ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА НА КЛЕТОЧНЫЙ СОСТАВ СОБСТВЕННОЙ ПЛАСТИНКИ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ ТОЩЕЙ КИШКИ МЫШЕЙ С57BL/6 Аминова Г.Г.

ФГБНУ НИИ морфологии человека


Номер: 7-2
Год: 2016
Страницы: 124-130
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

клеточный состав, тощая кишка, космический полет, cellular composition, jejunum, space flight

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

У мышей-самцов С57BL/6 после 30-суточного полета в космосе на биоспутнике Бион-М и у контрольных животных гистологическими и статистическими методами исследовали клеточный состав слизистой оболочки тощей кишки. Установлено, что длительное пребывание животных в космосе приводит к исчезновению значительной части клеток в стенке органа. В ворсинках в 2 раза сокращается число лимфоцитов. В 1,5 раза уменьшается количество плазматических клеток. Уменьшается содержание нейтрофилов и макрофагов. В области крипт сокращается количество эозинофилов. В стенке кишки увеличивается количество клеток стромы, что свидетельствует об усилении склеротических процессов.

Текст научной статьи

Введение. Стоящие перед современным обществом задачи освоения отдаленных внеземных пространств выводят на первый план важную медико-биологическую проблему: адаптацию организма человека к длительному пребыванию в условиях космического полета. Предыдущими исследованиями было установлено, что полеты в космос приводят к существенному перераспределению крови в организме человека и животных [6,55;11,152;13,399], нарушению обмена веществ [8,253], изменениям в органах [7,39], в том числе и в органах иммунной системы [5,41;16,75097]. Известно, что лимфоидная ткань, являющаяся основой центральных и периферических органов иммуногенеза, в большом количестве присутствует в слизистых оболочках [2,58;3,58;10,40]. В диффузном виде она широко представлена в слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта [1,17], обеспечивая местную защиту тканей органа. В связи с этим изучение нормальной структуры и особенностей ее реакции на длительное пребывание в условиях космоса у экспериментальных животных представляется весьма важной задачей, связанной с подготовкой космонавтов к орбитальным полетам. Материал и методы. По программе полета исследовались две группы мышей-самцов С57BL/6 в возрасте 4-5 месяцев. В первую группу входили 5 животных, которые в течение 30 дней находились в космическом полете на биоспутнике "Бион-М1" [4,14]. Вторая группа животных (6 мышей) содержалась в условиях вивария (контроль к эксперименту). Мыши контрольной группы в свободном доступе питались стандартным сухим гранулированным кормом. Животные, находящиеся в полете, получали пастообразный корм, приготовленный из стандартного комбикорма, в состав которого были введены вода (76-78%) и казеин в качестве загустителя [4,14]. Из эксперимента животных выводили через 12 часов после его завершения. Эвтаназию осуществляли методом цервикальной дислокации, одобренной комиссией по биомедицинской этике Института медико-биологических проблем РАН ГНЦ РФ. Фрагменты начального отдела тощей кишки мышей фиксировали в 10% нейтральном формалине, после обезвоживания заливали в парафин. Парафиновые срезы толщиной 5 мкм окрашивали красителями Российской фирмы БиоВитрум: азур II-эозином (для проведения цитологического анализа), гематоксилином-эозином (для обзорного изучения). Клеточный состав слизистой оболочки тощей кишки мышей исследовали в собственной пластинке, расположенной в центральной части ворсинок и между криптами. Клетки лимфоидного и фибробластического ряда, а также гранулоциты подсчитывали под микроскопом Leica ДМ 2500 (Швейцария) при увеличении окуляра - 10 и объектива -100 (масляная иммерсия). Для подсчета клеток использовали 25-узловую сетку (с шагом 10 мкм), вмонтированную в окуляр микроскопа. Учитывали абсолютное