МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ
міністерство охорони здоров’я україни
ТЕРНОПІЛЬСЬКА ДЕРЖАВНА медичнА АКАДЕМІЯ
ім. І.Я. ГОРБАЧЕВСЬКОГО
ЛОБОДА Олег Юрійович
УДК: 611.71-018-092.9-017.2:612.014.461.3]-053
МОРФОФУНКЦІОНАЛЬНІ ЗМІНИ В НИРКАХ ПРИ ЗАГАЛЬНІЙ ДЕГІДРАТАЦІЇ У ВІКОВОМУ АСПЕКТІ
14.03.01 – нормальна анатомія
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата медичних наук
Тернопіль – 2004
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Тернопільській державній медичній академії ім. І.Я. Горбачевського МОЗ України.
Науковий керівник:
заслужений діяч науки і техніки України, доктор медичних наук, професор Федонюк Ярослав Іванович, Тернопільська державна медична академія ім. І.Я. Горбачевського МОЗ України, завідувач кафедри анатомії людини.
Офіційні опоненти:
заслужений діяч науки і техніки України, доктор медичних наук, професор Шутка Богдан Васильович, Івано-Франківська медична академія МОЗ України, завідувач кафедри нормальної анатомії.
доктор медичних наук, професор Волошин Микола Анатолійович, Запорізький державний медичний університет МОЗ України, завідувач кафедри нормальної анатомії.
Провідна установа:
Національний медичний університет ім. О.О. Богомольця МОЗ України, кафедра нормальної анатомії людини, м. Київ.
Захист відбудеться 21 червня 2004 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 58.601.01 у Тернопільській державній медичній академії ім. І.Я. Горбачевського МОЗ України (46001, м. Тернопіль, майдан Волі, 1).
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Тернопільської державної медичної академії ім. І.Я. Горбачевського МОЗ України (46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 12).
Автореферат розісланий “ 20 “ травня 2004 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради
доктор медичних наук, професор Я.Я. Боднар
загальна характеристика роботи
Актуальність теми. Однією з актуальних проблем сучасної морфології є вивчення будови організму в його поєднанні з умовами існування, вияв характеру впливу зовнішніх факторів на різноманітні структури організму і дослідження механізмів адаптації до дії довкілля (Ф.В. Меерсон, И.Ю. Малышев, 1993; В.М. Творко и соавт. 1998; П.И. Мельник и соавт., 1998; C.P. Holden, 1997).
Взаємодія організму і середовища розглядається як гомеостатичний процес, тобто пристосування організму до середовища. Одним з функціональних законів фізіології є закон сталості внутрішнього середовища організму в мінливих умовах довкілля, або закон збереження гомеостазу (G. Frindt, 1997). Параметри гомеостазу змінюються мало навіть при значних відхиленнях навколишнього середовища від повного фізіологічного оптимуму. Гомеостаз охоплює весь спектр процесів адаптації, які забезпечують відносну стабільність біологічних систем у мінливих умовах зовнішнього середовища, а також усі фази і цикли життєдіяльності (О.Л. Федоров, 1989; Л.Н.Иванова, 1995). Проте характер та формування змін, які виникають при цьому на різних рівнях організації живого, вивчені недостатньо (В.З.Сикора, 1995; M. Bonilla-Felix, W. Jiang, 1998). Розуміння характеру морфологічних змін та адаптаційних реакцій організму і окремих органів при впливах екстремальних факторів середовища дасть можливість керувати цими реакціями і підвищувати резистентність організму (В.З. Сикора, 1995; А.Н.Котеров, 1999).
Робота людини в гіпертермічних умовах, інтенсивні тренування чи виснажлива робота, ряд хірургічних та інфекційних захворювань, а також різні захворювання дитячого віку, супроводжуються зневодненням організму (С.И. Аксёнов, 1990; Я.Я. Боднар, 1995). Воно викликається як обмеженням поступлення води, так і її надмірними втратами. Інтенсивне зневоднення призводить до розвитку ускладнень, які розглядаються як гіповолемічна форма шоку (H.A. Elsheikh, I.A. Osman, A.S. Abdullah, 1997).
Серед органів, які забезпечують збереження гомеостазу, найбільшу роль відіграють нирки, оскільки вони регулюють водний баланс, кислотно-лужний стан, іонний склад крові, рівень артеріального тиску, виводять із організму азотисті продукти розпаду білків, а також виконують ендокринну та інші функції (Л.Я.Федонюк, 2002; S.Gambaryan, 1997).
В літературі є численні повідомлення про зміни в нирках при зневодненні організму, однак в них відображені гістохімічні (Т.И. Батчаева, 1985; А.Д. Браун, Т.П.Моженок, 1987), гормональні (В.М. Гонтмахер, 1975; Е.В. Гембицкий, Г.М. Новожилов, 1987), пато-морфологічні (Е.П. Мельман, Б.В. Шутка, 1988; Л.Я.Федонюк, 2002), функціональні (В.М. Гордиенко и соавт., 1998). Проте в доступній нам літературі немає комплексного вивчення структурних компонентів даного органа в динаміці при різних ступенях зневоднення. Відсутні також детальні морфологічні відомості про зміни в нирках при зневодненні у віковому аспекті.
Важливими є дослідження реадаптаційних перетворень в органах сечової системи під дією дегідратації, що дасть можливість прогнозувати характер деструктивних змін і встановити той момент, коли в нирках починаються незворотні структурні процеси.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами.
Дисертаційна робота виконана відповідно до планів наукових досліджень Тернопільської державної медичної академії та є частиною науково-дослідної роботи кафедри нормальної анатомії за № 0195U009226 “Закономірності морфогенезу кісток скелета та деяких внутрішніх органів під впливом зневоднення організму у тварин, адаптованих до дегідратації”. У її виконанні автор провів дослідження структурних змін нирки за умов загальної дегідратації, що послужило підставою дисертаційної роботи. Тема дисертації затверджена вченою радою Тернопільської державної медичної академії ім. І.Я.Горбачевського МОЗ України (23.02.99 р., протокол № 8) та ПК МОЗ і АМН України “Морфологія людини” (19.12.02 р., протокол № 41).
