МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кузьменко

І н н а А н а т о л і ї в н а

УДК 612.466:612.014.482.4:612–092.9

Патогенез порушень функцій нирок –

опромінених щурів різного віку

14.03.04 – патологічна фізіологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата медичних наук

Одеса – 2004

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Одеському державному медичному університеті МОЗ України

Науковий керівник: доктор медичних наук, професор,

заслужений діяч науки та техніки України, ГОЖЕНКО Анатолій Іванович

Одеський державний медичний університет

МОЗ України, завідувач кафедри

загальної та клініческої патофізіології

ім. В.В. Підвисоцького

Офіційні опоненти: доктор медичних наук, професор

Годлевський Леонід Семенович

Одеський державний медичний університет

МОЗ України, завідувач кафедри

біофізики, інформатики і медичної апаратури

доктор медичних наук, професор

Кришталь Микола Васильович

Національний медичний університет

ім. О.О. Богомольця МОЗ України,

професор кафедри патологічної фізіології, м. Київ

Провідна установа: Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України, відділ радіобіології, м. Київ

Захист дисертації відбудеться “23” грудня 2004 року о 1300 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.600.01 при Одеському державному медичному університеті (65026, м. Одеса, пров. Валіховський, 2).

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Одеського державного медичного університету (65026, м. Одеса, пров. Валіховський, 3).

Автореферат розісланий “22” листопада 2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

к.мед.н., доцент Годован В.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Патогенна дія іонізуючого випромінювання є однією з найактуальніших проблем теоретичної та клінічної медицини. Останніми роками привертають велику увагу особливості патогенезу променевих уражень, які виникають внаслідок дії малих доз радіації (Ярмоненко С.П., 1988; Киндзельский Л.П., 1991; Спітковський Д.М., 1992; Мардашко О.О. і співавт., 1996; Романенко А.Ю., 1999; Напханюк В.К. і співавт., 1998-2001) як у дорослих, так і дітей (Молованов А.П. и соавт., 1994; Легеза В.И., 1998; Кухта В.К. и соавт., 2000). Значну увагу приділяють віддаленим наслідкам дії іонізуючого опромінення (Гуськова А.К. и соавт., 1988; Коломийцева И.К. и соавт., 2000; Коваленко А. М. и соавт., 2000), особливо у нащадків (Нейко Є.М. і співав., 1999; Коник У.В. і співавт., 2001; Мардашко О.О. і співавт., 2002). Водночас увагу дослідників привертає і перебіг променевих уражень як у гострому періоді розвитку патологічних реакцій, так і в період хронізації захворювання, у тому числі й прогресування ниркових порушень із розвитком інтерстиційного нефросклерозу (Elger M. et al., 1998; Ubara Y. et al., 1997; Elinder C.C. et al., 1998; Duan S.B. et al., 1999; Команденко М.С. и соавт., 2000). При цьому, виникає суттєве протиріччя між традиційними уявленнями щодо відносної радіорезистентності нирок та тяжкими віддаленими наслідками у вигляді інтерстиційного нефросклерозу (Москалев Ю.И., 1991; Ушаков И.Б. и соавт., 2000), що визначає необхідність більш детального вивчення морфо-функціонального стану нирок саме за умов іонізуючого опромінення, тим більше, що у літературі є лише поодинокі відомості щодо вікових особливостей радіаційних уражень нирок та їхніх можливих патогенетичних механізмів.

Більшість дослідників вважають, що головною патогенетичною ланкою порушення функцій органів за умов радіаційного впливу є активація процесів перекисного окислення ліпідів з накопиченням продуктів радіолізу в біологічних середовищах організму (Hammond K.A. et al., 1998; Тимочко М.Ф. и соавт., 1999; Кірпенко Т.О. і співавт., 2000; Карабашевська Н.Я. і співавт., 2001; Урнышева В.В. и соавт., 2001; Тугушева Ф.А., 2001). Остання обставина обумовлює можливість ушкодження різних органів і тканин з високим рівнем кровопостачання, особливо з досить значним рівнем аеробного енергообміну, до яких відносяться, зокрема, і нирки (Гоженко А.И. и соавт., 1987-1997; Шейман Д.А., 1997; Быць Ю.В. и соавт., 1999).

Нирки є еферентною ланкою складних механізмів регуляції водно-сольового та кислотно-лужного балансу (Кobori H. et al., 1999; Халатурник М.В. і співавт., 2001; Гоженко А.І. і співавт., 2002; Кришталь М.В., 2004). Окрім підтримки сталості іонного складу водного середовища організму, нирки безпосередньо регулюють гомеостаз білків, вуглеводів та ліпідів (Rogovoy Yu. E. et al., 1998-2000; Голованов С.А. и соавт., 2001; Голод Е. И. и соавт., 2003), що детермінує доцільність вивчення діяльності нирок за умов дії на організм несприятливих чинників зовнішнього середовища, зокрема, іонізуючого випромінювання.

