Влияние прерывистой гипобарической гипоксии на морфофункциональные изменения щитовидной железы у крыс в норме и при экспериментальной дисфункции 03. 00. 13 физиология

Вид материала

Автореферат диссертации

Содержание Ii.содержание работы Iii.результаты собственных исследований и их обсуждение Газы и кислотно-основное состояние артериальной и смешанной венозной крови у крыс в различные сроки воздействия прерывистой гипо Морфофункциональные изменения ЩЖ при действии прерывистой гипобарической гипоксии (М±m)

Подобный материал:

• Современные методы лечения узловых образований щитовидной железы, 110.17kb.
• Морфофункциональное состояние и свободнорадикальный гомеостаз щитовидной железы и надпочечников, 340.16kb.
• Влияние экспериментальной и природной гипоксии на функциональные резервы организма, 529.91kb.
• Автореферат диссертации на соискание ученой степени, 423.64kb.
• Заболевания щитовидном железы, 94.48kb.
• Заболевания щитовидном железы (лекции), 219.78kb.
• Хирургическое лечение щитовидной железы, 32.35kb.
• Методика исследования при осмотре передней поверхности шеи можно составить представление, 217.22kb.
• Локальная, системная и сочетанная лучевая терапия костных метастазов, 150.74kb.
• Морфофункциональные изменения в лимфоидных органах при воздействии экотоксикантов, 865.65kb.

II.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования. Экспериментальные исследования проводились на белых лабораторных половозрелых крысах – самцах, которые содержались в виварии ИМЭ и ФК УлГУ. Животные получали стандартное питание при свободном доступе к пище и воде. В работе использовано 180 крыс-самцов массой 160-180 грамм.

Было проведено 3 серии исследований:

I серия – животные (60 крыс), которые подвергались воздействию прерывистой гипобарической гипоксии. Гипобарическая гипоксия моделировалась путем разрежения воздуха и «подъемами» животных в барокамере на «высоту» 6000-6500 м над уровнем моря (Рв = 340-310 мм.рт.ст.) по схеме: 5 минут «подъем», 1 минута – пребывания на высоте, 5 минут «спуск», 5 минут дыхание атмосферным воздухом в условиях нормоксии. Один сеанс гипобарической гипоксии включал в себя пять подобных «подъёмов» и «спусков». Сеансы гипобарической гипоксии проводили пять раз в неделю, на протяжении 30-ти суток. Морфофункциональные изменения ЩЖ оценивали на 1, 3, 7, 15 и 30 сутки прерывистых гипобарических воздействий.

Во II-й серии – (60 крыс) у животных моделировали экспериментальную дисфункцию щитовидной железы путем скармливания мерказолила в дозе 2,5 мг на 100г веса животного в течение 30 суток. Морфофункциональные изменения ЩЖ в этой серии опытов оценивали на 15 и 30-е сутки приема мерказолила и на протяжении 30-ти суток ремиссии, после отмены мерказолила (3, 7, 15 и 30-е сутки).

Третью серию составили животные (40 крыс), которым давали мерказолил на протяжении 30-ти суток. После отмены мерказолила на протяжении 30-ти суток ремиссии животные подвергались действию прерывистой гипобарической гипоксии (Рв = 340-310 мм.рт.ст.), по схеме описанной выше. Исследование проводили на 3, 7, 15 и 30 сутки эксперимента.

Пробы крови для определения газового состава и кислотно-основного состояния (КОС) во всех сериях эксперимента крови брали из хвостовой артерии и правого желудочка сердца. Анализ газового состава и КОС крови проводили на микрогазоанализаторе «АМЕ-1» (фирма Radiometer, Дания). В образцах артериальной и смешанной венозной крови определяли: напряжение О₂ (РаО₂ и PvO₂), напряжение СО₂ (РаСО₂ и Рv СО₂) и рН (рНа и рНv). Насыщение крови кислородом (SaO₂ и SvO₂), определяли в кюветном оксигемометре 0,57 М и рассчитывали содержание О₂ (СаО₂ и СvО₂).

