Медицинские науки/8.Морфология

К.б.н Григоренко Д.Е., акад. РАМН, проф. Сапин М.Р.

ФГБУ НИИ морфологии человека РАМН Москва, Россия

Перестройка структурных зон селезенки мышей при моделировании космического полета

Введение. При длительных космических экспедициях к числу наиболее значимых воздействий на организм человека остается невесомость, которая приводит к развитию гипокинезии в связи с ограничением движений [2,3,5]. В современных медико-биологических исследованиях, связанных с изучением влияния факторов космического полета на организм космонавта, широкое распространение получили наземные модельные эксперименты. При изучении невесомости у космонавтов и при экспериментальных исследованиях установлены четкие изменения гомеостаза и биоэнергетики в тканях организма [6,7]. Отмечаются структурные изменения в миокарде, в органах дыхательной, выделительной, костно-мышечной и сосудистой систем [2,4,6,]. Для изучения влияния невесомости на организм млекопитающих на биоспутнике «БИОН-М1» был проведен эксперимент с целью исследования физиологического состояния мышей и функционального состояния некоторых органов и тканей [1,4]. Несмотря на многочисленные биохимические и физиологические исследования, менее всего изучены морфологические изменения органов иммуногенеза у животного организма в условиях космического полета. Известно, что именно состояние иммунной системы характеризует и обеспечивает стабильное функционирование организма при воздействии различных внешних факторов [8,9] и дает возможность изучения сопротивляемости организма в экстремальных ситуациях, а также разработки новых профилактических мероприятий, направленных на нормализацию функции иммунной системы [3,5,6]. Вместе с тем в литературе имеется не достаточно сведений о реакции органов иммунной системы и их морфофункциональном состоянии в условиях невесомости. Исходя из этого, целью нашего исследования являлось изучение реакции иммунной (лимфоидной) ткани селезенки у мышей линии С57/bl6 при моделировании 30-суточного космического полета.

Материал и метод. В качестве объекта исследований были выбраны мыши самцы линии С57/bl6 в возрасте 19-20 недель. Изучены 2 группы животных. Первая группа - виварный контроль, в котором мыши находились в стандартных условиях вивария (6 особей). Вторая группа - наземный эксперимент, в котором мыши находились в течении 30 суток (8 мышей), где воспроизводились аналогичные условия содержания и среды обитания на биоспутнике. Животных содержали в блоках "БИОС-МЛЖ", использованных в полетном эксперименте. Блоки содержания животных были установлены в климатической камере, в которой температура, влажность и газовый состав атмосферы соответствовали в полете биоспутника. Освещенность в блоках осуществлялась при 12-часовом световом дне (включение света происходило в 9,00 час). Животные виварной группы и наземного эксперимента получали стандартный гранулированный комбикорм и воду в свободном доступе. После окончания экспериментов животные были забиты методом цервикальной дислокации. Эксперименты выполнялись в соответствии с Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (Страсбург, 18 марта 1986) и приказом №742 Министерства высшего и среднего специального образования СССР "Об утверждении Правил проведения с использованием экспериментальных животных" от 13.11.1984.

Селезенки мышей фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина, заливали в парафин. Гистологические срезы, толщиной 4-5 мкм, окрашивали азур2-эозином, гематоксилином-эозином и по ван Гизон. В селезенке исследовали цитоархитектонику центров размножения лимфоидных узелков, являющихся зоной созревания В-лимфоцитов и характеризующих состояние гуморального иммунитета, а также клеточный состав периартериальных лимфоидных муфт (ПАЛМ) - морфологической зоны созревания и накопления Т-лимфоцитов, определяющих состояние клеточного иммунитета в селезенке мышей. Изучен качественный и количественный клеточный состав лимфоидных структур селезенки на единице площади гистологического среза (в 880мкм²). Подсчет всех клеток в лимфоидных зонах селезенки проводили под микроскопом (Leica) при увеличении объектива – х100, под масляной иммерсией. Использовали 25-узловую морфометрическую сетку с шагом 10 мкм, вмонтированную в окуляр (10х) микроскопа. Статистическая обработка абсолютного и относительного (в %) числа клеток в структурных зонах органа результатов проведена по программе «Statistika 6.0» и Excel. Значимыми считали различия при р≤0,05.