Мета дослідження. Встановити закономірності морфологічних змін в нирках щурів різних вікових груп за умов різного ступеня загального зневоднення, а також з’ясувати характер репаративних процесів в постдегідратаційному періоді.
Задачі дослідження.
1. Провести порівняльний аналіз макрометричних, гістологічних, ультраструктурних, морфометричних показників структурних компонентів нирок інтактних щурів різних вікових груп.
2. Дослідити макрометричні, морфологічні та морфометричні зміни в нирках щурів статевонезрілого віку при загальній дегідратації організму легкого, середнього та тяжкого ступенів.
3. Встановити ступінь макрометричних, морфологічних та морфометричних змін в нирках тварин репродуктивного віку при різних ступенях загального зневоднення.
4. З’ясувати характер макрометричних, морфологічних та морфометричних змін в нирках тварин старечого віку при загальному зневодненні легкого, середнього та тяжкого ступенів.
5. Виявити закономірності відновних процесів у нирках тварин статевонезрілого, репродуктивного та старечого віку після припинення дії тяжкого ступеня загального зневоднення.
Об’єкт дослідження. Нирки щурів різних вікових груп.
Предмет дослідження. Морфофункціональні зміни в нирках при загальній дегідратації у щурів різних вікових груп.
Методи дослідження. Макрометричні – для визначення органних змін, гістологічні – світлооптичні, електронно мікроскопічні, які дозволяють встановити якісні зміни компонентів нирки на різних рівнях структурної організації. Морфометричні, які забезпечують отримання кількісних параметрів структурних компонентів органа, статистичні - забезпечують аналіз достовірності отриманих числових даних.
Наукова новизна одержаних результатів. Вперше виявлені особливості морфологічних, макрометричних, морфометричних, електронномікроскопічних змін структурних компонентів нирок щурів під впливом загальної дегідратації організму різного ступення в різних вікових групах тварин. Вперше з’ясовані закономірності пристосувально-компенсаторних реакцій нирок тварин залежно від часу дії загального зневоднення та біологічного віку особини.
Вперше в динаміці досліду встановлені закономірності реадаптаційних перетворень у нирках щурів різних вікових груп після перенесеного сублетального загального зневоднення.
Практичне значення одержаних результатів. Отримані дані, що характеризують закономірності морфологічних змін в структурних компонентах нирок тварин різних вікових періодів під дією загальної дегідратації легкого, середнього та тяжкого ступенів, можуть бути підставою для прогнозування спрямованості деструктивних процесів при патологічних станах, що супроводжуються дегідратаційним синдромом. Результати проведеного дослідження є теоретичною основою для розробки адекватних методів корекції деструктивних змін в нирках, які виникають у віддалені терміни після відновлення водно-електролітного балансу організму.
Результати дослідження можуть бути використані на кафедрах нормальної і патологічної анатомій, гістології та ембріології, урології та інших у медичних вузах, науково-дослідних лабораторіях та закладах біологічного профілю.
Результати дослідження впроваджені у навчальний процес та науково-дослідну роботу кафедри анатомії людини, оперативної хірургії та гістології медичного факультету Ужгородського державного університету; кафедр гістології Національного державного медичного університету ім. О.О. Богомольця, Луганського державного медичного університету; кафедр анатомії людини Буковинської державної медичної академії, Запорізького державного медичного університету, Івано-Франківської державної медичної академії, Львівського державного медичного університету, Української медичної стоматологічної академії, Вінницького державного медичного університету, Донецького державного медичного університету ім. М. Горького; кафедри оперативної хірургії та топографічної анатомії Одеського державного медичного університету; кафедри анатомії і фізіології сільськогосподарських тварин Кримського державного аграрного університету; кафедри анатомії свійських тварин Національного аграрного університету ім. акад. В.Г.Касьяненко; кафедри анатомії і фізіології людини Волинського державного університету ім. Л.Українки; кафедри валеології Мелітопольського педагогічного інституту.
Особистий внесок здобувача. Автором самостійно підібрана та проаналізована література з проблеми дослідження. Особисто проведені експериментальні, макроскопічні, морфологічні, морфометричні дослідження, статистична обробка, аналіз і узагальнення отриманих результатів, сформульовані основні положення та висновки. У наукових працях, опублікованих у співавторстві, здобувачем виконано експериментальні дослідження, отримані та проаналізовані дані, зроблено узагальнення і висновки.
Апробація результатів дисертації. Результати досліджень оприлюдненні на: І Міжнародному конгресі морфологів Вірменії (Єреван, 1998), ІІ Європейському Анатомічному Конгресі (Тімішоаре, 1998), науковій конференції „Биомедицинские й биосоциальные проблеми интегративной антропологи”, (Санкт-Петербург,1999), Всеросійській науково-практичній конференції хірургів (П’ятигорськ, 1999), науково-практичній підсумковій конференції „Здобутки клінічної та експериментальної медицини” (Тернопіль, 1999), 2-му азіатському міжнародному конгресі Анатомів (Китай, 1999), 4-му Міжнародному конгресі з інтегративної антропології (Санкт-Петербург, 2002).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 13 наукових праць, з яких 5 статей у фахових виданнях, рекомендованих ВАК України, 1 - у збірниках статей, 7 - у матеріалах конференцій і конгресів.
Структура і об’єм дисертації. Матеріали дисертації викладено на 166 сторінках машинописного тексту (обсяг тексту основної частини становить 131 сторінку). Дисертація складається із вступу, п’яти розділів, висновків, переліку використаних джерел, який включає 246 бібліографічні описи, додатків. Робота ілюстрована 54 рисунками та 10 таблицями.
Основний зміст роботи
Матеріали і методи дослідження. Всі експерименти на тваринах проводились з дотриманням Міжнародних принципів Європейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для експериментів та інших наукових цілей (Страсбург, 1985).
