Ультраструктурная организация печени крыс с экспериментальным гепатитом при приеме содержащей гуминовые кислоты минеральной воды

Поддержание на постоянном уровне основных компонентов жизнедеятельности организма и обезвреживающая функция - два главных и тесно взаимосвязанных направления деятельности печени. Многие болезни печени, заканчивающиеся выздоровлением, оставляют «след» метаболического нарушения, который сохраняется многие годы и нередко переходит в болезнь, требующую лекарственной коррекции. Примером может служить хронический гепатит, представляющий собой диффузное воспалительно-дистрофическое поражение печени, обусловленное воздействием различных химических соединений, при действии которых непосредственно повреждаются печеночные клетки - гепатоциты, составляющие основную массу паренхимы и обеспечивающие выполнение большинства разнообразных функций органа [1, 2]. Печеночные клетки метаболизируют многие эндогенные (например, билирубин) и экзогенные (например, этанол и парацетамол) вещества, которые могут окисляться, восстанавливаться и конъюгироваться при помощи ряда ферментов эндоплазматической сети. При значительном снижении «работоспособности» гепатоцитов происходят необратимые патологические изменения гомеостаза, ведущие к гибели организма [3, 4]. Одним из основных принципов терапии заболеваний печени, в том числе токсических гепатитов, является предохранение клеток органа от повреждающего воздействия и восстановление его функций.

Особую значимость для профилактики и лечения многих заболеваний, а также при лечении больных с острыми и хроническими заболеваниями печени приобретает внутреннее применение минеральных вод (МВ). МВ, являясь природными лечебными факторами многогранного неспецифического действия, при внутреннем применении оказывают воздействие на организм как на системном, так и на клеточном уровне [5-7]. Несмотря на изучение и широкое применение МВ в качестве лечебных средств при заболеваниях печени, влияние многих из них недостаточно исследовано. В частности, это касается МВ, содержащих гуминовые кислоты.

В связи с вышеуказанным представляется актуальным изучение эффективности курсового приема питьевой МВ, содержащей гуминовые кислоты, на ультраструктурную организацию клеток печени, в частности гепатоцитов, при экспериментальном гепатите.

В соответствии с целью исследования эксперименты проводились на 75 белых беспородных крысах-самцах, содержащихся в стандартных условиях вивария при температуре 20-22 °C и свободном доступе к воде и пище. Животные были разделены на 2 серии (6 групп):

1-я серия - контрольные животные. Экспериментальный гепатит создавался с помощью парацетамолсодержащей суспензии, которая вводилась крысам с помощью зонда внутрижелудочно утром, натощак, из расчета 1000 мг парацетамола на 1 кг массы тела животного в течение двух дней подряд [8].

2-я серия - опытные животные с экспериментальным гепатитом, которые ежедневно с помощью зонда с оливой получали внутрижелудочно по 2 мл МВ дважды в день: в 9 и 12 ч в течение 14 и 21 дня.

Все эксперименты выполнены в соответствии с принципами Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации о гуманном обращении с животными.

По составу изучаемая МВ - маломинерализованная (М 2,05 г/дм³) хлоридная натриевая с повышенным содержанием гуминовых кислот - 21,5 мг/дм³.

Проводился ультраструктурный анализ паренхимы печени крыс с экспериментальным парацетамоловым гепатитом после 14 и 21 дня приема МВ, а также через 14 дней после его окончания (фаза последействия). Контрольные исследования осуществлялись в эти же сроки. Эвтаназию животных производили методом декапитации в условиях легкого эфирного наркоза на 14, 21 и 35-й день эксперимента. Объектом ультраструктурного анализа явилась популяция гепатоцитов.

Взятые сразу после декапитации животных образцы ткани печени фиксировали в холодном растворе 4% параформальдегида и далее готовили по общепринятой схеме. С каждого блока на ультратоме LKB (Швеция) получали полутонкие и ультратонкие срезы. Полутонкие срезы, окрашенные азур-эозином и азуром II, использовали при выборе участка для дальнейшего изучения ультраструктуры (отбирали однотипные участки печеночной дольки). Ультратонкие срезы контрастировали цитратом свинца, просматривали и фотографировали на электронном микроскопе JEM 100 CX (Япония) при увеличениях в 5800-72 000 раз.

Анализ ультраструктурной организации клеток печени крыс с экспериментальным парацетамоловым гепатитом выявил стереотипные изменения ультраструктурной организации гепатоцитов: возникновение и развитие дистрофических и деструктивных процессов на уровне внутриклеточных мембран и органелл [9, 10]. Глубина этих нарушений изменялась в зависимости от сроков наблюдения. На 14-е сутки развития экспериментального гепатита в паренхиме печени наблюдались преимущественно дистрофические изменения гепатоцитов: набухание митохондрий, гиперплазия агранулярной эндоплазматической сети, гипертрофия пластинчатого цитоплазматического комплекса Гольджи (рис. 1, а), вакуолизация гранулярной эндоплазматической сети (см. рис. 1, б).

С увеличением срока эксперимента (21-е сутки) у контрольных животных наряду с дистрофическими изменениями ультраструктур выявлялись признаки развития деструктивного процесса: деструкция мембран и крист митохондрий, очаговый лизис матрикса митохондрий (рис. 2, а, б), вакуолизация гладкой эндоплазматической сети и редукция белоксинтезирующих органелл (см. рис. 2, а), наличие миелиноподобных структур, первичных и вторичных лизосом (см. рис. 2, б).

