НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ О.О. БОГОМОЛЬЦЯ

ЦЕГЛИНСЬКА ВІКТОРІЯ МИРОСЛАВІВНА

УДК: 616-091.8+616.36+616-001.28/29+.001.6

МорфоЛОГІЧНІ ЗМІНИ ПЕЧІНКИ ПІД ВПЛИВОМ НИЗЬКИХ РІВНІВ ІОНІЗУЮЧОГО ОПРОМІНЕННЯ

14.03.09 – гістологія, цитологія, ембріологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Київ – 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Івано-Франківській державній медичній академії МОЗ України.

Науковий керівник: доктор медичних наук, професор

Дєльцова Олена Іванівна,

Івано-Франківська державна медична

академія МОЗ України, завідуюча кафедрою гістології, цитології та ембріології.

Офіційні опоненти:

Доктор біологічних наук, професор Стеченко Людмила Олександрівна, Національний медичний університет ім. О.О.Богомольця МОЗ України, професор кафедри гістології, ембріології.

Доктор медичних наук, професор Пушкар Михайло Степанович, Вінницький Національний медичний університет ім. М.І.Пирогова МОЗ України, завідувач кафедри гістології, цитології і ембріології.

Провідна установа: Тернопільська державна медична академія ім. І.Я. Горбачевського, кафедра гістології, цитології і ембріології, МОЗ України, м. Тернопіль.

Захист відбудеться “ 04 ” березня 2004 р. о 1330 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.003.06 при Національному медичному університеті ім. О.О. Богомольця МОЗ України (03057, м. Київ-57, проспект Перемоги, 34, морфологічний корпус).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця (03057, м. Київ-57, вул. Зоологічна, 1).

Автореферат розісланий “ 03 ” лютого 2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д26.003.06,

доктор медичних наук О.М.Грабовий

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В останній час у медицині і радіобіології висуваються проблеми, пов’язані з дією відносно низьких рівнів опромінення [Барабой В.А., 1991; Москальов Ю.І., 1991] на забруднених територіях внаслідок атомних аварій, при видобутку і виготовленні радіоактивних препаратів, в атомній промисловості, у зв’язку з розширенням застосування в медицині радіоактивних ізотопів.

Аварія на Чорнобильській АЕС в 1986 р., що створила радіоактивну аномалію, суттєво ускладнила і погіршила екологічну ситуацію в Україні [Севанькаев А.В., Деденков А.М., 1990]. В останні 10 років з’явились численні дослідження захворювань окремих органів і систем у ліквідаторів наслідків аварії та в людей, які проживають на забруднених радіонуклідами територіях. Дані клініко-епідеміологічного дослідження осіб, що піддалися радіаційному впливу після аварії на ЧАЕС, свідчать про збільшення частоти преморбідних станів і захворювань різних органів [Кулькова Л.В. та ін., 1996; Кондратюк В.А. та ін., 1999; Факторов І.Є. та ін., 1997]. Патологія шлунково-кишкового тракту встановлена у 88% ліквідаторів аварії на ЧАЕС. У населення, що проживає на забруднених радіонуклідами територіях, за даними В.І. Мальцева та ін. [1993], А.Л.Калинина та ін. [2000], хронічний гастрит зустрічається в 69%, виразкова хвороба – 33%, хронічний гепатит – 6,1%.

До численних причин росту патології шлунково-кишкового тракту після чорнобильської аварії відносять, крім зовнішнього, внутрішнє опромінення організму низькими рівнями радіації за рахунок екзогенного надходження з продуктами харчування і водою переважно таких радіоактивних ізотопів, як Sr90, Cs134, Cs137 і ендогенного при їх інкорпорації, що приводить до сумації ефектів [Ганич Т., 1996; Картиш А.П., 1996; Василенко І.Я., 2003].

Ведучою ланкою в патогенезі променевого ураження тканин організму, як зазначають М.І. Арлащенко [1995], Т.Ю. Квітницька-Рижова та ін. [2002] та інші, є порушення структури стінки гемокапілярів та інших компонентів гісто-гематичних бар’єрів на тлі мембранотропної дії низьких рівнів опромінення [Малюк В.І., Стеченко Л.О., Куфтирева Т.П., 1995].

Окремі морфологічні та ультраструктурні зміни печінки, легень, кишечника описані В.Г. Пінчуком та ін. [1989], Я.І. Серкізом [1992], І.М.Алексєєвою та ін. [1997]. Вивчення морфологічних структур печінки, що піддаються впливу низьких рівнів іонізуючого опромінення, є найменш вивченими в екологічній гістології. При цьому морфометричні дослідження стану клітин печінкової паренхіми з використанням спеціальних комп’ютерних програм, які дають змогу об’єктивно оцінити структурні зміни тканини, провести їх інтерпретацію, поодинокі [Гомоляко І.В. та ін., 1998; Івашкін В.Т., Буєверов А.О., 2002; Пинцани М., 2002; Серов В.В. та ін., 2002].

Таким чином, експериментальні і клінічні дані свідчать про недостатність комплексного морфологічного вивчення пошкодження тканини печінки під впливом низьких рівнів іонізуючого опромінення, і морфо-функціональні зміни в органах шлунково-кишкового тракту продовжують залишатися однією з серйозних проблем, пов'язаних із впливом забрудненості довкілля на здоров'я людини.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в межах комплексної наукової роботи Івано-Франківської державної медичної академії “Морфо-функціональний стан органів травної, центральної та периферійної нервової систем за умов впливу токсичних факторів (малі дози радіації, пестициди, кадмій, хіміопрепарати)” (№ державної реєстрації 0102U001009) (здобувач – виконавець фрагменту).

Мета і задачі дослідження. Метою проведеного дослідження є встановлення закономірностей розвитку морфологічних змін у печінці під впливом низьких рівнів іонізуючого опромінення в експерименті.