З даних літератури відомо, що у разі дії на організм тварин інкорпорованого радіоактивного йоду (Деденко И.К. и соавт., 1990; Доломатов С.И. и соавт., 2002) функціональний стан нирок порушується вже на початку променевих уражень, проте, практично не вивчений функціональний стан нирок при гострій променевій хворобі середнього ступеня тяжкості внаслідок дії зовнішніх джерел іонізуючого випромінювання. Відсутність таких даних не дозволяє з’ясувати подальші механізми хронізації патології нирок за радіаційних уражень. Причому, не досить вивченими залишаються не тільки ознаки ушкодження та функціональний стан нирок, насамперед осморегулююча та екскреторна функції, а також морфо-функціональні особливості цього органу.

З практичних міркувань це необхідно для розуміння патогенезу іонізуючих уражень, розробки шляхів та способів лікування, особливо з огляду на те, що біля 80% водорозчинних радіотоксинів виводяться з організму нирками (Возіанов О.Ф. і співавт., 1995; Игнатова М.С. и соавт., 1997; Arai T. et al., 1997; Романенко А.М. і співавт., 1999), а це створює можливість пролонгування та виникнення довгострокових порушень. Це і було підставою для вивчення функцій та особливостей морфологічного стану ниркової тканини в перебігу променевого ураження щурів різного віку.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконувалися в межах планового наукового напрямку науково-дослідницької роботи Одеського державного медичного університету “Патогенетичні механізми розвитку захворювання репродуктивної системи в умовах агресивних факторів середовища і шляхи їх корекції” (№ державної реєстрації 0199U004330). Дисертант є співвиконавцем зазначеної теми.

Мета дослідження. Метою дисертаційної роботи було вивчення патофізіологічних механізмів порушення функціонального стану та особливості морфологічних змін тканин нирок щурів різного віку (статевозрілих, статевонезрілих, старих щурів) після дії одноразового -опромінення в дозі 5,82 Гр за умов індукованого водного та сольового діурезу.

Завдання дослідження: Для досягнення вказаної мети були поставлені такі задачі:

1) дослідити та встановити загальні особливості морфо-функціонального стану нирок щурів різного віку (статевонезрілих, статевозрілих, старих) за умов індукованого діурезу (водного та сольового).

2) встановити особливості функціонального стану нирок (осморегулюючої та екскреторної функцій) щурів різного віку за умов індукованого діурезу через 3 год та 7 діб після ?-опромінення.

3) дослідити стан клубочкової фільтрації та канальцевої реабсорбції, визначити ступінь протеїнурії у щурів різного віку за умов індукованого діурезу через 3 год та 7 діб після ?-опромінення.

4) встановити особливості змін в функціональній спроможності нирок щурів різного віку щодо регуляції обміну нітритів за умов дії одноразового ?-опромінення.

5) визначити та дослідити морфо-функціональні вікові особливості порушень в тканинах нирок статевозрілих, статевонезрілих та старих опромінених щурів за умов індукованого діурезу.

Об’єкт дослідження – функціональний стан нирок та структурні особливості ниркової тканин опромінених тварин різного віку.

Предмет дослідження – патогенетичні механізми змін функціонального та морфологічного стану нирок щурів різного віку після променевого ураження за умов індукованого діурезу.

Методи дослідження – В роботі використовували патофізіологічні моделі (гострої променевої хвороби середнього ступеня тяжкості), біохімічні, гістологічні методи дослідження функціонального та морфологічного стану нирок, статистичні.

Наукова новизна отриманих результатів. На підставі оцінки результатів комплексного дослідження вперше визначені особливості функціонального та морфологічного стану нирок опромінених тварин різного віку. Доведено виникнення порушень функцій як канальцевого, так і клубочкового апарату нирок у щурів через 3 год та через 7 діб після радіаційного ушкодження.

Уточнено та доповнено відомості щодо взаємозв’язку між морфологічними змінами в тканинах нирки щурів різного віку та функціональними порушеннями ниркових процесів в динаміці перебігу гострої променевої хвороби середнього ступеня тяжкості.

Вказано на переважання порушення осморегулюючої функції нирок над екскреторною. Вперше встановлено, що через 7 діб після -опромінення зміни осморегулюючої та екскреторної функції нирок статевозрілих та статевонезрілих опромінених щурів мають позитивну динаміку, в основному за рахунок відновлення функціонального ниркового резерву, але при наявності вираженої протеїнурії. Вперше виявлені вікові особливості та визначена динаміка порушень основних ниркових функцій за умов дії на організм -опромінення – вища чутливість до іонізуючого випромінювання спостерігалася в організмі старих тварин.

Отримані результати досліджень розкривають раніше невідомі патогенетичні механізми змін в процесі обміну ендогенного оксиду азоту та особливості впливу цих змін на функціональний стан нирок опромінених щурів різного віку.

Науково-практичне значення отриманих результатів. Одержані в роботі результати досліджень конкретизують патогенез порушень функцій нирок за умов радіаційного ураження та патогенетично обґрунтовують необхідність подальших експериментальних та клінічних досліджень, доцільність використання речовин нефропротекторної дії у осіб, які зазнали впливу іонізуючого випромінювання. Результати роботи обґрунтовують доцільність використання навантажувальних проб (водної та сольової) у діагностиці функціонального стану нирок для виявлення найбільш інформативних ознак патології: величин клубочкової фільтрації, ниркового функціонального резерву, екскреції білку, осмотично активних речовин та нітритів.