Результаты исследования. У интактных мышей (виварный контроль) средние весовые показатели массы тела составляют 29,10 г. В селезенке лимфоидные образования представлены , в основном, лимфоидными узелками без центра размножения, лимфоидные узелки с центрами размножения- немногочисленны. В этих лимфоидных узелках центры размножения небольшие, расположены ассиметрично, т.е. сдвинуты к периферии узелка.

Плотность распределения клеток в центрах размножения лимфоидных узелков составляет 45,07±4,18 клетки на единице площади гистологического среза. Основную долю всех клеток в центрах размножения составляют средние лимфоциты (25,27±1,93%). Малодифференцированные клетки представлены бластами и большими лимфоцитами, на долю которых приходится 12,98% (2,82%-бласты и 10,16%-большие лимфоциты). Выявлены клетки с картинами митозов (0,93±032%), зрелые (антителпродуцирующие) плазматические клетки (2,04±0,42%) и незрелые плазматические клетки (плазмобласты -0,97±0,43%). Малых лимфоцитов в 1,8 раз меньше, чем средних лимфоцитов. В центрах размножения лимфоидных узелков в равном количестве выявлены ретикулярные и деструктивно измененные клетки (19,99% и 18,75%- различия не достоверны). Содержание макрофагов, составляющих 4,98%, в 3,7 раза, чем деструктивных клеток.

В селезенке мышей в группе виварного контроля периартериальные лимфоидные муфты (ПАЛМ) широкие, четко дифференцируются. Плотность распределения клеток в них составляет 56,73±3,08 клетки на стандартной площади среза, среди которых преобладают лимфоциты (61,0%), представленные на 46,37±2,77% малыми и на 14,63±1,61% средними лимфоцитами. Стромальные ретикулярные клетки составляют 17,35% и несколько меньше выявлено деструктивно измененных клеток – 13,67%. В ПАЛМ выявлено 2,82% малодифференцированных клеток (0,11% - бластов и 2,71% - больших лимфоцитов). Клетки с картинами митозов не выявлены.

Среди плазматических клеток более всего выявлено зрелых (антителпродуцирующих) плазмоцитов (1,68%) и меньше - плазмобластов (0,58%). Макрофаги составляют 2,90±0,50%.

После наземного эксперимента масса мышей составляет 28,4 г., при этом отмечается резкое уплотнение клеточной структуры в центрах размножения лимфоидных узелков: плотность клеток увеличивается на 27,6 клеток (до 72,67 клеток). При этом выявлено снижение числа клеток с картинами митозов в 1,8 раза (до 0,50%) и достоверно уменьшается содержание зрелых антителпродуцирующих плазматических клеток в 2,3 раза (до 0,88%, Рис.1).

После наземного эксперимента достоверно не изменяется количество малодифференцированных клеток, деструктивно измененных клеток, макрофагов и ретикулярных клеток.

После наземного эксперимента в ПАЛМ селезенки мышей происходят более выраженные изменения, чем в центрах размножения лимфоидных узелков. Плотность распределения клеток также увеличивается на 32,54 клетки (до 89,27±2,64 клетки, рис.2).

В ПАЛМ (рис. 3) исчезают бласты, количество плазмоцитов (антителпродуцирующих) клеток уменьшается в 3,0 раза (до 0,55±0,22%) и макрофагов в 1,5 раза (до 1,92±0,34%). Появляются зрелые и незрелые формы нейтрофилов (0,77%), достоверно усиливается деструкция клеток в 1,2 раза.

