Введение к работе
Актуальность темы. Значительное усиление техногенного влияния на природные экосистемы в последние десятилетия обусловило разработку проблемы биологических эффектов, детерминированных комплексом физических и химических факторов на разных уровнях структурно-функциональной организации (Авцын А.П. и др., 1991; Москалев Ю.И., 1991; Непомнящих Л.М., 1991; Спитковский Д.М., 1992). Особую остроту эта проблема приобрела в связи с крупными техногенными катастрофами, а также выполнением программы ядерных испытаний, что вызвало загрязнение обширных территорий долгоживущими радионуклидами и химическими компонентами (Иванов В.И., 1991; Алексахин P.M., 1993; Поликарпов Г.Г., Ааркрог А., 1993; Зыкова А.С., Воронина Т.Ф., 1993; Киселев В.И. и др., 1994). В результате огромные кон-тингенты населения и биота постоянно или в течение длительного времени находятся в надфоновом радиационном поле и часто подвергаются действию химических раздражителей. Важно подчеркнуть, что это поле формируется как за счет внешнего у-излучения, так и за счет радионуклидов, попадающих в организм различными путями. Таким образом, живые организмы подвергаются хроническому сочетанному внешнему и внутреннему облучению спектром естественных и искусственных радионуклидов, которое в ряде случаев сопровождается контактом с большим количеством ксенобиотиков.
Учитывая то обстоятельство, что природный радиоактивный фон является одним из эволюционно значимых факторов (Алексахин P.M., 1986; Кузин A.M., 1991, 1995), можно полагать, что его изменения в относительно небольшом диапазоне, как и в случае других электромагнитных излучений, будут вызывать метаболические сдвиги и, как следствие, структурно-функциональную реорганизацию жизненно важных систем организма. Считается, что электромагнитные излучения имеют информационную природу и в большей степени воздействуют на регуляторные системы организма, определяя качество и интенсивность процессов жизнедеятель-
ности (Пресман А.С., 1974; Копанев В.И., Шакула А.В., 1985; Подколзин А.А. и др., 1994). Поэтому любые изменения электромагнитных потоков будут восприниматься живой системой как сигнал к изменению функционального статуса.
Изучение воздействия неблагоприятных факторов малой интенсивности проводится, как правило, раздельно, хотя следует оценивать весь комплекс факторов (Руднев М.И., 1993). Большинство исследований по комплексному воздействию химических факторов и радиоактивного излучения выполнены с высокими дозами агентов при наблюдении их аддитивного эффекта (Бахитова Л.М., Пашин Ю.В., 1990; Бутоло Н.В., Иванов В.Б., 1995). Исследования биологического действия малых доз ионизирующего излучения и других внешних воздействий стали проводиться относительно недавно. В настоящее время в этой области знаний проходит накопление научной информации и частичная систематизация данных. При этом современные концепции биологического действия малых и сопредельных с ними доз ионизирующего излучения базируются на закономерностях выхода хромосомных аберраций в различных клеточных культурах (Заичкина СИ. и др., 1992; Гераськин С.А., 1995).
Большое значение для оценки возможных биологических эффектов малых доз облучения и концентраций химических веществ имеет изучение диких животных, обитающих на территориях с, высоким уровнем техногенных загрязнений (Безель B.C., 1987; Ильенко А.И., Крапивко Т.П., 1989; Шишкина Л.Н. и др., 1992; Зайнуллин В.Г. и др., 1994; Маслова К.И. и др., 1994). Интегральная оценка происходящих изменений может быть получена в морфологических исследованиях при анализе характера и направленности структурной реорганизации важнейших морфофункциональных систем организма и выяснении закономерностей организации регенераторных процессов в рассматриваемых условиях.
Печень является центральным органом метаболизма, играющим также большую роль в развитии адаптивно-компенсаторных процессов, чем объясняется большое внимание к ней при изучении последствий различных неблагоприятных
воздействий. Тем не менее многие вопросы, касающиеся особенностей и закономерностей морфофункциональной реорганизации печени диких животных, обитающих в экосистемах с высоким уровнем техногенных загрязнений, остаются не выясненными.