Для досягнення мети дослідження в роботі поставлено наступні задачі:

1.Вивчити реакцію паренхіми печінки на тотальне фракціоноване опромінення в дозі 0,5 Гр.

2.Виявити закономірності розвитку морфологічних змін гепатоцитів і синусоїдних гемокапілярів печінки при тривалій дії низьких рівнів іонізуючого опромінення в щурів.

3.Дослідити ультраструктурні характеристики гепатоцитів і синусоїдних гемокапілярів печінки в різні терміни досліду в щурів.

4.Оцінити вплив радіаційного фактора на стан структурних елементів печінки тхорзофреток впродовж експерименту.

5.Визначити діагностичну ефективність отриманих даних світлооптичного, морфометричного і електронномікроскопічного дослідження та розробити комплексний підхід до системного морфометричного дослідження впливу опромінення низьких інтенсивностей.

Об’єкт дослідження: печінка білих рандомбредних щурів і тхорзофреток, яких піддавали гострому і тривалому впливу низьких рівнів іонізуючого опромінення.

Предмет дослідження: морфологічні зміни печінки, які виникають під впливом низьких рівнів радіації.

Методи дослідження: комплексний підхід, який передбачає застосування гістологічних та електронномікроскопічних методів, що дозволяють визначити особливості структурних змін гепатоцитів, мікрогемосудин при пошкодженні, викликаному низькими рівнями іонізуючого опромінення. Застосування комп’ютерного морфометричного аналізу з використанням аналізатора зображень та спеціально адаптованого програмного забезпечення дозволяє виявити закономірності виникнення і розвитку змін печінки та встановити їх морфологічні характеристики. Одержані цифрові дані підлягали обробці методами кореляційного аналізу та варіаційної статистики з визначенням вірогідності за допомогою t-критерію Стьюдента з використанням програми Statistica для персонального компютера.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше подано детальну морфологічну характеристику розвитку порушень, викликаних тривалою дією низьких рівнів іонізуючого опромінення, яка ґрунтується на вивченні закономірностей перебігу альтеративних і компенсаторних процесів у гепатоцитах.

Новими є дані щодо ролі порушень структури гемомікросудин печінкової часточки у виникненні пошкодження печінки, викликаних низькими рівнями радіації.

Розроблена і встановлена можливість використання морфометричних параметрів гепатоцитів (показників площ профілю гепатоцитів і їх ядер, відношення площ профілю гепатоцитів і їх ядер, коефіцієнти форми клітини і ядра) для об’єктивної оцінки структурних змін печінки в динаміці експерименту.

У роботі вперше застосовано комплексний підхід до вивчення морфологічних особливостей виникнення та перебігу змін печінки при тривалій дії низьких рівнів іонізуючого опромінення, який передбачає використання комп’ютерного морфометричного аналізу зрізів печінки і електронномікроскопічних методів вивчення порушень будови гепатоцитів та синусоїдних гемокапілярів у різні терміни досліду.

Практичне значення одержаних результатів. Виявлені в роботі морфологічні зміни печінки, викликані тривалим впливом низьких рівнів іонізуючого опромінення, дозволили встановити причини росту патології органів травлення в населення, що проживає на забруднених радіонуклідами територіях. Вищезазначені наукові розробки мають безпосередній вихід у клінічну практику, оскільки дозволяють шляхом оцінки механізмів радіаційного пошкодження визначити патогенетично обґрунтоване лікування в хворих, що зазнають впливу низьких рівнів опромінення. Подана детальна морфологічна характеристика порушень печінки є підґрунтям для подальших досліджень, зокрема, впливу гепатопротекторів та модуляторів на характер перебігу гепатопатій, спричинених дією радіації.

Розроблений алгоритм комп’ютерного морфометричного дослідження з використанням аналізаторів зображення дає можливість оцінити стан паренхіми печінки в біопсійному, автопсійному та експериментальному матеріалі, визначити ступінь розвитку дистрофічного процесу, а також прослідкувати його динаміку, і може використовуватись як у клінічних, так і в експериментальних дослідженнях.

Матеріали дисертації впроваджені в навчальний процес і використовуються в наукових дослідженнях кафедр гістології, цитології та ембріології Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця, Харківського державного медичного університету, Донецького державного медичного університету ім. М. Горького, Тернопільської державної медичної академії ім. І.Я. Горбачевського, Вінницького Національного медичного університету ім. М.І. Пирогова, кафедр анатомії людини, патологічної анатомії Івано-Франківської державної медичної академії.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно проведений літературний пошук, розроблена концепція роботи, сплановано і проведено експерименти, забір і подальша підготовка матеріалу для світлооптичного і ультрамікроскопічного дослідження. Світлооптичне вивчення мікропрепаратів та їх морфометричний аналіз із наступною статистичною обробкою проведені здобувачем особисто з використанням оригінального алгоритму на базі лабораторії морфометричного аналізу ІФДМА. Електронномікроскопічні дослідження виконані на базі лабораторії електронної мікроскопії ІФДМА самостійно. Підготовка тексту дисертації та ілюстрацій проведені автором самостійно.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації оприлюднено на VI Міжнародному медичному конгресі студентів і молодих учених (Тернопіль, 2002 р.), ІІ Міжнародній науковій конференції “Мікроциркуляція та її вікові зміни” (Київ, 2002 р.), IX конгресі СФУЛТ (Луганськ, 2002 р.), 57 конференції молодих вчених (Київ, 2002 р.), ІІІ Національному конгресі анатомів, гістологів, ембріологів, топографоанатомів України (Київ, 2002 р.), конференції молодих вчених та спеціалістів “Медицина третього тисячоліття” (Харків, 2003 р.), VII Міжнародному медичному конгресі студентів та молодих учених (Тернопіль, 2003 р.), ІІІ з’їзді по радіаційним дослідженням (радіобіологія і радіоекологія) (Київ, 2003 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 13 наукових праць, в тому числі 4 роботи у фахових виданнях, рекомендованих ВАК України (з них 2 – одноосібні), 1 – в інших виданнях, 8 робіт у матеріалах з’їздів та конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Робота викладена на 190 сторінках принтерного тексту (обсяг основного тексту 149 с.) і складається з вступу, огляду літератури, розділу “Матеріали та методи дослідження”, двох розділів власних досліджень, аналізу і узагальнення результатів дослідження, висновків, списку використаних джерел, що містить 172 роботи вітчизняних і авторів країн СНД та 20 – іноземних авторів. Робота ілюстрована 76 мікрофотографіями, 19 таблицями, 40 гістограмами.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи дослідження. В експерименті використано два ряди тварин класу ссавців (білі рандомбредні щурі-самці – ряд гризуни та тхорзофретки –ряд хижі) з метою оцінки загальноспрямованості реакцій їх печінки у відповідь на різну тривалість впливу низьких рівнів іонізуючого опромінення. Тхорзофретки – це гібрид домашнього білого тхоря з чорним (лісовим) тхорем. Тхорзофретки досягають статевої зрілості у віці 10-11 міс. Тривалість їх життя 5 років. Вибір тварин обумовлений змішаним характером харчування, що наближає будову їх печінки до такої в людини.