Результати роботи впроваджені в навчальний процес на кафедрах:

гістології, цитології та ембріології Одеського державного медичного університету; загальної та клінічної патологічної фізіології Одеського державного медичного університету; патологічної фізіології Тернопільської державної медичної академії ім. І.Я. Горбачевського; патологічної фізіології з курсом гістології, цитології, ембріології Української медичної стоматологічної академії; патологічної фізіології Дніпропетровської державної медичної академії; патологічної фізіології Буковинської державної медичної академії; патологічної фізіології Харківського державного медичного університету.

Особистий внесок дисертанта. Автором проведено патентно–інформаційний пошук, обґрунтування схем дослідження, налагоджування експериментальних моделей, вибір обсягів та методів дослідження. Дисертант самостійно здійснював біохімічні та морфологічні дослідження, статистичну обробку, аналіз, узагальнення та інтерпретацію отриманих результатів; сформульовано основні положення та висновки дисертації. (Автор висловлює щиру подяку професору кафедри загальної та клінічної патофізіології Одеського державного медичного університету Насібулліну Б.А. за консультування щодо морфологічних препаратів нирок).

Апробація результатів дисертації. Основні положення і загальні висновки дисертаційної роботи викладені і одержали позитивну оцінку на VIII Всеукраїнській науково-практичній конференції “Сучасні досягнення валеології та спортивної медицини” (Одеса, 2002), на Міжрегіональної науково–практичної конференції „Здобутки клінічної та експериментальної медицини” (Тернопіль, 2002), на Міжнародній науковій конференції в межах року Росії в Україні „Гомеостаз: фізіологія, патофізіологія, фармакологія і клініка” (Одеса, 2003), на Науковій конференції „Вчені майбутнього” (Одеса, 2003), на Наукової конференції „ІІІ Читання ім. В.В. Підвисоцького” (Одеса, 2004), на ІV національному конгресі патофізіологів України з міжнародною участю „Фундаментальні аспекти сучасної медицини” (Чернівці, 2004).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 9 наукових робіт, з них 4 наукові статті у фахових виданнях ВАК України, 5 – тези доповідей на наукових конференціях та з’їздах.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційну роботу викладено на 132 сторінках машинописного тексту. Вона складається зі вступу, огляду літератури, опису матеріалів і методів дослідження, трьох розділів власних досліджень, аналізу та узагальнення результатів досліджень, заключення, висновків. Текст дисертації ілюстровано 18 таблицями і 21 рисунком. Список літератури містить 230 джерел, з них 80 - іноземні.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи досліджень. Експериментальні дослідження проведені на 186 білих щурах-самцях, які були розподілені на такі групи: І – статевозрілі щурі, вагою від 180 г до 200 г; ІІ – статевонезрілі щурі, вагою від 60 до 90 г; ІІІ – старі щурі, вагою від 320 до 370 г.

Усі дослідження на щурах проводилися за умов індукованого діурезу (Гоженко А.І., 1987). Вивчали осморегулюючу та екскреторну функцію, динаміку змін кліренсу креатиніну, канальцевий транспорт осмотично активних речовин, концентраційну здатність нирок, ступінь протеїнурії, функціональну спроможність нирок, щодо регуляції обміну нітритів за умов індукованого (водного та сольового) діурезу. Індукований діурез: водне навантаження – відстояну, підігріту до 37 0С водопровідну воду вводили внутрішньошлунково металевим зондом у об’ємі, що досягає 5% від маси тіла тварини. Відразу після навантаження щурів пересаджували в обмінні клітки, де і збирали сечу протягом наступних 2 годин. Сольове (осмотичне) навантаження: використовували 3% розчин хімічно чистого хлориду натрію, який також вводили внутрішньошлунково металевим зондом із розрахунку 5% від маси тіла. Сечу збирали впродовж наступних 2 годин у метаболічних клітках. Після збору сечі проводили евтаназію тварин шляхом швидкої декапітації під легкою ефірною анестезією, забір крові проводили в пробірки, зразки отриманої крові стабілізували гепарином.

Біохімічному дослідженню підлягали біологічні рідини організму – плазма крові та сеча. В отриманих зразках плазми крові і сечі проводили аналіз хімічного складу за наступними методиками: загальний білок у сечі визначали фотометрично (довжина хвилі 590 нм) на “СФ-46” („Ломо”, виробництво Росія) сульфосаліциловим методом (Михеева А.И. и соавт., 1969); креатинін плазми крові і сечі визначали також фотометрично на “СФ-46” (довжина хвилі 520 нм) за реакцією з пікриновою кислотою (Рябов С.И. и соавт., 1979); осмоляльність сечі та плазми крові визначали загальноприйнятим кріоскопічним методом на осмометрі „3Д3” (виробництво США) (Рябов С.И. и соавт., 1979), концентрацію нітритів у плазмі крові і сечі визначали фотометрично (довжина хвилі 540 нм) за методикою, запропонованою Емченко Н.Л. и соавт. (1994).