По номограммам Зиггаард-Андерсена, в модификации для лабораторных животных, рассчитывали дефицит (избыток) буферных оснований (ВЕа и ВЕv). Исследования газового состава и КОС крови при действии прерывистой гипобарической гипоксии получены в совместных исследованиях (Васильева Н.А., Воротникова М.В., Зеркалова Ю.Ф, Сагидова С.А) при разработке концепции морфофункциональной гетерогенности висцеральных и соматических органов при адаптации к гипоксии (Балыкин с соавт., 1994 – 2008; Тарарак с соавт., 1991 - 2007). Животных выводили из эксперимента с учетом: «Правила проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приказ Минвуза от 13.11.1984г. № 724). Образцы щитовидной железы фиксировали в 10% нейтральном формалине с последующей обработкой, заключением в парафин и приготовлением срезов толщиной 5-7 мкм (Автандилов Г.Г., 1990). Парафиновые срезы окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофуксином по Ван-Гизону (Пирс Э., 1962). Морфометрию структур щитовидной железы проводили с использованием микроскопа «Люмам», с помощью окулярмикрометра МОВ × 15. Определяли: диаметр фолликулов и площадь их поперечного сечения, высоту и относительную площадь поперечного сечения тиреоидного эпителия, рассчитывали площадь коллоида и индекс его накопления (ИНК), фолликулярно-коллоидный индекс (ФКИ) с учетом рекомендаций Г.Г. Автандилова (1980), О.К. Хмельницкого и М.С. Третьяковой (1997). Для оценки интраорганного кровеносного русла проводили прижизненную инъекцию кровеносного русла водной взвесью чёрной туши в разведении 1:1 (Катинас, Полонский, 1970) в модификации В. Х. Габитова (1976), которую вводили через левый желудочек сердца. Критерием удачной инъекции кровеносного русла служило быстрое окрашивание хвоста, передних и задних лапок, ушных раковин животного. Срезы толщиной 20 мкм получали на замораживающем микротоме с последующим приготовлением неокрашенных просветленных срезов и срезов с докраской гематоксилином и эозином. На окрашенных и просветленных препаратах определяли: диаметр капилляров (D_к), их количество (N_k) и площадь поперечного сечения (S_k) (Хмельницкий, 2000). Для оценки функционального состояния щитовидной железы в сыворотке крови методом иммуноферментного анализа определяли содержание трийодтиронина (Т₃), тироксина свободного (Т₄), тиреотропного гормона (ТТГ) (Калашникова, 2007). Для этого были использованы наборы стандартных тест-систем «Тироид-ИФА («Акор-Био», Нижний Новгород).

Статистическая обработка полученных результатов исследования проведена на персональном компьютере с использованием пакета математических программ «Statistica 6.0».

III.РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Газовый состав и кислотно-основное состояние крови у крыс в разные сроки воздействия прерывистой гипобарической гипоксии
   

Прерывистый режим гипобарического воздействия предполагает постепенное снижение Р_в до 340 мм рт.ст. и его повышение до 750 мм рт.ст., что является пусковым механизмом включения реакций, направленных на компенсацию дефицита О₂. Период «отдыха» при нормоксии обеспечивает совокупность реакций, направленных на восстановление кислородного режима организма после гипоксического воздействия.