Тварин першої дослідної групи (15 щурів) піддавали тотальному фракціонованому опроміненню в сумарній дозі 0,5 Гр протягом двох днів по 0,25 Гр (тривалість експозиції 2 хв 10 сек) на рентгенівському апараті РУМ-17, при таких умовах: ампераж – 10 мА, напруга – 180 кВ, основний фільтр Сu – 0,5 см, потужність дози (в м’яких тканинах) – 11,3?10-2 Гр/хв.

Тварин 3-6 і 8-9 груп піддавали тривалому впливу низьких рівнів радіації. Тварини перебували в с. Стецева Снятинського району Івано-Франківської області протягом 1 міс (3 група, 20 щурів), 2 міс (4 група, 20 щурів), 6 міс (5 група, 20 щурів) та 12 міс (6 група, 20 щурів), 1 рік (8 група, 15 тхорзофреток), 4 роки (9 група, 15 тхорзофреток). Тварин розміщували в звичайних сільських умовах у клітках, у присадибних господарствах, у сараї. Для їх харчування використовували продукти і воду з даної місцевості. Контролем до кожної попередньої групи тварин були щурі (по 5) – 2 група та тхорзофретки (по 10) – 7 група, які такі ж терміни перебували в передмісті Івано-Франківська, де радіаційний фон не перевищує допустимі значення.

Снятинський район Івано-Франківської області належить до зони, де за даними відділу радіаційної медицини обласної санепідстанції та збірника 7 “Дозиметрическая паспортизация населенных пунктов Украины, подвергшихся радиоактивному загрязнению после Чернобыльской аварии” [1997], паспортна доза опромінення з 1993 р. визначалась як 0,47 мЗв, яка є більшою за нормативну. Забрудненість радіонуклідами цезієм-137 і стронцієм-90 та їх рівні в грунті, у молоці, картоплі були майже в два рази більшими, ніж в інших районах області. У с. Стецева Снятинського району виявили найбільшу щільність забруднення території радіонуклідами. Частина зовнішнього опромінення за рахунок лише цезію-137 складала у с. Стецева в ці роки 0,40 мЗв, а внутрішнього від окремих джерел опромінення – 0,16 мЗв. Ці дози можна характеризувати як низькі рівні опромінення.

Утримання тварин та маніпуляції проводилися у відповідності до положень “Загальних етичних принципів експериментів на тваринах”, ухвалених Першим Національним конгресом з біоетики (Київ, 2001 р.) та вимог Додатку 4 до “Правил проведення робіт з використанням експериментальних тварин”, затверджених наказом Міністерства охорони здоров’я №755 від 12 серпня 1977 р. “Про заходи щодо подальшого удосконалення організаційних форм роботи з використанням експериментальних тварин”. Тварини дослідних і контрольних груп утримувались в ідентичних умовах, матеріал забирався і оброблявся паралельно.

При дослідженні тривалого впливу низьких рівнів опромінення, обумовлених забрудненням території Снятинського району радіонуклідами Сs137 і Sr90, ми поставили за мету вивчити накопичення в тканинах печінки експериментальних тварин контрольної та дослідних груп стронцію. Визначення стронцію в печінці проводили за загальноприйнятою методикою – озолення тканини печінки при температурі +600°С в муфельних печах до білого кольору залишку, який досліджували атомно-абсорбційним методом на спектрофотометрі С-302.

Використані гістологічні світлооптичні, морфометричні, ультрамікроскопічні, статистичні методи дослідження. Забір матеріалу і приготування препаратів для світлооптичного та електронномікроскопічного досліджень проводили за загальноприйнятими методиками. Зрізи з парафінових блоків забарвлювали гематоксиліном і еозином, для оцінки мітотичної активності гепатоцитів – галлоціанін-хромовими квасцями (за методом Ейнарссона). Морфометричне дослідження проводили за допомогою аналізатора зображень, який складається з мікроскопа Люмам Р-8 з мікрофотонасадкою МФН – 10-1, оптичного перехідного пристрою, телевізійної камери Косоm (digital CCD color camera KCC-310 ND/PD), фреймграббера з програмним забезпеченням Fly video серії ЕZ та персонального комп’ютера. Для вимірювання метричних характеристик використовували програмне забезпечення UTHSCSA Image Tool® for Windows® (version 2.00) в інтерактивному режимі з використанням об’єктива ?40 і фотоокуляра ?1,7. Для калібрування аналізатора зображень використовували тестовий зразок “МИРА” (ГК 7.216.028-01, виробництво НДІ “Квант”). Зображення фрагментів печінки, отримані шляхом послідовного сканування поперечних “напівтонких” зрізів печінки, забарвлених гематоксиліном і еозином, записувались у вигляді окремих **.ttf-файлів із наступною реконструкцією. В інтерактивному режимі вимірювались площа (Sкл) та периметр (Ркл) профілю гепатоцита, площа (Sя) та периметр (Ря) профілю ядра гепатоцита. Обчислювались відношення Sя: Sкл, коефіцієнти форми гепатоцита та ядра печінкової клітини ( , де Р – периметр, S – площа досліджуваного об’єкта) [Исаков В.Л., Пинчук В.Г., Исакова Л.М., 1988]. У кожному препараті вимірювались метричні показники всіх одноядерних гепатоцитів, які були зрізані строго поперечно. Матеріали оброблено методами варіаційної статистики та кореляційного аналізу з використанням пакету Microsoft Excel-2000, STATISTICA for Windows®.

