомори в модификации А. П. Дыбана. Для электронно-микроскопического исследования ткань железы фиксировали в 2,5% глутаральдегиде, дофиксировали 1% раствором четырёхокиси осмия, заливали в эпон-аралдит. Для идентификации панкреатических островков с последующей прицельной заточкой с каждого блока получали полутонкие срезы на ультратоме Ultracut (Reichert-jung, Австрия), окрашивали метиленовым синим, основным фуксином. Ультратонкие срезы контрастировали цитратом свинца и уранилацетатом и изучали в электронном микроскопе Morgagni 268D (FEI, США) в трансмиссионном режиме с использованием программы Analysis. Морфометрические показатели получали с помощью программы Image Tools 3.0 и установки анализа изображения МАКС-1005. Определяли относительные объемы панкреатических островков, А-клеток, их ядер, секреторных гранул, высчитывали ядерно-цитоплазматический индекс в клетках. Цифровой материал обрабатывали с применением методов вариационной статистики с учетом изменчивости признака у каждого животного при использовании стандартных пакетов программ Microsoft Excel 7.0 и Statistica 5.5. Результаты исследования. Исследование поджелудочной железы у собак с нарушенной толерантностью к глюкозе показало, что в паренхиме хвостовой части преобладают мелкие и средние островки без строго определенной локализации А-клеток. Относительный объем А-эндокриноцитов в островке составляет, в среднем по группе, 2,70±0,01%; их количество - 2,75±0,04, объем ядра - 0,42±0,04%, ядерноцитоплазматический индекс равен 0,155±0,001. Клетки находятся в активном функциональном состоянии: в кариоплазме преобладает эухроматин, в цитоплазме - большое количество секреторных гранул с плотным осмиофильным содержимым, митохондрии с выраженными кристами локализованы, преимущественно, в околоядерной зоне. Относительный объем секреторных гранул составляет 14,57±0,22%. После однократной умеренной физической нагрузки существенных изменений в А-клетках выявлено не было: структурные изменения в них были слабо выражены, морфометрические и объемные показатели статистически не отличались от таковых в контроле. На ультраструктурном уровне в клетках наблюдалось смещение гранул с плотным осмиофильным содержимым к сосудистому полюсу. После систематических умеренных нагрузок был отмечен интерстициальный отек, границы клеток в панкреатических островках выявлялись нечетко. Умеренно изменялись морфометрические параметры: количество А-клеток превышало контрольное значение на 6,1% (P≤0,05); их относительный объем, напротив, уменьшался на 7,1% (P≤0,05), объем секреторных гранул - на 4,2% (P≤0,05). На ультраструктурном уровне зарегистрированы признаки функциональной напряженности клеток: многочисленные «пустоты» в цитоплазме, очаги скопления гетерохроматина в ядре, гипертрофированный комплекс Гольджи с элементами деструкций, просветление матрикса и разрушение крист митохондрий (рисунок). Обсуждение полученных данных. Результаты исследования позволили установить факт различной локализации А-клеток в панкреатических островках собаки в зависимости от состояния углеводного обмена организма. Так, у животных с нормальной толерантностью А-клетки преимущественно располагаются по краю островка [6], у собак с нарушенной толерантностью - равномерно распределены по всему островку. Более выраженные структурные перестройки развивались в А-клетках поджелудочной железы у исследованных животных после цикла тренировок. Наряду с компенсаторноприспособительными, в клетках развиваются изменения, свидетельствующие об их функциональном напряжении (снижение относительного объема клеток и секреторных гранул, «пустоты» в цитоплазме, гипертрофированный комплекс Гольджи) и истощении энергетического запаса (просветление матрикса и разрушение крист митохондрий). Следует отметить, что идентичные нагрузки у животных с нормальной толерантностью к глюкозе приводили к активации процессов образования и выведения секрета в А-клетках [5]. Возможно, что при нарушении углеводного обмена повышенное содержание глюкозы в крови становится доминантным фактором, вызывающим снижение функциональной деятельности А-клеток, а в совокупности с систематическими тренировками приводит к супрессии этой активности.

作者简介

L. Nikonova

Nizhniy Novgorod State Medical Academy

Email: Nikonessa@inbox.ru

参考

补充文件