Результаты исследования показали, что сразу после сеанса прерывистой гипобарической гипоксии на 1-7 сутки экспериментального воздействия имеет место выраженная артериальная гипоксемия, при снижении Р_аО₂ на 43,2 – 48,2 мм рт.ст. (р< 0,001) и S_аО₂ – на 24,7 – 26,3 % (р< 0,001), создающие предпосылки для тотальной тканевой гипоксии (табл. 1). Подтверждением этого является выраженная венозная гипоксемия, когда Р_vО₂ снижается до 19,5 – 23,1 мм рт.ст. (р< 0,001), а S_vО₂ до 26,5 – 28,0 % (р< 0,001). При этом активная реакция артериальной и смешанной венозной крови (табл. 1) смещается в сторону субкомпенсированного метаболического ацидоза, на что указывает выраженное снижение рН_а, на фоне нормокапнии и дефицита буферных оснований (табл. 1). Можно полагать, что ацидотические сдвиги в крови являются одной из причин снижения сродства Нв к О₂ при гипоксии, о чем свидетельствует выраженное падение S_aО₂ и S_vО₂ улучшающие диоксигенацию гемоглобина в тканях в условиях дефицита О₂. В результате коэффициент утилизации О₂ тканями в 1-7 сутки гипобарических сеансов увеличивается на 19,4 – 21,2 % (р< 0,001).

Результаты исследования свидетельствуют, что каждый последующий сеанс прерывистой гипобарической гипоксии начинается на фоне восстановления газового состава и КОС крови (табл. 1). При этом по мере увеличения продолжительности гипобарических тренингов (15-30 сутки) эффективность компенсанторно-приспособительных реакций к гипоксии повышается. Не смотря на сохраняющуюся выраженную артериальную гипоксемию во время гипобарических сеансов, появляются тенденции к повышению S_аО₂, что как показали исследования на модели (Булярский с соавт., 2004), является следствием сдвига кривой диссоциации оксигемоглобина в верхней инфлексии влево, а в нижней вправо, обеспечивающей эффективное связывание О₂ гемоглобином в легких и его деоксигенацию в тканях (Балыкин, 1994). На повышение эффективности компенсаторно-приспособительных реакций ука-


Таблица 1

Газы и кислотно-основное состояние артериальной и смешанной венозной крови у крыс
в различные сроки воздействия прерывистой гипобарической гипоксии, (М±m)

Показатели	Сроки гипоксических воздействий, сутки
	1		7		15		30
	До сеанса ПГГ(контроль)	После сеанса ПГГ	До сеанса ПГГ	После сеанса ПГГ	До сеанса ПГГ	После сеанса ПГГ	До сеанса ПГГ	После сеанса ПГГ
РаО2,мм.рт.ст.	95,2  0,7	52,0  1,7+	97,7  1,9	49,5  2,2+	95,8  0,9	55,5  1,6+	96,5  0,7	57,5  1,2+
SaO2 ,%	96,2  0,3	71,5  0,5+	96,0  0,4	69,7  1,8+	97,2  0,3	72,2  1,0+	97,0  0,2	77,5  1,1+
СаО2, об.%	18,5  0,5	19,2  0,7	19,0  0,4	19,5  1,2	20,0 0,5+	20,3 0,3+	20,7  0,3	21,0  0,2+
Коэфф. утилиз. О2,%	28,6 2,2	48,0  2,5+	36,8 2,5+	48,0  2,2+	35,0  2,7	53,2  1,6+	37,8 2,6+	52,0  1,2+
рHa	7,40 0,01	7,320,01+	7,370,01	7,340,01+	7,390,01	7,450,01+	7,410,02	7,440,01+
РаСО2,мм.рт.ст.	36,5 1,2	37,11,1	37,10,9	38.51,1	38,91,3	32,71,2+	35,50,8	32,91,5+
ВЕа, Ммоль/л	-0,3 0,02	-5,00,9+	-2,20,2	-6,51,5+	-2,00,3	-6,01,0+	-1,70,4	-4,20,7+

Примечание: + - различия достоверны по сравнению с данными до гипоксического воздействия, р<0,05.