Результати досліджень та їх обговорення. Будова клітин печінкової часточки після тотального фракціонованого опромінення в дозі 0,5 Гр. Через 7 діб після тотального фракціонованого опромінення загальний план будови печінкової часточки зберігається. У цитоплазмі гепатоцитів визначаються дрібні вакуолі. Між гепатоцитами виявляється помірна кількість макрофагів і збільшена кількість лімфоцитів. Окремі синусоїдні гемокапіляри нерівномірно розширені. Від 7 до 14 доби морфологічні зміни структур печінкової часточки наростають, найбільш виражені морфологічні відхилення спостерігаються на 14 добу досліду. До 30 доби реактивні прояви зменшуються і залишаються помірні дистрофічні ознаки в гепатоцитах та незначні прояви лімфо-плазмоцитарної інфільтрації як у печінковій часточці, так і за ходом кровоносних судин портальних трактів.

Результати морфометричного аналізу показали, що протягом 14 діб після тотального фракціонованого опромінення тварин зростає площа профілю гепатоцитів. На завершення досліду значно збільшується відносна кількість клітин середніх розмірів. На кінець 7 доби зростає чисельність гепатоцитів із ядрами великої площі (більше 30,0 мкм?). Через 30 діб досліду з’являється велика група клітин, площа ядра яких знаходиться в межах 20,0 – 25,0 мкм?. Величина показника відношення площ профілю ядра і клітини підвищується за рахунок переважаючого зростання площі ядра, порівняно з площею гепатоцита. Через 7 діб експерименту з’являється популяція округлих набряклих гепатоцитів. На 14 і 30 добу досліду коефіцієнт форми вказує на присутність дистрофічно змінених гепатоцитів при збереженні популяції клітин полігональної форми. Форма ядра тримається округлою протягом 14 діб, а на кінець експерименту виявляються гепатоцити як із круглими, так і деформованими ядрами, про що свідчать високі показники коефіцієнта форми ядра в поєднанні з низькими величинами його площі.

Морфологічні зміни печінки щурів в умовах їх перебування на забрудненій радіонуклідами території. У тканині печінки дослідних тварин, які перебували на забрудненій радіонуклідами території, ми встановили значне збільшення вмісту стронцію. Так, у 4 групі його вміст зріс до 21,08±0,37 мг/100 г (р<0,05), 5 групі – 22,22±0,52 мг/100 г (p<0,05), 6 групі – 24,18±0,60 мг/100 г (p<0,05), порівняно з контролем (15,30±0,77 мг/100 г). Це свідчить про накопичення металу в організмі тварин при біогеохімічній міграції радіоактивного стронцію з харчових продуктів, вирощених у даній місцевості і з води, і зростання вмісту з продовженням терміну досліду.

При гістологічному дослідженні печінки щурів, які 1 міс перебували під впливом низьких рівнів іонізуючого опромінення, виявлено, що цитоархітектоніка більшості печінкових часточок не порушена, їх синусоїдні гемокапіляри дещо розширені.

Проведений морфометричний аналіз показав, що через 1 міс експерименту зростає чисельність великих клітин з великими ядрами. Переважаючою є група гепатоцитів площею 120,0-140,0 мкм?, на 27,42%, порівняно з контролем, зростає число гепатоцитів розміром 160,0-200,0 мкм?. Відсоток великих гепатоцитів, площа яких перебільшує 240,0 мкм?, збільшується до 4,00%, в той час як у контролі такі клітини поодинокі. Поряд із цим зменшується кількість дрібних гепатоцитів площею 60,0-100,0 мкм? до 4,65% (у контролі – 30,67%, р<0,05). Майже вдвічі знизилася величина мітотичного індексу та кількість двоядерних гепатоцитів (табл.1). З’являються клітини округлої або овальної форми, про що свідчать низькі показники коефіцієнта форми клітини (1,0 – 1,15). Ядра більшої частини гепатоцитів набряклі: коефіцієнт форми ядра знижується до 1,10 – 1,0.

З продовженням експерименту до 2 міс у печінці тварин відмічаються помірно виражені розлади кровообігу у вигляді повнокрів’я судин, просвіт яких розширений і виповнений великою кількістю вільно розміщених еритроцитів. У цитоплазмі гепатоцитів виявляються ознаки дрібної вакуольної дистрофії. Клітини мають нечіткі контури, часто набувають округлої форми. Їх ядра округлі або незначно деформовані, розміщені іноді ексцентрично, ближче до периферії гепатоцитів, інтенсивно забарвлюються базофільними барвниками. Сполучна тканина в портальних трактах набрякла і розпушена. За ходом синусоїдних гемокапілярів та навколо судин печінкових тріад – підвищена кількість макрофагів.

Таблиця 1

Динаміка змін кількості двоядерних гепатоцитів і мітотичного індексу білих щурів впродовж експерименту (М±m, n=20)

Термін досліду | Кількість двоядерних гепатоцитів | Мітотичний індекс

1 міс | 3,16±0,13%* | 17,44±0,61‰*

Контроль | 8,99±0,21% | 29,00±1,02‰

2 міс | 3,12±0,14%* | 13,56±0,50‰*

Контроль | 6,58±0,24% | 30,31±1,04‰

6 міс | 2,47±0,12%*? | 17,03±0,64‰*

Контроль | 7,54±0,23% | 29,81±0,57‰

12 міс | 1,63±0,03%*? | 10,43±0,42‰*?

