Введение к работе
Актуальность. Организацией Объединенных Наций 2002 год был объявлен годом гор. Это связано с тем, что значительная часть населения земного шара живет и работает в высокогорных местностях с их особыми климато-географическими условиями, влияющими на организм. В этом плане Таджикистан является уникальной страной, 93% территории которой занимают горы, где проживает значительная часть населения республики. Поэтому проблемы высокогорной физиологии и морфологии имеют для Таджикистана первостепенное значение. В настоящее время жителям республики предстоит решать ряд важных задач, предусматривающих дальнейшее освоение природных богатств горного края. Это способствует все более расширяющемуся проникновению человека в районы высокогорья с его особыми экстремальными геофизическими факторами, такими как низкое атмосферное давление, гипоксия, повышенная ультрафиолетовая радиация, ионизация и влажность воздуха, резкие колебания между дневной и ночной температурой (Казначеев В.П., 1980; Миррахимов М.М., 1981; Меерсон Ф.З, 1981; Агаджанян Н.А., 1981, 1999,2000; Шукуров Ф.А., 2001).
В процессе адаптации организма к условиям высокогорья определенную роль играют почки. Им принадлежит исключительная роль в поддержании постоянства внутренней среды организма и артериального давления. Почки участвуют в регуляции водно-солевого обмена, что имеет большое значение в адаптации организма к условиям высокогорья (Наточин Ю.В., 1984; Иванова Л.Н., 1995). Кроме того почки принимают участие в регуляции кислотно-щелочного состояния, а также в обмене белков, жиров, углеводов и ряда эндокринных функций. Высокая специализация почки обеспечивается морфо-функциональной специализацией ее структурных единиц - нефронов. В пределах нефрона выделяются отделы, различные по своей структуре и функции, совокупная деятельность которых обеспечивает многообразие функций почки. Кроме внутриорганной дифференцировки, в пределах почки определяют и межнефронную специализацию с выделением трех генераций нефронов, отличающихся по строению, топографии их отделов и участию в функции (Наточин Ю.В., 1988). Составляя единое морфо-функциональное целое, отделы нефронов разных генераций находятся в комплексной зависимости от протекающих в почке и организме процессов. По мнению М.Р.Сапина (1990), при изучении внутреннего строения органов недостаточно исследуются взаимоотношения их частей, мало внимания уделяется микротопографии, когда речь идет о прилежащих друг к другу изучаемых образований.
Исследованию реактивности почек в условиях высокогорья посвящен ряд
РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА _-С. Петербург 200 -/РК
работ морфологов Таджикистана (Рахимов Я.А. и др., 1968; Шарипов Ф.Х., 1973, 1985, 2002; Белкина Р.А., 1974; Курбанов С.С, 1981; Мухамедова С.Г., 1988: Гуламова Ш.Х. и др., 2001; Бузуева ИИ. и др., 2003). Установлено 3 периода реактивных изменений: начальный, резко выраженных морфологических сдвигов (10-30 сут) и период затихания, который продолжается в течение второго месяца Известно, что нефрэктомия является экспериментальной моделью для изучения механизмов компенсации. Кроме того, нефрэктомия дает возможность выявить динамику, стадийность, критические периоды и общие закономерности адаптационных процессов (Гуламова Ш X , 1998). В связи с этим, изучение компенсаторных процессов после оперативного вмешательства с их подробным клинико-физиологическим анализом является первостепеннной задачей современной медицины (Анохин П.К., 1962; Босин В.Ю., 1990). Следует отметить, что в литературе имеются противоречивые сведения о функционально-структурных изменениях почек в условиях высокогорья. Так, в работах А.Г.Кузнецова (1955), Fold et al, (1956), П.Г.Поповой (1960) показано резкое угнетение всех параметров функциональной способности почек. В то же время В.В.Баркаевым (1967) обнаружено увеличение клубочковой фильтрации, водного диуреза и канальцевой реабсорбции. Исследованиями Lochett, Bors (1964) показано, что подъем в горы не вызывает каких-либо изменений в функции и структуре почек Увеличение размеров отдельных структур нефронов в компенсаторно-гипертрофирующейся почке было отмечено целым рядом исследователей (Зуфаров К Л , 1973; Seibel С, Windhorst С, 1973; Зуфаров К А. и др., 1974; Пантелеев С М , 1994). Однако в доступной нам литературе мы не встретили данных, характеризующих степень выраженности этих процессов в почечных тельцах разных генераций нефронов почки, оставшейся после односторонней нефрэктомии при действии на организм экстремальных факторов высокогорья. Кроме того остаются практически не изученными вопросы функциональной и количественной морфологии компенсаторно-приспособительных реакций оставшейся почки после односторонней нефрэктомии в динамике ее адаптации к экстремальным факторам высокогорья.