и относительное (в %) содержание всех клеток на стандартной площади гистологического среза, равной 880 мкм². Статистический анализ количественного содержания клеток осуществляли с использованием программного обеспечения «Statistica 6.0» и «Excel». Достоверность результатов оценивалась при р≤0,05. Работа с мышами проводилась в соответствии с Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (Страсбург,18 марта 1986 г.) [14], а также приказом № 742 Министерства высшего и среднего специального образования СССР "Об утверждении Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных" от 13.11.1984 г. Результаты исследования. Анализ клеточного состава собственной пластинки, расположенной в центральной части ворсинки начального отдела тощей кишки, у животных, находящихся в условиях виварного содержания (контрольная группа), показал, что на исследуемой стандартной площади среза (880 мкм²) содержится в среднем 51,82±1,92 клетки (Рис.1). Основную массу клеток в ворсинках составляют малые лимфоциты (31,43±2,72% или 16,67±1,79 клетки в абсолютных показателях на стандартной площади среза). На средние лимфоциты приходится 9,31±1,32% (5,07±0,86 клетки в абсолютных показателях). Небольшая часть клеток в ворсинках относится к большим лимфоцитам (2,42±0,55% или 1,2±0,27 клетки). Очень редко в центральных зонах ворсинок встречаются бласты, составляющие только 0,29±0,19% от всех находящихся в собственной пластинке клеток. В ворсинках кишки у животных контрольной группы обращает на себя внимание присутствие весьма большого количества плазматических клеток. В суммарном виде плазмобласты и плазмоциты составляют четвертую часть содержащихся здесь клеток. Преобладающими формами являются плазмоциты, которые в 4,5 раза встречаются чаще, чем плазмобласты. В собственной пластинке слизистой оболочки ворсинки тощей кишки у мышей контрольной группы нередко встречаются сегментоядерные нейтрофилы (4,6±0,66% или 2,27±0,32 клетки). Эозинофилы встречаются в 6 раз реже (0,74±0,4% или 0,33±0,18 клетки), чем нейтрофилы. Значительную группу в ворсинках представляют клетки стромы (фибробласты, фиброциты, ретикулярные клетки), которые составляют почти пятую часть всего клеточного состава ворсинки (18,71±1,23%). В центральных частях ворсинок тощей кишки у мышей контрольной группы довольно активно протекают процессы деструкции клеток, выражающиеся отеком цитоплазмы клеток и кариолизисом (6,48±0,67% или 3,27±0,29 клетки на стандартной площади среза). При этом доля, приходящаяся на макрофаги, оказывается относительно небольшой (0,89+0,30% или 0,47±0,16 клетки). В собственной пластинке слизистой оболочки, расположенной между криптами кишки, у контрольных животных на стандартной площади среза насчитывается в среднем 37,67±1,8 клеток (Рис.1). Почти половина из них принадлежит малым лимфоцитам (45,46±2,65% или 16,87±0,98 клетки в абсолютных показателях на стандартной площади среза). На долю средних лимфоцитов приходится 5,25±0,71% (или 1,93±0,26 клетки). Значительно реже между криптами выявляются большие лимфоциты, процентное содержание которых составляет всего 1,66±0,51% (или 0,67±0,20 клетки). Бластные формы клеток лимфоидного ряда в собственной пластинке слизистой оболочки стенки тощей кишки обнаружены не были. Нередко в области крипт кишки у контрольных животных располагаются плазматические клетки, среди которых преобладают плазмоциты (4,60±1,18% или 1,60±0,39 клетки, рис.2). Плазмбласты встречаются в 4 раза реже. Гранулоциты, представленные нейтрофилами и эозинофилами, составляют относительно небольшую часть клеток в собственной пластинке слизистой оболочки кишки (соответственно, 3,00±0,79% или 1,20±0,33 клетки на стандартной площади среза и 2,16±0,66% или 0,87±0,28 клетки. Рис.3). У контрольных животных, помимо большого количества лимфоцитов, в области крипт почти третья часть клеток приходится на клетки стромы (фибробласты, фиброциты, ретикулярные клетки) - 33,42±2,16% от общего числа клеток (или 12,93±1,24 в абсолютном выражении). Здесь же встречаются клетки, находящиеся в состоянии деструкции (2,77±0,62% или 1,00±0,23 клетки) и редкие макрофаги (0,51±0,27% или 0,2±0,10 клетки). После месячного пребывания животных в условиях космического полета общее количество клеток в собственной пластинке слизистой оболочки центральной части ворсинки существенно уменьшается и составляет 38,47±1,07 клетки на стандартной площади среза. Среди клеток лимфоидного ряда основную массу также составляют малые лимфоциты (23,88±3,56% или 9,33±1,48 клетки в абсолютном выражении. Рис.2). Средних лимфоцитов, по сравнению с малыми лимфоцитами, почти в 4 раза меньше. Редко встречаются большие лимфоциты (2,07±0,59% или 0,80±0,21 клетки на стандартной площади среза), а бласты практически отсутствуют (0,17±0,17% или 0,07±0,06 клетки). После орбитального полета в собственной пластинке ворсинок плазматические клетки составляют около 18%. Основная их часть относится к плазмоцитам (17,51±2,28% или 6,73±0,91клетки). Содержание плазмобластов сокращается в 20 раз (0,84±0,38% или 0,33±0,15 клетки). Среди гранулоцитов в ворсинках чаще всего встречаются нейтрофилы (2,5±0,58% или 1,00±0,25 клетки). На долю эозинофилов приходится 0,71±0,31% (или 0,27±0,11клетки на стандартной площади среза). Клетки,, находящиеся в состоянии деструкции,составляют 6,47±1,17% (или 2,53±0,48 клеток). Макрофаги практически отсутствуют (0,19±0,18% или 0,07±0,06 клеток. Рис.3). У мышей, побывавших в течение месяца в космическом полете, в ворсинках тощей кишки наблюдается весьма высокий уровень содержания клеток стромы (39,49±2,40% или 15,00±0,79 клеток). Количественный анализ клеточного состава в собственной пластинке слизистой оболочки тощей кишки, расположенной в области крипт, после 30-суточного пребывания животных в условиях космоса показал, что на стандартной площади гистологического среза насчитывается в среднем 45,87±0,96 клеток. Более 30% из них приходится на малые лимфоциты (14,00±0,84 клетки на стандартной площади среза). Количество средних лимфоцитов меньше числа малых лимфоцитов в 8,5 раза (3,54±0,85% или 1,67±0,42 клетки). Малодифференцированные клетки в области крипт тощей кишки являются весьма редкими элементами - менее 1% (большие лимфоциты - 0,44±0,23% или 0,20±0,10 клетки, бласты - 0,14±0,13% или 0,07±0,06 клетки на стандартной площади среза). В этой части кишки среди плазматических клеток после полета животных остаются только зрелые формы- плазмоциты (2,63±0,62% или 1,20±0,27 клетки). Нередко здесь присутствуют нейтрофилы (3,89±0,85% или 1,80±0,40 клетки). Эозинофилы составляют всего 0,70±0,32% от общего числа встречающихся здесь клеток (или 0,33±0,15 клетки). Здесь же отмечаются клетки в состоянии деструкции (4,19±0,45% или 1,93±0,22 клетки). Макрофаги в области крипт обнаружены не были. Основная же масса клеток (54,13±1,58% или 24,67±0,50 клеток в абсолютном выражении), расположенных в области крипт, представлена клетками стромы (фибробластами, фиброцитами, ретикулярными клетками). Обсуждение полученных данных. Сравнительный количественно-качественный анализ клеток, расположенных в собственной пластинке слизистой оболочки центральной части ворсинок тощей кишки, у мышей контрольной и экспериментальной групп, показал, что длительное пребывание животных в космосе приводит к потере значительной части клеточного состава ворсинок (51,82±1,92 клетки в контроле и 38,47±1,07 после полета). Это происходит за счет почти двукратного сокращения абсолютного числа средних и малых лимфоцитов, суммарная доля которых с 40% снижается до 30%. В ворсинках заметно уменьшается число больших лимфоцитов, практически исчезают бласты. Аналогичные результаты были получены при исследовании тимуса и лимфатических узлов у крыс после полета на биоспутнике "Космос 782" [5,41], что объяснялось авторами влиянием на животных условий невесомости, т.