Контроль | 7,61±0,20% | 28,94±1,01‰

Відмінність достовірна (р<0,05):

*-порівняно з контролем;

?-порівняно з попереднім терміном досліду.

Результати морфометричного дослідження характеру розподілу гепатоцитів за величиною показника площі профілю гепатоцита на кінець 2 міс експерименту вказують на збільшення кількості великих клітин (площею більше 160,0 мкм? до 8,66±0,35% проти контрольних 4,70±0,07%). Аналогічна закономірність характерна для показника площі профілю ядра. Різко збільшується кількість клітин із ядром, площа якого перевищує 35,0 мкм?, і становить 12,00±0,30% (7,32±0,21% у контролі). Відсоток гепатоцитів, площа ядра яких належить до метричної групи 25,0 – 35,0 мкм?, зростає від 35,20±1,47% до 48,00±2,15%. Відповідно, клітини з ядрами площею менше 15,0 мкм? складають лише 4,0±0,11% (у контролі – 8,73±0,23%). Виявлено зниження кількості двоядерних гепатоцитів і рівня мітотичної активності (див.табл.1). Відрізняються від контрольних значення показника відношення площ профілю ядра й клітини. Відсоток гепатоцитів, для яких відношення складає 0,15 – 0,25, зменшується.

Результати кореляційного аналізу співвідношень показників площі профілю гепатоцита і коефіцієнта його форми виявили більш однорідну популяцію клітин, коефіцієнт форми яких наближається до 1,0, що свідчить про переважання гепатоцитів округлої форми, на відміну від контрольної групи, де вони полігональні (рис.1). Знижується число клітин зі значенням показника коефіцієнта форми ядра 1,10–1,25 (до 33,99±0,64%, р<0,05) та 1,25 – 1,35 (до 3,34±0,03%, р<0,05). При цьому зростає чисельність гепатоцитів із коефіцієнтом форми ядра менше 1,05-1,10.

А Б

Рис.1. Кореляційні співвідношення між площею профілю гепатоцита (Sкл) та коефіцієнтом його форми (Fкл) у контролі (А) та на 2 міс експерименту (Б).

Електронномікроскопічно виявлено розширені і місцями перетворені на вакуолі елементи гранулярної ендоплазматичної сітки гепатоцитів. Апарат Гольджі має збільшену кількість секреторних гранул, пухирців і вакуолей. Привертають увагу автофаголізосоми клітин Купфера, всередині яких відбувається деструкція частини клітини з наступною секвестрацією, до якої можна віднести й мікроклазматоз некротизованих ділянок клітини. В синусоїдних гемокапілярах ендотеліальні клітини в стані набряку. Епітеліоцити міжчасточкових жовчних проток мають просвітлену набряклу цитоплазму, нечисленні мітохондрії, поодинокі елементи гранулярної ендоплазматичної сітки.

На кінець 6 міс досліду порушується впорядкованість печінкових пластин у часточці. Центральні вени помірно розширені, у просвіті містять велику кількість формених елементів крові. У цитоплазмі гепатоцитів виявляються окремі дрібні прозорі вакуолі. Гепатоцити II зони ацинуса – проміжної – набувають значної кількості вакуолей. Печінкові клітини перипортальної зони мають одну велику жирову вакуолю, яка відтискає ядро до периферії і сплощує його. Поряд із паренхіматозною жировою дистрофією виявляються гепатоцити з гідропічною дистрофією. Ядра гепатоцитів вакуолізовані, хроматин – у вигляді дрібних грудочок, диспергований, в інших – ядра зморщені, гіперхромні, іноді дещо зміщені до одного з полюсів клітини. Навколо судин печінкових тріад спостерігаємо лімфо-макрофагальні інфільтрати з великою домішкою плазматичних клітин.

Через 6 міс зберігається тенденція до збільшення відсотка великих гепатоцитів площею до 220,0 мкм?. Рівень мітотичного індексу дещо зростає (див.табл.1) порівняно з попереднім терміном експерименту, але все ж достовірно відрізняється нижчими значеннями щодо контролю. Зберігається тенденція до зменшення чисельності двоядерних клітин, як порівняно з контролем, так і з попереднім терміном досліду. Аналіз показника коефіцієнта форми гепатоцита вказує на те, що домінуючою популяцією стають округлі набряклі клітини з коефіцієнтом форми 1,10 – 1,15 і 1,15 – 1,20. Значення коефіцієнта форми ядра в межах 1,15– 1,0, що зумовлене появою гепатоцитів із великими набряклими, округлої або овальної форми, ядрами.

Електронномікроскопічне дослідження виявило в цитоплазмі гепатоцитів дрібні вакуолі, мультивезикулярні тільця, нечисленні, набряклі мітохондрії. Цистерни гранулярної ендоплазматичної сітки розширені, в їх оточенні багато вільних рибосом і полісом. В інших гепатоцитах гранулярна ендоплазматична сітка міститься в невеликій кількості, фрагментована, спостерігаються ділянки дегрануляції мембрани. Зустрічаються клітини з ознаками гелізації цитоплазми. Стінка гемокапілярів синусоїдного типу тонка, мембрани ендотеліоцитів прослідковуються нечітко, в цитоплазмі органели розрізняються важко, їх кількість невелика. У цитоплазмі епітеліоцитів, які утворюють стінку холангіоли, виявляється помірна кількість рибосом, багато піноцитозних пухирців, поодинокі мітохондрії, жирові вакуолі, оточені мембраною.

