XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Изменение морфометрических показателей тучных клеток печени крыс линии Wistar после многократной легкой воздушной гипотермии
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Ежегодно в мире смертельной гипотермии подвергаются около 3 тыс. человек [1]. Неблагоприятное воздействие низких температур на организм человека возможно при различных обстоятельствах. Прежде всего это природно-климатические факторы, особенно в зимнее время года, когда температура воздуха может достигать –40, –50ºС и ниже, как известно, Россия является одной из самых холодных стран мира. По данным В.П. Чащина и соавт. (2014) [2], зоной вечной мерзлоты представлено до 70% территории нашей страны. В холодных регионах, которые Российское законодательство классифицирует как «Крайний Север и приравненные к нему районы», проживает около 7 млн человек. Поэтому становится очевидным, что у Российской Федерации имеются веские основания рассматривать холод как национальную проблему. Воздействуют низкие температуры на человека и на многих промышленных производствах.
Гипотермию классифицируют по степени и длительности воздействия холодового фактора. По степени воздействия холодового фактора выделяют: мягкую гипотермию, когда температура тела находится в диапазоне от +35 до +32°С; умеренную гипотермию, когда температура тела варьирует от +32 до +28°С; глубокую гипотермию, когда температура тела находится в диапазоне от +25 до +20°С, и сверхглубокую, когда температура тела надает ниже +20°С. По длительности воздействия различают кратковременную гипотермию, которая длится от нескольких минут до нескольких часов, и длительную, пролонгированную гипотермию, время воздействия которой составляет от нескольких часов до нескольких дней [3].
Актуальной проблемой является активизация процессов адаптации организма человека при воздействии холодового стресса. Поэтому приоритетным направлением становится разработка адаптогенов, действие которых было бы направлено на состояние дезадаптации, которое возникает при холодовом воздействии, но при этом важно исследовать структурные перестройки эффекторных клеток иммунной системы и прежде всего тучных клеток (ТК) [4].
ТК играют важную роль в процессах регенерации [5, 6], при гипоксических состояниях [7], стрессе [4], а также они могут стимулировать канцерогенез [5]. По современным представлениям ТК имеют большое значение при компенсаторно-приспособительных адаптационных реакциях организма на действие повреждающих экстремальных факторов и гипотермии в том числе. Перераспределение и миграцию ТК между органами и тканями при стрессе и действии различных повреждающих факторов можно рассматривать в рамках адаптационного синдрома [7]. Все это позволило некоторым авторам высказать мысль о том, что ТК являются единой самостоятельной регуляторной системой организма.
В печени ТК имеют большое значение. Они вступают во взаимодействие с клеточным и стромальным микроокружением и имеют прямые и обратные взаимосвязи с иммунной, эндокринной и нервной системами организма [7]. Но, несмотря на активное изучение ТК в различных органах и тканях в условиях физиологии и при патологических состояниях, при воздействии на печень экзогенных и эндогенных экстремальных факторов их морфофункциональная активность изучена недостаточно.
Цель исследования: выявить и проанализировать патоморфологические изменения тучных леток печени крыс при многократной мягкой воздушной гипотермии.
Задачи исследования:
- изучить и проанализировать доступные литературные данные о влиянии различных видов гипотермии на популяцию тучных клеток печени белых крыс.
- изучить методику проведения эксперимента, методику моделирования многократной мягкой воздушной гипотермии;
- произвести изготовления и покраску гистологических препаратов;
- провести исследование микропрепаратов с выполнением цифровой фотографии.
- получение результатов морфометрического исследования тучных клеток.
- статистическая обработка полученных морфометрических данных.
- формулировка вывод проведенного исследования.
Основная часть
Объекты исследования, методика моделирования многократной воздушной мягкой гипотермии
Исследование было проведено на крысах линии Вистар, массой 200–230 граммов (N=10). Животных подвергали мягкой воздушной гипотермии.
