В настоящее время существует множество теорий развития сенсоневральной тугоухости (СНТ), однако в их основе, вне зависимости от воздействующего фактора, лежат гемодинамические нарушения во внутреннем ухе. Многие авторы отдают ведущую роль в развитии тугоухости изменениям в сосудистой полоске [1—3]. В последнее время в литературе появляются данные о роли апоптоза (запрограммированной гибели) волосковых клеток кортиева органа [4]. Однако ультраструктурные изменения в сосудистой полоске (СП) внутреннего уха при экспериментальной тугоухости мало исследованы. В связи с этим актуальным представляется изучение роли апоптоза эпителиоцитов СП в этиопатогенезе СНТ.

Цель исследования — изучение ультраструктурных изменений в клетках СП внутреннего уха у животных при экспериментальной СНТ и определение возможных путей коррекции.

Изучение морфологических изменений в клетках СП кортиева органа проводили в условиях экспериментальной СНТ ототоксического генеза на самцах морских свинок в возрасте 3—6 мес с массой тела 350—400 г. Животных содержали в стандартных условиях с имитацией светлого и темного времени суток. В ходе исследования были соблюдены международные принципы Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (Страсбург, 18 марта 1986 г.). Животные были распределены на 3 группы: контрольную (1-я), экспериментальную (2-я) и интактную (3-я). Животным 1-й группы внутримышечно вводили гентамицина сульфат в дозе 120 мг/кг массы тела в сутки в течение 14 дней с целью моделирования тугоухости [5, 6]. Во 2-й группе животные получали гентамицина сульфат по вышеуказанной схеме и препарат мелатонин вечером и ночью с питьевой водой в концентрации 10 мг/л [7]. Выбор мелатонина в качестве отопротектора был продиктован данными литературы о его противоапоптической активности [8], а также о способности клеток СП секретировать этот гормон, играющий роль в поддержании нормального гомеостаза жидкостей улитки [9]. Животные интактной группы не подвергалась какому-либо воздействию.

Слуховую функцию животных оценивали с помощью рефлекса Рreyer (подергивание ушей при звуковом воздействии) [10]. После завершения эксперимента производили забор улитки внутреннего уха и выделяли СП по методике Я.А. Винникова и Л.К. Титовой [11]. Полученный материал анализировали при помощи просвечивающего электронного микроскопа JEM-100S (Япония).

До начала эксперимента у животных всех групп наблюдался нормальный (живой) рефлекс Рreyer. В 1-й группе через 1 нед после начала курса инъекций ототоксического антибиотика гентамицина сульфата у всех морских свинок отмечалось угасание рефлекса Рreyer, к концу 2-й недели рефлекс был полностью утрачен, что указывало на развитие ототоксической СНТ. Во 2-й группе в конце первой недели эксперимента у всех животных отмечался живой рефлекс Рreyer, по окончании воздействия у 7 животных отмечалось угасание рефлекса, однако он сохранялся, у одного животного рефлекс Рreyer был отрицательным.

На следующем этапе СП морских свинок были подвергнуты электронно-микроскопическому исследованию. На электронограммах животных 3-й (интактной) группы наблюдалась характерная структура всех типов эпителиоцитов: хорошо выраженный гликокаликс на поверхности маргинальных клеток, плотное прилегание клеток друг к другу, отсутствие расширения межклеточных промежутков (рис. 1).

Цитоплазма носила мелкозернистый характер, отмечалось равномерное распределение органоидов по цитоплазме. Многочисленные митохондрии имели темный матрикс и хорошо структурированные кристы. Канальцы гранулярной эндоплазматической сети не имели очаговых расширений, были расположены параллельно друг другу, в их просветах определялось мелкодисперсное содержимое. Клеточные ядра имели круглую или овальную форму, четкие контуры, эу- и гетерохроматин в них распределялись равномерно. В маргинальных клетках определялось умеренное количество секреторных вакуолей, что согласуется с данными литературы о возможности клеток лабиринта синтезировать высокоактивные вещества, в том числе и мелатонин [9].

При изучении СП животных 1-й группы, получавших только гентамицин, были выявлены значительные нарушения ультраструктуры клеток (рис. 2).

У маргинальных и интермедиальных клеток СП отмечались уменьшение размеров и их деформация, частичная деструкция межклеточных контактов и расширение межклеточных промежутков. Органоиды в цитоплазме распределялись неравномерно: компактно расположенные канальцы эндоплазматической сети (ЭПС) чередовались с участками их полного отсутствия в цитоплазме. В цитоплазме маргинальных клеток отмечались снижение количества цистерн ЭПС и свободных рибосом, а также практически полное отсутствие секреторных вакуолей. Генерализованный характер носило нарушение структуры митохондрий, характеризующееся дезинтеграцией и деструкцией крист, набуханием и просветлением митохондриального матрикса, разрывами наружной мембраны митохондрий.