Матеріалом для досліджень були нирки 216 білих безпородних щурів-самців трьох вікових груп. Експерименти проводилися з метою вивчення впливу загального зневоднення на структурні компоненти нирок щурів. При виборі піддослідних тварин виходили з того, що білі щурі є зручнішими для групового експерименту (И.П. Западнюк, 1983) і за загальним розподілом кровоносних судин і будови структурної одиниці нирки – нефрона, який має певну подібність із такою структурою нирки людини, а також тим, що показники водно-сольового обміну у щурів близькі до такого обміну у людини (А.Д. Слоним, 1979).
За В.Ф.Жалко-Титаренко існує три ступені дегідратації: легкий (І ступінь) - коли дефіцит води сягає 2-5 % ваги тіла; середній (II ступінь) - якщо дефіцит води становить 5-10 % від ваги тіла; тяжкий (III ступінь) - дефіцит води становить понад 10 % від ваги тіла. Ця класифікація була взята за основу при постановці експериментів. Загальне зневоднення організму тварин досягалося за методикою А.Д.Соболевої (1980). Тварин годували висушеним до постійної ваги вівсом з абсолютним обмеженням води.
Експериментальні тварини були поділені на три серії залежно від віку. І серія досліджень проведена на статевонезрілих щурах віком біля двох місяців з масою тіла 100-120 г; II серію досліджень проводили на тваринах репродуктивного періоду віком п’ять місяців з масою тіла 150-160 г; III серію досліджень проводили на тваринах старечого віку (20 місяців), маса яких була більше 200 г.
Тварини в кожній серії були розподілені на три групи, залежно від ступеня зневоднення: легкий, середній, тяжкий. Третя група тварин кожної серії в свою чергу була поділена на підгрупи з метою вивчення динаміки відновних процесів у нирках щурів в різні терміни після закінчення зневоднення тяжкого ступеня: 1, 3 і 6 тижні. Ці тварини переводились на звичайний режим харчування. Після завершення певного експерименту тваринам проводили декапітацію під ефірним наркозом і брали для дослідження нирки від 6 тварин кожної групи.
Експерименти і вилучення нирок для досліджень проводили у літній період, в один і той же час доби між 10.00 та 12.00 у спеціальному приміщенні при температурі оточуючого повітря 18–20 0С.
Для морфологічних досліджень матеріал забирали у попередньо зважених тварин всіх груп. Зразу ж після видалення нирки, її зважували і вирізали із середньої частини шматочки товщиною біля 5 мм для гістологічних досліджень.
Матеріал фіксували протягом 2–3 тижнів в 10 % розчині нейтрального формаліну, зневоднювали в спиртах і заливали у парафінові блоки. Зрізи товщиною 5–6 мкм, забарвлені гематоксилін-еозином та за методом ван-Гізона, досліджували у світлооптичному мікроскопі і документували за допомогою мікроскопа МБД-6.
Забір матеріалу для електронно–мікроскопічних досліджень проводили згідно загальноприйнятих методик (Б. Уіклі, 1975). Для цього вирізали маленькі шматочки із середньої частини кіркової речовини нирки, фіксували у 2,5 % розчині глютаральдегіду, постфіксацію здійснювали 1 % розчином чотириокису осмію, зневоднювали в спиртах і ацетоні та заливали в суміш епоксидних смол. Ультратонкі зрізи, виготовлені на ультрамікротомі УМПТ-7, забарвлювали 1 % водним розчином уранілацетату, контрастували цитратом свинцю згідно методу Рейнольдса та вивчали в електронному мікроскопі ЕМВ-100 ЛМ.
Вагоме місце серед морфологічних досліджень посідають макрометричні та морфометричні методи, які дають можливість об’єктивніше оцінювати морфофункціональний стан гістологічних структур в нормі, а також прослідкувати перебіг пристосувально-компенсаторних та патологічних процесів в них (Г.Г. Автандилов, 1990). Вивчались в нормі і в динаміці дослідів вагові показники тіла щурів, лівої і правої нирок. При макроскопічних дослідженнях вимірювали лінійні розміри органа – довжина, ширина, товщина, а також висота і ширина воріт нирок.
Для об’єктивної характеристики адаптаційних та деструктивних змін стану ниркових тілець проводили їх морфометрію, використовуючи систему візуального аналізу гістологічних препаратів. Зображення на екран телевізора Panasonic70 TC-2170 R виводили з мікроскопу ЛОМО Биолам И за допомогою відеокамери Sony CCD-IRIS. При об’єктиві х16 зображення об’єктів на екрані було збільшене в 1200 разів. Дослідження проводили у визначені терміни досліду в препаратах, забарвлених гематоксиліном та еозином. В межах кіркової речовини нирки оцінювали діаметри і площі ниркових тілець, судинних клубочків нефронів та капсули.
Одержаний в результаті експерименту цифровий матеріал був систематизований, а його обробка проводилась за методом Стьюдента на персональному комп’ютері AMD-К6. Зміни вважали достовірними коли помилка була менше 5 % (р <0,05).
Результати дослідження та їх обговорення
Морфологічні дослідження нирок щурів різних вікових груп (дорепродуктивні, статевозрілі, старечі) в умовах норми підтвердили загальні закономірності структурної організації її компонентів (К.Л. Лазарев, 1979; J.W. Verlander, 1998; Ю.И. Афанасьев, 1999). Проте вагові показники, лінійні розміри нирки у різних вікових групах значно відрізняються.
У щурів дорепродуктивного віку маса лівої та правої нирок приблизно однакові: лівої – 0,39±0,01 г, правої – 0,40±0,01 г. Маса нирки у тварин репродуктивного віку у 1,61 рази більша і становить: лівої – 0,63±0,02 г та правої – 0,64±0,02 г. Вагові показники нирки щурів старечого віку у порівнянні з масою нирки репродуктивних щурів збільшені на 16 % (ліва нирка – 0,73±0,03 г, права нирка – 0,74±0,02 г). Спостерігалося також і зростання маси тіла інтактних тварин: дорепродуктивного віку – 113,0±2,4 г, щурі статевозрілого віку - були важчими на 35,40 % (153,0±2,9 г), вагові показники щурів старечого віку зросли у 1,35 рази і становлять 207,5±6,2 г.