Гипотермию моделировали следующим образом: животных, которые находились в индивидуальных клетках, при температуре окружающей среды -7°С. Воздействие холодового фактора прекращали, когда животные достигали мягкой степени гипотермии, критерием которой служило достижение ректальной температуры от +35°С до +32°С. Время воздействия холодового фактора в среднем составляло 40±5 мин.
Непосредственно сразу после прекращения охлаждения и через 2 дня животных выводили из эксперимента декапитацией используя эфирный наркоз.
Контрольную группу составляли крысы, которых в индивидуальных клетках содержали при температуре окружающей среды 22–25°С. Время экспозиции в контрольной группе соответствовало времени экспозиции в опытной группе.
Использование крыс в эксперименте осуществляли в соответствии с Европейской конвенцией по охране позвоночных животных, используемых в эксперименте, и Директивами 86/609/EEC.
Для гистологического исследования кусочки ткани печени в течение 24–48 часов фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина, после чего обрабатывали в автомате TISSUETEK VIPTM6 (Sakkura, Nagano, Japan) с последующей заливкой в парафин в станции парафиновой заливки TISSUE-TEK TEC 5 (Sakkura, Nagano, Japan).
Срезы толщиной 5–7 мкм изготавливали на роторном микротоме Accu-Cut SRM (Sakkura, Japan). Препараты окрашивали гематоксилин-эозином в автостейнере TISSUETEK Prisma (Sakkura, Nagano, Japan). После проведения обзорной микроскопии проводили окрашивание толуидиновым синим для выявления тучных клеток печени крыс.
Микрофотографию проводили при помощи микроскопа Leica DM 750 E200 (Германия) с цифровой видеокамерой Leica EC3 (Германия) при увеличении х400. Данные площади, периметра ядер тучных клеток печени получали при помощи морфометрической программы ВидеоТест Морфология 5.2. Статистическую обработку полученных данных проводили при помощи программ Microsoft Office 2007 и STATISTICA 6.1.
Результаты исследований и обсуждение
Морфометрический анализ тучных клеток печени крыс контрольной группы показал следующие результаты. Основная масса тучных клеток находилась в компактном состоянии – 94%, в состоянии умеренной дегрануляции 6%, клетки тени или пустые тучные клетки после тотальной дегрануляции отсутствовали. Средняя площадь тучных клеток составляла 12,9±0,3 мкм², периметр – 12,5±0,7 мкм, средний диаметр – 4,0±0,2, фактор круга – 0,895±0,01 отн.ед., фактор эллипса – 0,997±0,001 отн.ед., удлиненность – 1,44±0,06 отн.ед., интегральная оптическая плотность была ровна – 3175,129±369,8 отн.ед., синий цвет – 54,1±3,0 ед.яркости, изрезанность – 0,013±0,001 отн.ед.
После проведения мягкой воздушной гипотермии в течении 2-х дней были выявлены следующие изменения параметров тучных клеток. Большинство тучных клеток находились в компактном состоянии – 62%, в состоянии – умеренной дегрануляции – 11%, в состоянии выраженной дегрануляции – 23% и появились клетки тени – 4%. Средняя площадь тучных клеток составляла 40,0 ±0,3 мкм², периметр – 23,9±0,6 мкм, средний диаметр – 7,6±0,2, фактор круга – 0,832±0,02 отн.ед., фактор эллипса – 0,947±0,002 отн.ед., удлиненность – 1,61±0,05 отн.ед., интегральная оптическая плотность была ровна – 9918,261±788,1 отн.ед., синий цвет – 119,9±4,6 ед.яркости, изрезанность – 0,014±0,001 отн.ед.
Рисунок 1. Тучные клетки печени крыс Рисунок 2. Тучные клетки печени крыс
контрольной группы. Окраска толуиди после двух дней мягкой воздушной гипо
новым синим, увеличение х 1000. термии. Окраска толуидиновым синим,
увеличение х 1000.
