Медицина/8.Морфология

Д.м.н. Стручко Г.Ю., д.м.н. Меркулова Л.М., к.м.н. Москвичев Е.В.,

Драндрова Е.Г., Кострова О.Ю., к.м.н. Михайлова М.Н., Рузавина О.М.

ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова»,

кафедра нормальной и топографической анатомии, г. Чебоксары, Россия

Клеточный состав тимуса и его биоаминное состояние у крыс на фоне канцерогенеза, осложненном вторичным иммунодефицитом

Онкологические заболевания, как причина смерти в развитых странах занимают одно из первых мест в мире. По мере старения людей опухолевые заболевания, особенно рак, учащаются. В последние десятилетия наблюдается тенденция к росту числа этих заболеваний среди лиц молодого возраста, поэтому проблема рака в настоящее время одна из наиболее актуальных и сложных в медицине [1].

Канцерогенез – процесс многофакторный и многостадийный, включающий в себя цепь генетических и негенетических повреждений клетки, обратимый на ранних стадиях и прогрессирующий лишь у людей, подверженных риску [1,2].

Известно, что возникновение и развитие большинства видов злокачественных опухолей происходит из-за нарушений в системе иммунного надзора. Ведущая роль в формировании противоопухолевой иммунной защиты принадлежит центральному органу иммуногенеза - тимусу. В нем происходит антигеннезависимая дифференцировка Т-лимфоцитов из клеток-предшественников, пришедших из костного мозга. Процесс созревания Т-лимфоцитов сопряжен с перемещением тимоцитов с периферии коркового вещества долек тимуса к мозговому и взаимодействием с клетками микроокружения, среди которых важное место занимают эпителиальные, тучные, дендритные клетки и макрофаги [3].

Однако в литературе имеются лишь единичные работы, посвященные механизмам канцерогенеза на фоне иммунологической недостаточности. Поэтому всестороннее изучение акцидентальной инволюции тимуса в условиях развития опухоли является актуальным и перспективным и дает новое, более целостное представление о патогенезе злокачественного роста, что, в дальнейшем, позволит разработать более эффективные методы прогнозирования, мониторирования и лечения новообразований.

Цель исследования - оценка морфофункционального состояния тимуса при канцерогенезе на фоне иммунодефицита, вызванного удалением селезенки.

Материал и методы. Эксперименты выполнены на 75 белых нелинейных крысах-самцах массой 180-220 г, которые содержались в стандартных условиях вивария. Животные были разделены на 3 группы. Первая – интактные крысы, которым для контроля вводили изотонический раствор хлорида натрия. Вторая группа – животные с внутрибрюшинным введением канцерогена (1,2-диметилгидразина) из расчета 20 мг/кг 1 раз в неделю в течение четырех недель. Третья группа – спленэктомированные животные, которым через 30 cуток после операции вводили канцероген по такой же схеме. Выведение животных из эксперимента проводилось через 4 месяца после окончания введения канцерогена. Объектом исследования служил тимус. При патоморфологическом исследовании учитывались частота развития новообразований у крыс, их локализация, морфологические особенности.

В работе использовались иммуногистохимические, люминесцентно-гистохимические и общегистологические методы исследования.

Результаты исследований. При обработке срезов тимуса люминесцентно-гистохимическими методами у интактных крыс паренхима имеет желто-зеленую люминесценцию: мозговое вещество долек – более темную, корковое – более яркую. В паренхиме органа хорошо визуализируются яркие люминесцирующие гранулярные клетки (ЛГК), содержащие в своей цитоплазме гранулы беловато-желтого свечения. ЛГК кортико-медуллярной зоны более крупные, имеют неправильную овальную или полигональную форму. Диаметр этих клеток составляет в среднем 13,4 мкм. ЛГК располагаются в один ряд вокруг мозгового вещества в виде ободка. По локализации они соответствуют расположению клеток, дающих положительную реакцию на белок S-100 – маркер дендритных клеток. По периферии дольки, в субкапсулярной зоне разбросаны более мелкие, беспорядочно расположенные ЛГК с гранулами зеленовато-желтого свечения. Диаметр субкапсулярных клеток составляет в среднем 5,9 мкм. Параллельная постановка иммуногистохимических реакций показывает разнородность этих клеток: часть из них дают позитивную реакцию на CD68, характерную для макрофагов, а другая часть положительна на синаптофизин, являющийся маркером нейроэндокринных клеток АПУД-серии.