До кінця експерименту, через 12 міс перебування тварин на забрудненій радіонуклідами території, вищеописані явища поглиблюються. Більш різко проявляються морфологічні ознаки порушення кровообігу в паренхімі печінки. У просвітах синусоїдних гемокапілярів печінкових часточок визначаються сладжі і стази. Розширений просвіт судин виповнений деформованими еритроцитами. Має місце дезорганізація печінкових балок, втрачається типовий рисунок тканини печінки. У цитоплазмі більшості гепатоцитів спостерігаються вогнищеві, різного ступеня вираженості дистрофічні і некробіотичні зміни. Цитоплазма гепатоцитів мутна, набрякла, зерниста. Ядра проявляють два види порушень – у вигляді гіпер - або гіпохромії. Зростає кількість периферійно розташованих клітин, які містять великі жирові вакуолі. Спостерігаються вогнища некрозу. По ходу портальних трактів зустрічаються вогнища лімфо-плазмоцитарної інфільтрації, іноді лімфоцити проникають між гепатоцитами.

Морфометричне дослідження виявило переважання гепатоцитів малих (60,0 –80,0 мкм?) і середніх (80,0 –100,0 мкм?) розмірів. Аналогічна закономірність типова для змін характеру розподілу гепатоцитів за величиною показника площі профілю ядра. Достовірно знижується рівень мітотичного індексу та кількість двоядерних клітин (див.табл.1). Значних змін зазнає показник Sя/Sкл, які корелюють із вищерозглянутими величинами та сигналізують за переважаюче зменшення площі ядра, порівняно з площею гепатоцита. Збільшення кількості клітин із величиною показника коефіцієнта форми гепатоцита менше 1,10 вказує на набуття ними округлої форми. Аналіз діаграм, які характеризують кореляційні співвідношення між площею профілю ядра гепатоцита і коефіцієнтом його форми, встановив дві субпопуляції клітин, перша з яких представлена округлими ядрами, друга– ядрами неправильної форми, зморщених (рис.2).

При електронномікроскопічному вивченні через 12 міс досліду привертає увагу неоднорідність щільності цитоплазматичного матриксу гепатоцитів: від звичайних із незначними коливаннями в залежності від функціонального стану і ступеня розвитку цитоплазматичних органел до гепатоцитів із щільною темною цитоплазмою. Цистерни гранулярної ендоплазматичної сітки розширені, відмічається гіперплазія як зв’язаних з мембранами, так і вільних рибосом, що утворюють полісоми. Проте в більшості клітин спостерігаємо зменшення розмірів цистерн гранулярної ендоплазматичної сітки, кількості і розмірів рибосом. Це вказує на зниження білково-синтетичної функції гепатоцитів. Виявляється дезагрегація (дисоціація) рибосом і полісом, яка виражається в порушеннях рибосомально-мембранних взаємовідношень, “неорганізованої” асоціації рибосом у полісоми, що є виразом структурного спрощення ендоплазматичної сітки. Агранулярна ендоплазматична сітка характеризується розширенням канальців і систем, в яких накопичуються білки і вода (гідропічна дистрофія), ліпіди і ліпопротеїди (жирова дистрофія). Апарат Гольджі редукований. Кількість мітохондрій невелика. Вони округлі, збільшені в розмірах, набряклі, з просвітленим матриксом. Зовнішня і внутрішня мітохондріальні мембрани місцями порушені. Спостерігається кристоліз та вакуолізація внутрішнього вмісту органели. В інших клітинах визначається гомогенізація мітохондрій. Останні представлені невеликими округлими, електроннощільними утвореннями, без крист, з однорідним вмістом та нечіткими мембранами. Багато гепатоцитів у стані некрозу. Спостерігаються дистрофічні зміни ендотеліоцитів стінки синусоїдних гемокапілярів.

А Б

Рис.2. Кореляційні співвідношення між площею профілю ядра гепатоцита (Sя) та коефіцієнтом форми ядра (Fя) у контролі (А) та на 12 міс досліду (Б).

Епітеліоцити міжчасточкової жовчної протоки мають округлі ядра, слабо розвинену цитоплазму, обмежену кількість органел. Мітохондрії нечисленні, різноманітних розмірів і форми, зовнішня і внутрішня мітохондріальні мембрани, кристи визначаються нечітко. Елементи ендоплазматичної сітки фрагментовані, поодинокі. Міжклітинні контакти місцями розширені.

Морфологічні зміни печінки тхорзофреток при дії низьких рівнів іонізуючого опромінення. Світлооптичне дослідження печінки тхорзофреток виявило, що розвиток дистрофічних і некробіотичних змін гепатоцитів залежить від тривалості дії радіації і прогресує зі збільшенням терміну досліду від 1,5 до 4 років. На кінець 1,5 року спостерігаються помірно виражені розлади кровообігу у вигляді повнокрів’я судин, престазів і стазів. Перисинусоїдні простори розширені. Сполучна тканина портальних трактів набрякла, розпушена. Печінкові пластини дискомплексовані. У цитоплазмі гепатоцитів виявляються ознаки паренхіматозної гідропічної і жирової дистрофії. За ходом синусоїдних гемокапілярів – підвищена кількість макрофагів.

У тварин, що 4 роки перебували в експерименті, вищеописані явища поглиблюються. Визначаються дистрофічні зміни гепатоцитів різного ступеня вираженості і некробіоз їх окремих груп. Зростає кількість клітин із великими жировими вакуолями. У багатьох печінкових часточках, переважно в периферійній частині, визначаються явища некрозу гепатоцитів з утворенням гомогенної безструктурної маси з залишками зруйнованих ядер і фрагментів печінкових клітин. Для гемокапілярів синусоїдного типу характерна виражена макрофагальна інфільтрація.

