Структурная организация печени и ее регионарных лимфатических узлов при кадмиевой интоксикации и коррекции энтеросорбентом (анатомо-экспериментальное исследование) 14. 00. 02 анатомия человека

14.00.02 - анатомия человека

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

доктора медицинских наук

Республика Казахстан

Алматы, 2010

Работа выполнена в Казахском Национальном медицинском университете им. С.Д. Асфендиярова

Научные консультанты: заслуженный деятель РК, доктор

медицинских наук, профессор

Идрисов А.А.,

доктор медицинских наук,

профессор Нурмухамбетова Б.Н.

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор.Габитов В.Х

доктор медицинских наук, профессор Мукашев М.Ш.

доктор медицинских наук, профессор Савельева Л.В.

Ведущая организация: Западно-Казахстанский государственный медицинский университет им. М. Оспанова.

Защита состоится « » 2010г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 09.01.03 при Казахском Национальном медицинском университете им. С.Д. Асфендиярова по адресу: 050012 г.Алматы, ул. Толе би,88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казахского Национального медицинского университета им. С.Д. Асфендиярова (050012 г.Алматы, ул. Богенбай батыра,153).

Автореферат разослан « » 2010г

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.м.н., профессор Жаныбеков Д.Е.

Среди глобальных загрязнителей окружающей среды тяжелые металлы занимают одно из ведущих мест [Аксенова М.Е., 2000; Бурлакова Е.Б., 2000; Петришен О.И., Мельник Н.О., 2006]. Кадмий среди тяжелых металлов по распространенности и высокой токсичности относится к самой опасной группе [Лавина С.А., 1998; Туктаров В.Р. , 2001; ЛозовицькаТ.Н., 2006]. В частности, содержание кадмия в атмосферном воздухе многих промышленных центров Казахстана значительно превышает ПДК [Жакашов Н.Ж. Калжеков Т.К., 1996; Арыстанова Г.Т., 2000]. Несмотря на многолетние научные исследования в республике о влиянии кадмиевой интоксикации на организм, многие вопросы этой большой проблемы остаются нерешенными. Способность кадмия к долговременной аккумуляции в живых организмах, биохимическое сродство с ртутью ставят этот элемент по характеру воздействия на организм человека вне конкуренции среди металлов-экотоксикантов [Mason R.P., Laporte J.M., Andress S., 2004; Куценко С.А., 2004].

Выполняя роль центрального гомеостата, печень чрезвычайно чувствительна к влиянию различных эндо - и экзогенных дестабилизирующих факторов. Сложные и многообразные функции совершаются в тканевом микрорайоне печени клеточными элементами паренхимы-гепатоцитами. В этой связи, изучение строения и характера жизнедеятельности клеточных элементов паренхимы печени в условиях токсического воздействия солей тяжелых металлов, в частности солей кадмия, а также возникающих при этом нарушений представляет большой практический интерес. Известно, что в условиях экзотоксикоза, наряду с нарушениями в самой печени, угнетаются функции ее лимфатической системы, особенно транспортная и дренажно-детоксикационная функции [Бородин Ю.И., 2000; Петренко В.М., 2000]. Лимфатические узлы с их специфической структурой и разнообразными функциями, определяющими характер гемо- и лимфодинамики, налагающими заметный отпечаток на химизм и иммунные свойства внутренней среды организма могут рассматриваться в качестве маркеров средового прессинга на организм. Ведущая роль печени в регуляции гомеостаза и существенная ее роль в регуляции иммунитета, а также известное положение о существовании взаимосвязи между морфофункциональным статусом органа и ее регионарным лимфатическим аппаратом требует комплексного изучения указанных структур, с точки зрения учения Ю.И. Бородина о лимфатическом регионе [Бородин Ю.И., 2005]. Работ по комплексному изучению морфофункциональных изменений в печени и ее регионарных лимфатических узлах, с позиции учения о лимфатическом регионе при воздействии солей кадмия, в изученной нами литературе мы не встретили.

Известно, что применение различных сорбентов повышает резистентность печеночной ткани и ее лимфатического аппарата к негативному действию токсиканта [Sandhir Pajat, Gill K.D., 1999; Венгеровский А.И., Головина Е.Л., Буркова В.Н., Саратиков А.С., 2001]. Одним из таких сорбентов является натриевый монтмориллонит. Выводы ученых показывают, что по благотворному комплексному воздействию на организм натриевый монтмориллонит выше существующих природных и искусственных энтеросорбентов. Обработанный по специальной технологии казахстанский натриевый монтмориллонит был зарегестрирован как лечебно-профилактический препарат и назван таган-сорбентом.