Нами установлено, что изолированное введение канцерогена в 55,4% случаев приводит к формированию от одной до трех макроскопически визуализирующихся опухолей толстой кишки размером от 0,3 до 1 см. У спленэктомированных животных частота развития опухолей возрастает до 64,3%. Гистологически новообразования имеют структуру высокодифференцированной аденокарциномы. Развитие опухоли сопровождается значительными изменениями морфологии и функционального состояния клеток тимуса.

Через 4 месяца после введения канцерогена при люминесцентной микроскопии на фоне деформации долек выявляется множество скоплений крупных ярко-желтых, наполненных гранулами ЛГК кортико-медуллярной зоны, наибольший диаметр которых достигает 22,3 мкм. Количество S-100⁺ клеток возрастает в 3,8 раза. В субкапсулярной зоне увеличивается число ярких мелких клеток, вследствие чего люминесцентная картина напоминает «звездное небо». При этом иммуногистохимическими методами выявлено увеличение числа CD68⁺ в 1,7 раза, синаптофизин-позитивных клеток в 3,3 раза, что напрямую коррелирует с увеличением количества ЛГК в тимусе.

У животных после удаления селезенки и введения канцерогена отмечаются выраженные морфологические изменения в тимусе. ЛГК тимуса становятся более разрыхленными, некоторые полностью распадаются на отдельные гранулы, сливающиеся с фоновым свечением тимоцитов. На этом сроке дольки тимуса значительно деформированы, плохо определяются границы между корковым и мозговым веществом, большая часть паренхимы замещена жировой и соединительной тканью.

Площадь дольки уменьшается по сравнению с интактными животными в 2,85 раза, площадь мозгового вещества – в 3,2, а толщина коркового вещества – в 2,43 раза. Количество CD3⁺-тимоцитов коркового вещества снижается на 39%, а мозгового вещества – почти в 2 раза. Кроме того, отмечается достоверное увеличение уровня гистамина, дисбаланс содержания серотонина, катехоламинов в дендритных клетках и тимоцитах мозгового и коркового вещества.

Нами установлено, что изменяется и клеточный состав тимуса: кортикальные эпителиоциты составляют 18,8%, медуллярные – 14,5%, что на 7 и 12% ниже, чем у второй опытной группы. Характерным является увеличение количества и размеров дендритных клеток, макрофагов и клеток АПУД-серии, при этом количество CD68⁺-клеток составляет 84,2, S-100⁺-клеток – 34,9, а синаптофизин-положительных клеток – 33,8 единиц в поле зрения.

Количество bcl-2⁺-клеток в тимусе достоверно уменьшается более чем в 2 раза. Следует отметить, что суммарная плотность этого белка в мозговом веществе снижается почти в 2 раза, а в корковом – более чем в 3 раза. Это происходит на фоне роста процентного повышения JgM и JgG-положительных лимфоцитов в 4,4 и 1,8 раза соответственно.

Следует отметить, что на поздних сроках после введения канцерогена на фоне спленэктомии, когда ЛГК кортико-медуллярной зоны разрыхляются и распадаются на отдельные гранулы, в ЛГК субкапсулярной и корковой зон и тучных клетках наблюдается повторный значительный рост уровня гистамина в 2,0 и 2,3 раза соответственно.

Несмотря на разнонаправленные изменения биогенных аминов в структурах тимуса, соотношение (серотонин+гистамин)/катехоламины у спленэктомированных животных после окончания курса введения 1,2-диметилгидразина значительно выше, чем при изолированным введении канцерогена.

Обсуждение и выводы. Полученные нами данные свидетельствуют о развитии акцидентальной инволюции тимуса на фоне роста злокачественной опухоли. При этом процесс развивается раньше и более выражен в группе животных со спленэктомией. На это указывает характерная цитоморфология тимусной дольки, уменьшение размеров коркового и диаметра мозгового вещества на фоне разрастания соединительной и жировой ткани, увеличение количества тучных клеток, CD68⁺-клеток и клеток АПУД-серии. Кроме того, также отмечается достоверное увеличение уровня гистамина, дисбаланс содержания серотонина, катехоламинов в дендритных клетках и тимоцитах мозгового и коркового вещества.