На 35-е сутки развития экспериментального гепатита в гепатоцитах параллельно с деструктивными изменениями (рис. 3, а) определялись субмикроскопические перестройки, являющиеся результатом включения компенсаторно-адаптационных внутриклеточных механизмов. В цитоплазме клеток выявлялись элементы гранулярной эндоплазматической сети, свободные рибосомы и полисомы, полиморфные митохондрии с параллельными, плотно упакованными кристами, гранулы гликогена (см. рис. 3, б).

Таким образом, выявленные ультраструктурные изменения гепатоцитов являются характерными для гепатита и гепатотоксического действия парацетамола, применение которого в больших дозах нарушает биоэнергетику печени, вызывает существенные нарушения биосинтетических и репаративных процессов на субклеточном уровне. Полученные данные согласуются с данными литературы, в которых показано, что при токсическом поражении печени ультраструктурная дезорганизация гепатоцитов выражается в редукции белоксинтезирующего компартмента и увеличении структурной плотности агранулярной эндоплазматической сети, представленной полиморфными везикулами или извилистыми канальцами, отражающих напряжение метаболических процессов биотрансформации ксенобиотиков. Наличие полиморфных митохондрий является свидетельством индукции компенсаторных реакций [1, 3, 10].

При электронно-микроскопическом исследовании паренхимы печени животных с экспериментальным гепатитом, получавших в течение 14 дней МВ, ультраструктурная организация печеночных клеток, так же как и при гепатите, характеризовалась в первую очередь изменениями тонкой структуры наиболее уязвимых ультраструктур, ответственных за энергетический обмен и белоксинтетическую функцию: митохондрий и эндоплазматической сети. Важно отметить, что после 14-дневного применения МВ в гепатоцитах выявлялись как набухшие митохондрии с просветленным и разрыхленным матриксом и укороченными и фрагментированными кристами (см. рис. 1, в, е), так и многочисленные крупные органеллы с плотным матриксом и четкими кристами (см. рис. 1, г, д). Наряду с расширенными цистернами гранулярной эндоплазматической сети в гепатоцитах наблюдались узкие цистерны с прикрепленными и свободными полисомальными рибосомами, которые, как правило, располагались вблизи митохондрий (см. рис. 1, е).

В результате более длительного приема МВ (21 день) в ультраструктуре гепатоцитов опытных крыс выявлялись как признаки активно развивающейся репаративной регенерации внутриклеточных структур, так и остаточные явления патологических изменений. Наиболее заметные изменения по сравнению с таковыми у контрольных животных в эти же сроки наблюдались со стороны гранулярной эндоплазматической сети. Отмечалось увеличение протяженности узких цистерн, расположенных параллельно и содержащих многочисленные связанные с ними рибосомы (см. рис. 2, в, д). В цитоплазме гепатоцитов наблюдались двуядерные печеночные клетки (см. рис. 2, е), выявлялся полиморфизм митохондрий: крупные и мелкие митохондрии с плотным матриксом и четкими кристами (см. рис. 2, в-е).

В фазе последействия в печени экспериментальных крыс наблюдалось превалирование синтетических и репаративных процессов над катаболическими, основная часть гепатоцитов находилась в состоянии повышенной функциональной активности. Большинство гепатоцитов восстанавливали свою форму и структуру: наряду с набухшими митохондриями определялись крупные ветвящиеся их формы с короткими четкими кристами и электронно-плотным матриксом; канальцы гранулярной эндоплазматической сети принимали упорядоченное расположение параллельными рядами и были обильно снабжены мембранно-связанными рибосомами (см. рис. 3, в-д), выявлялись многочисленные электронно-плотные розетки гранул гликогена (см. рис. 3, д, е).

Таким образом, в результате курсового введения МВ, содержащей гуминовые кислоты, в паренхиме печени крыс с парацетамоловым гепатитом отмечалась ультраструктурная реорганизация цитоплазматических органелл гепатоцитов (митохондрий, эндоплазматической сети), наиболее наглядно проявляющаяся при более длительном курсовом приеме (21 день) и в фазе последействия. Отмеченные ультраструктурные изменения клеток паренхимы печени являются показателями восстановления под влиянием поения МВ энергетических и белоксинтезирующих процессов в гепатоцитах, нарушенных введением больших доз парацетамола.

Известно, что при поступлении в организм парацетамола в токсической дозе значительная часть молекул преобразуется в свободные радикалы, которые инициируют ПОЛ, снижают трансмембранный потенциал митохондрий, вызывают формирование гигантских пор в их мембране, увеличивают образование ядерного фактора каппа В (NF-&kgr;B) одного из кардинальных регуляторов воспалительной реакции. Метаболиты парацетамола сначала снижают содержание восстановленного глутатиона, а затем связываются с клеточными протеинами, в том числе митохондриальными, что приводит к подавлению процессов митохондриального дыхания, истощению резервов АТФ, некрозу гепатоцитов [3, 11]. Гуминовые кислоты, обладая дезинтоксикационным и антиоксидантным действием, регулируют проницаемость ионных каналов, активность мембранно-связанных ферментов и циторецепторов, поддерживают процессы окисления и фосфорилирования в митохондриях [12, 13]. Следовательно, установленные гепатопротекторные свойства минеральной воды, содержащей гуминовые кислоты, по-видимому, реализуются как за счет дезинтоксикационной и антиоксидантной активности последних, так и в результате общестимулирующего действия их и других ее компонентов на обмен веществ и реактивность организма. Выявленные нами ранее в аналогичных условиях морфофункциональные и биохимические изменения у животных с экспериментальным гепатитом, получавших эту же МВ, согласуются с приведенными ультраструктурными данными [14, 15].

Конфликт интересов отсутствует.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: В.У., Н.В.

Сбор и обработка материала: Е.Р., Н.В., Т.К.

Статистическая обработка: Е.Р., Н.В.

Написание текста: Н.В., Е.Р.

Редактирование: В.У.