При вивченні лінійних розмірів нирок щурів дорепродуктивного віку встановлені такі показники: довжина становить 10,26±0,20 мм, ширина – 6,58±0,15 мм, а товщина – 4,64±0,10 мм. У щурів репродуктивного віку на 38 % збільшена довжина нирки (14,20±0,35 мм), на 25 % – ширина (8,23±0,20 мм) і на 34 % – товщина нирки (6,23±0,17 мм) порівняно з лінійними показниками нирок щурів дорепродуктивного віку. Довжина нирки щурів старечого віку збільшена у 1,06 рази (15,05±0,43 мм), ширина - у 1,07 рази (8,80±0,25 мм), а товщина – у 1,08 рази (6,72±0,13 мм) відносно макроскопічних показників нирок статевозрілих щурів.
Латеральний край нирки випуклий, в середній вигнутій частині медіального краю лежать ворота, через які входять ниркові артерії і нерви, а виходять ниркова вена, лімфатичні судини і сечівник. Лінійні розміри воріт нирок щурів різного віку мають достовірні відмінності їх показників. Так, висота воріт нирки щурів дорепродуктивного віку становить 2,30±0,07 мм, а ширина – 2,21±0,08 мм. У статевозрілих щурів висота воріт нирки збільшується в 1,37 рази, а ворота ширші в 1,27 рази, порівняно з такими ж показниками щурів дорепродуктивного віку. Ворота щурів старечого віку більші, ніж у тварин репродуктивного віку: висота збільшена на 5 %, а ширина - на 6(див. табл.1).
Таблиця 1
Вагові та макрометричні показники нирок щурів різних вікових груп
Показники | Норма | Ступінь зневоднення | Термін реадаптації
легкий | середній | тяжкий | 1 тиж | 3 тиж | 6 тиж
дорепродуктивного віку (М ± m)
Маса
тіла, г | 113,0
2,4 | 106,8
2,4* | 90,3±
2,3 | 75,5±
1,9 | 85,6±
2,0 | 102,8±
3,8 | 126,8±
2,3
Маса лівої нирки, г | 0,39±
0,01 | 0,38±
0,02* | 0,36±
0,01 | 0,32±
0,01 | 0,34±
0,01 | 0,38±
0,01* | 0,40±
0,02*
Маса правої нирки, г | 0,40±
0,01 | 0,39±
0,02* | 0,37±
0,01 | 0,33±
0,02* | 0,35±
0,01 | 0,39±
0,01* | 0,41±
0,02
Довжина нирки, мм | 10,26±
0,20 | 9,75±
0,18* | 9,24±
0,16 | 8,30±
0,17 | 9,03±
0,19 | 9,74±
0,21* | 10,47±
0,22*
Ширина нирки, мм | 6,58±
0,15 | 6,18±
0,21* | 5,78±
0,19 | 5,14±
0,17 | 5,74±
0,21 | 6,19±
0,23* | 6,74±
0,26*
Товщина нирки, мм | 4,64±
0,10 | 4,33±
0,14* | 4,06±
0,11 | 3,53±
0,10 | 3,99±
0,12 | 4,31±
0,17* | 4,78±
0,15*
Висота воріт, мм | 2,30±
0,07 | 2,19±
0,08* | 2,13±
0,08 | 2,03±
0,05 | 2,11±
0,06 | 2,20±
0,06* | 2,35±
0,07*
Ширина воріт, мм | 2,21±
0,08 | 2,12±
0,06* | 2,07±
0,07 | 1,97±
0,05 | 2,05±
0,08 | 2,14±
0,06* | 2,24±
0,07*
репродуктивного віку (М ± m)
Маса
тіла, г | 153,1
2,9 | 150,3
3,9* | 136,7
2,6 | 125,7
2,1 | 129,7
2,5 | 137,5
2,6 | 159,2
3,0*
Маса лівої нирки, г | 0,63
0,02 | 0,60
0,03* | 0,55
0,02 | 0,41
0,01 | 0,47
0,02 | 0,55
0,02 | 0,66
0,03*
Маса прав. нирки, г | 0,64
0,02 | 0,61
0,03* | 0,56
0,02 | 0,43
0,01 | 0,49
0,02 | 0,56
0,02 | 0,68
0,03*
Довжина нирки, мм | 14,20±
0,35 | 13,83±
0,41* | 13,29±
0,37 | 11,77±
0,92 | 12,91±
0,40 | 13,73±
0,42 | 14,54±
0,37*
Ширина нирки, мм | 8,23±
0,20 | 7,88±
0,24* | 7,45±
0,21 | 6,59±
0,17 | 7,34±
0,23 | 7,79±
0,40 | 8,51±
0,45*
Товщина нирки, мм | 6,23±
0,17 | 5,86±
0,14* | 5,53±
0,17 | 4,84±
0,15 | 5,47±
0,14 | 5,84±
0,16 | 6,48±
0,18*
Висота воріт, мм | 3,15±
0,11 | 3,03±
0,09* | 2,98±
0,08 | 2,83±
0,09 | 2,92±
0,07 | 3,03±
0,12 | 3,25±
0,11*
Ширина воріт, мм | 2,80±
0,07 | 2,73±
0,09* | 2,67±
0,07 | 2,59±
0,08 | 2,65±
0,11 | 2,75±
0,10 | 2,86±
0,12*
старечого віку (М ± m)
Маса
тіла, г | 207,5±
6,2 | 202,5±
8,4* | 180,0±
7,1 | 159,2±
7,5 | 166,7±
7,3 | 182,5±
8,1 | 194,5±
8,9
Маса л. нирки, г | 0,73±
0,03 | 0,67±
0,02* | 0,58±
0,03 | 0,49±
0,03 | 0,53±
0,03 | 0,59±
0,02 | 0,63±
0,03
Маса пр. нирки, г | 0,74±
0,02 | 0,68±
0,02* | 0,59±
0,04 | 0,49±
0,03 | 0,54±
0,03 | 0,60±
0,04 | 0,64±
0,04
Довжина нирки, мм | 15,05±
0,43 | 14,74±
0,34* | 14,14±
0,37 | 12,63±
0,29 | 13,26±
0,34 | 13,85±
0,25 | 14,31±
0,32
Ширина нирки, мм | 8,80±
0,25 | 8,78±
0,29* | 8,09±
0,25 | 7,23±
0,21 | 7,64±
0,19 | 7,99±
0,21 | 8,28±
0,28
Товщина нирки, мм | 6,72±
0,13 | 6,51±
0,22* | 6,17±
0,17 | 5,38±
0,14 | 5,79±
0,19 | 6,05±
0,21 | 6,24±
0,19
Висота воріт, мм | 3,31±
0,07 | 3,23±
0,05* | 3,14±
0,09 | 3,01±
0,07 | 3,04±
0,06 | 3,07±
0,07 | 3,14±
0,09
Ширина воріт, мм | 2,97±
0,06 | 2,91±
0,05* | 2,85±
0,07 | 2,76±
0,06 | 3,31±
0,08 | 2,79±
0,07 | 2,85±
0,06
Примітка: Р >0,05 відносно показників інтактних тварин,
* Р1<0,05 у всіх інших випадках.