Известно, что биоритмы отражают механизмы регуляции функций организма, направленные на поддержание динамического гомеостазиса и имею! важное приспособительное значение вне зависимости уровня на котором они проявляются (Агаджанян Н.А., 1977, 1999, 2003; Саркисов Д.С., 1975, 2000: Соколов В.Е., Кузнецов Г.В., 1978; Губин;Г.Д., Герловин Е.Ш., 1980; Алякринский Б.С, 1983; Рыбаков В.П., 1991). Установлено, что циркадианный ритм способствует достижению равновесия между организмом и средой обитания (Эволинский П.В., 1997). Адаптационные изменения,
происходящие в организме человека при воздействии экстремальных факторов внешней среды, характеризуются выраженным напряжением механизмов регуляции гомеостаза, которое проявляется в изменении структуры биологических ритмов различных физиологических функций. Это напряжение нередко приводит организм к «болезням адаптации» (Баевский P.M., 1979; Казначеев В.П., 1980; Агаджанян Н.А., 1999). Глубина изучения механизмов формирования суточных ритмов клеточной пролиферации и выявление его основных закономерностей (механизмов десинхронизации, синхронизации и перестройки) позволяют проводить адекватные регулирующие воздействия, направленные на поддержание оптимального митотического гомеостаза ткани, обеспечивающего структурные изменения в ткани, что является одним из основных механизмов адаптационного процесса. В литературе отсутствуют сведения о хронофизиологических особенностях митоза в разных отделах нефрона почки при адаптации к условиям высокогорья. Пролиферирующая система тканевого субстрата отделов нефрона почки, являющаяся материальным носителем митотического гомеостаза, до настоящего времени не изучалась с использованием хронобиологического подхода при адаптации организма к экстремальным факторам высокогорья. Вместе с тем остаются мало изученными вопросы изменения временной структуры суточных ритмов пролиферативной активности в компенсаторно-гипертрофирующейся почке в условиях долины и совсем не изученными - при адаптации к экстремальным факторам высокогорья, не известна общая закономерность реакции клеток разных отделов нефрона на эти экстремальные воздействия.
Цель исследования состоит в изучении хронофизиологических особенностей митозов в разных отделах нефрона с выявлением взаимосвязи функциональной и митотической активности в оставшейся после односторонней нефрэктомии почке при адаптации к условиям высокогорья.
Задачи исследования:
-
Изучить особенности функциональной активности компенсаторно-гипертрофирующейся почки при адаптации к условиям высокогорья.
-
Изучить динамику весовых показателей почки к массе тела белых лабораторных крыс после односторонней нефрэктомии при адаптации к условиям высокогорной гипоксии.
-
Изучить количественную характеристику и закономерности реакции почечных телец нефронов разных генераций, а также клеток различных отделов нефронов почки белых крыс после односторонней нефрэктомии при адаптации к условиям высокогорья.
-
Изучить сравнительную характеристику особенностей суточного ритма митотической активности в различных отделах нефрона (проксимальный,
дистальный и тонкий) почки, оставшейся после односторонней нефрэктомии при адаптации к условиям высокогорья.
5 Выявить закономерности изменений суточных ритмов митотической активности в проксимальных, дистальных и тонких отделах нефронов компенсаторно-гипертрофирующейся почки во взаимосвязи с ее функциональной активностью при адаптации к условиям высокогорья.
Научная новизна работы Впервые рассматриваются вопросы устойчивости структурно-функциональных перестроек в динамике компенсаторно-приспособительных реакций оставшейся почки в условиях высокогорья Установлено преобладание процесса компенсаторной гипертрофии над онтогенетическим ростом, сохраняющееся в условиях высокогорья до 60 сут.
Впервые установлена последовательность и темпы вовлечения в компенсаторные реакции нефронов разных генераций и различных отделов нефронов почки, оставшейся после односторонней нефрэктомии в условиях высокогорья- первыми увеличиваются размеры почечных телец суперфициальных, затем - интракортикальных, позже - юкстамедуллярных нефронов; в канальцевой части соответственно - клетки проксимальных, дистальных и тонких отделов нефрона. При этом отмечено одновременное (на 6 сут) увеличение размеров клеток проксимальных и дистальных отделов нефронов, прилежащих друг к другу.
Впервые установлено, что при формировании компенсаторно-приспособительных реакций в оставшейся почке после одностороней нефрэктомии в условиях высокогорья происходит закономерное убывание интенсивности гиперпластических процессов в проксимально-дистальном направлении нефрона. При этом определена доминирующая роль гиперплазии клеток в динамике компенсаторно-приспособительных реакций.
Впервые исследована временная организация митотической активности клеток разных отделов нефрона и ее связь с функциональной активностью почки, оставшейся после односторонней нефрэктомии в условиях высокогорья. Установлено, что при формировании суточного ритма происходи! его перестройка, осуществляющаяся за счет амплитудно-фазовых изменений, снижения синхронности клеточных делений в первые 15 сут эксперимент
Впервые установлено, что суточные ритмы митотической активности эпитслиоцитов разных отделов нефронов почки, , оставшейся после односторонней нефрэктомии в долине и условиях высокогорья, находятся в одинаковых фазовых отношениях. Акрофазы ритмов смещаются в сторону темнового периода суток в одинаковые часы суток на протяжении первых двух недель после операции.
