Введение к работе
Актуальность проблемы.
В настоящее время достаточно широко изучается воздействие гелиометеорологических факторов (солнечная активность, возмущения магнитного поля земли, продолжительность светового дня, температура, атмосферное давление, влажность и т.д.) на биологические объекты (Копанев В.И., Шакула А.В., 1985; Владимирский Б.М. и соавт., 2004; Прохорова Э.М., 2010). Эндокринная система, принимая участие в гуморальной регуляции функций организма, вовлекается в процессы как срочной, так и долговременной адаптации к влиянию геогелиометеофакторов (Bozhko A.P., Gorodetskaya I.V., 1995;. Christensen V.L., Davis G.S., Nestor K.E., 2002, Lauberg P. еt al., 2005; Гора Е.П., 2007). Щитовидная железа (ЩЖ) и ее гормоны обеспечивают регуляцию функций организма, в том числе при двигательных нагрузках различной интенсивности и длительности (Петрова Н.И., 1990; Безденежных А.В., 2001; Полянская Л.И, Криштоп В.В., 2005).
Морфологические изменения щитовидной железы при действии факторов внешней среды, наряду с центральными (гипоталамо-гипофизарно-тиреоидная ось) и нервными влияниями, во многом обусловлены деятельностью тканевых гуморальных регуляторов – тканевых базофилов (ТБ, тучные клетки) и парафолликулярных эндокриноцитов (С-клеток, кальциноциты) (Dremier S. et al., 1996; Глумова В.А. и соавт., 1999; Persani L., 1998; Corvilain B et al.,1998; Быков В.Л. 2000; Райхлин Н.Т. и соавт. 2001). В связи с расширением знаний по иммунологии в изучении щитовидной железы активно начинают использоваться не только стандартные гистохимические, но и методы количественной иммуногистохимии (Усенко В.С. и соавт.,1998; Капитонова М.Ю. и соавт., 2009). Работы, посвященные влиянию геомагнитной активности (ГМА) – геомагнитных бурь на морфологию щитовидной железы немногочисленны и достаточно противоречивы. Сведения об особенностях реакции щитовидной желзы при действии предельных двигательных нагрузок представлены не в полном объеме. Полученные результаты могут быть использованы для анализа метеопатологических реакций и разработки профилактических мероприятий.
Цель исследования: Изучить особенности структурных преобразований щитовидной железы у животных (собак) под влиянием гелиометеорологических факторов в сезоны года и при действии предельных двигательных нагрузок.
Задачи исследования:
1. Исследовать структурные перестройки элементов щитовидной железы (высоты фолликулярного эпителия, количества тканевых базофилов, С-клеток) в периоды за 1-2 суток до, непосредственно во время геомагнитной бури и через 1-2 суток после нее в течение года и в разные его сезоны (зима, лето, весна, осень).
2. Выявить структурные (объем фолликулов и коллоида, высота фолликулярного эпителия) и иммуногистохимические особенности (количество тироцитов, позитивных к ядерному антигену пролиферирующих клеток, количество тироцитов, позитивных к тиреоглобулину, площадь, занимаемая фибронектином и площадь сосудов, позитивных к фактору Виллебранда, количество С-клеток, позитивных к кальцитонину и тканевых базофлилов) щитовидной у интактных животных при спокойном естественном геомагнитном фоне и сезонном уровне гелиометеофакторов в зимний и летний период.
3. При действии на организм предельных двигательных нагрузок в летний период установить морфологические и иммуногистохимические изменения щитовидной при спокойном естественном геомагнитном фоне и сезонном уровне гелиометеофакторов.
4. Изучить зональные особенности распределения функционально-активных парафолликулярных эндокриноцитов и тканевых базофилов в щитовидной железе в зимний и летний периоды года и при действии предельных двигательных нагрузок.
Научная новизна.
Структурная организация щитовидной железы у интактных животных в период спокойной геомагнитной обстановки характеризуется высокой гетерогенностью показателей: относительной массы железы, высоты фолликулярного эпителия, количества С-клеток, тканевых базофилов и определяется сезоном года.