Розрахунки показників функціонального стану нирок проводили за формулами, запропонованими Ю.В. Наточіним (1974), О. Шюк (1981), та А.І. Гоженко (1987), а саме: розраховували екскрецію білку, креатиніну, осмотично активних речовин, нітритів, враховуючи їхню концентрацію у сечі. Стандартизовані величини екскреції названих речовин визначали з урахуванням маси тіла тварин. Про швидкість клубочкової фільтрації судили по величині кліренсу креатиніну. Також визначали фільтраційну фракцію осмотично активних речовин. Для оцінки канальцевого транспорту осмотично активних речовин розраховували загальну кількість реабсорбованих осмотично активних речовин. Функціональну спроможність нирок концентрувати і розводити сечу оцінювали по відношенню концентрації осмотично активних речовин у сечі до їхньої концентрації в плазмі крові. Ефективність осморегулюючої функції нирок характеризували по здатності очищати позаклітинну рідину від осмотично активних речовин.

Статистичну обробку результатів досліджень проводили за допомогою комп’ютерного пакета програм “Exсel”, з використанням критерію Ст’юдента (Лапач С.Н. и соавт., 2000).

Морфологічні дослідження нирок проводили після їх вилучення і занурення в ізотонічний розчин натрію хлориду, с подальшою фіксацією у нейтральному 40% розчині формаліну. Для виконання гістологічних методів дослідження брали шматочок щойно вилученої нирки (її центральну частку). Зрізи товщиною 5-7 мкм готували на мікротомі, забарвлювали гематоксилін-еозином (Саркисов Д.С. и соавт., 1996). На зрізах вивчали зміни в структурній організації нефрону, стан клітин мозкової та кіркової речовини ниркового клубочку, щільність взаємоприлягання сусідніх клітин, епітелій проксимальних та дистальних звивистих канальців, стан ендотелію судинного русла клубочкового апарату, канальцевої ланки нефронів та інтерстиційної тканини.

Вивчення впливу -опромінення на морфо-функціональний стан нирок проводили за наступною методикою. Кожну групу експериментальних тварин (статевонезрілі, статевозрілі, старі щури) опромінювали на гама-терапевтичній установці “Агат-Р”. Опромінення тварин проводили за наступних технічних умов: разова доза 5,82 Гр, поле 20х20, ВДП=75 см, тривалість експозиції 492 с. Під час опромінення тварини перебували у виготовлених клітках-фіксаторах з органічного скла. Дозиметричний контроль проводився дозиметричною службою Одеського онкологічного диспансеру, на базі якого проводили -опромінення. В експеримент опромінених тварин брали через 3 год та через 7 діб після радіаційного впливу. Усі дослідження на щурах різного віку проводилися за умов індукованого діурезу, контролем служили одновікові групи інтактних щурів.

Результати досліджень та їх обговорення.

Функціональний стан нирок статевозрілих щурів через 3 год та 7 діб після -опромінення за умов індукованого водного діурезу. В результаті проведених досліджень на інтактних щурах було встановлено, що при індукованому водному навантаженні реабсорбція води становила 97,21,0%, тоді як через 3 год та на 7 добу після -опромінення вона складала 96,50,4% та 96,60,4% відповідно. В той час, реабсорбція осмотично активних речовин складала 95,80,4% - через 3 год після -опромінення, та 95,60,3 % - через 7 діб, що було дещо нижчим за значення контролю. Внаслідок вказаних змін збільшувалася екскретуєма фракція осмотично активних речовин, яка дорівнювала через 3 год після -опромінення - 4,20,8%, та 4,40,9 % - через 7 діб, що було більше від значень контролю відповідно на 22,7% та 27,9%.

Одночасно, концентрація білку у сечі через 3 год та на 7 добу після опромінення також проявляла тенденцію до збільшення порівняно з контрольними показниками, і переважала останні на 194,6% та 191,5% - відповідно. Поряд зі збільшенням концентрації білку, його екскреція складала 1,30,03 мг/год (р<0,05 - у порівняні з контролем) - через 3 год та 1,20,02 мг/год (р<0,05- у порівняні з контролем) - через 7 діб після -опромінення, що було вищим від показників контролю більш як в десять разів в обох випадках.

Таким чином, впродовж двогодинного періоду після навантаження, нирки опромінених статевозрілих тварин забезпечують реалізацію осморегулюючої функції з виходом на ізоосмолярний режим діяльності, але при цьому збільшення виділення осмотично активних речовин з організму тварин після -опромінення здійснюється переважно за рахунок зниження їхньої реабсорбції.

Оскільки ендотелій, у тому числі й нирковий, відноситься до радіаційночутливих тканин, цікавими були данні отримані при дослідженні обміну нітритів та ниркових механізмів їхньої регуляції. При цьому констатовано, що через 3 год після ?-опромінення рівень нітритів у сечі був вищим (7,30,2 мкмольл ,р<0,05- у порівняні з контролем), ніж у плазмі крові (5,70,9 мкмоль/л, р<0,05- у порівняні з контролем), а через 7 діб після -опромінення вміст його в сечі знижується (до 1,60,6 мкмольл) і практично не змінюється у плазмі крові (5,60,9 мкмольл, р<0,05 - у порівняні з контролем).

Тобто, залишаються деякі відмінності в функціональному стані нирок опромінених статевозрілих тварин відносно контрольних величин, з найбільш рельєфними змінами у канальцевій ланці нефрону, в той час показники яки характеризують клубочкову фільтрацію на 7-у добу спостереження мають позитивну динаміку, насамперед це стосується кліренсу креатиніну.