Заключение. Таким образом, установлено, что в селезенке мышей периартериальные лимфоидные муфты (ПАЛМ) являются своеобразной зоной-мишенью, которые наиболее активно реагирует в условиях наземного эксперимента. В ПАЛМ выявлено усиление деструктивных процессов наряду с снижением утилизирующей функции клеток, о чем свидетельствует уменьшение содержания макрофагов [9]. Выявленное увеличение числа нейтрофилов свидетельствует о проявлении аллергической реакции [9,12]. Отмеченное подавление бласттрансформации клеток приводит к исчезновению бластов и снижению активности созревания антителпродуцирующих клеток в ПАЛМ. Комплекс изменений в цитоархитектонике ПАЛМ селезенки после наземного эксперимента свидетельствуют о снижении функциональной активности Т-зависимой морфологической зоны, регулирующей клеточный иммунитет [8].

В центрах размножения лимфоидных узелков селезенки мышей, в отличии от ПАЛМ, после наземного эксперимента четко выражено сохранение функциональной активности. Выявленная перестройка в клеточном составе центров размножения касается только некоторого снижения активности лимфоцитопоэза, что подтверждается сохранением клеток с картинами митозов на фоне равного содержания малодифференцированных клеток, и в уменьшении числа антителпродуцирующих плазматических клеток [8,10,11]. Полученные результаты характеризуют высокую функциональную активность центров размножения лимфоидных узелков, морфологической зоны созревания В-лимфоцитов, ответственных за формирование гуморального иммунитета [8,10].

Литература.

1. Андреев-Андриевский А.А., Шенкман Б.С., Попова А.С., Долгов О.Н.. и др. Экспериментальные исследования на мышах по программе полета биоспутника «БИОН-М1». Авиакосмическая и экологическая медицина. 2014, т. 48, №1, с. 14-27.

2. Володина А.В. Влияние невесомости на ультраструктуру микрососудов скелетых мышц. В сб. 2-го Российск. конгресса по патофизиол. с междунар. участием «Патофизиология органов и систем. Типовые патологические процессы». М., 2000, РГМУ, с. 334.

3. Газенко О.Г. Предвидение в рождении научных идей. В сб. мат. 2-го Российск. конгресса по патофизиол. с междунар. участием «Патофизиология органов и систем. Типовые патологические процессы». М., РГМУ 2000, с.334-335.

4. Григорьев А.И., Ильин Е.А. Животные в космосе. Вест. Рос. академии наук. М., 2007, т. 77, №11, с. 963-973.

5. Коваленко Е.А. О проблеме гипокинезии в современной медицине. В сб. 2-го Российск. конгресса по патофизиол.с междунар. участием «Патофизиология органов и систем. Типовые патологические процессы». М., РГМУ, 2000, с.335.

6. Константинова И.В. Система иммунитета в экстремальных условиях. Проблемы космической биологии. М., Наука. 1989., Т. 59, 288 с.

7. Ларина И.М Космический полет и регуляция метаболизма у человека. М., Наука, 2004, с. 13-16.

8. Сапин М.Р., Никитюк Д.Б. Иммунная система, стресс и иммунодефицит. М., АПП «Джангар», 2000, 184 с.

9. Серов В.В.. Шехтер Б.А. Соединительная ткань (функциональная морфология и общая патология). М., Медицина. 1981, 312 с.

10.Gray D. Understanding germinal centre. Res. Immunol., 1991, v. 142, p. 236-242.

11.Vaček A., Bueverova E., Michurina T. Decrease in The number of progenitors of fibroblasts in bone marrow of rats after a 14-day flight onboard the Cosmos-2044 Biosatellite. Folia Biologica, 1990, V. 36, p. 194 – 197.

12. Vaček A., Michurina T., Serova L.V. Decrease in The number of progenitors of erythrocytes, granulocytes and macrophages in bone marrow of rats after a 14-day flight onboard the Cosmos-2044 Biosatellite. Folia Biologica, 1991, V. 37, p. 35 – 41.