MACRO-MICROANATOMIC CHARACTERISTICS OF MESENTERIC LYMPH NODES IN MICE EXPOSED TO THE ACTION OF SOME SPACEFLIGHT FACTORS



如何引用文章

全文:

详细

Objective - to study the morphological changes of mesenteric lymph nodes after prolonged exposure to a mixture of gases typical for closed spaces in long-term space flighte and at different time intervals after the end of exposure. Material and methods. On micro-microanatomical level, using histological and morphometric methods, the mesenteric lymph nodes were studied in 160 male mice F1 (CBAxC57BL6) subjected to simultaneous inhalation of a mixture of gases (acetone, acetaldehyde and ethanol) during 160 days. Gas concentrations did not exceed maximum permissible values in manned space vehicles. Structural characteristics of lymph nodes were studied at Days 8, 22, 36 and 70 of exposure and at Days 4, 28, 60 and 90 after its termination (the rehabilitation period). Mesenteric lymph nodes were examined in sections stained with hematoxylin - eosin, and using Van Gieson, Mallory and Weigert methods. Results. Mesenteric lymph nodes were characterized by high sensitivity to the action of radiation-chemical factor, which was manifested by a decrease in the absolute number of lymphoid cells and increased proportion of destructively-modified cells (3.2-3.5 times in comparison with those in control group. After Day 60 of a rehabilitation period, the size of the lymphoid nodules and the proportion of lymphoid nodules with the germinal centers was not different from those in the control group. Typical cellular associations were constantly detected. Lymphoid tissue composition was completely restored - the relative numbers of lymphocytes and lymphoblasts was increased and corresponded to that found in a control group, while the number of degeneratively modified cells was reduced. Conclusions. The results showed high sensitivity of the lymph nodes to the action of the gas mixture, however, the structure of lymphoid tissue gradually recovered by Day 60 of a rehabilitation period.

全文:

Органы иммунной системы реагирует, как известно, значительными морфофункциональными изменениями на воздействия разнообразных экзогенных факторов. Динамичность и лабильность этих изменений позволяет воспринимать состояние их некоторых структурных компонентов как биомаркеров при моделировании внешних воздействий; поиск и выявление таких «морфологических индикаторов» является значимой задачей современных морфологических исследований [1, 6, 10, 13]. Изучение особенностей изменений периферических (вторичных) органов иммунной системы при моделировании факторов космического полета особенно актуально, учитывая роль иммунной системы в поддержании гомеостаза, регуляторных возможностей иммунной системы, ее значения в обеспечении процессов жизнедеятельности [4, 9, 14]. Макромикроанатомическим изменениям периферических иммунных органов при экспериментальном воспроизведении факторов космического полета посвящены немногочисленные работы. Лишь в единичных исследованиях рассматриваются возможности восстановления лимфоидной ткани в разные, и в особенности, в отдаленные сроки после окончания воздействия этих факторов [10]. Остаются мало известными структурные изменения периферических иммунных органов при длительных воздействиях газов (ацетальдегид, ацетон, этанол), типичных для замкнутых пространств в условиях длительного космического полета [7, 8, 15, 16]. Целью данного исследования явилось выявление макромикроанатомических изменений брыжеечных лимфатических узлов у мышей при длительном действии газовой смеси (ацетальдегид, ацетон, этанол) и в разные сроки после окончания воздействий в условиях моделирования космического полета. Материал и методы. Изучили на макромикроанатомическом уровне брыжеечные лимфатические узлы мышей-самцов F1(CBAxC57BL6) в 30-35-суточном возрасте и массой 20-23 г к началу эксперимента, подвергнутых длительному воздействию смеси газов на протяжении 160 сут. На проведение исследования получено разрешение этического комитета ФТ БОУ ВО «Воронежский государственный медицинский университет им. Н. Н. Бурденко» (протокол № 3 от 19.04.2011 г.). Общее количество мышей составило 160 (включая контроль). Ингаляционное воздействие смеси газов - ацетона, ацетальдегида и этанола происходило одновременно. Концентрация этих газов в гермокамере в течение всего эксперимента равнялась 0,67-1,4 мг/м3 (ацетон), 0,86-1,75 мг/м3 (ацетальдегид) и 3,78-9,91 мг/м3 (этанол), что не превышало предельно допустимую концентрацию применительно к космическим пилотируемым аппаратам. Выбор состава и концентрации указанных химических соединений для экспериментальной смеси определялись приоритетным перечнем химических веществ, которые вносят основной вклад в загрязнение воздушной среды пилотируемых космических аппаратов [6]. Структурные особенности лимфатических узлов изучали в разные сроки: на 8-, 22-, 36-еи 70-е сутки эксперимента, а после его прекращения - на 4-, 28-, 60-еи 90-е сутки реабилитационного периода. При моделировании длительных воздействий мыши находились в гермокамерах испытательного стенда для санитарно-химических и токсикологических исследований (УМБИ-1) ГНЦ ИМБП РАН [6]в соответствии с требованиями Женевской конвенции «International Guiding Principals for Biomedical Involving Animals (Geneva, 1990)». Мышей выводили из опыта методом цервикальной дислокации. После стандартной спиртовой проводки поперечные срезы брыжеечных лимфатических узлов окрашивали гематоксилином - эозином, по Ван-Гизону, Вейгерту и Маллори. Макромикроанатомические показатели брыжеечных лимфатических узлов определяли путем визуальной микроскопии и морфометрии с использованием микроскопа AmScope (США). Определение площади, длины, ширины лимфоидных образований производили на цифровых микрофотографиях, полученных на телеметрической установке, состоящей из светового микроскопа, видеокамеры и персонального компьютера. Определяли среднеарифметическое значение изучаемого показателя, его ошибку; значимость различий оценивали методом доверительных интервалов [2]. Результаты исследования. Брыжеечные лимфатические узлы у мышей в норме в количестве 2-4 находятся в области корня брыжейки тонкой кишки; они имеют разную форму (округлую, овоидную, просовидную и др.). На поперечном срезе лимфатического узла насчитывается в среднем 1500±0,23 лимфоидных узелков. 75-77% из них имеют центр размножения. Длина лимфоидного узелка - от 84 до 89 мкм (87,50±0,14 мкм), ширина - от 54-67 мкм (61,50±0,19 мкм). Абсолютное количество клеток лимфоидного ряда варьирует от 25,20±0,20 (на площади среза 880 мкм2) у мозговых тяжей, 30,60±0,15 клеток - в диффузной лимфоидной ткани и 36,20±0,17 клеток - в мантии лимфоидных узелков с центром размножения. На срезе брыжеечных лимфатических узлов число лимфоидных узелков на 22-е сутки эксперимента уже в 1,75 раза меньше (р<0,05), длина узелка с центром размножения - в 1,29 раза меньше (р<0,05), ширина его - в 1,42 раза (р<0,05) и площадь - в 1,10 раза меньше (р<0,05) соответствующих контрольных данных. На 22-е сутки опыта доля лимфоидных узелков с центром размножения в 1,23 раза (р<0,05), длина центра размножения в 1,47 раза (р<0,05), ширина его - в 1,45 раза (р<0,05), площадь центра размножения в 1,10 раза меньше таковых в контроле (р<0,05). В эти сроки уменьшаются и другие размерные показатели лимфоидных узелков (табл. 1). Одновременно увеличивается толщина капсулы (в 1,15 раза, р<0,05) и трабекул (в 1,25 раза, р<0,05) лимфатического узла, возрастает диаметр лимфатического синуса (в 1,44 раза, р<0,05). К 70-м суткам опыта длина, ширина и площадь