Функціональний стан нирок статевозрілих щурів через 3 год та 7 діб після -опромінення за умов індукованого сольового діурезу. При дослідженні екскреторної функції нирок статевозрілих щурів за умов сольового навантаження, було встановлено, що вже через 3 год після -опромінення спостерігалося пригнічення водовивідної спроможності нирок, про що свідчить достовірне зниження відносного діурезу, а також екскретуємої фракції речовин. Так, екскреція креатиніну через 3 год після опромінення складала 0,80,1 ммоль/год, що було нижчім від значень контролю, майже, в десять раз. Через 7 діб після -опромінення спостерігалась тенденція до збільшення екскреції креатинину і вона складала 6,01,2 ммоль/год, але і це було нижчим від контролю на 27,7%.

Разом з цим, відмічено підвищення концентрації білку в сечі, так через 3 год після -опромінення вона дорівнювала 46,51,2 мг/л, що було на 64,9% вищим від значень контролю, а через 7 діб його концентрація була в 5,5 рази вища за контрольні показники (рис. 1).

Рис.1. Динаміка змін концентрації білку в сечі статевозрілих щурів через 3 год та 7 діб після -опромінення за умов індукованого водного та сольового навантаження, мг/л.

* р<0,05 – достовірні зміни відносно контрольної групи;

** р<0,05 – достовірні зміни відносно групи тварин через 3 год після ?-опромінення.

При визначені стану осморегулюючої функції нирок було відмічено зниження кліренсу осмотично активних речовин, так через 3 год після -опромінення він дорівнював 1,50,07 мл/год, а через 7 діб - 1,70,05 мл/год, що було нижчим від контролю відповідно на 25% та 15%. Спостерігалось також деяке зниження інтенсивності реабсорбції осмотично активних речовин: через 3 год - (95,20,4%) з наступним її наближенням до норми на 7 добу після -опромінення - (95,7±0,2%).

При визначенні концентрації нітритів у сечі було встановлено, що через 3 год після -опромінення вона зростала і дорівнювала 7,80,3 мкмоль/л, що було більше за значення контролю в 2,3 рази, з її наближенням на 7 добу експерименту до контрольного рівня (3,2±0,3 мкмоль/л).

Отже, у цей період було зареєстровано два явища: 1) збільшення утворення нітритів в організмі тварин; 2) зменшення відсоткового виділення нітритів із сечею по відношенню до їхньої фільтраційної фракції. Встановлено також зниження ефективності осморегулюючої функції нирок, що обумовлено, на наш погляд, насамперед зміною в процесах клубочкової фільтрації.

Проведені морфологічні дослідження показали, що -опромінення статевозрілих щурів за умов індукованого діурезу супроводжується змінами ниркової тканини, які насамперед проявляються зернистою деструкцією проксимальних канальців. Такі зміни виявляються вже через 3 год після -опромінення щурів та на 7 добу спостережень. Окрім цього, спостерігаються дистрофічні зміни клубочків та епітелію збережених канальців. З боку інтерстицію реєструвалася його активація, яка проявлялася візуальним збільшенням кількості гістіоцитів та формуванням інфільтратів навколо некротизованих нефронів.

Функціональний стан нирок статевонезрілих щурів через 3 год та 7 діб після -опромінення за умов індукованого водного діурезу. В результаті проведених досліджень було встановлено, що вже через 3 год після -опромінення у тварин цієї групи реєструється різке збільшення концентрації білку в сечі (53,81,1 мг/л проти контрольних значень - 6,2±0,2 мг/л), а на 7 добу вона складала 91,02,1 мг/л. Це призвело до підвищення його екскреції: 1,130,02 мг/год - у тварин через 3 год, та 3,550,2 мг/год - у тварин через 7 діб після -опромінення, що було вищим за значення контролю - відповідно у 8,1 та 25,4 рази.

Деякі відмінності реєструвалися в осморегулюючій функції нирок у цій групі тварин, ніж у групі статевозрілих щурів. Так, осмоляльність сечі статевонезрілих тварин через 3 год після -опромінення складала 1651,5 мосмоль/кг Н2О, а через 7 діб - 2032,5 мосмоль/кг Н2О, що було нижчим за значення цього показника в групі статевозрілих щурів через 3 год після опромінення - на 26,9%, та через 7 діб - на 23,7%.

У цілому, відповідь нирок статевонезрілих тварин на водне навантаження є більш інтенсивною, ніж в статевозрілій групі, за деяким порушенням транспорту осмотично активних речовин.

При дослідженні обміну нітритів та ниркових механізмів їх регуляції встановлено, що їхня концентрація у плазмі крові зменшувалася через 3 год після -опромінення і складала 1,90,1 мкмоль/л, що було нижче за значення контролю на 17,4%, а через 7 діб підвищувалася і переважала контрольні значення на 26,1%. При цьому, концентрація нітритів у сечі цих тварин підвищувалася через 3 год після -опромінення та переважала значення контролю - на 42,9%, а через 7 діб - на 57,2%. Звертає на себе увагу і той факт, що на фоні зменшення реабсорбції нітритів, (через 3 год після -опромінення - вона дорівнювала 96,062,0%, а через 7 діб - 99,683,0 %, проти контрольних значень - 99,94%), їхня екскретуема фракція через 3 год після -опромінення перевищувала контрольні значення на 40%, в той час як на 7 добу була меншою на 18% відносно останніх.

Одержані результати можна розглядати як порушення ниркового кліренсу нітритів, але цілком можливо, що вони можуть свідчити про підвищення ниркової продукції і екскреції нітритів на тлі системних порушень їх обміну в організмі опромінених тварин.

Функціональний стан нирок статевонезрілих щурів через 3 год та 7 діб після -опромінення за умов індукованого сольового діурезу. В результаті проведених досліджень встановлено, що сольове навантаження провокувало значну протеїнурію. Так, через 3 год після -опромінення рівень білку в сечі складав - 48,01,6 мг/л, що було вищім за значення контролю на 100%, а через 7 діб він переважав показники останнього в 4,6 рази (рис.2).

Рис.2. Динаміка змін концентрації білку в сечі статевонезрілих щурів через 3 год та 7 діб після -опромінення за умов індукованого водного та сольового діурезу, мг/л.

* р<0,05 – достовірні зміни відносно контрольної групи;

** р<0,05 – достовірні зміни відносно групи тварин через 3 год після ?-опромінення.

Паралельно з цим, через 3 год після -опромінення знижувалася реабсорбційна спроможність канальців нирок, щодо води та осмотично активних речовин. Така ж тенденція відносно реабсорбції щодо вищезазначених речовин спостерігалася і на 7 добу після ?-опромінення. Можливо, це пов'язано як із прямою, так і непрямою дією -опромінення на ниркові структури, з яких найбільш чутливим є епітелій канальців нефрону.

З боку виведення нітритів із сечею спостерігали досить суттєві зміни. Так, концентрація нітритів у сечі через 3 год після -опромінення підвищувалася на 44,8% відносно контролю, з подальшим досить суттєвим її зниженням через 7 діб на 32,9% стосовно останнього. Вказане, можливо пов'язано або зі зменшенням реабсорбції нітритів у ниркових канальцях, або зі збільшенням їхнього утворювання нирками, між тим, характер цих змін має загальні риси зі змінами виявленими в експерименті на статевозрілих опромінених тваринах.

При проведенні морфологічних досліджень привертало увагу збільшення в розмірах ниркових тілець за рахунок різкого розширення їх капсули. Порожнина клубочка була різко розширена, її зовнішня мембрана була пухкою, подоцити місцями злущені. Ендотелій капілярів набряклий, цитоплазма мутнувата, ядра округлі. Частина проксимальних канальців характеризувалася руйнуванням зовнішньої мембрани, злущуванням епітелію. Інтерстиційна тканина набрякла та розпушена.

Таким чином, -опромінення в дозі 5,82 Гр викликає в нирках статевонезрілих щурів ранні дистрофічні зміни вже через 3 год після радіаційного ураження, які стійко зберігаються та виявляються на 7 добу експерименту.

Функціональний стан нирок старих щурів через 3 год та 7 діб після -опромінення за умов індукованого водного діурезу. Суттєвий інтерес являють собою дані, отримані при дослідженні функціонального стану нирок старих щурів. Привертає до себе увагу достовірне значиме збільшення як концентрації білку у сечі через 3 год (37,40,2 мг/л проти значень контролю 16,0±0,2 мг/л) і через 7 діб (98,71,8 мг/л) після -опромінення щурів, так і екскреції білку, яка вже через 3 год після ?-опромінення переважала контрольні значення в 2,4 рази, а на 7 добу - в 5,8 рази. Слід також відзначити, що значення екскреції білку в групі старих опромінених тварин були нижчими на 22,4% - порівняно із групою статевонезрілих щурів, та переважали цей показник на 48,3% - в групі статевозрілих.

Цікавим був і той факт, що в даній групі тварин концентрація креатиніну в сечі, на фоні зменшення діурезу, майже не відрізнялася від контрольних показників як через 3 год , так і через 7 діб після -опромінення (рис.3), тоді як для попередніх груп дослідження це явище не характерно.

Рис.3. Динаміка змін концентрації креатиніну у сечі статевозрілих, статевонезрілих, старих тварин через 3 год та 7 діб після -опромінення за умов водного навантаження, ммоль/л.

* р<0,05 – достовірні зміни відносно контрольної групи;

** р<0,05 – достовірні зміни відносно групи тварин через 3 год після ?-опромінення.

Враховуючи той факт, що кліренс креатиніну, який через 3 год після г-?промінення був менший за значення контролю на 23,2%, все ж таки на 7 добу він проявляв тенденцію до збільшення і складав 80,2% від контрольних величин. В зв’язку з цим, можна відмітити, що клубочкова фільтрація в цій групі тварин частково відновлюється. Разом з цим, показники екскреторної фракції осмотично активних речовин різко підвищувались, і через 3 год після ?-опромінення переважали значення контролю в 2,9 рази, що свідчить про порушення як процесів фільтрації, так і, особливо, реабсорбції, можливо внаслідок значного зниження адаптаційних можливостей нирок у цьому віці після дії -опромінення. Проте, слід зазначити, що на 7 добу після радіаційного впливу спостерігається незначна позитивна динаміка цих показників.

