Введение к работе
Актуальность темы. Одной из центральных проблем современной биологии и медицины является проблема адаптации и резистентности организма к действию экстремальных факторов разного генеза и реализации стресс-реакции на уровне отдельных органов и тканей (Фурдуй Ф.З. и соавт., 1996; Тодоров И.Н., 2003; Меньшикова Е.Б. и соавт., 2006). По-прежнему актуальным остается вопрос о стресс-реактивности дыхательной системы, которая включает в себя комплекс образований, обеспечивающих респираторную и целый ряд других функций, не имеющих прямого отношения к дыханию. Легочную ткань из-за многочисленных альвеол, их сурфактантной выстилки и капиллярно-альвеолярных контактов рассматривают как одну из наиболее обширных биологических «мембран» в организме, внешняя поверхность которой постоянно и непосредственно контактирует с окружающей средой и подвергается прямому действию ее неблагоприятных факторов, в том числе изменениям кислородного режима (Сыромятникова Н.В. и соавт., 1987; Мотавкин П.А., Гельцер Б.И., 1998; Rooney S.R., 1994). Несомненно, гипоксия, как и повышенное содержание кислорода, отражаются на структуре аэрогематического барьера, функциональном состоянии сурфактантной системы и гистоструктуре респираторных отделов легкого в целом (Коваленко Т.Н., 1983; Арбузов А.А., 1983; Прокофьев В.Н. и соавт, 1995). Наряду с этим, гипоксия, являясь одним из ведущих звеньев развития стресс-реакции любого генеза, и широко применяемая в современной медицине гипербарическая оксигенация могут приводить к серьезным изменениям свободнорадикальных процессов и антиоксидантного статуса органов и тканей (Дубинина Е.Е., 2006; Teply D.L., 2010). Высокий уровень метаболизма липидов, состав липидов тканей легкого, связанный с образованием основного элемента аэрогематического барьера - сурфактанта, определяющий режим адаптации органа и устойчивости к действию повреждающих факторов, во многом определяют актуальность исследований динамики процессов перекисного окисления липидов и активности системы антиоксидантной защиты легких (Федосеев Г.Б., Жихарев С.С., 1989; Коледова В.В., 2000; Нестеров Ю.В., 2003).
Изучение особенностей реакций организма на экстремальные воздействия невозможно без решения общих и частных вопросов в области онтогенетических механизмов развития и без учета возрастных различий. Степень влияния экстремального фактора на любую систему организма зависит не только от его природы и интенсивности воздействия, но и от морфофункционального состояния самой биологической системы в момент воздействия, которое, в свою очередь, определяется стадией онтогенеза (Тодоров И.Н., 2003; Гончарова Н.Д. и соавт., 2008). Общеизвестны возрастные изменения респираторной системы, неравномерность и гетерогенность ее развития (Лазько А.Е., 1997). В тоже время исследование возрастных особенностей структурно-функциональной организации легочной ткани при действии экстремальных факторов может иметь кроме теоретического, /
диагностическое и отчасти прогностическое значение для оценки биологической зрелости дыхательной системы и ее способности к адаптации. Актуальность этой проблемы возрастает в связи с недостаточной изученностью возрастных особенностей структуры легочной ткани, ее реакции в отношении свободнорадикальных процессов в условиях действия острых гипо- и гипероксии.
Цель исследования - изучить морфологические особенности легочной ткани крыс разного постнатального возраста и уровень свободнорадикальных процессов в норме, при гипо- и гипероксии и введении природного и синтетического антиоксидантов.
Задачи исследования:
-
Дать характеристику структурной организации легочной ткани у интактных неполовозрелых, взрослых и старых животных.
-
Провести сравнительное изучение морфологических показателей легких и стабильности альвеолярного сурфактантного комплекса на моделях острой гипо- и гипероксии у животных разных возрастных групп.
-
На моделях острой гипоксии и гипероксии провести сравнительный анализ возрастных и стресс-индуцированных изменений свободнорадикального окисления липидов и перекисной деструкции белков в легких и, для сравнения, других тканях.
-
Оценить степень зависимости структурных изменений ткани легкого от интенсивности свободнорадикальных процессов в норме и при экстремальных воздействиях.