на срезе лимфоидных узелков уменьшается в 1,2-1,4 раза (p<0,05), число лимфоидных узелков снижается в 1,3 раза (p<0,05), доля узелков с центром размножения - в 1,8 раза (р<0,05). В эти же сроки наблюдается уменьшение размеров лимфоидных узелков (в 1,3-1,7 раза, p<0,05), их центров размножения (см. табл. 1), абсолютного числа клеток лимфоидного - в 1,6- 1,9 раза (p<0,05) (табл. 2). К 70-м суткам эксперимента во всех структурных компонентах лимфатического узла уменьшается относительное число лимфоцитов (в 2,1-2,3 раза по сравнению с контролем, р<0,05), клеток с фигурами митоза (p<0,05), лимфобластов (p<0,05), что свидетельствует о снижении лимфоцитопоэтических процессов в брыжеечных лимфатических узлах. В эти сроки максимально нарастают процессы дегенерации лимфоидной ткани, доля деструктивно-измененных клеток лимфоидного ряда в 3,2-3,5 раза превышает контроль (р<0,05). Типичные межклеточные ассоциации лимфоидной ткани полностью исчезают, начиная с 36-х суток эксперимента. После окончания воздействия газовой смеси структура лимфоидной ткани постепенно восстанавливается. С 60-х суток реабилитационного периода размеры лимфоидных узелков (их длина, ширина и площадь на срезе) и доля лимфоидных узелков с центром размножения не демонстрируют статистически значимых отличий от контрольной группы. На 60-еи 90-е сутки восстановительного периода количество клеток лимфоидного ряда в брыжеечных лимфатических узлах соответствует контролю (табл. 3). На 60-е сутки периода реабилитации постоянно выявляются типичные межклеточные ассоциации. Полностью восстанавливается и качественный состав лимфоидной ткани - увеличивается и соответствует контролю относительное число лимфоцитов, лимфобластов, снижается количество дегенеративно-измененных клеток. Обсуждение полученных данных. Исследование брыжеечных лимфатических узлов у интактных животных показало наличие характерных структур: лимфоидных узелков, мантии лимфоидных узелков, мозговых тяжей. На поперечном срезе лимфатического узла насчитывается в среднем 15±0,23 лимфоидных узелков. 75-77% из них имеют центр размножения, наличие которого свидетельствует о функциональной зрелости лимфоидной ткани, высокой степени ее дифференцировки [13]. Лимфоидная ткань всех структурных компонентов лимфатического узла качественно однотипна, образована преимущественно лимфоцитами (70-75% от всех клеток лимфоидного ряда), ретикулярными клетками (13-16%), макрофагами, плазмоцитами, клетками с фигурами митоза, дегенеративно-измененными клетками. В составе лимфоидной ткани в норме всегда выявляются межклеточные ассоциации (макрофаг в окружении лимфоцитов; лимфоциты вокруг плазмоцита), наличие которых предположительно рассматривается как обмен информацией между клетками лимфоидного ряда [9]. В строме (капсула, трабекулы) преобладают коллагеновые, постоянными являются эластические волокна [1, 3, 4]. Результаты исследования экспериментальных групп животных показали высокую чувствительность лимфатических узлов к действию газовой смеси. Значимые структурные изменения в этих узлах выявляются на 22-е сутки эксперимента, что проявляется уменьшением числа лимфоидных узелков и снижением его размерных показателей: длины, ширины и площади узелка с центром размножения по сравнению с соответствующими контрольными значениями. Доля лимфоидных узелков с центром размножения на площади 880 мкм2 также снижается как по отношению к соответствующему контролю, так и с увеличением срока воздействия. Значительно в эти сроки уменьшаются и другие размерные показатели лимфоидных узелков, что, вероятно, отражает состояние иммунодепрессии при воздействии газового фактора. В то же время, увеличивается толщина капсулы и трабекул лимфатического узла, возрастает диаметр лимфатического синуса, что может свидетельствовать о лимфостазе. Все эти изменения максимальны к 70-м суткам опыта. Вместе с тем, после окончания указанного воздействия смеси газов структура лимфоидной ткани постепенно восстанавливается, и на 60-е сутки реабилитационного периода размеры и доля лимфоидных узелков с центром размножения статистически не отличаются по отношению к контрольной группе. На 60-е сутки периода реабилитации постоянно выявляются типичные межклеточные ассоциации. Полностью восстанавливается и качественный состав лимфоидной ткани - увеличивается и соответствует контролю относительное число лимфоцитов, лимфобластов, снижается количество дегенеративноизмененных клеток. Полученные результаты позволили определить последствия длительного действия газовой смеси, типичной для замкнутого пространства космического корабля. Получены значимые данные о рекреационных особенностях структур лимфатического узла мышей, сроках и направленности восстановительных изменений в ближайшие и отдаленные (60 и 90 сут) сроки после окончания эксперимента. Настораживает, что на протяжении начального этапа восстановительного периода после окончания воздействий размерные показатели лимфоидных структур брыжеечных лимфатических узлов существенно отличаются от таковых в контроле, что, видимо, может соответствовать вторичному иммунодефицитному состоянию [11, 12]. Результаты, полученные в ходе эксперимента, несомненно, следует учитывать при коррекционных мероприятиях по завершению космических полетов (прием иммуномодуляторов, витаминно-минеральных премиксов и др.). Вклад авторов: Концепция и дизайн исследования: С.В.К. Сбор и обработка материала: Н.Т.А. Статистическая обработка данных: А.Г.К. Написание текста: Д.Б.Н., В.А.Т. Авторы сообщают об отсутствии в статье конфликта интересов.
×