Исходя из вышеизложенного, можно заключить, что данная работа позволит углубить комплексное представление о тонких структурных изменениях в печени и ее лимфатическом аппарате при экзотоксикозе кадмием и эндоэкологической реабилитации таган-сорбентом, с позиции концепций о тканевом микрорайоне и лимфатическом регионе печени.

Цель исследования. Изучить структурную организацию тканевого микрорайона печени и ее регионарных лимфатических узлов, в условиях хронического экзотоксикоза различными дозами хлористого кадмия, и разработать способы эндоэкологической реабилитации.

Задачи исследования

1.Дать сравнительную характеристику закономерностям морфофункциональных нарушений структур тканевого микрорайона печени при различных режимах и дозах хронического экзотоксикоза хлористым кадмием (в дозах 1,5мг/кг и 3мг/кг м. т.).

2.Установить особенности сравнительной морфодинамики восстановительных процессов в структурах тканевого микрорайона печени при коррекции таган-сорбентом, после хронического воздействия различными дозами хлористого кадмия (дозами в 1,5мг/кг и 3мг/кг м. т.).

3.Выявить в сравнении структурно-функциональные особенности изменений в регионарных лимфатических узлах печени при различных режимах и дозах хронической интоксикации хлористым кадмием (в дозах 1,5мг/кг и 3мг/кг м. т.).

4.Определить морфодинамику восстановления нарушений в регионарных лимфатических узлах печени при коррекции таган-сорбентом хронического экзотоксикоза хлористым кадмием (в дозах 1,5мг/кг и 3мг/кг м. т.).

5.Установить закономерности взаимозависимости структурно-функциональных нарушений в различных звеньях тканевого микрорайона печени и ее лимфатического аппарата в условиях хронического воздействия различных доз хлористого кадмия и эндоэкологической реабилитации таган-сорбентом.

- Выявлены закономерности нарушений во всех структурах тканевого микрорайона печени при хроническом воздействии различных субтоксических доз хлористого кадмия (1,5мг/кг и 3мг/кг) в виде системных и дозозависимых микро- и ультраструктурных нарушений, обусловленных дистрофическими, деструктивными повреждениями клеток мембранотропного характера, а также изменениями в микроциркуляторном русле и в структуре интерстиция печени.

- Показано, что основной мишенью для повреждающего действия кадмия являются субклеточные структуры гепатоцитов: белоксинтезирующий, энергообеспечивающий и ядерный аппараты гепатоцитов. Нарушения происходят на фоне дисбаланса основных энергетических субстратов в гепатоцитах- гликогена и липидов. У животных, получавших дозу хлористого кадмия в 3мг/кг м.т., нарушения более выражены.

- Выявлено, что при хронической кадмиевой интоксикации внутриклеточные изменения в синусоидальных клетках (эндотелиоцитах, печеночных макрофагах и липоцитах) характеризуются дозозависимостью и синхронностью их развития с нарушениями в гепатоцитах, а также активизацией функции лизосомально-вакуолярного аппарата, свидетельствующих об активном участии этих клеток в процессах детоксикации хлористого кадмия. В липоцитах уменьшается численная плотность липидных включений, что способствует развитию фиброгенеза в печени.

- Установлено, что хроническое воздействие хлорида кадмия в дозах 1,5мг/кг и 3мг/кг м.т. приводит к повышению в плазме крови крыс уровня аминотрансфераз (аланинаминотрансферазы и аспартатаминотрансферазы) и общего билирубина, которые повышаются синхронно структурным нарушениям в клетках печени.

- Доказано, что таган-сорбент, использованный для коррекции нарушений, уменьшает морфофункциональные изменения во всех клетках печени, способствует восстановлению ультраструктуры органелл печеночных клеток, уменьшает нарушения в микроциркуляторном русле и в интерстиции, а также снижает уровень аминотрансфераз и общего билирубина в крови. Восстановительные процессы протекают у животных, получавших меньшую дозу хлорида кадмия в 1,5мг/кг м.т. более интенсивно.

- Прослежена динамика структурной перестройки паренхимы лимфатических узлов печени при кадмиевой интоксикации, которые протекают синхронно с изменениями в клетках печени. Это выражается в отеке паренхимы и капсулы узла, расширении синусов, увеличении площади структур, занимаемых В-зависимыми зонами, при параллельном уменьшении площади Т-зависимых зон, ультраструктурных нарушениях в эндотелиоцитах обменных кровеносных капилляров лимфоузлов. Все нарушения при дозе хлорида кадмия в 3мг/кг м.т. более выражены.