Впродовж експерименту спостерігається тенденція до зростання чисельності великих гепатоцитів і зменшення відносної кількості клітин середніх і малих розмірів. Через 1,5 роки досліду аналіз характеру розподілу клітин за величиною показника Sя свідчить про переважання гепатоцитів із ядрами площею 10,0-15,0 мкм? (41,34%), зростає частка малих ядер розміром менше 10,0 мкм? (11,33%), у контролі – 2,36%. Схожа тенденція спостерігається в динаміці змін даного показника через 4 роки експерименту. Знижується рівень мітотичного індексу та частка двоядерних гепатоцитів (табл.2).

Таблиця 2

Динаміка змін кількості двоядерних гепатоцитів і рівня мітотичної активності тхорзофреток впродовж експерименту (М±m, n=15)

Термін досліду | Кількість двоядерних гепатоцитів | Мітотичний індекс

1,5 роки | 2,01±0,08%* | 12,47±0,05‰*

Контроль | 6,49±0,26% | 57,12±1,78‰

4 роки | 1,64±0,07%*? | 10,39±0,33‰*?

Контроль | 7,40±0,24% | 57,21±1,41‰

Відмінність достовірна (р<0,05):

*-порівняно з контролем;

?-порівняно з попереднім терміном досліду.

На 4 році досліду привертає увагу наявність двох домінуючих груп клітин із коефіцієнтом форми нижче 1,10 (18,83%) і 1,15-1,20 (18,83%), що свідчить про присутність як округлих, набряклих клітин, так і гепатоцитів полігональної форми. В обидва терміни експерименту зростають значення показника коефіцієнта форми ядра. При цьому найбільше клітин із ядрами неправильної форми (величина коефіцієнта форми ядра більше 1,25) визначається у тварин, що перебували в досліді 4 роки, що підтверджує гістологічну картину зморщення ядер гепатоцитів.

ВИСНОВКИ

Дисертаційна робота є вирішенням актуальної наукової медичної задачі – встановлення закономірностей морфологічної реакції гепатоцитів і синусоїдних гемокапілярів під впливом низьких рівнів іонізуючого опромінення на основі комплексного дослідження тканини печінки в умовах експерименту з використанням світлооптичних, морфометричних, ультраструктурних методик.

1. Результати тотального фракціонованого опромінення щурів у дозі 0,5 Гр показали, що морфологічні зміни структур печінкової часточки наростають від 7 до 14 доби і є найбільш вираженими на 14 добу експерименту. До 30 доби досліду реактивні прояви зменшуються і залишаються помірні дистрофічні ознаки в гепатоцитах і незначна лімфо-плазмоцитарна інфільтрація в печінковій часточці та за ходом кровоносних судин портальних трактів. Рівень мітотичного індексу та кількість двоядерних гепатоцитів зменшуються в усіх термінах досліду, порівняно з контролем.

2. При тривалій дії низьких рівнів іонізуючого опромінення (перебування тварин на забрудненій радіонуклідами території) у печінці щурів розвиваються різні за ступенем тяжкості та характером дистрофічні і некробіотичні зміни, які поглиблюються зі збільшенням терміну досліду. У перші 6 міс експерименту найбільш суттєвими проявами пошкодження печінки є паренхіматозна білкова і жирова дистрофія цитоплазми гепатоцитів на тлі дрібновогнищевої лімфо-плазмоцитарної інфільтрації навколо судин печінкових тріад. З 6 міс по 12 міс досліду вищеописані явища поглиблюються, дистрофічні прояви змінюються на вогнищеві некротичні. У печінці всіх дослідних груп тварин спостерігається пригнічення відновлення органа за рахунок зменшення кількості поділів клітин і популяції двоядерних гепатоцитів.

3. Проведений комплексний комп’ютерний морфометричний аналіз гістологічних зрізів печінки виявив метричні зрушення в усі терміни досліду. Між світлооптичними і морфометричними характеристиками існує тісний зв’язок і такі метричні показники, як площа профілю гепатоцита та ядра, їх відношення, коефіцієнт форми клітини та ядра відображають наявність, вираженість та спрямованість дистрофічного процесу. З 1 по 6 міс досліду збільшується кількість гепатоцитів, для яких характерні високі показники площі профілю клітини і її ядра, низькі – коефіцієнта форми клітини та ядра (якісно різкий набряк клітин і початкові прояви білкової і жирової дистрофії). На кінець 12 міс експерименту підтверджується гістологічна картина некротичних змін деяких гепатоцитів зі зморщенням ядер (зменшення їх площі та збільшення коефіцієнта форми).

4. Ультрамікроскопічно в печінці тварин, що перебували на забрудненій радіонуклідами території, виявляються істотні зміни всіх органел гепатоцитів, які відображають їх дистрофічні і некротичні прояви. У першу чергу, перебудові піддаються органели, які беруть участь у секреторній діяльності печінкових клітин. Компенсаторні ознаки в гепатоцитах мали місце в перші 6 міс дослідження (гіпертрофія елементів апарата Гольджі і гранулярної ендоплазматичної сітки, збільшення кількості вільних рибосом і полірибосом). Одночасно виявляються порушення екскреції з клітин синтезованих речовин: фрагментація цистерн ендоплазматичної сітки, слабо розвинений апарат Гольджі. На кінець досліду в більшості гепатоцитів спостерігаються ознаки зниження активності білкового синтезу: зменшення кількості рибосом і відносного об’єму гранулярної ендоплазматичної сітки аж до її дегрануляції та зникнення. В епітеліоцитах внутрішньопечінкових жовчовивідних шляхів дистрофічні процеси поглиблюються зі збільшенням терміну досліду.

5. В умовах тривалого впливу низьких рівнів іонізуючого опромінення в патологічний процес втягуються синусоїдні гемокапіляри. Спостерігається повнокрів’я печінкових часточок, яке розповсюджується на гемокапіляри синусоїдного типу центролобулярних та проміжних, а потім і перипортальних зон ацинуса. Просвіт центральних вен та судин печінкових тріад розширений. Ендотеліоцити гемокапілярів у різні терміни досліду в стані набряку, дистрофічно змінені. Через 12 міс експерименту визначається деструкція стінки синусоїдних гемокапілярів.