Впервые на экспериментальных животных (собаках) показаны наибольшие отличия массы ЩЖ, высоты тироцитов, количества С-клеток и тканевых базофилов от контроля в течение всего года в период до и после геомагнитной бури (р<0,05), наибольшие отличия выявлены летом и зимой, а наименьшие – весной и осенью.
В щитовидной железе во время спокойной геомагнитной обстановки в зимнее время года, в сравнении с летним, у интактных животных отмечено увеличение количества тироцитов в стадии пролиферации (до 5,96±2,86 усл. ед., р<0,01), уменьшение объема фолликулов (до 126,79±13,61х105 мкм3, р<0,01), коллоида (до 89,42±10,99х105 мкм3, р<0,05), высоты фолликулярного эпителия, количества и оптической плотности тканевых базофилов. Вариабельность количества тканевых базофилов и их суммарная оптическая плотность (р<0,05) снижены. Количество и средняя оптическая плотность С-клеток увеличены (р<0,05).
Предельные двигательные нагрузки, по сравнению с интактной группой, в летнее время года, вызывают уменьшение относительной массы ЩЖ (85,68±8,76 мг/кг, 22,7%, р<0,05), объема фолликулов (165,47±29,4 х105 мкм3, 10,7 %, р<0,01) и коллоида (85,22±21,12 х105 мкм3, 28,5%, р<0,05), увеличение высоты фолликулярного эпителия (5,74±0,22мкм, в 1,27 раза, р<0,001). Вариабильность степени пролиферации (30,6%, р<0,05) и секреции тиреоглобулина тироцитами (57,4%, р<0,05) снижена, площадь, занимаемая фибронектином (6,07±0,82х103 мкм2 ,19,2%, р<0,05) стромы щитовидной железы уменьшена. Количество и оптическая плотность тканевых базофилов снижены, при этом их вариабильность (р<0,05) выше, по сравнению с контролем.
Впервые в щитовидной железе продемонстрированы различия зонального распределения количества и оптической плотности тканевых базофилов и С-клеток. Предложенная нами комбинированная методика окраски позволила выявить один из вариантов расположения мастоцитов: в непосредственной близости от групп парафолликулярных эндокриноцитов.
Научно–практическая значимость исследования, внедрение результатов.
Полученные данные расширяют представление о влиянии гелиогеофизических факторов на морфофункциональные перестройки щитовидной железы.
Максимум реакции структурных элементов щитовидной железы на геомагнитное возмущение проявлялся в период за 1-2 дня до и после магнитной бури. В период геомагнитной бури выявлен индивидуальный характер распределения регуляторных элементов ЩЖ (парафолликулярных эндокриноцитов). Показано, что магнитная буря вызывает наибольшие структурные изменения в щитовидной железе летом (высоты фолликулярного эпителия, количество тканевых базофилов и С-клеток) и наименьшие – весной.
Проведенное исследование впервые демонстрирует возможность использования количественной иммуногистохимии для оценки структурных перестроек ЩЖ (степень пролиферации, секреции тиреоглобулина, проницаемость сосудистой стенки капилляров и состояние стромы).
Впервые показано, что в оценке состояния щитовидной железы существенное значение имеет анализ не только количества и функциональной активности тканевых базофилов и С-клеток (оптическая плотность гранул), но и особенностей их распределения.
Представленные данные о различной степени воздействия внешних факторов (магнитная буря, сезоны года, двигательная активность) позволят повысить эффективность проведения профилактических мероприятий в работе с метеозависимым населением.
Полученные результаты могут быть использованы в учебном процессе на кафедрах нормальной анатомии, гистологии и биологии как детализирующие структурную организацию органа при воздействии гелиометеорологических факторов и двигательной активности, с учетом сезонов года.