- Установлено, что под воздействием кадмия в печеночных узлах развиваются иммуноморфологические изменения в виде пролиферации, бласттрансформации и дифференциации клеток, что характеризуется уменьшением во всех зонах лимфатического узла числа малых и средних лимфоцитов и возрастанием бластных форм лимфоцитов, числа макрофагов, дегенерирующих и тучных клеток, клеток Мотта, а также митозов. Во всех зонах наблюдаются фагоцитарная, плазмоцитарная, тучноклеточная реакции. Все указанные нарушения носят дозозависимый характер.

- Доказано, что таган-сорбент существенно уменьшает степень нарушений во всех структурных компонентах печеночных лимфатических узлов, способствует усилению обменных процессов между лимфой и клеточными элементами лимфоузла, усиливает процессы детоксикации. Сорбент способствует возрастанию числа малых и средних лимфоцитов и уменьшению количества больших, бластных форм клеток, а также снижению числа макрофагов, дегенерирующих и тучных клеток, митозов. У животных, получавших дозу хлорида кадмия в 1,5мг/кг м.т., действие Таган-сорбента более выражено.

Основные положения, выносимые на защиту

1.В условиях хронического воздействия различных субтоксических доз хлористого кадмия (1,5мг/кг и 3мг/кг м.т.) во всех структурах тканевого микрорайона печени, в первую очередь в гепатоцитах, развиваются микро- и ультраструктурные изменения мембранотропного характера, приводящие к разной степени, в зависимости от дозы токсиканта, дистрофическим и деструктивным нарушениям, связанным с повреждением ядерного аппарата клеток печени и внутриклеточных органелл. Развиваются нарушения в микроциркуляторном русле и в интерстиции, способствующие затруднению оттока первичной лимфы и развитию фиброгенеза. Развивающиеся, после хронического экзотоксикоза, компенсаторные процессы частично восстанавливают к 21 суткам эксперимента структурную организацию компонентов тканевого микрорайона печени. Степень и глубина нарушений зависят от дозы хлористого кадмия: более глубокие изменения развиваются при большей дозе токсиканта в 3мг/кг м.т.

2.Синхронно со структурными изменениями в тканевом микрорайоне печени, при хронической интоксикации хлоридом кадмия, развиваются функциональные нарушения, которые выражаются в повышении уровня аминотрансфераз (аланинаминотрансферазы и аспартатаминотрансферазы) и общего билирубина в крови. Повышение уровня ферментов зависит от дозы токсиканта.

3.Таган-сорбент, использованный после хронической кадмиевой интоксикации, оказывая протективное воздействие, значительно способствует восстановлению структурной организации всех компонентов тканевого микрорайона печени. Динамика восстановительных процессов в структурах печени, при воздействии таган-сорбента, свидетельствует о том, что к 21-м суткам эксперимента показатели большинства структур печени достигают исходного уровня. Степень протективного воздействия зависит от дозы хлористого кадмия: процессы восстановления при меньшей дозе токсиканта в 1,5мг/кг м.т. протекают интенсивнее.

4.Хроническое воздействие хлористого кадмия в дозах 1,5мг/кг и 3мг/кг приводит к разной по глубине перестройке структуры и цитоархитектоники регионарного лимфоузла печени, которые развиваются синхронно с нарушениями в самом дренируемом органе. Это является следствием того, что регионарные лимфоузлы осуществляют тканевую детоксикацию печени, что позволяет последней наиболее полно выполнять свои метаболические функции. Расширение объемной плотности структур лимфоузла, занимаемых В-зависимыми зонами, связано с активизацией В - звена иммунной системы. Степень и глубина нарушений зависят от дозы хлористого кадмия: более глубокие нарушения развиваются при большей дозе токсиканта в 3мг/кг м.т.

5.Таган-сорбент, после хронической кадмиевой интоксикации, оказывая протективное воздействие, способствует восстановлению морфофункциональных нарушений во всех структурных компонентах лимфоузла печени. Динамика восстановительных процессов в структуре и цитоархитектонике лимфоузла печени, при воздействии таган-сорбента, свидетельствует о том, что к 21-м суткам эксперимента многие показатели его структур достигают контрольных величин. Степень протективного воздействия зависит от дозы хлористого кадмия: процессы восстановления при большей дозе в 3мг/кг м.т. протекают медленнее.

