Королев Ю.Н.

ФГБУ "Российский научный центр медицинской реабилитации и курортологии" Минздравсоцразвития России, Москва

Гениатулина М.С.

ФГБУ "Российский научный центр медицинской реабилитации и курортологии" Минздравсоцразвития России, Москва

Никулина Л.А.

НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко РАМН, Москва

Ультраструктурные изменения клеток Сертоли семенников крыс при применении питьевой минеральной воды в сочетании с микроэлементами цинком и кремнием в условиях стресса

Журнал: Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2012;89(5): 49‑53

Просмотров : 131

Загрузок :

Как цитировать

Королев Ю.Н., Гениатулина М.С., Никулина Л.А. Ультраструктурные изменения клеток Сертоли семенников крыс при применении питьевой минеральной воды в сочетании с микроэлементами цинком и кремнием в условиях стресса. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2012;89(5):49‑53.
Korolev IuN, Geniatulina MS, Nikulina LA. Ultrastructural changes of Sertoli cells in rat testicles treated with drinking mineral water in combination with microelements, zinc and silicon, under stress conditions. Voprosy kurortologii, fizioterapii, i lechebnoi fizicheskoi kultury. 2012;89(5):49‑53. (In Russ.).

Авторы:

Королев Ю.Н.

ФГБУ "Российский научный центр медицинской реабилитации и курортологии" Минздравсоцразвития России, Москва

Все авторы (3)

Экспериментально установлено, что профилактическое применение питьевой сульфатной минеральной воды (МВ), особенно в сочетании с другими адаптогенными средствами, в частности микроэлементами (МЭ) цинком и кремнием, ограничивает развитие стрессорных нарушений в семенниках крыс [1]. Эффект такого действия связан с формированием потенциально более мощных механизмов адаптации, которые структурно проявлялись развитием регенераторно-гиперпластических реакций [2—5]. Для выявления особенностей этих реакций необходимо проведение электронно-микроскопических исследований с оценкой выраженности противоположно направленных процессов — деструкции (некробиоза) и регенерации (гиперплазии).

В семенниках эти процессы целесообразно изучать в клетках Сертоли (сустентоцитах), которые являются наиболее крупными соматическими клетками этого органа, выполняющими важные функции в регуляции процессов сперматогенеза. С позиций профилактики полученная информация позволит более обоснованно подойти к пониманию усиления механизмов внутриклеточной адаптации, направленных на повышение устойчивости структур клетки к действию стресса, а также на восстановление утраченного гомеостаза.

Цель исследования — выявить в динамике ультраструктурные нарушения и проявления регенераторно-гиперпластических реакций в клетках Сертоли крыс в условиях иммобилизационного стресса и при профилактическом применении питьевой сульфатной МВ в сочетании с МЭ цинком и кремнием.

Исследования были проведены на 20 белых беспородных крысах-самцах массой 180—200 г. Работа с животными проводилась в соответствии с Хельсинской декларацией, «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (приказ Минздрава СССР от 12.04.87 №755) и Федеральным законом РФ от 01.01.97 «О защите животных от жестокого обращения». До воздействия стресса крыс разделили на группы. В 1-й опытной группе животные получали питьевую сульфатную магниево-кальциевую МВ (концентрация сульфата 1,93 мг/л, минерализация 3,05 г/л) в сочетании с МЭ цинком и кремнием (18 процедур поения). После приема МВ крысы дополнительно (через 15—20 мин) получали водные растворы цинка и кремния, 1 мл которых соответственно содержали 0,11 мг цинка и 0,3 мг кремния. Во 2-й опытной группе (группа сравнения) крысы получали ту же питьевую сульфатную магниево-кальциевую МВ, что и в 1-й группе, но вместо раствора цинка и кремния применялась водопроводная вода. В 3-й группе (контрольная) животные получали только водопроводную воду. 4-ю группу составляли интактные крысы, которые никаким воздействиям не подвергались. МВ и водопроводную воду вводили крысам внутрижелудочно 1 раз в день по 3 мл, водные растворы цинка и кремния — по 1 мл каждого через иглу с оливой на конце. На следующий день после окончания курсов поения крысы опытных и контрольной групп подвергались воздействию иммобилизационного стресса по методике Селье однократным привязыванием крыс в течение 6 ч в положении на спине [6]. Животных декапитировали через 1,7 и 14 сут после действия стресса.

