В настоящее время влияние на организм экстремальных факторов наблюдается как при различных патологических состояниях, так и в спортивной, авиационной и космической медицине, в условиях адаптации к различным неблагоприятным факторам, при изменениях экологической ситуации. Большое распространение имеют факторы риска, связанные с изменением газовой среды и барометрического давления.
Проблема острой гипоксической гипоксии является актуальной во многих областях теоретической и клинической медицины. Кислородное голодание организма, вызванное падением парциального давления кислорода в окружающей среде, является приоритетной задачей, разрабатываемой современной авиационной и космической медициной. В условиях острого недостатка кислорода нарушается деятельность компенсаторных механизмов и развиваются значительные расстройства различных функциональных систем организма [1, 2, 3, 4, 5].
Гипоксические состояния циркуляторного типа встречаются при сердечно-сосудистых заболеваниях и в клинике при операциях на сердце и сосудах.
Проблема влияния на организм гипероксических газовых сред также привлекает внимание ученых самых различных специальностей в связи с широким применением кислорода в лечебной практике, авиации, водолазном деле и при проведении кессонных работ. Все вышеизложенное послужило основанием к всестороннему изучению действия повышенного давления кислорода на организм.
В работах ученых-морфологов и других специалистов установлена роль пищеварительной системы и, в частности, поджелудочной железы при различных экологических нарушениях, к которым относятся и изменения газовой среды [6, 7, 8, 9, 10].
Цель исследования
Проследить изменения в паренхиме и в кровеносных сосудах микроциркуляторного русла (МЦР) поджелудочной железы на субклеточном уровне в условиях гипоксии и гипероксии.
Задача исследования
Изучить взаимоотношение экзокринной и эндокринной паренхимы и субмикроскопические особенности строения кровеносных капилляров обеих частей поджелудочной железы.
Материалы и методы исследования
Экспериментальными животными служили 23 белые крысы-самцы линии «Vistar albicans» массой 150-200 г. Для электронной микроскопии небольшие кусочки поджелудочной железы фиксировали в смеси глютаральдегида и формальдегида на фосфатном буфере с дофиксацией в 1 % растворе ОSО4 на том же буфере. Обезвоживание материала производилось в батарее ацетонов возрастающей крепости. Материал заливали в вестопал W и в смесь эпона и аралдита. Ультратонкие срезы приготовлялись на ультратоме LKB (III тип, Швеция). Срезы контрастировали 2 % водным раствором уранилацетата в течение 30 минут и затем в течение 6-7 минут по Рейнольсу (Reynolds E. S., 1963). Препараты исследовались с помощью электронного микроскопа JEM-100 С (Япония) при ускоряющем напряжении 80 киловольт.
Результаты исследования и их обсуждение
Различные гипоксические состояния, а также влияние на организм гипероксических сред влекут за собой выраженные ультраструктурные изменения как в паренхиме, так и в кровеносных капиллярах поджелудочной железы. Однако, выраженность и характер нарушений при различных воздействиях неодинаковы.
Данные по ультраструктуре поджелудочной железы в условиях гипоксической гипоксии показывают, что в ранние сроки после воздействия (до 5 часов) наблюдаются дистрофические изменения, приводящие к гипофункции железы и нарушению белкового обмена. Об этом свидетельствуют следующие особенности ультраструктуры: вакуолизация с инвагинацией гранулярного эндоплазматического ретикулума (ГЭР) с уменьшением количества рибосом на его мембранах и в свободном состоянии в цитоплазме, в некоторых участках с полной дегрануляцией мембран; набухание митохондрий с просветлением матрикса и дискомплексацией крист, редукция комплекса Гольджи, расширение перинуклеарного пространства и ядерных пор, отсутствие незрелых форм секреторных гранул (рис. 1).
Рис. 1 - электронное микрофото поджелудочной железы крысы при воздействии гипоксической гипоксией Х 51000
Начиная с 5 часов после воздействия, в ацинарных клетках наблюдаются как репаративные явления, так и изменения, свидетельствующие о начинающейся компенсаторной гиперфункции железистого аппарата. Отмечается расширение цистерн ГЭР с большим количеством рибосом на мембранах и в свободном состоянии в цитоплазме, гипертрофия и гиперплазия комплекса Гольджи, появление большого количества гиперосмированных митохондрий, зрелых и незрелых форм секреторных гранул. В цитоплазме ацинарных клеток, вблизи выводных протоков обнаружены тонкие фибриллярные структуры.