В результаті проведених досліджень було встановлено, що концентрація нітритів у сечі старих щурів через 3 год після ?-опромінення знижується на 61,5% - відносно контролю, але на 7 добу експерименту відновлюється і майже досягає рівня контрольних значень.

Функціональний стан нирок старих щурів через 3 год та 7 діб після -опромінення за умов індукованого сольового діурезу За умов сольового навантаження реакція нирок старих щурів була трохи іншою, ніж у групах статевонезрілих та статевозрілих тварин (рис.4), В результаті проведених досліджень встановлено, що порівняно з контролем, значно підвищувалася концентрація білку в сечі через 3 год (162,06,9 мг/л, проти значень контролю - 41,2 мг/л) і через 7 діб (155,04,9 мг/л) після -опромінення тварин, що свідчить про пошкодження як клубочкової так і канальцевої структури нирок. Причому, ступінь збільшення протеїнурії в цієї віковій групі значно перевищував ці показники в групі статевозрілих і статевонезрілих щурів. Разом з цим, порушувалася і фільтраційна здатність нирок у групі старих тварин, про що свідчіть зниження фільтраційної фракції осмотично активних речовин через 3 год після -опромінення - на 68,2% відносно контролю, і через 7 діб - на 67,6% порівняно з останнім. Аналогічна динаміка реєструвалася й у відношенні показників кліренсу осмотично активних речовин. В обміні нітритів слід відзначити, що концентрація нітритів у сечі в організмі старих щурів суттєво знижується через 3 год після ?-опромінення, а на 7 добу дещо відновлюється до контрольного рівня (рис. 4).

Рис.4. Динаміка змін концентрації нітритів у сечі статевозрілих, статевонезрілих, старих тварин через 3 год та 7 діб після -опромінення за умов сольового навантаження, ммоль/л.

* р<0,05 – достовірні зміни відносно контрольної групи;

** р<0,05 – достовірні зміни відносно групи тварин через 3 год після ?-опромінення.

Між тим, в інших групах тварин (статевонезрілих та статевозрілих) динаміка цього показника у відповідь на радіаційне ураження (особливо через 3 год після -опромінення) була зворотною, що можливо пов'язано з порушенням адаптаційних можливостей та функціонального ниркового резерву у тварин в цьому віці.

При проведенні морфологічних досліджень у корковій речовині нирок старих опромінених щурів визначалися клубочки з щільно упакованими капілярними петлями, у зв'язку з чим, їх капсула була майже щілеподібна, мембрана товста, набрякла, розпушена, подоцити злущені. Проксимальні канальці, як і дистальні були з ознаками воскоподібного некрозу.

Таким чином, хоча нирки і відносяться до радіорезистентних органів, однак факт залучення їх у патологічний процес, незалежно від віку, присутній вже через 3 год після ?-опромінення. Пов'язано це, як з ушкодженням паренхіми нирок, так і судинного ендотелію, що призводить до порушення обміну нітритів ендотеліального походження. Вказане, є одним з провідних механізмів, який приводить до порушення судинної реактивності і, як наслідок, до зменшення клубочкової фільтрації, з наступним прогресуванням патологічного процесу в нирках, порушенням кровопостачання, розвитку склеротичних явищ та клітинних дистрофій та формуванням, наприкінці, інтерстиційого нефриту. Віковими особливостями реакції нирок на радіаційне ураження - є велика чутливість цього органу статевонезрілих та статевозрілих тварин і недостатні функціональні ниркові резерви відновлення в організмі старих щурів. Ці патогенетичні особливості необхідно враховувати в клініці радіаційних уражень, особливо у визначені прогнозу патології нирок та розробки патогенетично обґрунтованої терапії та вторинної профілактики радіаційно обумовлених нефропатій.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової проблеми, що полягає в визначенні патогенетичних механізмів порушень функціонального стану нирок щурів, які зазнали впливу одноразового ?–опромінення в дозі 5,82 Гр, а також досліджено загальні закономірності цих порушень та особливості морфологічного стану тканин нирок в віковому аспекті.

1. Встановлена наявність загальних закономірностей збільшення клубочкової фільтрації та екскреції нітритів, а також особливостей функції нирок (осморегулюючої, екскреторної) у щурів різного віку в відповідь на сольове навантаження в порівнянні с водним діурезом при відсутності суттєвих морфологічних змін в тканинах нирок.

2. Функціональний стан нирок щурів різного віку (осморегулююча та екскреторна функції) за умов індукованого діурезу порушується вже через 3 годин після радіаційного впливу, що супроводжується зниженням ефективності осморегулюючої функції нирок майже в 3 рази, про що насамперед свідчить підвищення кліренсу осмотично активних речовин в 2,8 рази, при цьому, протеїнурія більш виражена в групі статевозрілих та статевонезрілих щурів через 3 год, с тенденцією до зростання у 10 разів, через 7 діб після ?-опромінення в кожній віковій групі.

3. Впродовж перших 3 годин після ?-опромінення порушення функціонального стану нирок щурів різного віку за умов індукованого діурезу проявляється зниженням клубочкової фільтрації на 20%. Збільшення екскреції осмотично активних речовин більш ніж в 2,5 рази на фоні зменшення клубочкової фільтрації свідчить про зниження канальцевої реабсорбції, що є найбільшим в групі старих та статевонезрілих щурів, з позитивною динамікою цих змін з боку клубочкової фільтрації на 7 добу дослідів.