Особливу увагу кіркової речовини нирок представляють ниркові тільця і їх фільтраційний бар’єр, де відбувається початковий етап сечоутворення – фільтрація. Цей бар’єр складається із клітинних (ендотеліоцити, подоцити) та неклітинного (базальна мембрана) компонентів (Hertzan Levy S., 1997). В нормі у різних вікових групах тварин діаметри і площа ниркових тілець, судинних клубочків та просвіти капсул мають різні значення (табл. 2).
Таблиця 2
Морфометричні показники компонентів ниркових тілець у щурів
різних вікових груп
Показники | Норма | Ступінь зневоднення | Термін реадаптації
легкий | середній | тяжкий | 1 тиж | 3 тиж | 6 тиж
дорепродуктивного віку (М ± m)
d ниркового тільця, мкм | 67,60±
1,34 | 65,89±
2,09* | 62,32±
2,67 | 56,56±
2,54 | 61,21±
2,89 | 65,19±
3,41* | 66,23±
3,22
S ниркового тільця, мкм2 | 3585±
52 | 3406±
89* | 3047±
146 | 2509±
123 | 2940±
128 | 3334±
154 | 3441±
168*
d судинного клубочка, мкм | 64,60±
1,88 | 62,68±
2,83* | 58,55±
2,13 | 52,02±
2,54 | 57,43±
2,06 | 61,85±
2,88 | 63,10±
3,13*
S судинного клубочка, мкм2 | 3274±
44 | 3082±
104* | 2689±
98 | 2123±
115 | 2588±
127 | 3011±
137 | 3124±
145*
S порожни-ни капсули, мкм2 | 311,4±
6,0 | 323,8±
8,6* | 358,1±
11,5 | 386,2±
8,6 | 351,9±
11,0 | 331,2±
13,9 | 317,6±
14,3*
репродуктивного віку (М ± m)
d ниркового тільця, мкм | 78,34
2,94 | 76,76
2,05* | 73,49
3,12 | 67,39
3,29 | 73,49
3,67 | 76,36
2,88* | 77,16
3,54*
S ниркового тільця, мкм2 | 4815
123 | 4622
183* | 4237
168 | 3563
159 | 4237
197 | 4574
238* | 4670
219*
d судинного клубочка, мкм | 74,07
2,94 | 72,26
3,14 | 68,50
3,33 | 61,49
3,06 | 68,35
2,54 | 71,61
2,88* | 72,59
3,67*
S судинного клубочка, мкм2 | 4304
188 | 4097
174* | 3681
169 | 2966
155 | 3665
169 | 4023
194* | 4134
217*
S порожни-ни капсули, мкм2 | 510,3
14,8 | 525,3
19,7* | 556,2
22,1 | 597
20,8 | 571,5
21,5 | 551,1
26,7* | 535,7
22,7*
старечого віку (М ± m)
d ниркового тільця, мкм | 91,23±
2,81 | 87,98±
3,43* | 81,08±
3,94 | 72,98±,
3,54 | 79,53±
3,67 | 84,11±
4,28 | 86,55±
3,06
S ниркового тільця, мкм2 | 6529±
228 | 6072±
208* | 5158±
229 | 4179±
187 | 4962±
240 | 5549±
267 | 5876±
274
d судинного клубочка, мкм | 86,28±
2,81 | 82,73±
3,27* | 74,77±
3,94 | 65,37±
3,34 | 72,79±
3,80 | 78,04±
3,54 | 80,88±
3,91
S судинного клубочка, мкм2 | 5840±
78 | 5369±
164* | 4387±
194 | 3352±
150 | 4156±
219 | 4778±
245 | 5132±
267
S порожни-ни капсули, мкм2 | 688,8±
26,0 | 702,6±
30,4* | 771,5±
29,5 | 826,6±
26,9 | 805,9±
28,1 | 771,5±
29,3 | 743,9±
31,5
Примітка: Р >0,05 відносно показників інтактних тварин,
* Р1<0,05 у всіх інших випадках.
Гістологічні дослідження структурних компонентів кіркової речовини нирок різних вікових груп щурів в нормі на світлооптичному і ультраструктурному рівні не встановили відмінностей загальних рис структурної організації компонентів нефрона і кровоносних капілярів судинного клубочка та перитубулярної системи.