Для электронно-микроскопических исследований семенники фиксировали в 4% параформальдегиде, приготовленном на фосфатном буфере (рН 7,4), постфиксировали в 1% ОsО4. После обезвоживания в серии спиртов и ацетона образцы заключали в смесь эпон-аралдит. На ультратоме Reichert (Австрия) получали ультратонкие срезы, которые просматривали в электронном микроскопе Libra (Германия). Морфометрический анализ митохондрий (Мх) и рибосом выполняли с помощью автоматизированной системы MOP-Videoplan (Австрия). Полученные данные обрабатывали методом вариационной статистики с применением критерия Стьюдента.

У животных контрольной группы через 1 сут после стресса в клетках Сертоли обнаруживались явления дезорганизации цитоплазмы, уменьшение числа органелл и их деструкция, некоторые признаки ослабления внутриклеточных резервов. Об этом свидетельствовали локальные просветления и отечность цитоплазмы, деструкция Мх в виде утраты крист и матрикса, фрагментация и расширение профилей гранулярной и агранулярной эндоплазматической сети (рис. 1, а).

Рисунок 1. Ультраструктурные изменения клеток Сертоли семенников крыс контрольной группы (поение водопроводной водой + стресс). а — 1 сут. Выраженное расширение и слияние цистерн гранулярной и агранулярной эндоплазматической сети с образованием вакуолей и крупной полости; деструкция органелл (стрелки), уменьшенное число рибосом; б — 14 сут. Деструкция органелл (стрелки), расширение просветов эндоплазматической сети; формирование структур гранулярной эндоплазматической сети (двойная стрелка). Здесь и на рис. 2: СО — собственная оболочка семенного канальца; ГЭС — гранулярная эндоплазматическая сеть; Р — рибосомы и полисомы; ×18 000.
Число рибосом снижалось на 71,5% (р<0,01) по сравнению с таковым у интактных животных. При этом со стороны Мх проявлялась слабая тенденция к увеличению их числа, однако этот адаптационный механизм не смог оказать существенного влияния на биоэнергетику клетки: как средняя, так и суммарная площадь Мх снизилась фактически в 2 раза (р<0,01). К 7-м суткам после стресса явления отечности цитоплазмы в части клеток Сертоли становились более выраженными, активизировались лизосомальные структуры. Регенерация и новообразование органелл проявлялись в слабой форме. Через 14 сут процессы регенерации усиливались, однако и в этот срок в отдельных клетках продолжали сохраняться явления деструкции органелл (см. рис. 1, б).

В отличие от контроля, предварительное применение питьевой сульфатной МВ через 1 сут после стресса снижало по ряду показателей уровень ультраструктурных нарушений в клетках Сертоли. Это относилось в первую очередь к ослаблению явлений отечности и процессов деструкции органелл, в частности со стороны мембран гранулярной эндоплазматической сети. Вместе с тем содержание рибосом, как и в контрольной группе, было снижено (интактные животные — 36,20±0,98; контроль — 21,10±1,33; р<0,01; МВ — 22,70±1,29). Возрастала суммарная площадь Мх (на 35,7%; р<0,01) в связи с тенденцией к увеличению их числа и средней площади (см. таблицу).

Однако к 7-м суткам происходил определенный спад в биоэнергетическом обеспечении клеток, особенно по сравнению с предыдущим сроком исследования (1 сут). Усиление биоэнергетических процессов происходило в более позднем периоде постстрессорного воздействия (к 14-м суткам): число Мх по сравнению с таковым в контрольной группе возрастало на 37,8% (р<0,01), а суммарная площадь — на 48,5% (р<0,01). При этом наблюдалось также увеличение числа рибосом (контроль 20,9±0,09; МВ — 27,63±0,64; р<0,01) и признаки гиперплазии мембранных структур комплекса Гольджи.

При применении МВ в сочетании с МЭ цинком и кремнием изменения Мх через 1 сут после стресса носили сходный характер с действием МВ: суммарная их площадь также возрастала (на 39,3%; р<0,01), при этом количество Мх становилось самым низким среди всех групп животных (см. таблицу). Местами обнаруживались деструктивно измененные Мх, а также расширенные цистерны гранулярной эндоплазматической сети, однако в целом наблюдалась значительно лучшая сохранность органелл по сравнению с контролем и действием МВ (рис. 2, а).