6.Хроническая интоксикация различными субтоксическими дозами хлористого кадмия вызывает ультраструктурные нарушения мембранотропного характера в эндотелиоцитах обменных кровеносных капилляров лимфоузла печени, вызывая нарушения функции аппарата синтеза белков и выработки энергии, а также нарушение транспортной функции клеток. Степень нарушений зависит от дозы хлорида кадмия. Таган-сорбент, использованный для коррекции способствует восстановлению структурной организации эндотелиоцитов. Восстановительные процессы имеют дозозависимый характер.

Практическая значимость работы

- Полученные в результате исследования ранее неизвестные данные о морфофункциональных изменениях в различных звеньях лимфатического региона печени при хронической интоксикации различными субтоксическими дозами хлористого кадмия могут служить основой для выработки новых, более совершенных, технологичных методов лечения и профилактики различных экзо- и эндогенных воздействий не только на печень, но и на весь ее лимфатический регион.

- Количественные и качественные характеристики нарушений при хронической интоксикации кадмием, выявленные во всех структурах тканевого микрорайона печени в результате морфометрических исследований, могут быть использованы в качестве критериев для оценки тонких механизмов воздействия на печень при различных видах экзо- и эндотоксикоза, а также при различных методах лечения.

- Полученные морфометрические и иммуноморфологические данные о нарушениях в структурах регионарных лимфатических узлов печени при кадмиевой интоксикации можно использовать в качестве эталонов для морфофункциональных исследований органов иммунной системы при различных экзо- и эндотоксических воздействиях на организм.

- Выявленное протекторное влияние таган-сорбента на структурную организацию печени при хронической кадмиевой интоксикации может быть использовано для выработки новых методов детоксикации организма и лечения токсических гепатитов, развивающихся при воздействии на организм различных химических веществ, для улучшения функционального состояния не только печени, но других органов и систем.

- Результаты проведенного исследования обосновывают возможности восстановления структурно-функциональной организации лимфатического региона печени при хронической интоксикации с помощью таган-сорбента, что является вкладом в развитие нового направления – восстановительной лимфологии.

- Полученные новые данные о нарушениях в ультраструктуре эндотелиоцитов обменных кровеносных капилляров лимфатических узлов печени при хронической интоксикации кадмием, а также изменения в них на фоне лечения таган-сорбентом позволяют оценить гемато-лимфатические отношения во всех органах иммунной системы в условиях экзотоксикоза и эндоэкологической реабилитации.

- Материалы диссертационной работы могут использоваться в учебном процессе медицинских вузов при чтении лекций и проведении практических занятий по курсу клинической анатомии, гистологии, патологической анатомии и токсикологии.

Апробация практических результатов работы

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: - Республиканской научной конференции с международным участием «Современные проблемы теоретической и клинической морфологии» (Алматы, 2002); международной конференции «Фундаментальные проблемы лимфологии и клеточной биологии» (Новосибирск, 2004); III Республиканской научной конференции с международным участием «Современные проблемы теоретической и клинической морфологии» (Шымкент, 2005); I съезде лимфологов с международным участием 10-12 октября 2006 (Новосибирск, 2006); Республиканской научной конференции с международным участием «Современные проблемы теоретической и клинической морфологии» (Шымкент, 2006); VIII Конгрессе международной ассоциации морфологов (Орел, 2006); научной конференции ««Современные проблемы теоретической и клинической морфологии» в рамках международного конгресса «Медицинский университет на рубеже веков» (Алматы, 2006); международной конференции «Фундаментальные проблемы лимфологии и клеточной биологии» (Новосибирск, 2008); YII международном симпозиуме, IX Чуйской научно-практической конференции «Проблемы саногенного и патогенного эффектов экологического воздействия на внутреннюю среду организма (Чолпон-Ата, 2007); Евразийском симпозиуме «Проблемы саногенного и патогенного эффектов эндо- и экзоэкологического воздействия на внутреннюю среду организма» по вопросам фундаментальной и прикладной медицины, посвященном 80-летию академика РАМН Ю.И. Бородина (Чолпон-Ата,2009); международном симпозиуме «Современные проблемы лимфологии» (Алматы, 2009); V-ой Республиканской научно-практической конференции с международным участием «Современные проблемы теоретической и клинической морфологии» (Алматы, 2009).

Таблица 1- Распределение животных по срокам исследования

Животных выводили из опыта через 1, 7 и 21 сутки, после хронического экзотоксикоза и введения таган-сорбента, путем декапитации под эфирным наркозом. В качестве объекта исследований была использована печень и ее регионарные лимфатические узлы. Образцы печени для исследований брали из латерального края левой доли. Лимфоузел печени брали в печеночно-двенадцатиперстной связке, позади воротной вены.