Внаслідок впливу зневоднюючого фактора легкого ступеня в паренхімі нирок різних вікових груп спостерігаються незначні зміни. Так вагові середні показники маси тіла, лівої і правої нирок експериментальних тварин через три доби після загального зневоднення статистично недостовірно відрізняються від таких показників інтактних тварин (див. табл. 1). Гістологічні світлооптичні спостереження також не встановили особливих структурних змін паренхіми і судинної системи органу. Спостерігаються незначні зміни і, в основному, в епітелії, що вистилає стінки звивистих канальців. Епітеліоцити проксимальних канальців характеризуються посиленням базофілії цитоплазми, зменшенням розмірів ядер, збільшенням гетерохроматинових ділянок каріоплазми.
На ультраструктурному рівні зустрічаються окремі ділянки апікальних поверхонь епітеліоцитів проксимального відділу, на яких погано виражена облямівка. Просвіти таких канальців виглядають дещо зменшеними. Ниркові тільця добре збережені, структура судинних клубочків мало змінена, а просвіти капсул помірні. Морфометричні дослідження встановили незначне зменшення діаметру на 2,59 % (65,89±2,09 мкм) і площі ниркових тілець на 5,26 % (3406±89 мкм2) порівняно з показниками інтактних щурів дорепродуктивного віку. При цьому діаметр і площа судинних клубочких становить 62,68±2,83 мкм і 3082±104 мкм2 – діаметр зменшується в 1,03 рази, а площа в 1,06 рази. Проте, площа порожнини капсули збільшується на 3,97 % становить 323,8±8,6 мкм2, що не достовірно відрізняється від показників інтактних тварин. Подібні морфометричні недостовірні числові відмінності встановлені в нирках щурів середньої і старечої вікових груп (див. табл. 2).
Маса тіла тварин репродуктивного віку зменшується на 10,8 % (середня ступінь) і на 17.9 % (тяжка ступінь). Середні значення маси нирки також знижуються: лівої - на 12,7 %, правої - на 12,5(середня ступінь), лівої - на 34,9 %, правої - на 32,8 % (тяжка ступінь). Маса тіла тварин старечого віку зменшується на 13,8 % (середня ступінь) і на 23,3 % (тяжка ступінь). Відмічається зменшення і середніх значень маси нирки: лівої - на 20,6 %, правої - на 20,3 % (середня ступінь), лівої - на 32,9 %, правої - на 33,8 % (тяжка ступінь). Подібна тенденція змін встановлена для макроскопічних показників, що характеризують лінійні розміри нирок тварин різних вікових груп (див. табл. 1). Достовірно, порівняно з контролем, зменшуються довжина, ширина, товщина, розміри воріт нирок.
При дослідженні гістологічних препаратів та ультратонких зрізів паренхіми нирок при дегідратації середнього ступеня спостерігається наростання структурних змін всіх компонентів нефрона та судинного русла.
При дії загального зневоднення з’являються ознаки порушення клубочкової фільтрації, про що свідчать зміни і пошкодження структур гломерулярного фільтра. Перші ознаки порушень реєструються на ультраструктурному рівні (Э.С. Севергина, 1991; Б.Н. Цыбель, А.Я. Тернер, 1991). Індикаторами зрушень в структурах клубочково-канальцевої системи є базальні мембрани стінки гемокапілярів, мембранні формування епітелію, що підтверджується даними інших дослідників (А.П. Авцин, В.А. Шахламов, 1979; А.Н. Тихомиров и др., 1988).
Вже при середньому ступені зневоднення відмічена реакція структур гломерулярного фільтра (ендотелію, базальної мембрани капіляра та подоцитів) на пошкоджуючий фактор. Зміни фільтраційного бар’єру тісно пов’язані із змінами базальної мембрани капілярів, яка в міру зростання впливу на неї зневоднюючого фактора потовщується, стає гомогенною, осміофільною, втрачає свою тришарову будову. Поступово піддаються дистрофії подоцити та ендотелій капілярів.
Морфометричні дослідження показали, що гіпотрофічні зміни ниркових тілець при впливі середнього ступеня зневоднення проявляються достовірним зменшенням у 1,18 рази середніх значень ниркових тілець, у 1,22 рази - площі судинного клубочка і у 1,15 рази зростає просвіт капсули. Відповідно у статевозрілих тварин у 1,14 рази зменшується площа ниркових тілець, у 1,17 рази - площа судинного клубочка і у 1,09 рази зростає просвіт капсули. У щурів старечого віку ці показники також достовірно змінені: у 1,27 рази зменшується площа ниркових тілець, у 1,33 рази площа судинного клубочка і у 1,12 рази зростає просвіт капсули.
Гістологічні дослідження звивистих канальців показали, що епітеліоцити проксимального відділу нефрона втрачають базофілію цитоплазми. Збільшуються просвіти канальців, вони чітко визначаються на препаратах. Субмікроскопічно частково порушуються мікроворсинки на апікальній поверхні та базальна посмугованість, упорядковане розташування та структура мітохондрій епітеліоцитів. Компенсаторно-пристосувальні зміни у вигляді гіпертрофії різних відділів канальцево-клубочкової системи більше проявляються в проксимальних канальцях нефрона і менше в дистальних канальцях. Зазвичай епітеліальні клітини гіпертрофуються за рахунок збільшення їх площі, кількості органел, складок базальної плазматичної мембрани, відображаючи тим самим посилення їх функціональних можливостей (М.Ш. Аминова, Э.Д. Буниат-Задэ, 1988).
Світлооптичні, електронномікроскопічні та морфометричні дослідження показали, що в умовах тяжкого ступеня дегідратації відбуваються найбільш виражені деструктивні зміни всіх компонентів нефрона, переважають дистрофічні зміни над пристосувально-компенсаторними.