Цель и задачи исследования. Цель работы - сравнительный морфологический анализ печени мышевидных грызунов двух видов из природных экосистем с различным уровнем антропогенных загрязнений и выяснение структурных основ адаптивно-компенсаторной реорганизации печени в этих условиях.
Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:
-
провести сравнительный гистостереологический анализ печени мышевидных грызунов из природных экосистем с различным уровнем антропогенных загрязнений;
-
оценить с помощью методов кариометрического анализа степень полиплоидизации гепатоцитов у грызунов из разных экосистем;
3) определить особенности и закономерности внутри
клеточной реорганизации гепатоцитов мышевидных грызу
нов из природных экосистем с различным уровнем антропо
генных загрязнений.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное морфологическое исследование (световая и электронная микроскопия, кариометрический и стереологический анализ) печени мышевидных грызунов двух видов из природных экосистем, характеризующихся различным уровнем антропогенных загрязнений, с выделением общих закономерностей тканевых, клеточных и внутриклеточных перестроек.
Показано, что в условиях хронического воздействия антропогенных загрязнений (комплексного влияния химических агентов и ионизирующего излучения малой интенсивности) в печени лесных мышей и обыкновенных полевок развиваются стереотипные морфофункциональные изменения - выраженные дистрофические изменения гепатоцитов и нарушения гемодинамики в виде венозного и синусоидального полнокровия. Выраженность морфофункциональньк изменений
коррелирует с уровнем антропогенных загрязнений.
Впервые установлено, что к общим закономерностям изменения тканевой архитектоники печени у мышевидных грызунов из районов с высоким уровнем антропогенных загрязнений относятся уменьшение объемного и поверхностно-объемного отношения синусоидов к гепатоцитам и снижение объемного отношения стромы к паренхиме.
Впервые обнаружено, что у лесных мышей и обыкновенных полевок из экологически неблагополучных районов в популяции гепатоцитов реализуются разные стратегии клеточной регенерации: у лесных мышей усиливается поли-плоидизация гепатоцитов (возрастает доля клеток с 8п и 16п ядрами), у обыкновенных полевок уменьшается плоидность гепатоцитов (преобладают клетки с 2п и 4п ядрами). У грызунов обоих видов из этих районов общей закономерностью клеточной регенерации гепатоцитов является уменьшение числа двуядерных клеток. Установлена корреляция между увеличением числа высокоплоидных гепатоцитов и уменьшением относительной массы печени.
Впервые показано, что у грызунов обоих видов из природных экосистем, подвергнутых значительной антропогенной трансформации, происходят стереотипные ультраструктурные изменения гепатоцитов, ведущими из которых являются: гипергликогеноз и перераспределение основных цито-плазматических органелл в клетке.
Выявлена общая закономерность внутриклеточной пространственной реорганизации гепатоцитов в условиях хронического действия техногенных загрязнений - значительное снижение (более чем на 30%) объемной плотности митохондрий, гранулярной и гладкой эндоплазматической сети, которое носит преимущественно диспропорциональный характер.
Практическая значимость. Полученные результаты раскрывают закономерности тканевых, клеточных и внутриклеточных перестроек в печени мышевидных грызунов, подвергающихся длительному воздействию факторов техногенной природы (комплексному действию химических агентов и " ионизирующего излучения малой интенсивности) и могут
быть использованы при разработке морфофункциональных критериев экологического мониторинга природных популяций.
Результаты работы имеют фундаментальное значение в плане выяснения особенностей и закономерностей клеточной и внутриклеточной регенерации гепатоцитов в условиях хронического воздействия факторов техногенной природы.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на 2-м съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1995), 2-м Международном симпозиуме по проблемам саногенного и патогенного эффектов экологического воздействия на внутреннюю среду организма (Чолпон-Ата, 1995), Международной конференции по загрязнению окружающей среды (Санкт-Петербург, 1995), межлабораторном научном семинаре НИИ региональной патологии и патоморфологии СО РАМН (Новосибирск, 1995).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ.
Объем и структура диссертации. Содержание диссертации изложено на 170 стр. машинописного текста. Диссертация состоит из введения, обзора литературы - 1 глава, характеристики материала и методов исследования - 1 глава, собственных исследований - 3 главы, обсуждения полученных результатов - 1 глава, выводов и списка литературы (250 источников). Диссертация иллюстрирована 13 таблицами и 42 рисунками.