У экспериментальных животных исследовали световые, полутонкие и ультратонкие срезы ткани печени и ее регионарных лимфоузлов. На каждый срок исследования использовали по 10 крыс. Для исследования ферментов забор проб крови у животных производился из брюшной аорты. В пробах исследовалось содержание аминотрансфераз (аланинаминотрансферазы и аспартатаминотрансферазы) и общего билирубина в сыворотке крови.

На светооптическом уровне исследовали образцы печени и регионарных лимфоузлов. Из общегистологических методов применяли окраску гематоксилином Майера и эозином, метод окраски толудиновым синим и азур II-эозином. В световом микроскопе изучали полутонкие срезы, полученные с образцов печени и лимфоузлов. Для этого образцы органов фиксировали в 1% растворе O_sO₄ на фосфатном буфере (рН=7,4), дегидратировали в этиловом спирте возрастающей концентрации и заключали в эпон. Из полученных блоков готовили полутонкие срезы, толщиной в 1мкм, окрашивали толуидиновым синим, монтировали на предметные стекла, заключали в канадский бальзам и изучали под световым микроскопом. Морфометрический анализ проводили с помощью светооптического микроскопа на полутонких срезах печени с помощью окулярной морфометрической сетки по методике Шкурупия В.А.(1989); согласно рекомендациям Автандилова Г.Г. (1990). Морфометрическая сетка была представлена тестовой системой, вмонтированной в окуляр микроскопа, состоявшей из 25 тестовых точек и 5 линий (площадью 6400 кв. мкм). Препараты изучали с использованием иммерсионного объектива при конечном увеличении в 1000 раз. Методом точечного счета при стандартном увеличении определяли объемную плотность цитоплазмы гепатоцитов, их ядер, просвета синусоидов. Также подсчитывали численную плотность гепатоцитов, двуядерных печеночных клеток, синусоидальных клеток.

Подвергали морфометрированию функциональные зоны регионарных печеночных лимфатических узлов на стандартной площади (1600 мкм²): краевой синус, первичные и вторичные лимфоидные узелки, паракортекс, мозговые тяжи, мозговые синусы.

Для ультраструктурных исследований из полутонких срезов препаратов печени, толщиной в 1мкм, выбирали необходимые участки тканей для исследования в электронном микроскопе. Из отобранного материала получали ультратонкие срезы, толщиной 35-45 нм на ультратоме LKB-NOVA, контрастировали насыщенным водным раствором уранилацетата и цитратом свинца [Reynolds E.S.1963] и затем изучали в электронных микроскопах JEM-7A, JEM-100S/SEG. Площади профилей клеток в пределах их плазматических мембран определяли с помощью открытой регулярной тестовой системы, при конечном увеличении негатива в 36 000 раз, расстояние между точками ( с учетом конечного увеличения) составляло 1,28 мкм. На каждом из этапов наблюдений измерениям подвергалось 15-30 профилей срезов гепатоцитов, эндотелиальных, клеток Купфера, липоцитов, а также эндотелиальных клеток кровеносных капилляров лимфатических узлов, что было обусловлено особенностями их численного представительства в органе. При этом соблюдался принцип равного количественного представительства клеток от каждого животного. Морфометрию объемной и поверхностной плотностей гранулярного эндоплазматического ретикулума (ГЭР), объемной плотности митохондрий, наружных и внутренних мембран митохондрий клеток печени, а также эндотелиоцитов обменных капилляров лимфоузлов проводили с помощью закрытой тестовой системы из квадратов с 378 узловыми точками, длиной тестовой линии 35мкм при конечном увеличении в 36000 раз. Численную плотность рибосом определяли в регулярно расположенных квадратных тестовых системах площадью 4,17мкм², при конечном увеличении в 36000 раз. Объемную и поверхностную плотность лизосомальных структур, пероксисом, объемную и численную плотность липидных капель в липоцитах определяли с помощью закрытой тестовой системы из квадратов, площадью 25мкм² из 378 узловых точек с длиной тестовой линии 35мкм при конечном увеличении в 36000 раз. Измерения проводили по рекомендациям Шкурупия В.А.(1989). Статистическую обработку результатов проводили с использованием компьютерных программ Excel и Statistica. Для каждого значения определяли средние значения и доверительный интервал ( для Р ˃99,9%). Межгрупповые значения определяли по t -критерию Стьюдента. Данные считались достоверными при Р< 0,05.