Исследование ультраструктуры поджелудочной железы при гипероксии показало, что в ранние сроки после воздействия, в основном, наблюдается активация экзокринной паренхимы. Отмечается наличие большого числа расширенных цистерн ГЭР с увеличением количества рибосом на мембранах, а также повышение числа свободно лежащих рибосом и полисом, появление в цитоплазме гиперосмированных митохондрий, гипертрофия и гиперплазия комплекса Гольджи (рис. 2). Все это свидетельствует о повышенном синтезе белков, что, по всей вероятности, является компенсаторной реакцией экзокринной клетки на действие токсических доз кислорода.
Рис. 2 - электронное микрофото поджелудочной железы крысы при воздействии гипероксией Х 25000
Следует отметить, что экзокринные и островковые клетки выглядят мозаично: одни имеют плотный гиперосмированный матрикс, плотно упакованные органеллы и ядро, насыщенное хроматином. Другие, напротив, выглядят светлыми из-за просветленной гиалоплазмы, органеллы неплотно прилежат друг к другу, они как бы расставлены по всей цитоплазме. Подобная картина наблюдается и в эндотелиальных клетках кровеносных капилляров: одни клетки активизированы для синтетических процессов, другие - в состоянии отека и ранних дистрофических проявлений.
В более поздние сроки отмечается нормализация ультраструктуры поджелудочной железы: многие ацинарные клетки содержат большое количество секреторных гранул, элементов ГЭР, митохондрий. Одни митохондрии имеют нормальную ультраструктуру, другие - набухшие, с единичными кристами. Комплекс Гольджи несколько гипертрофирован. Островковые клетки находятся в гранулярной стадии, отмечается большое количество секреторных гранул.
Заключение. Таким образом, как при воздействии на поджелудочную железу гипоксией, так и гипероксией, относительно полной нормализации ультраструктурных компонентов ее не происходит и через 10 суток после эксперимента, о чем свидетельствует состояние гиперфункции железы и непрекращающиеся репаративные явления в ней.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Авцын А. П. Ультраструктурные основы патологии клетки. / А. П. Авцын, В. А. Шахламов - М., 1979. - 316с.
- Бархина Т. Г. Ультраструктурные и молекулярные аспекты изучения клеточных мембран в норме и при патологии. / Т. Г. Бархина // Морфология. - 2000. - № 3. - с. 117
- Бархина Т. Г. Проблемы эмбриогенеза эпителия и соединительной ткани человека при изучении с помощью световой и электронной микроскопии. / Т. Г. Бархина //В сб.:Морфологические основы гистогенеза и регенерации тканей. - СПб, 2001. - с. 16-17.
- Бархина Т. Г. Особенности структурной и ультраструктурной организации лимфоидной ткани дыхательной и пищеварительной систем человека в онтогенезе. / Т. Г. Бархина, Г. Г. Аминова, М. М. Бархина // 7-ая Всероссийская конф. по патологии клетки. - М., 2005. - с. 18-20
- Боголепов Н. Н. Ультраструктура мозга при гипоксии. / Н. Н. Боголепов - М., 1976. - 236с.
- Климов П. К. Пептиды и пищеварительная система. / П. К. Климов - Л., 1983. - 273с.
- Колесников Л. Л. Морфофункциональные аспекты ишемии желудочно-кишечного тракта. / Л. Л. Колесников - М., 2000
- Меерсон Ф. З. Адаптация, стресс и профилактика. / Ф. З. Меерсон - М., 1981. - 278с.
- Молдавская А. А. Ультраструктурная организация клеток эпителия тонкой кишки при разных типах питания в эксперименте: Атлас. / А. А. Молдавская - М., 2006. - 144с.
- Сапин М. Р., Никитюк Д. Б. Иммунные и железистые структуры в стенках полых и внутренних органах человека. / М. Р. Сапин, Д. Б. Никитюк - // Ж. «Российские морфологические ведомости». - М., 1998. - № 1-2. - с. 175-178