к. создание на биоспутнике искусственной силы тяжести, имитирующей земное притяжение, в значительной степени предотвращало разрушение клеток. Поскольку, как показали наши исследования, число разрушающихся клеток после длительного орбитального полета у мышей существенно не меняется, можно также предположить, что сокращение числа лимфоцитов здесь может быть связано и с активацией миграционных свойств лимфоцитов, обусловленных перераспределением крови в условиях космоса. Обращает на себя внимание значительное сокращение числа плазматических клеток. в ворсинках (Рис.2). При этом особенно чувствительными оказались плазмобласты, количество которых сократилось почти в 7 раз (2,27±0,36 клетки в контроле, 0,33±0,15 после полета), а их доля среди общего числа клеток снизилась с 4,53±0,75% до 0,84±0,38%, т.е. почти в 5 раз. Зрелые формы клеток - плазмоциты - оказались более устойчивыми к воздействию полетных условий, но и среди них отмечается снижение количественных показателей (абсолютных - в 1,5 раза, относительных - в 1,18 раза). Поскольку заметного увеличения числа клеток, находящихся в состоянии деструкции, в ворсинках не наблюдается, можно предположить, что уменьшение числа плазмобластов и плазмоцитов происходит за счет ослабления процессов трансформации клеток, что косвенно подтверждается также уменьшением содержания в ворсинках средних и больших лимфоцитов, а также бластов. Уменьшение количества плазматических клеток в стенках кишки может приводить к сокращению выработки антител, что наблюдается у людей после орбитальных полетов и в условиях гипокинезии [9,288]. Обращает на себя внимание разная реакция на космический полет гранулоцитов. После его завершения в ворсинках число эозинофилов в абсолютных и относительных показателях практически не меняется. На их долю приходится менее 1%. В то же время количество сегментоядерных нейтрофилов в ворсинках кишки сокращается более чем вдвое (2,27±0,32 клетки в контроле и 1,00±0,25 после полета), почти настолько же уменьшается и их доля среди остальных клеток (4,46±0,66% клеток в контроле и 2,5±0,58% после полета). На основании анализа изменений, происходящих в клеточном составе стенки тощей кишки, можно отметить, что длительное пребывание животных в условиях космоса приводит к значительному ослаблению защитных возможностей в тканях органа. Свидетельством тому является уменьшение не только количества лимфоцитов, плазматических клеток и нейтрофилов, но также и макрофагов, которые после полета животных практически исчезают (0,19±0,18%). О снижении общей резистентности организма под влиянием невесомости и других факторов полета отмечают многие исследователи [8,253; 9,288; 12,73]. Поскольку показатели деструкции клеток в ворсинках кишки у контрольных и экспериментальных животных практически совпадают, то можно предположить, что уменьшение количества клеток в ворсинках может быть связано с облегченным всасыванием пастоообразной пищи, содержащей большое количество воды (до 78%). При таких условиях в лимфатическое русло ворсинок вместе с жидким содержимым легко могут быть резорбированы и продукты распада клеток. Помимо этого, на изменения количественного содержания клеток в ворсинках могут влиять изменения в системе кровообращения у человека и животных [6, 55;11,152;13,399]. На общем фоне сокращения количества клеток лимфоидного ряда в ворсинках тощей кишки обращает на себя внимание увеличение абсолютного и относительного числа клеток стромы, главным образом, клеток фибробластического ряда. Более чем двукратное увеличение доли этих клеток позволяет высказать предположение об активизации склеротических процессов в слизистой оболочке ворсинок тощей кишки в условиях длительного пребывания животных в космическом полете. Возможно, на этот процесс существенное влияние оказывает гиподинамия, при которой было отмечено ускоренное образование коллагена в мышечной ткани [15,347] и развитие атеросклероза [8,253]. Изменения в клеточном составе собственной пластинки слизистой оболочки, расположенной между криптами, в стенках тощей кишки несколько отличны от реакции ворсинок в ответ на пребывание животных в космосе. В области крипт, в отличие от ворсинок, в процессе эксперимента происходит увеличение общего числа клеток, расположенных на стандартной площади среза. Это осуществляется, главным образом, за счет почти двойного увеличения числа клеток стромы, в результате чего на них приходится более половины от всего клеточного состава этой части кишки (54,13±1,58%). Что касается клеток лимфоидного ряда, то изменения в их количественном составе не столь ярко выражены, как в ворсинках: малые лимфоциты уменьшаются в числе в 1,2 раза, средние - 1,15 раза. В большей степени страдают малодифференцированные формы лимфоцитов: большие лимфоциты встречаются реже в 3,35 раза, бласты практически исчезают. Как и в ворсинках, в области кишечных крипт находятся плазматические клетки, которые по - одиночке располагаются вдоль стенок крипт и реже встречаются у их основания. Среди них преобладают зрелые формы - плазмоциты. После завершения эксперимента их число в области крипт уменьшается в 1,3 раза, а плазмобласты исчезают полностью. Это согласуется с литературными данными, свидетельствующими, что в крови людей, длительное время побывавших в космосе, снижается содержания IgA, вырабатываемого плазматическими клетками слизистой оболочки желудочно-кищечного тракта и бронхов и др. [9,288]. В отличие от ворсинок, в области крипт отмечается заметное уменьшение числа эозинофилов (в 2,6 раза), тогда как количество нейтрофилов, напротив, несколько возрастает (в 1,5 раза). Результаты нашего исследования показали, что увеличение числа нейтрофилов при космическом полете, также как и изменение их активности в разных зонах стенки кишки, осуществляется неравномерно. Литературные данные также свидетельствуют, что после орбитального полета число нейтрофилов увеличивается, но не во всех органах одинаково. Стенка тощей кишки мышей С57BL/6, характеризуется невысоким содержанием макрофагов, а после полета животных эти клетки практически исчезают. При отсутствии макрофагов увеличение содержания нейтрофилов в стенках кишки, видимо, следует рассматривать как реакцию на ослабление местного иммунитета, возникшего в результате действия факторов орбитального полета, способствующих усилению вирулентности кишечной микрофлоры [12,73]. Таким образом, исследование контрольной и экспериментальной групп животных продемонстрировало не только разный клеточный состав в собственной пластинке ворсинок и области крипт в тощей кишке у мышей С57BL/6, но и выявило неодинаковую реакцию исследуемых зон органа на длительное пребывание животных в космосе. Ворсинки отвечают на эксперимент снижением плотности распределения клеток на стандартной площади среза, область крипт - увеличением. Ворсинки теряют большее количество плазматических клеток, лимфоцитов и нейтрофилов, по сравнению со стенкой кишки, расположенной в области крипт, а эозинофилы заметно уменьшаются в числе только между криптами. Неодинаковая реакция разных частей стенки кишки на эксперимент обусловлена, видимо, не только функциональными особенностями изучаемых зон тощей кишки. На ворсинки в условиях космоса ложится повышенная функциональная нагрузка в связи с непривычным для мышей высоким содержанием воды (76%-78%) в принимаемом корме. Общим для ворсинок и межкриптовых зон стенки кишки является увеличение абсолютного числа клеток стромы, которые в ворсинках увеличиваются в 1,5 раза, а между криптами - в 1,9 раза, что свидетельствует о наличии ускоренного процесса склерозирования стенок исследуемого органа в условиях длительного орбитального полета.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.