作者简介

D. Nikityuk

Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and the Food Safety; First I. M. Sechenov Moscow State Medical University

Email: dimitrynik@mail.ru
Laboratory of Sports Anthropology and Nutrition; Department of Human Anatomy 2/14 Ust’inskiy proezd, 109240 Moscow; 11/10 Mokhovaya St, Moscow 125009

S. Klochkova

First I. M. Sechenov Moscow State Medical University

Email: swetlana.chava@yandex.ru
Department of Human Anatomy 11/10 Mokhovaya St, Moscow 125009

N. Alekseyeva

N. N. Burdenko Voronezh State Medical University

Email: alexeevant@list.ru
Department of Normal Human Anatomy 10 Studencheskaya St, 394036 Voronezh

A. Kvaratskheliya

N. N. Burdenko Voronezh State Medical University

Email: anna_kvar_83@mail.ru
Department of Normal Human Anatomy 10 Studencheskaya St, 394036 Voronezh

V. Tuteliyan

Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and the Food Safety

Email: tutelyan@ion.ru
Laboratory of Sports Anthropology and Nutrition 2/14 Ust’inskiy proezd, 109240 Moscow

参考

  1. Абрамова М. В., Сингх Р. Б., Козлов В. И., Шастун С. А. Изменение структуры функциональных зон и цитоархитектоники лимфатических узлов белых мышей, облученных изотопом Cs137 // Научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». 2014. Т. 16, № 10. С. 1-4.
  2. Автандилов Г. Г. Морфометрия в патологии. М.: Медицина, 1993. 320 с.
  3. Горчакова О. В., Колмогоров Ю. П., Горчаков В. Н., Мельникова Е. В. Микроэлементы и морфология брыжеечных лимфоузлов на разных этапах онтогенеза // Вестн. Новосибирск. гос. ун-та. Серия: Биология, клиническая медицина. 2015. Т. 13, № 1. С. 11-17.
  4. Мелехин С. В.,Четвертных В. А.,Чунарева М. В. Структурные изменения и клеточный состав брыжеечных лимфатических узлов у мышей первого поколения после облучения родителей // Морфология. 2014. Т. 146, вып. 4. С. 31-36.
  5. Мухамедиева Л. Н. Закономерности формирования и гигиеническое регламентирование многокомпонентного загрязнения воздушной среды пилотируемых орбитальных станций: Автореф. дис. … д-ра мед. наук. М., 2003. 50 с.
  6. Никитюк Д. Б., Клочкова С. В., Алексеева Н. Т., Кварацхелия А. Г. Современные представления об общих закономерностях макромикроскопической анатомии лимфоидных органов // Журн. анат. и гистопатол. 2015. Т. 4, № 2 (14). С. 9-13.
  7. Ничипорук И. А., Васильева Г. Ю., Рыкова М. П., Антропова Е. Н., Берендеева Т. А., Белоусова И. В. Взаимосвязи психонейроэндокринной системы и иммунного статуса в условиях кратковременной гипокинезии и 7-суточной «сухой» иммерсии // Материалы VII Всеросс. конф. «Механизмы функционирования висцеральных систем». СПб.: Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН. 2009. С. 314-315.
  8. Рыкова М. П. Иммунная система у российских космонавтов после орбитальных полётов // Физиология человека. 2013. Т. 39, № 5. С. 126-136.
  9. Сапин М. Р., Никитюк Д. Б. Иммунная система, стресс и иммунодефицит. М.: АПП «Джангар», 2000. 184 с.
  10. Чава С. В., Буклис Ю. В. Структурные характеристики иммунных образований селезенки мышей после воздействия радиационного фактора низкой интенсивности // Морфол. ведомости. 2011. № 4. С. 65-68.
  11. Anderson R. E., Warner N. L. Ionizing radiation and the immune response // Adv. Immunol. 1977. Vol. 24, № 6. P. 215-335.
  12. Buravkova L. B., Grogorieva O. V., Rykova M. P. The effect of microgravity on interaction betwen human immune cells and target cells in vitro (flight experiments during ISS-12 missions) / In: Abstract book. Science on European Soyuz to the International Space Station (2001-2005). Toledo: Erasmus Centre, 2006. P. 20.
  13. Gray D. Understanding germinal centre// Res. Immunol. 2004. Vol. 142, № 3. P. 236-242.
  14. Larina I. M., Rykova M. P., Antropova E. N., Netreba A. I. The effect of the 8 week weight training in different modes on the condition of the immune system / in: Proceedings of the XIII-th Annual International Exercise. Biochemistry Conference. Seoul, 2006. P. 144-146.
  15. Morukov B., Rykova M., Antropova E. NK Cells Assessments: A Thirty-Year-Old History of Immune Stress Interaction in Space / Stress Challenges and Immunoty in Space / A. Chouker (ed). Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2012. P. 155-164. doi: 10.1007/978-3-642-22272-6_11
  16. Morukov B., Rykova M., Antropova E. et al. T-cell immunity and cytokine production in cosmonauts after long-duration space flights / Acta Astronautica. 2011. Vol. 68, Issue 7-8. P. 739-746. doi: 10.1016/j.actaastro.2010.08.036

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Eco-Vector, 2017


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.