зывают данные КОС артериальной крови (табл. 1). Так на 15-30 сутки гипобарических воздействий, не смотря на выраженную артериальную гипоксемию и тканевую гипоксию, КОС артериальной крови смещается в сторону компенсированного респираторного алкалоза на фоне повышения рН_а, гипокапнии и умеренного дефицита буферных оснований. При этом коэффициент утилизации О₂ достигает своих наивысших значений, причем до начала гипоксического тренинга на 15-30 сутки показатель на 6,4 и 9,2 % (р< 0,001) превышает исходный уровень в контроле. Эти данные указывают на формирование структурной (тканевой) адаптации к гипоксии, в основе которой лежит повышение васкуляризации органов, гиперплазия внутриклеточных структур (Шидаков с соавт., 2001), повышение активности ферментов тканевого дыхания (Лукьянова, 2006).

Таким образом, при действии прерывистой гипобарической гипоксии изменения газового состава и КОС крови имеют фазовый характер: в первые дени адаптации (1-7 сутки) в артериальной и смешанной венозной крови отмечается выраженная гипоксемия и сдвиг активной реакции в сторону метаболического ацидоза; при увеличении сроков адаптации (15-30 сутки) на фоне повторных гипоксических воздействий метаболические изменения крови компенсируются сдвигом КОС в сторону респираторного алкалоза при повышении эффективности тканевого дыхания.

Описанная динамика газового состава, КОС крови и тканевого метаболизма во время гипоксических сеансов и в период восстановления предполагает соответствующие изменения во всех органах и тканях, включая регуляцию функций и формирование соответствующих адаптивных изменений со стороны эндокринной системы.


3.2. Функциональные и структурные изменения щитовидной железы при действии прерывистой гипобарической гипоксии.

Периодически повторяющиеся сеансы гипобарической гипоксии сопровождаются включением системных и регионарных механизмов компенсации артериальной гипоксемии и тканевой гипоксии, которые имеют выраженный органоспецифический характер (Балыкин с соавт., 1996, 2002). Экстренным механизмом компенсации тканевой гипоксии является изменение сродства гемоглобина к О₂ и повышение регионарного кровотока, увеличение которого способствует не только доставке О₂, но и повышению секреторной функции эндокринных желез, включая щитовидную железу (Тарарак, 1991).

Результаты исследования показали, что уже после первого сеанса гипобарической гипоксии диаметр и количество функционирующих капилляров достоверно увеличиваются (табл. 2).

При этом количество и суммарная площадь поперечных сечений капилляров при действии прерывистой гипобарической гипоксии сохраняется достоверно высокой на протяжении всего эксперимента (табл. 2), что свидетельствует о высокой реактивности микрогемоциркуляторного русла ЩЖ,

Таблица 2

Морфофункциональные изменения ЩЖ при действии прерывистой гипобарической гипоксии (М±m)

Показатели	Контроль	Сроки гипоксического воздействия, сутки
		1	3	7	15	30
Dc, мкм	10,8±0,1	11,9±0,2+	12,4±0,1+	11,9±0,1+	11,8±0,1+	11,4±0,2
Nc, мкм	128,6±3,5	135,2±6,3+	170,6±7,9+	174,5±6,8+	171,5±8,8+	160,7±5,2+
Суммарная площадь сечений капилляров, ×103мкм2	11,8±0,1	15,3±0,7+	20,8±0,4+	19,50±0,3+	18,6±0,2+	16,5±0,2+
Высота тиреоидного эпителия, мкм	5,2±0,1	5,8±0.3+	6,4±0,45+	6,5±0,8+	6,1±0,7+	5,8±0,3+
Относительная площадь эпителия, %	47,1±0,4	49,3±0,6+	52,2±0,9+	51,8±1,0+	50,0±1,1+	48,3±0,3+
Диаметр фолликулов, мкм	40,1±1,2	43,2±1,6+	44,8±2,4+	45,7±1,9+	43,8±1,7+	42,7±2,2+
Площадь сечения фолликулов, мкм²	1269,9±19,1	1465,0±47,3+	1575,5±50,0+	1639,4±53,4+	1506,0±57,0+	1431,3±46,2+
ИНК, у.е.	5,2±0,05	3,4±0,09+	3,4±0,05+	3,5±0,04+	3,5±0,04+	3,6±0,04+