Анализ проведенного исследования показывает, что печень - это очень чуткий орган, который реагирует на любое воздействие окружающей среды, пусть даже мягкое и не значительное воздействие. Популяция тучных клеток обладая большим количеством биологически активных веществ принимает не посредственное участие в приспособлении и адаптации ткани печени к изменяющимся условиям среды. Если происходит развитие адаптационно-приспособительных реакций в печени значит увеличивается ее функциональная активность и соответственно все поставленные перед ней организмом задачи она выполнит. Организм будет обеспечен энергией, строительным материалом, микроэлементами, витаминами, гормонами, факторами свертывающей системы крови и детоксикацией, соответственно печень является одним из важных органов приспособления организма к изменяющимся условиям внешней среды.
Заключение
Изменение морфометрических показателей тучных клеток говорит нам об их активном участии в формировании адаптации к раздражающему действию холодового фактора.
Увеличение интегральной оптической плотности и интенсивности окрашивания толуидиновым синим говорит об активации внутриклеточного синтеза биологически активных веществ.
Анализ полученных данных несомненно указывает на то, что тучные клетки принимают непосредственное участие в инициализации, формировании и становлении краткосрочной адаптации к холодовому стрессу.
Список использованной литературы
Бобров И.П., Лепилов А.В., Гулдаева З.Н., Долгатов А.Ю., Алымова Е.Е., Крючкова Н.Г., Лушникова Е.Л., Молодых О.П. Тучноклеточная инфильтрация легких крыс после гипотермии // Современные проблемы науки и образования. – 2019. – №1. – [Электронный ресурс]. URL : https : // www.science - education.ru /ru /article /view?id
Бобров И.П., Лепилов А.В., Гулдаева З.Н., Долгатов А.Ю., Алымова Е.Е., Соседова М.Н., Крючкова Н.Г., Орлова О.В., Лушникова Е.Л., Бакарев М.А., Молодых О.П. Морфофункциональная характеристика тучноклеточной популяции легких крыс при однократной и многократной глубокой иммерсионной гипотермии // Современные проблемы науки и образования. – 2019. – №2. – [Электронный ресурс]. URL : https : // www.science - education.ru /ru /article /view?id
Витер В.И. Общее переохлаждение организма. Посмертное промерзание трупа: практическое пособие / В.И. Витер, В.В. Пудовкин, В.В. Юрасов. – М., 2013. – 96 с.
Долгатов А.Ю., Бобров И.П., Лепилов А.В., Крючкова Н.Г., Алымова А.А., Лушникова Е.Л., Молодых О.П. Морфофункциональная характеристика тучноклеточной популяции печени белых крыс при глубокой иммерсионной гипотермии (экспериментальное исследование) // Бюллетень медицинской науки. 2018. №3. С. 24-28.
Черданцева Т.М., Бобров И.П., Авдалян А.М., Климачев В.В., Казарцев А.В., Крючкова Н.Г., Климачев И.В., Мяделец М.Н., Лепилов А.В., Лушникова Е.Л., Молодых О.П. Тучные клетки при раке почки: клинико-морфологические взаимосвязи и прогноз // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2017. Т. 163. № 6. С. 768-773.
Шигеев В.Б. Холодовая смерть / В.Б. Шигеев, С.В. Шигеев, Е.М. Колударова. – М., 2004. – 184 с.
Бобров И.П., Лепилов А.В., Гулдаева З.Н., Долгатов А.Ю., Алымова Е.Е., Соседова М.Н., Крючкова Н.Г., Орлова О.В., Лушникова Е.Л., Бакарев М.А., Молодых О.П. МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТУЧНОКЛЕТОЧНОЙ ПОПУЛЯЦИИ ЛЕГКИХ КРЫС ПРИ ОДНОКРАТНОЙ И МНОГОКРАТНОЙ ГЛУБОКОЙ ИММЕРСИОННОЙ ГИПОТЕРМИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2019. – № 2. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=28749 (дата обращения: 14.03.2023).