6. У тхорзофреток зміни паренхіматозних клітин печінки також залежать від тривалості дії радіації, мають однотипну, як і в щурів, спрямованість, прогресують зі збільшенням терміну досліду від 1,5 до 4 років і проявляються ознаками паренхіматозної жирової і гідропічної дистрофій, макрофагальною інфільтрацією за ходом гемокапілярів синусоїдного типу. На кінець експерименту в перипортальних зонах печінкового ацинуса визначаються явища некрозу гепатоцитів, мітотичний індекс та число двоядерних клітин зменшується. Проведені морфометричні дослідження виявили тенденцію до зростання чисельності великих, округлих, набряклих гепатоцитів та клітин із малими ядрами неправильної форми (величина коефіцієнта форми ядра більше 1,25), що підтверджує дистрофічні і некротичні зміни гепатоцитів.

7. Отримана комплексна морфологічна характеристика змін печінки двох видів тварин (білі щурі і тхорзофретки) за допомогою світлооптичного, морфометричного і електронномікроскопічного методів дослідження, дані яких взаємодоповнюють один одного, дозволяє об’єктивно оцінити зміни гепатоцитів та мікрогемосудин у динаміці експерименту, і може служити підгрунтям для пошуку й апробації гепатопротекторних середників із метою зменшення негативного впливу низьких рівнів іонізуючого опромінення в населення, що проживає на забруднених радіонуклідами територіях.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

СТАТТІ В НАУКОВИХ ФАХОВИХ ВИДАННЯХ

1. Цеглинська В.М. Патоморфологія печінки при тривалій дії малих доз іонізуючого випромінювання // Медицина сьогодні і завтра. – 2002. – №2. – С.46-49.

2. Цеглинська В.М. Вплив малих доз іонізуючого випромінювання на ультраструктурну організацію печінки щурів // Галицький лікарський вісник. – 2002. – №2. – С.90-93.

3. Дєльцова О.І., Геращенко С.Б., Грищук О.І., Захараш А.Д., Цеглинська В.М. Вплив малих доз випромінювання на морфофункціональний стан органів шлунково-кишкового тракту // Таврический медико-биологический вестник. – 2002. – Т. 5, №3. – С. 81-83. Здобувачем особисто виконано фрагмент дослідження печінки.

4. Дєльцова О.І., Геращенко С.Б., Захараш А.Д., Цеглинська В.М. Застосування комп’ютерної морфометрії в діагностиці захворювань печінки // Вісник проблем біології і медицини. – 2003. – Вип. 1. – С. 72-74. Здобувачем особисто опрацьована література з даної проблеми, проведений морфометричний аналіз матеріалу.

ТЕЗИ ДОПОВІДЕЙ ТА ІНШЕ

5. Дєльцова О.І., Геращенко С.Б., Цеглинська В.М. Морфофункціональний стан печінки в умовах впливу опромінення низької інтенсивності // Вісник Білоцерківського державного аграрного університету.– 1998. – Вип.6, частина 2. – С.129-132. Здобувачем особисто проведено експерименти, забір матеріалу, морфометричний аналіз, оформлено текст роботи.

6. Грищук О., Захараш А., Цеглинська В. Стан залозистого епітелію печінки і підщелепної залози при тривалому впливі малих доз радіації // Мат-ли VI міжнародного конгресу студентів і молодих учених.– Тернопіль, 2002. – С.265.

7. Дєльцова О.І., Захараш А.Д., Грищук О.І., Цеглинська В.М., Грищук М.І. Ультрамікроскопічна будова стінки капілярів органів шлунково-кишкового тракту в умовах впливу радіації низької інтенсивності // Мат-ли ІІ Міжнародної наукової конференції “Мікроциркуляція та її вікові зміни”. – Київ, 2002. – С.88-89.

8. Цеглинська В.М. Морфофункціональний стан печінки при тривалому впливі малих доз радіації // Мат-ли ІХ конгресу СФУЛТ.– Луганськ, 2002.– С.257-258.

9. Цеглинська В.М. Динамічні зміни морфологічних структур печінки при тривалому впливі малих доз радіації // Тези 57 науково-практичної конференції студентів та молодих вчених Національного медичного університету імені О.О.Богомольця з міжнародною участю “Актуальні проблеми сучасної медицини”. – Київ, 2002. – С.72.

10. Дєльцова О.І., Грищук О.І., Захараш А.Д., Цеглинська В.М. Морфологічні зміни органів шлунково-кишкового тракту під впливом малих доз випромінювання // Наукові праці ІІІ нац. Конгресу анат., гістол., ембріол. і топографоанатомів. – Київ, 2002. – С.99-100.

11. Цеглинська В.М. Зміни морфологічних структур печінки при тривалому впливі малих доз радіації в експерименті // Тези доповідей відкритої конференції молодих вчених та спеціалістів “Медицина третього тисячоліття”. – Харків, 2003. – С.43-44.

12. Цеглинська В. Оцінка регенераторної здатності гепатоцитів за умов тривалого впливу малих доз радіації // Тези доповідей VII міжнародного медичного конгресу студентів і молодих учених.– Тернопіль, 2003.– С.238.

13. Дєльцова О.І., Геращенко С.Б., Цеглинська В.М. Зміни морфологічних структур печінки при тривалому впливі малих доз радіації в експерименті // Мат-ли ІІІ з’їзду з радіаційних досліджень (радіобіологія і радіоекологія). – Київ, 2003. – С.149.

АНОТАЦІЯ

Цеглинська В.М. Морфологічні зміни печінки під впливом низьких рівнів іонізуючого опромінення. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.03.09 – гістологія, цитологія, ембріологія. Національний медичний університет ім. О.О. Богомольця, Київ, 2004.

Дисертація присвячена встановленню закономірностей морфологічної реакції гепатоцитів і синусоїдних гемокапілярів під впливом