Примечание: + - различия достоверны по сравнению с контролем, р<0,05

наиболее выраженной в первые 15 суток гипоксических воздействий, когда показатели достигают своих максимальных значений. Очевидно, увеличение количества функционирующих капилляров связано с артериальной гипоксемией, ацидотическими изменениями в крови, наиболее выраженными в первые дни гипобарических воздействий (1-7 сутки). По мере увеличения продолжительности тренинга реактивность сосудов микрогемоциркуляции на гипоксемию несколько снижается, хотя после гипоксического сеанса на 30-е сутки, количество и площадь сечения капилляров на 36,1 % (р< 0,001) и 47,3 % (р< 0,001), превышают их уровень до гипоксического воздействия.

Повышенная реактивность микрососудов и увеличение кровотока при действии прерывистой гипобарической гипоксии сопровождаются сосудистыми и внесосудистыми изменениями в ЩЖ. В первые 7 суток эксперимента отмечается увеличение паравазальных и интерфолликулярных пространств, локальные очаги диапедеза форменных элементов крови и полиморфноклеточных инфильтратов, свидетельствующие об увеличении сосудистой проницаемости. По мере увеличения продолжительности гипобарических воздействий (15-30 сутки) эти признаки исчезают, отмечается уплотнение и увеличение толщины стенок артериальных микрососудов, характеризующее их адаптацию к периодически повторяющейся высокой перфузии органа.

Морфофункциональные изменения сосудистого русла сопровождаются структурными изменениями ЩЖ, характеризующими динамику ее функциональной активности при действии прерывистой гипобарической гипоксии.

Установлено, что действие прерывистой гипобарической гипоксии сопровождается достоверным увеличением высоты тиреоидного эпителия (табл. 2), достигающих своих максимальных значений на 7 сутки эксперимента. При этом на 7-15 сутки преобладают тиреоциты призматической формы, с крупными просветленными ядрами, что указывает на высокую функциональную активность клеток тиреоидного эпителия (Хмельницкий, Третьякова, 1997; Хмельницкий, 2008). На 30-е сутки эксперимента отмечаются тенденции к уплощению тиреоцитов, при наличии призматических, кубических и цилиндрических клеток.

На фоне изменений тиреоидного эпителия отмечается увеличение диаметра фолликулов и площади их поперечного сечения, на 3-7-е сутки эксперимента с последующим снижением показателей на 30 сутки. Изменения относительной площади тиреоидного эпителия, размеров и площади сечения фолликулов свидетельствуют о повышении функциональной активности ЩЖ в первые 15 суток гипобарических воздействий с тенденцией к нормализации на 30-е сутки эксперимента. Морфологическим подтверждением этого является достоверное снижение ИНК, свидетельствующее о повышенной секреторной функции ЩЖ на всем протяжении эксперимента (табл. 2).

При оценке уровня гормонов ЩЖ (Т₃ и Т₄св.) в сыворотке крови (рис. 1) установлено, что уровень их увеличивается на протяжении 15-ти сеансов



Рис. 1 Изменение гормонов щитовидной железы и гипофиза в разные сроки действия прерывистой гипобарической гипоксии (%)

Примечание: + - различия достоверны по сравнению с контролем, Р<0,05.


прерывистой гипобарической гипоксии с последующим снижением до контрольного уровня на 30-е сутки эксперимента. Изменения тиреоидных гормонов коррелируют с уровнем ТТГ в сыворотке крови: достоверное увеличение в 1-15 сутки сменяется его снижением до уровня близкого к контрольному на 30-е сутки действия прерывистой гипобарической гипоксии.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о реактивном повышении тиреоидной функции ЩЖ в первые 15 суток действия прерывистой гипобарической гипоксии, при соответствующих структурных изменениях микроциркуляторного русла, тиреоидного эпителия и фолликулов, с последующим снижением функциональной активности железы на 30-е сутки эксперимента.