Положения, выносимые на защиту
1. Влияние естественной геомагнитной активности на массу ЩЖ, высоту фолликулярного эпителия, количество тканевых базофилов и С-клеток зависит от периода геомагнитной бури. До магнитной бури и после нее масса ЩЖ достоверно ниже (1,33±1,1 г), по сравнению с контролем 1,47±0,98 г, р<0,05), высота фолликулярного эпителия увеличена (5,85±0,43 мкм) относительно контроля (6,34±0,62 мкм, р<0,05). Количество С-клеток минимальное в период до бури (3,81±0,56, р<0,05), а количество тканевых базофилов – после магнитной бури (0,75±0,13, р<0,05). Во время магнитной бури наблюдается выраженная вариабельность изученных параметров ЩЖ.
2. Состояние щитовидной железы определяется сезоном года и геогелиомагнитным фоном. Высота фолликулярного эпителия максимальная до магнитной бури и после нее летом и весной (р<0,05). Количество С-клеток минимально зимой до бури (3,34±0,03) и во время бури (1,97±0,06), максимальное – осенью после бури (12,22±3,07). Число тканевых базофилов до магнитной бури небольшое летом (0,26±0,03) и осенью (0,46±0,19), весной (1,16±0,38) и зимой (1,02±0,48)– значительное;.
3. Во время спокойной геомагнитной обстановки в летний и зимний сезоны и при действии предельной двигательной нагрузки (бег на ленте тредмилла со скоростью 15 км/ч в среднем 72,27 мин.) наблюдались количественные иммуногистохимические различия по уровню пролиферации, секреции тиреоглобулина, фактора Виллебранда, фибронектина, количества и оптической плотности парафолликулярных эндокриноцитов и тканевых базофилов.
4. Особенности зонального распределения тканевых базофилов и С-клеток в щитовидной железе собак в зимний, летний сезоны года и при действии предельной двигательной нагрузки выражались в изменении их количества и оптической плотности в центральной, промежуточной и периферической зонах щитовидной железы
Внедрение результатов работы
Результаты исследования используются в педагогическом процессе на кафедре биологии в разделе «хронобиология», на кафедре гистологии с цитологией и эмбриологией, нормальной анатомии ГБОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия Минздравсоцразвития России».
Апробация материалов диссертации
Результаты работы доложены в период с 2000 по 2011 гг. на Конгрессах Международной ассоциации морфологов (2004, 2006, 2010) и Всероссийских съездах анатомов, гистологов и эмбриологов (2004, 2008, 2009), межвузовских научно-практических конференциях (г. Москва, 2000, 2004; г. Воронеж, 2004; Уфа, 2006) и сессиях молодых ученых (Н.Новгород, 2003), на заседании кафедры нормальной анатомии Нижегородской государственной медицинской академии. Результаты исследований удостоены дипломов первой и второй степеней.
Личный вклад автора
Автору принадлежит ведущая роль в выборе методов исследования, анализа и обобщения полученных результатов. Автором осуществлялся сбор информации о геомагнитных возмущениях за исследуемый период 1982-2006 гг. в соответствии с поставленной целью и задачами. Проведен забор экспериментального материала за периоды 2004-2006 гг. Выполнено комплексное морфометрическое и иммуногистохимическое исследование щитовидной железы на всех этапах: фиксация, проводка, изготовление срезов, окраска препаратов, цифровая морфометрия, статистическая обработка данных. Полученные результаты изложены в научных публикациях и докладах.
Публикации По теме исследования опубликовано 11 печатных работ, из них 1 в рекомендованных ВАК России журналах.
Объем и структура диссертации
Работа состоит из введения, обзора литературы, главы материал и методы исследования, главы собственных данных, заключения, выводов, списка литературы и приложения. Материалы диссертации изложены на 242 страницах. Работа содержит 71 таблицу, из них 25 в приложении, 57 рисунков, из них 27 фото с препаратов, 4 рисунка в приложении. Библиография включает 364 источника, из которых 178 отечественных и 186 иностранных.
![Гигиеническая оценка модифицирующего действия факторов окружающей среды химической и радиационной природы на организм человека [Электронный ресурс]](/i/i/4501/178797.png "Гигиеническая оценка модифицирующего действия факторов окружающей среды химической и радиационной природы на организм человека [Электронный ресурс] Воробьев Андрей Павлович")