Слід відмітити, що в цей період експерименту частина ниркових тілець збільшується в розмірах, але більшість – зменшується, атрофуються, помітно зменшуються їх розміри, спостерігається різка базофілія клітин внутрішнього та зовнішнього листків капсули Шумлянського–Боумена. В деяких ниркових тільцях судинні клубочки зморщуються, просвіти капсул Шумлянського–Боумена збільшуються. Епітеліоцити, базальна мембрана і ендотеліоцити пошкоджуються, в мезангії деяких клубочків спостерігається поліморфізм ядер.
Атрофічно-дистрофічні зміни ниркового тільця, які спостерігаються при тяжкому ступені зневоднення і проявляються зморщенням судинних клубочків та запустінням ниркових тілець, негативно впливають і на кровопостачання та живлення звивистих канальців, що викликає порушення їх структури та функції (О.Л. Федорова и др., 1981). Ступінь ураження змінених ділянок неодинакова в різних відділах канальців, що показує на асинхронну реакцію їх на дегідратацію. Подібний розвиток структурних зрушень залежить від факторів: морфофункціональних особливостей різних відділів нефрона, характеру їх метаболізму, чутливості до змінених умов, послідовності включення запасних резервних нефронів у компенсаторно-пристосувальні реакції а також інших факторів, які призводять до асинхронної відповіді структур нирки на патологічні подразники (В.А. Шахламов, Б.В. Шутка, 1996, 2001).
В епітелії канальців змінюються їх плазматичні мембрани, причому деструкції, при середньому і, особливо, при тяжкому ступенях дегідратації, піддається апікальна частина клітин, що містить мікроворсинки. Встановлені також порушення в базальних частинах, де зникає “посмугованість” – складки плазмолеми. Це проявляється збільшенням розмірів проксимальних канальців, зменшенням висоти епітеліоцитів та розширенням просвіту.
Морфометричні дослідження ниркових тілець і їх компонентів при тяжкому ступені дегідратації показали, що гіпотрофічні і атрофічні зміни більшості структур призводять до суттєвих достовірних зменшень середніх значень. Так у статевонезрілих тварин площа ниркового тільця зменшується у 1,42 рази, площа судинного клубочка - у 1,54 рази, у 1,24 рази зростає просвіт капсули. Відповідно у статевозрілих тварин у 1,35 рази зменшується площа ниркових тілець, у 1,45 рази - площа судинного клубочка і у 1,17 рази зростає просвіт капсули. У щурів старечого віку ці показники також достовірно змінені – у 1,56 рази зменшується площа ниркових тілець, у 1,74 рази - площа судинного клубочка і у 1,20 рази зростає просвіт капсули (див. табл. 2).
Таким чином, отримані вагові, макрометричні, морфометричні і гістологічні дані експериментальних тварин різних вікових груп свідчать, що при середньому і тяжкому ступені загального зневоднення більше змінюються і пошкоджуються нирки статевонезрілих та старих і менше нирки статевозрілих щурів.
Наступним завданням проведених нами досліджень було виявлення закономірностей і динаміки відновних процесів у нирках тварин статевонезрілого, репродуктивного та старечого віку після припинення дії тяжкого ступеня загального зневоднення. Для вирішення питання про зворотність встановлених морфологічних змін структурних компонентів органа проведені експерименти із реадаптації тварин різних вікових груп після загального зневоднення тяжкого ступеня в різні терміни - через 1, 3 та 6 тижнів.
Вагові, макрометричні, світлооптичні, морфометричні та електронно-мікроскопічні дослідження після однотижневої реадаптації не виявили суттєвих покращень стану нирок у тварин всіх вікових груп.
Через три тижні досліду встановлено, що реадаптаційні процеси активно проходять у нирках статевонезрілих і статевозрілих щурів, а через шість тижнів відмічається відносна нормалізація органу. Так, поступово зростає маса тіла і нирок, відповідно ці показники складають 0,91 і 0,97 від показників норми (статевонезрілі) та 0,89 і 0,87 від показників норми (статевозрілі). Через шість тижнів маса тіла і нирок у тварин цих груп недостовірно перевищує аналогічні показники інтактних тварин (див. табл. 1). Аналогічна тенденція встановлена при дослідженні макрометричних параметрів нирок (див. табл. 1). Проте вагові співвідношення маси тіла і нирок у статевонезрілих щурів через 6 тижнів реадаптації (0,00315) не досягають показника норми (0,00345). Тому можна зробити висновок, що розвиток нирок після тяжкого ступеня зневоднення у статевонезрілих тварин відстає від розвитку тіла.
Гістологічні дослідження в динаміці реадаптації свідчать про те, що регенераторні процеси в нирках статевонезрілих та статевозрілих тварин активно відбуваються у всіх структурних компонентах нефрона, сприяючи повному відновленню будови органа. Особливо відчутно відновлюються складові частини ниркових тілець: базальна мембрана, ендотеліоцити гемокапілярів судинного клубочка та подоцити.
Субмікроскопічно через 3 тижні реадаптації у тварин статевонезрілого і статевозрілого віку спостерігаються ультраструктурні ознаки оновлення і функціональної активності епітеліальних клітин проксимального та дистального канальців. Активний стан ядра, гіперплазія та гіпертрофія органел епітеліоцитів направлені на забезпечення підвищеного рівня функціонування структур в нових умовах після тяжкого ступеня дегідратації. Поступово нормалізуються епітеліоцити звивистих канальців нефрона. Чітко структурно оформлена система мікроворсинок на апікальній поверхні епітеліоцитів проксимального відділу, добре виражена базальна “посмугованість” свідчать про їх активне функціонування.
При гістологічних дослідженнях на шостий тиждень реадаптації простежується нормалізація нефронів. Проксимальні канальці утворені високими клітинами, апікальні частини яких добре контуруються і мають щіточкову облямівку. На базальному полюсі епітеліоцитів добре виражена посмугованість. Епітеліоцити, які утворюють стінки дистальних звивистих канальців, на світлооптичному рівні візуально не відрізняються від аналогічних структур інтактних тварин. Морфометричні дослідження кіркової речовини нирок через 6 тижнів реадаптації після тяжкого ступеня загального зневоднення засвідчують, що середні значення площ ниркових тілець, судинних клубочків і просвіту капсули наближаються до показників інтактних тварин, їх значення недостовірно відрізняються від таких показників у інтактних тварин статевонезрілого та статевозрілого віку ( див. табл. 2).
Проте, не дивлячись на тривалий термін експерименту субмікроскопічно в кірковій речовині нирок статевонезрілих тварин в будові частини нефронів ще наявні зміни. В окремих судинних клубочках ниркових тілець спостерігаються великі ядра ендотеліоцитів з високим вмістом в каріоплазмі рибосомальних гранул, нерівномірним розширенням перинуклеарного простору. В парануклеарній зоні цитоплазми наявні гіпертрофовані мітохондрії, багато рибосом та пухирців. Цитоподії на окремих ділянках невеликі, але щільно розташовані і тісно контактують з базальною мембраною, що сприяє першій фазі сечоутворення – фільтрації. Окремі трабекули набряклі, просвітлені, мають деструктивно змінені органели.
Гістологічні дослідження на 3 - 6 тиждень реадаптації у тварин старечого віку показують, що процеси регенерації відбуваються повільно і нерівномірно. На окремих ділянках кіркової речовини нирок спостерігається поліморфізм ниркових тілець. В полі зору світлового мікроскопа можна бачити різний морфофункціональний стан цих структур. Рідше зустрічаються атрофовані ниркові тільця, але залишається багато гіпотрофованих. Тому морфометричні показники ниркових тілець і їх компонентів і через шість тижнів достовірно відрізняються від інтактних. Так через три тижні реадаптації середні значення площі ниркового тільця у 1,18 рази, площі судинного клубочка у 1,22 рази менше, а просвіт капсули у 1,12 рази більше показників норми. Відповідно на 6 тиждень площа ниркового тільця у 1,11 рази, судинного клубочка у 1,14 рази менша площа, а просвіт капсули у 1,08 рази більше показників норми (див. табл. 2).
Більшість звивистих канальців при реадаптаціїї після тяжкого ступеня зневоднення мають характерну їм структурну організацію, проте частина проксимальних канальців має збільшені просвіти, невеликі за розмірами епітеліоцити. Так процеси регенерації в частині епітеліоцитів проксимальних канальців призводять до нормалізації мікроворсинок на апікальній поверхні клітин. Покращується стан “посмугованості” базального полюса, проте складки плазмолеми чисельні, але не високі і не на всіх ділянках мітохондрії мають упорядковане розташування.
Результати даного дослідження показують, що нирка тонко реагує на розлади водного обміну в організмі зміною її структурних компонентів. Пристосувально-компенсаторні перетворення в органі, що вивчався, більше характерні для статевонезрілих і статевозрілих організмів при легкій і середній ступенях дегідратації. Морфологічні зміни нирки є значні та тривалі при тяжкому ступені зневоднення для всіх вікових груп щурів і особливо старечого віку. Тому для їх відновлення потрібен значний час функціонування в оптимальних умовах зовнішнього середовища.
Висновки
У дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення наукової задачі, що полягає у встановленні закономірностей морфологічних змін в нирках щурів різних вікових груп, що перебували в умовах різного ступеня загального зневоднення, а також визначенні перебігу репаративних процесів в постгідратаційному періоді.
1. Вагові, макрометричні та морфометричні показники нирок інтактних щурів статевонезрілого, репродуктивного та старечого віку мають достовірні відмінності. Для вікових змін нирок характерне збільшення всіх досліджуваних показників: маси, довжини, ширини, товщини нирок, висоти і ширини воріт, діаметру і площі ниркового тільця, діаметру і площі судинного клубочка, площі порожнини капсули. Субмікроскопічно структурна організація компонентів нефрона і гемокапілярів подібна у всіх вікових групах інтактних щурів.
2. Ступінь макроскопічних, мікроскопічних, ультраструктурних, морфометричних змін нирок щурів залежить від тяжкості зневоднення та віку піддослідних тварин.
3. При зневодненні легкого ступеня зміни структурних компонентів нирок різних вікових груп тварин незначні і однотипні за своїм характером. Вагові, макрометричні, морфометричні показники недостовірно відрізняються від значень інтактних тварин.
4. Загальне зневоднення середнього ступеня викликає зміни всіх параметрів і структур нирки, які більше виражені в тварин дорепродуктивного і старечого віку. Пристосувально-компенсаторні зміни фільтраційного відділу нефрона характеризуються гіпортрофією ниркових тілець. Порушення резорбційного відділу проявляються деструкцією епітеліоцитів проксимальних і дистальних канальців. Найсуттєвіші макрометричні і гістоморфометричні зміни спостерігаються у тварин статевонезрілого і старечого віку, менш суттєві - в репродуктивних тварин.
5. Зневоднення тяжкого ступеня значно змінює вагові і макрометричні показники, негативно впливає на гістоструктуру органа, викликає деструкцію фільтраційного бар’єру, звивистих канальців нефрона у всіх вікових групах щурів. Глибокі субмікроскопічні зміни подоцитів капсули ниркових тілець, базальної мембрани і ендотелію судинних клубочків порушують першу фазу процесу сечоутворення - фільтрацію. Деструкція мікроворсинок, базальної посмугованості, ядра та органел епітеліоцитів відображають зміну реабсорбції.
6. Відновні процеси в нирках тварин статевонезрілого, репродуктивного та старечого віку після припинення дії тяжкого ступеня загального зневоднення характеризуються:
а) в групі статевонезрілих тварин протягом тижня після загального зневоднення залишаються інерційно змінені вагові, макрометричні, морфометричні та структурні показники. Протягом шести тижнів спостерігається відновлення структури органа та поступова нормалізація морфометричних показників, проте повної нормалізації нирки не відбувається;
б) в групі репродуктивних тварин перебіг репаративних процесів в нирці активно відбувається вже протягом перших трьох