Рост злокачественной опухоли может зависеть как от клеточных, так и от гуморальных факторов тимуса [4]. Существует гипотеза о том, что при опухолевом росте может усиливаться выход незрелых тимоцитов, которые мигрируют в опухоль, где поддерживают рост трансформированных клеток – так называемая, лимфозависимая фаза роста [5]. Опухолестимулирующее влияние незрелых Т-лимфоцитов может заключаться как в усилении роста самих опухолевых клеток, так и сосудов. Рост новообразований зависит от тимуса не только как органа, продуцирующего лимфоциты, но и как от железы, синтезирующей гормоны [6].

Таким образом, тимус играет двойственную роль при неопластическом процессе. С одной стороны – это несомненное опухолевоподдерживающее влияние железы в отношении роста новообразований. С другой – образующиеся в тимусе зрелые Т-лимфоциты являются основными клетками-эффекторами, осуществляющими цитотоксические реакции противоопухолевой защиты [4].

В наших предыдущих исследованиях установлено, что у животных после спленэктомии по сравнению с неоперированными крысами опухоли имеют более агрессивный фенотип, что проявляется в гиперэкспрессии mt p53 и раннем появлении отдаленных метастазов. Кроме того, у животных этой группы выявлено формирование синхронных опухолей пищевода, имеющих морфологию плоскоклеточной карциномы на фоне массивного вирусного поражения [7]. По литературным данным удаление селезенки может привести как к угнетению иммунной системы и к агрессии опухоли, так и к торможению ее развития [8].

Механизмы развития акцидентальной инволюции тимуса на фоне развития опухоли и иммунодефицита до сих пор остаются до конца не выясненными. Одним из ведущих считается недостаточное поступление клеток-предшественников в тимус, которые сохраняются в костном мозге в достаточном количестве и функционально полноценны. Считается, что это может быть следствием миграции их в опухоль [9]. Кроме того, показано, что потенциальными индукторами инволюции тимуса при неопластическом процессе могут быть глюкокортикоидные гормоны и такие цитокины, как TNF-α, IL-1, IL-4, TGF-β, VEGF [10].

Таким образом, опираясь на выше описанные результаты и литературные данные можно сделать определенный вывод – развитие опухоли на фоне вторичного иммунодефицита протекает на фоне развивающейся акцидентальной инволюции тимуса, что, безусловно, является плохим прогностическим признаком для течения и прогноза заболевания.

Литература:

1. Долгих В.Т. Опухолевый рост. – М.: Медицинская книга, 2001.

2. Пальцев М.А. Межклеточные взаимодействия / М.А. Пальцев, А.А. Иванов, С.Е. Северин. – Изд. 2-е, перераб. и доп. Москва, 2003. - 288 с.

3. Ярилин А.А. Основы иммунологии / А.А. Ярилин. - М.:Медицина, 1999. - 608с.

4. Киселева Е.П. Механизмы инволюции тимуса при опухолевом росте / Е.П. Киселева // Успехи совр. биол. - 2004. - Т.124. - С. 102-114.

5. Beagley K.W., Husband A.J. Intraepithelial lymphocytes: origins, distribution, and function // Critical Reviews in Immunology. - 1998. - N 18. - Р. 237-254.

6. Бабаева А.Г. Регенерация и система иммуногенеза /А.Г. Бабаева. – М.: Медицина, 1985. - 165 с.

7. Москвичев Е.В. Экспериментальный канцерогенез в условиях приобретенного иммунодефицита / Е.В. Москвичев // Морфологические ведомости. - 2009. - №3-4. - С.72-75.

8. Higashijima J., Shimada M., Chikakiyo M., Miyatani T., Yoshikawa K., Nishioka M., Iwata T., Kurita N. Effect of splenectomy on antitumor immune system in mice // Anticancer Research. - 2009. -N 29(1). - Р. 385-393.

9. Lyden D. Accidental involution of Thymus / D. Lyden // Nature Med.. - 2001. - V.7.(11). - P.1886.

10. Пинегин Б.В. Руководство по клинической иммунологии. Диагностика заболеваний иммунной системы / Б.В. Пинегин. - Руководство для врачей. -М.: Гоэтар-Медиа, 2009. - 352 с.