Исследование структуры гликокаликса обнаружило его истончение и нарушение структуры, а также его отслоение на отдельных участках маргинальных клеток. Кроме того, определялись грыжеподобные впячивания плазмалеммы в межклеточные пространства. Подобное явление получило название блеббинг и, по мнению многих авторов [12—14], является ранним морфологическим признаком апоптоза. Кроме того, среди сохраненных эпителиоцитов СП были обнаружены фрагменты цитоплазмы разрушенных клеток, пикнотически измененные ядра без признаков лейкоцитарной инфильтрации. Мозаичный характер данных нарушений, отсутствие воспалительной реакции также является, по данным литературы, маркером апоптоза [14].

Исследование СП животных, получавших наряду с гентамицином мелатонин (2-я группа), выявило, что дегенеративные изменения как на клеточном, так и на субклеточном уровнях были менее выраженными по сравнению с 1-й группой (рис. 3).

На электронограммах была отмечена целостность цитоскелета большинства клеток, лучшая сохранность десмосом. Расширение межклеточных промежутков носило фрагментарный характер. Повреждения гликокаликса были не столь тотальны, как у животных, не получавших мелатонин. Профили ЭПС не имели выраженных дефектов и содержали большее по сравнению с контролем количество рибосом. В ядрах имелся диффузно расположенный эухроматин и периферически расположенный гетерохроматин. В митохондриях, по сравнению с контрольной группой, отмечалась лучшая сохранность крист и наружных мембран.

Наиболее выраженные отличия эпителиоцитов СП животных сравниваемых групп наблюдались в структуре цитоплазмы апикальных частей маргинальных клеток. Эти изменения проявлялись в значительном увеличении количества секреторных гранул различной электронной плотности на разной стадии созревания. Множество вакуолей придавало цитоплазме эпителиоцитов «вспененный» вид и свидетельствовало об усилении секреторной активности клеток. Описанное явление согласовывается с гипотезой, выдвинутой И.Б. Солдатовым и В.М. Николаевым [9], о значении секретирующих клеток диффузной эндокринной системы в поддержании гомеостаза спирального органа.

При экспериментальной тугоухости, вызванной введением ототоксичного антибиотика, выявлены грубые нарушения структур клеток эпителия СП и эндотелия, что, вероятно, является морфологическим субстратом развивающейся тугоухости. Изменения носят мозаичный характер и затрагивают отдельные клетки, что свидетельствует в пользу гибели клеток СП именно путем апоптоза.

Применение препарата мелатонин в качестве антисурдитанта у животных с экспериментальной тугоухостью уменьшает морфологические проявления деструктивных процессов в клетках С.П. Выявленное повышение секреторной активности эпителиоцитов, по нашему мнению, следует расценивать как компенсаторно-приспособительную реакцию и инструмент поддержания гомеостаза преддверно-улиткового органа гуморальным путем. Данные механизмы обеспечивают сохранение слуховой функции при введении мелатонина, что открывает перспективы для его использования при коррекции нарушений слуха.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сведения об авторах

Петрова Наталья Николаевна — д.м.н., профессор кафедры оториноларингологии ФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Минздрава России, 195067, Россия, Санкт-Петербург, Пискаревский пр., 47; https://orcid.org/0000-0002-6584-6942; e-mail: natalya.petrova@szgmu.ru

Короткова Вера Николаевна — ассистент кафедры оториноларингологии ФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Минздрава России, 195067, Россия, Санкт-Петербург, Пискаревский пр., 47; https://orcid.org/0000-0002-8551-1365; e-mail: verashka2@rambler.ru

Ильинская Евгения Васильевна — старший научный сотрудник лаборатории внутриклеточного сигналинга и транспорта (зав. — к.б.н. А.Н. Горшков) ФГБУ НИИ гриппа Министерства здравоохранения Российской Федерации, 197376, Россия, Санкт-Петербург, ул. проф. Попова, д. 15/17; https://orcid.org/0000-0003-0700-3995; e-mail: e.ilyinskaja2016@yandex.ru

Маслова Юлия Анатольевна — ассистент кафедры оториноларингологии ФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Минздрава России, 195067, Россия, Санкт-Петербург, Пискаревский пр., 47; https://orcid.org/0000-0002-3667-538Х; e-mail: yuliya.maslova@szgmu.ru