Теоретическое и практическое значение работы. Впервые проведенные исследования суточных ритмов пролиферативной активности в разных отделах нефронов почки, оставшейся после односторонней нефрэктомии в условиях высокогорья, раскрывают ранее не изученные аспекты этого процесса и показывают адаптивную направленность суточных ритмов. Полученные результаты позволили выявить особенности амплитудно-фазовых изменений и колебаний уровня пролиферативной активности в разных отделах нефронов в условиях высокогорья.
Установлено, что параметры временной организации митотической активности эпителиальных клеток разных отделов нефрона тесно связаны с функциональным состоянием компенсаторно-гипертрофированной почки. Выявленные амплитудно-фазовые изменения биоритмов пролиферативной активности почки после односторонней нефрэктомии в условиях долины и высокогорья могут быть использованы для анализа патогенеза метаболических отклонений, разработки рекомендаций по их коррекции, а также в качестве перспективных подходов к диагностике и прогнозированию функционального состояния почки.
Выявленные в ходе исследования закономерности вовлечения в компенсаторный процесс различных отделов нефронов разных генераций с оценкой степени их участия в восстановительных процессах могут служить основой для клинической оценки функционального состояния почки после односторонней нефрэктомии с определением тактики лечения в реабилитационный период.
Результаты научно-исследовательской работы внедрены и используются в учебном процессе и экспериментальной практике на кафедрах гистологии, нормальной и патологической анатомии, патологической физиологии, урологии, внутренних болезней Таджикского государственного медицинского университета.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. В условиях высокогорья отмечается ряд особенностей функциональной
активности компенсаторно-гипертрофирущейся почки-
усугубляются расстройства функциона-ігьной деятельности клубочкового и, в большей степени, канальцевого отделов нефрона;
частичное восстановление функций оставшейся почки наблюдается лишь на 30 сут после операции, а в долине - на 15 сут;
нормализация почечной деятельности не наблюдается к концу 2 мес адаптации, а в долине - процесс нормализации почечной деятельности завершается к 60 сут.
2. Анализ временной организации митотической активности эпителиальных
клеток разных отделов нефронов почки, оставшейся после односторонней
нефрэктомии в условиях высокогорья показывает, что перестройка суточного ритма осуіцесівляется за счет амплитудно-фазовых нарушений и изменения синхронизации клеточной пролиферации
3. Активация пролиферативного процесса в разных отделах нефронов почки, оставшейся после односторонней нефрэктомии в условиях высокогорья сопровождается десинхронизацией суточных ритмов митозов, что зависит от топографического расположения в нефроне и их функциональных особенностей.
4 Отмечается связь между митотической активностью клеток нефрона и функциональной активностью компенсаторно-гипертрофирующейся почки в условиях высокогорья.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на Республиканской научной конференции "Действие различных факторов на структуру и функцию организма животных" (Душанбе, 1994), на годичной научной конференции ТГМУ "Актуальные вопросы теоретической и практической медицины" (Душанбе, 1996), на научной конференции ТГНУ (биофак) "Морфологические и физиологические основы адаптации" (Душанбе, 1997 и 2000). на 1 конгрессе работников здравоохранения РТ "Медицина и здоровье" (Душанбе, 1997), на Международной научной конференции "Горные регионы Центральной Азии. Проблемы устойчивого развития" (Душанбе, 1999), на 47-ой годичной научно-практической конференции ТГМУ "Актуальные проблемы теоретической и практической медицины" (Душанбе, 1999). на 2 съезде морфологов Узбекистана "Фундаментальные проблемы медицины" (Ташкент, 1999), на IX Международной конференции "Эколого-физиологическис механизмы адаптации" (Москва, 2000), на Международной конференции "Экология и жизнь" (Великий Новгород, 2000), на 48-ой годичной научной конференции ТГМУ (Душанбе, 2000), на 49-ой научной конференции ТГМУ "Адаптация, стресс, здоровье" (Душанбе, 2001), на 50-ой годичной научной конференции ТГМУ "Актуальные проблемы клинической онкологии" (Душанбе, 2002), на 51-ой годичной научной конференции ТГМУ "Вода и здоровье человека" (Душанбе, 2003), на 2-м Международном симпозиуме "Проблемы ритмов в естествознании" (Москва, 2004). Апробирована на заседании кафедры гистологии ТГМУ (Душанбе, 2002) Республиканской проблемной комиссии по теоретической медицине ТГМУ (Душанбе. 2002).
Полученные результаты по теме диссертационного исследования опубликованы в 40 работах в центральных журналах, сборниках трудов, материалах конференций и тезисах, оформлено 2 рационализаторских предложения.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех разделов главы "Обзор литературы", главы "Материалы и методы исследования",
десяти разделов главы "Результаты собственных исследований, четырех разделов главы "Обсуждение результатов", выводов и списка литературы. Работа изложена на 272 страницах, содержит 70 таблиц и 46 рисунков (графиков). Список литературы включает 418 источников, из которых 308 опубликовано в отечественных и 110 зарубежных изданиях.
Диссертация является плановой работой кафедры гистологии Таджикского государственного медицинского университета им. Абуали ибни Сино. Номер гос. регистрации 000000711 от 05.04.99 г. "Актуальные проблемы морфогенеза и регенерации" УДК: 572. 7: 616 - 003.43.