Рисунок 2. Ультраструктурные изменения клеток Сертоли семенников крыс при применении питьевой сульфатной МВ в сочетании с МЭ цинком и кремнием с последующим действием стресса. а — 1 сут. Более высокая сохранность гранулярной эндоплазматической сети и рибосом по сравнению с контролем. Деструкция единичных Мх (стрелка); б — 7 сут. Формирование новой гранулярной эндоплазматической сети (стрелки), укрупнение Мх и расширение просветов крист, активация лизосом (Л) и фагосом (Ф), расширение межклеточного пространства (двойная стрелка); в — 14 сут. Гиперплазия рибосом и полисом.
В дальнейшем через 7 сут (см. таблицу) происходило выраженное увеличение численности Мх (на 35,1%; р<0,01), их средней (на 12,5%) и суммарной площади (на 46,2%; р<0,05) по сравнению с предыдущим сроком и в еще большей степени — по сравнению с действием МВ (соответственно на 45,2%, р<0,01, на 50,0%, р<0,01 и на 111,1%, р<0,001). Кроме того, в клетках Сертоли наблюдалось также формирование новой гранулярной эндоплазматической сети, увеличение числа рибосом и лизосом (см. рис. 2, б). Подобные адаптационные сдвиги в этот срок в контрольной группе и при действии МВ не обнаруживались. Поэтому следует подчеркнуть, что этот период усиления синтетических процессов структурно выражался в увеличении числа органелл, их гиперплазии и гипертрофии и наступал раньше, чем при применении МВ, что являлось характерной особенностью сочетанного действия МВ и МЭ.

В дальнейшем, к 14-м суткам, синтетические процессы по ряду показателей продолжали нарастать, что проявлялось в еще большем увеличении количества Мх: на 52,5% по сравнению с предыдущим сроком (р<0,01) и более чем в 2 раза по сравнению с начальным сроком наблюдения (р<0,001). Суммарная площадь Мх была увеличена по сравнению с таковой в контрольной группе и приблизительно соответствовала действию МВ. Более высоким становилось содержание свободных рибосом и полисом: контроль — 20,9±0,69; МВ — 27,63±0,64 (р<0,01); МВ+МЭ — 30,1±0,60 (р<0,01). Иногда они заполняли большие участки цитоплазмы (см. рис. 2, в). Наблюдалось также новообразование гранулярной эндоплазматической сети с удлиненными цистернами. Местами хорошо был развит пластинчатый комплекс Гольджи с различными по размеру диктиосомами, содержащими иногда хлопьевидную субстанцию. Все эти сдвиги указывали на усиление внутриклеточных регенераторно-гиперпластических процессов. Вместе с тем в клетках Сертоли иногда выявлялись мелкие локальные деструктивные изменения, в основном со стороны отдельных Мх, а также расширенные межклеточные пространства.

Таким образом, в условиях иммобилизационного стресса наиболее выраженные нарушения в ультраструктуре клеток Сертоли обнаружены у животных контрольной группы. В основном они проявлялись в виде дезорганизации цитоплазмы, нарушений тонкой структуры Мх и уменьшения их численности, редукции гранулярной эндоплазматической сети, значительного снижения числа рибосом. При этом признаки стимуляции внутриклеточной регенерации, особенно в ранний постстрессорный период, развивались в слабой степени и были не способны структурно компенсировать стрессорные нарушения. У животных опытных групп в большей части клеток Сертоли обнаруживался иной комплекс сдвигов — деструктивные процессы в той или иной степени ослаблялись, а регенераторно-гиперпластические реакции, наоборот, усиливались.

В наибольшей мере эти сдвиги наблюдались при сочетанном применении МВ и МЭ цинка и кремния. Вначале, в ранний постстрессорный период, они проявлялись в повышении устойчивости и соответственно в лучшей сохранности ультраструктур клеток Сертоли. Это, в свою очередь, предопределило и дальнейший ход развития регенераторно-гиперпластических процессов — их более раннее и выраженное развитие по сравнению с таковым в контрольной группе и при действии МВ. Следовательно, сочетанное действие МВ и МЭ цинка и кремния в большей мере, чем при действии монофактора — МВ, повышает устойчивость (надежность) механизмов адаптации, что способствует более эффективному развитию защитно-адаптационных реакций в клетках Сертоли в ответ на действие стресса.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail