Содержание к диссертации
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 14
Глава 1. ДИФФУЗНАЯ НЕИРОЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА КАК
УНИВЕРСАЛЬНАЯ СИСТЕМА АДАПТАЦИИ И РЕГУЛЯЦИИ
ГОМЕОСТАЗА ОРГАНИЗМА. 14
-
Диффузная нейроэндокринная система: эволюция взглядов и современные представления 14
-
Локализация клеток и свойства некоторых гормонов диффузной нейроэндокринной системы 23
-
Функционально-морфологические аспекты исследования диффузной нейроэндокринной системы 32
-
Радиация и эндокринные факторы 37
1.5. Диффузная нейроэндокринная система и радиационное
воздействие 47
1.6. Опосредованные реакции при действии ионизирующего
излучения 58
РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 64
Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 64
-
Характеристика условий проведения экспериментов 64
-
Гистологические, гистохимические, иммуногистохимические методы. 67
-
Компьютерный анализ микроскопических изображений 70
-
Электронно-микроскопический анализ 71
Глава 3. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОРФОЛОГИЯ ДИФФУЗНОЙ
НЕЙРОЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ ПОСЛЕ
ПРОЛОНГИРОВАННОГО y-ОБЛУЧЕНИЯ В СУММАРНОЙ ДОЗЕ
2,5Гр 74
-
АКТГ- и СТГ- клетки аденогипофиза 74
-
Электронно-микроскопический анализ пинеальной железы 82
Глава 4. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОРФОЛОГИЯ ДИФФУЗНОЙ
НЕЙРОЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ ПОСЛЕ
ФРАКЦИОНИРОВАННОГО у-ОБЛУЧЕНИЯ В СУММАРНОЙ ДОЗЕ
655Гр 95
4.1. Результаты исследования АКТГ- и СТГ- клеток аденогипофиза 96
-
Электронно-микроскопическое исследование пинеальной железы 100
-
Ультраструктура тучных клеток вилочковой железы (тимуса) 115
Глава 5. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОРФОЛОГИЯ ДИФФУЗНОЙ
НЕЙРОЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ ПОСЛЕ ОБЩЕГО
ОДНОКРАТНОГО у-ОБЛУЧЕНИЯ В СУММАРНОЙ ДОЗЕ 7Гр 139
-
Динамика постлучевых изменений АКТГ- и СТГ- клеток аденогипофиза 139
-
С-клетки щитовидной железы в отдалённом постлучевом периоде 147
-
Поздние лучевые реакции эндокринных и тучных клеток желудка 151
-
Поздние функционально-морфологические изменения эндокринных клеток поджелудочной железы 170
-
Результаты анализа динамики эндокринных и тучных клеток двенадцатиперстной кишки 174
Глава 6. РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА ВЫЖИВАЕМОСТИ КРЫС ЧЕРЕЗ ГОД
ПОСЛЕ у-ОБЛУЧЕНИЯ ДОЗОЙ ЛЕТАЛЬНОГО ДИАПАЗОНА 184
6.1. Поздние лучевые морфофункциональные изменения тучных клеток и
сосудов 12-перстной кишки 184
Глава 7. РЕЗУЛЬТАТЫ МОРФОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОСЛЕ
7-ОБЛУЧЕНИЯ СВЕРХЛЕТАЛЬНОЙ ДОЗЙ 12 Гр 190
7.1. АКТГ- и СТГ-клетки аденогипофиза 190
ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ 194
Глава 8. ДИФФУЗНАЯ НЕИРОЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА:
РАДИАЦИОННЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ И ИХ КОРРЕКЦИЯ 194
ВЫВОДЫ 215
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 217
УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ 218
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
АБП метод - иммуногистохимический метод авидин-биотин-
пероксидазного комплекса
АКТГ - адренокортикотропный гормон
АПУД - Amine Precursor Uptake and Decarboxylation
Гр (Грей) - единица поглощённой дозы в Международной системе
единиц (СИ, Системе Интернациональной), 1 Дж/кг массы
ДНЭС - диффузная нейроэндокринная система
БСП метод - иммуногистохимический метод биотин-стрептавидин-
пероксидазного комплекса
ИЛ - интерлейкин;
ЛГ - лютеинизирующий гормон
ТК - тучные клетки
ТТГ - тиреотропный гормон
ФСГ - фолликулостимулирующий гормон
ФРК - физиологический раствор Кунса
NA - норадреналин-содержащие клетки
LD so/зо - Доза излучения, вызывающая гибель 50% объектов в течение
30 дней после воздействия
Введение к работе
Актуальность проблемы
Изучение морфофункциональных основ общих регуляторных реакций, механизмов и роли клеточной сигнализации в формировании связей между различными структурами, системами и, в конечном счёте, сохранение постоянства внутренней среды организма относят к фундаментальной проблеме общей патологии. С успехами её исследования связано решение различных вопросов этиологии и патогенеза заболеваний, формирования неспецифической резистентности, компенсации нарушенных функций и других важных аспектов жизнедеятельности организма. Поэтому выяснение механизмов и поиски путей коррекции дезинтеграции регулирующих систем имеют принципиальное значение для решения многих прикладных медико-биологических задач [Саркисов Д.С., 1996; Акмаев И.Г., 1997; Акмаев И.Г., Гриневич В.В., 2001; Хитров Н.К., Салтыков А.Б., 2003].
В результате воздействия ионизирующего излучения (ИИ) возникает. ряд процессов, с вовлечением всех интегрирующих систем нервной, эндокринной, иммунной в ответную реакцию организма. При этом, значительный рост эндокринной патологии и нарушений иммунитета у лиц, проживающих на зараженных территориях, после аварии на ЧАЭС указывает на необходимость всестороннего анализа гуморального звена регуляторных процессов [Дедов В.И., и др. 1993; Савина Н.П., Ярилин А.А., 1995; Лушников Е.Ф., 1997; Мороз Б.Б., Дешевой Ю.Б, 1999; Даренская Н.Г., 2004; Иванова А.А., Мальцев В.Н., 2004].
Эффект радиационного воздействия вызывают радикалы, инициирующие свободнорадикальные реакции перикисного окисления липидов и вызывающие активацию стрессреализующих систем, гиперсекрецию биогенных аминов и стероидных гормонов, которые считают основными компонентами эндогенного фона радиорезистентности [Гончаренко Е.Н., и др. 2000; Ахалая М.Я. и др., 2001; Рябченко Н.И. 2003].
Важным источником биогенных аминов и пептидных гормонов является диффузная нейроэндокрннная система (ДНЭС), играющая видную роль в интеграции и координации взаимосвязанной деятельности организма. ДНЭС включает нервные и эндокринные клетки, имеющие единую фенотипическую программу и экспрессирующие общие главные нейроэндокринные маркёры. Различаются клетки своими типоспецифическими гормональными продуктами. Формируют ДНЭС как компактно организованные эндокринные железы, так и небольшие группы или единичные клетки, которой обнаружены практически во всех органах и тканях [Pearse A. G. Е. 1968; Райхлин Н.Т. и др., 1993; Day R., Salzet М, 2002]. Особая интегрирующая роль ДНЭС заключается в том, что ряд веществ одновременно вырабатываются её клетками, локализованными в составе нервной, эндокринной и иммунной систем, где они выполняют соответственно функции нейромедиаторов, гормонов и иммуномодуляторов.
Регуляторные пептиды и биогенные амины, синтезируемые клетками ДНЭС, контролируют течение физиологических процессов через нейрокринный, эндокринный или паракринный механизмы действия биологически активных веществ на соответствующие рецепторы клеток мишеней. Самой представительной по количеству клеток ДНЭС является слизистая оболочка желудочно-кишечного тракта, поэтому в настоящее время наиболее изучены эндокринные клетки именно этого отдела. Пептидные гормоны хорошо приспособлены к переносу информации и сигналов, лежащих в основе процессов эндокринной регуляции и управления [Панков Ю.А., 1997, Гомазков О.А., 2000]. Кроме того, некоторые гормоны, синтезируемые клетками ДНЭС, обладают пролиферотропными, вазоактивными, радиомодифицирующими и антиоксидантными свойствами [Гончаренко Е.Н., Кудряшов Ю.Б., 1985; Анисимов В.Н., Малиновская Н.К., 2004; Даренская Н.Г., 2004; Reiter R.J. 1995]. Поэтому в последние годы, наряду с общепатологическими вопросами, возрос интерес к изучению ДНЭС в радиобиологическом аспекте [Lehy Т., et. al., 1998; Forsgren K.S., et. al., 2001]. Однако морфофункциональные исследования немногочисленны и сводятся, преимущественно, к констатации структурных повреждений вызванных радиационным повреждениям.
Многие работы, посвященные изучению ДНЭС, выполнены традиционными аргирофильными и аргентаффинными методами [Власов П.А. и др., 2001; Kvetnoy I.M., et al., 1996; 1997] и ограничиваются желудочно-кишечным трактом. Однако твердо установлено, что иммуногистохимические методы наиболее предпочтительны для идентификации клеток ДНЭС. Немногочисленны и морфофункциональные работы с использованием количественных методов оценки. Исследуются изолированно различные отделы ДНЭС, преимущественно желудочно-кишечного тракта. Недостаточно работ с анализом структурных особенностей сосудов микроциркуляторного русла в зоне влияния веществ, продуцируемых ДНЭС. Вместе с тем известно, что эндокринный гомеостаз структурно обусловлен и определяется не столько количеством и видом гормонов, сколько разницей между группами биологически активных веществ объединённых характером и местом действия на структуру [Саркисов Д.С., 1977; Прочуханов Р.А., 1985]. В ткани эта разница определяется взаимоотношением стромы и паренхимы. Поэтому необходимо детальное изучение не только клеток эпителия, но и структуры базального слоя и эндотелия сосудов, образующего рецепторное поле [Кактурский Л.В. 1995].
Наряду с клетками ДНЭС, источником биогенных аминов в организме являются тучные клетки, полифункциональная роль которых вызывает устойчивый интерес как в общепатологических, так и в радиобиологических работах [Пальцев М.А., Иванов А.А., 1995; Кауфман О.Я., 1995; Zheng Н., et al., 2000; Francois A., et al., 2002]. Однако, характер взаимоотношений и морфофункциональные особенности двух важных источников формирования эндогенного фона радиорезистентности, ЕС-клеток, содержащих серотонин, и тучных клеток, недостаточно исследованы.
Учитывая разнообразие функций (регуляция метаболических процессов, регуляция процессов деления, размножения, дифференцировки и пр.) реализуемых для поддержания гомеостаза представляется актуальным изучение морфофункциональных особенностей ДНЭС после радиационного воздействия, а также поиск путей коррекции лучевых нарушений данной системы.
Цель исследования
Целью исследования явилось изучение структурно-функциональных изменений центральных и периферических отделов диффузной нейроэндокринной системы при действии общего у-облучения.
Задачи исследования
Провести комплексное функционально-морфологическое исследование клеток ДНЭС (гипофиза, пинеальной железы, желудочно-кишечного тракта) после общего пролонгированного и фракционированного у-облучения сублетальными дозами.
Изучить динамику функционально-морфологических изменений клеток ДНЭС центральных (гипофиз) и периферических (щитовидная железа, желудок, двенадцатиперстная кишка, поджелудочная железа) отделов после однократного общего у-облучения дозами летального диапазона.
Изучить возможность коррекции постлучевых нарушений ДНЭС на основе ограничения гиперфункции коры надпочечников после радиационного воздействия.
Провести анализ лучевых реакций кровеносных сосудов, локализованных в зоне вероятного гуморального влияния веществ, продуцируемых клетками диффузной нейроэндокринной системы и возможности их модификации после общего у-облучения сублетальными и летальными дозами.
Провести морфофункциональный анализ лучевых реакций тучных клеток и возможность их модификации в отдалённые сроки после у-облучения.
Научная новизна работы
Впервые проведён сравнительный комплексный анализ структурно-функциональной организации клеток центральных и периферических отделов ДНЭС, позволивший установить возрастные особенности и динамику лучевых реакций этой системы. Показано, что структурные повреждения тканей после лучевых воздействий обеспечены как прямым, так и опосредованным влиянием, связанным с неспецифической перестройкой эндокринной системы в ответ на действие ионизирующего излучения. Выявлены функционально-морфологические особенности поздних лучевых реакций ДНЭС. Установлено значение неспецифического компонента, связанного с перестройкой нейроэндокринной системы, для морфофункционалыюго повреждения ДНЭС и выживаемости животных после радиационного поражения. Полученные данные о взаимосвязи клеток ДНЭС, локализованных в разных органах, позволили сформулировать принципы коррекции лучевой дезинтеграции регулирующих систем. Результаты работы существенно дополняют мало изученные разделы патоморфологии радиационных изменений ДНЭС. Показана системность изменений центральных и периферических отделов, а также сходство возрастных и радиационно-индуцированных инволюционных изменений в ДНЭС.
Практическая значимость работы
Полученные в ходе исследования данные о морфологических изменениях в ДНЭС, возникающих при различных дозах облучения, имеют не только практическое, но и теоретическое значение.
Разработан метод количественной оценки функционально-морфологического состояния клеток диффузной нейроэндокринной системы на основе компьютерного анализа микроскопических изображений.
Полученные сведения открывают реальную перспективу в создании объективной теоретической базы для коррекции и оптимизации лечения нарушений гормональной регуляции различной этиологии.
Основные положения, выносимые на защиту
Характер и степень функционально-морфологических изменений клеток ДНЭС, локализованных в различных органах, зависят как от дозы у-облучения, так и от продолжительности постлучевого периода.
Структурные повреждения клеток ДНЭС и сосудов микроциркуляторного русла различных органов после лучевых воздействий вызваны как прямым, так и опосредованным влиянием, связанным с неспецифической перестройкой эндокринной системы в ответ на действие ионизирующего излучения.
Кратковременное ограничение функции коры надпочечников в пределах физиологической нормы в ранний постлучевой период (в течение 2-х недель после у-облучения) в диапазоне сублетальных и летальных доз модифицирует отдалённые (через год) лучевые повреждения, что находит отражение в уменьшении морфофункциональных повреждений клеток ДНЭС и увеличении выживаемости экспериментальных животных.
При у-облучении выявляется корреляционная связь между количеством энтерохромафинных и тучных клеток, локализованных в желудочно-кишечном тракте.
Ионизирующее излучение потенцирует (усиливает) возрастную инволюцию ДНЭС.
Связь с научно-исследовательской работой Центра
Диссертационная работа является научной темой, выполненной по основным планам НИР на 1995-2005 гг. ГУ Медицинского радиологического научного Центра РАМН
Апробация и реализация результатов диссертации
Основные результаты и положения диссертационной работы доложены и обсуждены на заседании Королевского микроскопического общества (Великобритания, Йорк, 1997); IV Международном конгрессе нейроиммуноэндокринологов (Швейцария, Лугано, 1999); Международной конференции «Современные проблемы ядерной медицины и радиофармацевтики». (Обнинск, 2000); Научно-практической конференции "Наследие Чернобыля 15 лет спустя" (Калуга, 2001); V национальной конференции по медицинской физике и инженерии "Медицинская физика- 2001" (Москва, 2001); 4-м Съезде по радиационным исследованиям (Москва, 2001г); XIX Российской конференции по электронной микроскопии. (Черноголовка, 2002); Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы ядерной медицины и радиофармацевтики». (Обнинск, 2002); Научно-практической конференции «Медицина будущего» (Сочи. 2002); Международном экологическом форуме «Окружающая среда и человек» (Санкт-Петербург, 2003); Международной научно-практической конференции «Медицинские и экологические эффекты ионизирующего излучения». (Томск, 2003); Всероссийской конференции «Радиобиологические основы лучевой терапии». (Москва, 2005).
Основные результаты включены в программу подготовки инженеров при чтении лекций по специальности «радиационная безопасность человека и окружающей среды» Обнинского университета атомной энергетики. Результаты исследования используются на кафедре патологической анатомии Башкирского государственного медицинского университета при чтении лекций студентам по теме «Нарушения регуляции». Разработан и внедрён метод количественной оценки функционально-морфологического состояния клеток диффузной нейроэндокринной системы на основе компьютерного анализа микроскопических изображений в лаборатории радиационной патоморфологии ГУ Медицинского Научного Радиологического Центра РАМН.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 36 работ, из них монография - 1, статей -17, тезисов докладов - 18