-
Изучить влияние природного (а-токоферол) и синтетического (эмоксипин) антиоксидантов на морфометрические показатели легких и уровень белковой и липидной пероксидации в них при окислительном стрессе на разных этапах постнатального онтогенеза.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Степень структурных изменений в легких при гипо- и гипероксическом воздействии зависит от возраста животных. Острая гипоксия у крыс сопровождается морфологическими изменениями легочной ткани (повышение толщины бронхиальных стенок, ширины сосудистых стенок и межальвеолярного пространства) наиболее выраженными на поздних этапах онтогенеза. При гипербарической оксигенации изменения морфологических показателей ткани легкого наиболее выражены у неполовозрелых животных.
-
Окислительный стресс сопровождается разнонаправленными изменениями интенсивности свободнорадикального окисления белковых и липидных компонентов легочной ткани. Процессы окислительной модификации белков и липидной пероксидации не находятся в тесной зависимости друг от друга; уровень стресс-индуцированных изменений перекисного окисления липидов зависит от возраста экспериментальных животных.
-
Изменения морфологических показателей легких находятся в зависимости, преимущественно положительной, от интенсивности
свободнорадикальных процессов; исследования демонстрируют формирование достоверной корреляции между этими параметрами, главным образом у неполовозрелых животных, вне зависимости от воздействия, и высокой корреляции между морфологическими показателями и свободнорадикальным окислением в легких старых крыс различную при гипо- и гипероксическом воздействиях.
4. Различия в направленности и степени действия природного и синтетического антиоксидантов определяются возрастом и характером воздействия.
Научная новизна. Впервые проведен анализ структурных изменений и свободнорадикальных процессов в легочной ткани в возрастной динамике при действии гипо- и гипероксии в эксперименте. Впервые дано морфологическое описание ткани легкого по наиболее значимым показателям в ряду предпубертатные, половозрелые и старые животные и ее изменений при гипоксическом и гиперокисческом воздействиях. В работе исследованы и сопоставлены процессы белковой и липидной пероксидации в легочной и других тканях на разных этапах онтогенеза и выявлены возрастные особенности стрессорной динамики свободнорадикальных процессов. На моделях острой гипо- и гипероксии показано, что процессы перекисного окисления липидов и перекисной деструкции белков в легких изменяются не однонаправленно у крыс разных возрастных групп. Получены ранее неизвестные данные о тесной зависимости изменений структуры ткани легкого, от интенсивности свободнорадикальных процессов и достаточно высокой силе влияния возраста на фоновую и стресс-индуцированную активность процессов перекисного окисления белков и липидов.
Теоретическая и практическая значимость. Результаты исследования демонстрируют наличие возрастных различий в особенностях структурных изменений и свободнорадикальных процессов в легочной ткани при воздействии гипо- и гипероксии и расширяют представления о механизмах стресс-реакции на уровне отдельных органов. Возрастные различия в морфологической картине легких и динамике накопления продуктов свободнорадикального окисления служат основанием для анализа последствий действия гипо- и гипероксии в эксперименте и клинической практике. Выявлены эффекты природного и синтетического антиоксидантов, которые открывают дальнейшие перспективы для обоснования и более широкого их применения в медицине и ветеринарии при профилактике и лечении стрессорных повреждений органов.
Материалы диссертационного исследования используются при изучении теоретических курсов и проведении лабораторных занятий по физиологии человека и животных, гистологии, биохимии в Астраханском государственном университете, Астраханской государственной медицинской академии, в исследованиях, проводимых в лаборатории экспериментальной физиологии Астраханского государственного университета.
Апробация работы. Результаты исследования доложены и обсуждены на XXI Съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Калуга, 2010), V Международной научно-практической конференции «Человек и животные» (Астрахань, 2010), I и II Международной научной конференции «Свободные радикалы, антиоксиданты и старение» (Астрахань, 2006, 2011). По материалам диссертационного исследования опубликовано 15 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста и состоит из Введения, Обзора литературы, включающего три подглавы, главы Материал и методы исследования, четырех глав, посвященных результатам исследования и их обсуждению, Выводов, Заключения и Списка литературы. Текст иллюстрирован 14 таблицами и 40 рисунками. Библиографический список включает 282 источников, из которых 88 иностранных.
![Морфологическая и иммуногистохимическая характеристика тимуса при различных видах хронического стресса на ранних этапах постнатального онтогенеза [Электронный ресурс]](/i/i/4435/180136.png "Морфологическая и иммуногистохимическая характеристика тимуса при различных видах хронического стресса на ранних этапах постнатального онтогенеза [Электронный ресурс] Федорова Ольга Валентиновна")