4. Доведено, що концентрація нітритів в сечі опромінених тварин різного віку не залежіть від коливання їх вмісту у плазмі крові. В сечі статевозрілих та статевонезрілих щурів концентрація нітритів за умов індукованого діурезу через 3 год та 7 діб після радіаційного впливу перевищує контрольні значення більш ніж в 6 разів, хоча при цьому відмічаються стабільні показники концентрації нітритів в плазмі крові, навпаки, в сечі старих щурів концентрація нітритів має тенденцію до зменшення. Зниження функціональної здатності нирок щодо регуляції обміну нітритів у старих тварин, є проявом вікових особливостей судинного ендотелію.

5. Патофізіологічні зміни нирок у групі статевозрілих, статевонезрілих і старих щурів супроводжувалися морфологічними змінами, які свідчать про пошкодження клубочків і ниркових судин. Ушкодження проксимальних та дистальних звивистих канальців нефрону більш виражені у нирках старих щурів.

6. Нирки належать до радіорезистентних органів, але для виявлення порушень ниркових процесів та функцій необхідно визначати стан клубочкової фільтрації, канальцевої реабсорбції, та осморегулюючої функції нирок, найкраще, в стандартизованих умовах індукованого водного та сольового діурезу.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ праць ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Патогенез поліуричної стадії нефротоксичної гострої ниркової недостатності // Журнал Академії медичних наук України. – 2000. – № 4. – С. 775–781 (соавт. Гоженко А.І., Роговий Ю.Є., Федорук О.С.; дисертантом проведено пошук та огляд літератури, переклад з англійської та оформлення статті).

2. Вплив тотального ?–опромінення на функціональний стан нирок щурів у гострому періоді ушкодження // Одеський медичний журнал. – 2002.– № 5. – С. 18–20 (соавт. Гоженко А.І., Доломатов С.І.; дисертантом проведено пошук літератури, біохімічні дослідження, розрахунок одержаних даних, оформлення статті.)

3. Функціональний стан нирок статевозрілих щурів при променевій хворобі середнього ступеня тяжкості // Одеський медичний журнал – 2003. – № 5. – С. 17–20 (соавт. Гоженко А.І., Доломатов С.І., Цвіговський В.М., Пихтеєв Д.М.; дисертантом виконано біохімічні дослідження сечі та крові, проведено статистичну обробку та розрахунок отриманих даних, оформлення статті).

4. Функціональний стан нирок щурів у різні терміни гострої променевої хвороби // Клінічна та експериментальна патологія (Матеріали ІV національного конгресу патофізіологів України „Фундаментальні аспекти сучасної медицини” з міжнародною участю). – 2004.– № 2, ч.2. – С. 434–436.

5. Вплив тотального ?–опромінення в дозі 5,82 Гр на активність перекисного окислення ліпідів // VIII Міжнародна науково–практична конференція „Сучасні досягнення спортивної медицини, лікувальної фізкультури та валеології”: Тези доповід. – Одеса: Одес. держ. мед. ун-т, 2002. – С. 61–62.

6. Вплив гострого ?–опромінення на ниркові механізми осморегулюючої функції // Міжрегіональна науково–практична конференція „Здобутки клінічної та експериментальної медицини”: Тези доповід. – Тернопіль, 2002. – С. 42–43 (соавт. Комаровський С.О.; дисертантом проведено біохімічні досліди, біохімічний аналіз отриманих результатів та статистична обробки даних, їх розрахунок).

7. Влияние ионизирующего излучения на гомеостатические функции почек половозрелых крыс // Міжнародна наукова конференція в межах року Росії в Україні „Гомеостаз: фізіологія, патофізіологія, фармакологія і клініка”: Тези доповід. – Одеса: Одес. держ. мед. ун-т, 2003 .– С. 51.

8. Функціональний стан нирок щурів у гострому періоді променевої хвороби середнього ступеня тяжкості // Міжнародна науково–практична конференція молодих вчених „Вчені майбутнього”: – Одеса: Одес. держ. мед. ун-т, 2003. – С. 22.

9. Основные закономерности нарушений функций почек крыс разного возраста в условиях радиационного воздействия // „ІІІ Читання ім. В.В.Підвисоцького”: Тези доповід. – Одеса: Одес. держ. мед. ун-т, 2004. - С. 59.

АНОТАЦІЯ

Кузьменко І.А. Патогенез порушень функцій нирок ?-опромінених щурів різного віку. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.03.04. – патологічна фізіологія. – Одеський державний медичний університет МОЗ України, Одеса, 2004.

Дисертація присвячена вивченню механізмів порушень функціонального стану нирок та особливостям змін морфологічних структур нирок різновікових щурів (статевозрілих, статевонезрілих, старих) за умов одноразового впливу ?-опромінення у дозі 5,82 Гр. Усі дослідження на опромінених тваринах були проведені за умов індукованого діурезу (водного та сольового). Вивчено порушення основних ниркових процесів (фільтрації, реабсорбції) та функцій (осморегулюючої, екскреторної). Досліджено особливості ниркового обміну нітритів ендогенного походження. При створенні