Автореферат и диссертация по медицине (14.00.23) на тему:Ультраструктурное и морфометрическое исследование желудка мышевидных грызунов из районов экологического неблагополучия

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РЕГИОНАЛЬНОЙ ПАТОЛОГИИ И ПАТОМОРФОЛОГИИ

О Л

На правах рукописи

АЙДАГУЛОВА Светлана Владимировна

УЛЬТРАСТРУКТУРНОЕ И МОРФОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЖЕЛУДКА МЫШЕВИДНЫХ ГРЫЗУНОВ ИЗ РАЙОНОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО НЕБЛАГОПОЛУЧИЯ

14.00.23 — гистология, цитология, эмбриология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

НОВОСИБИРСК 1996

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте региональной патологии и патоморфологии Сибирского отделения РАМН (Новосибирск)

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки России

доктор медицинских наук, профессор г.и. непомнящих

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор е.и. каракин кандидат биологических наук л.в. колесникова

Ведущая организация:

Новосибирский медицинский институт МЗМП РФ (кафедра гистологии и эмбриологии с цитологией)

Защита диссертации состоится " " ¡ЛУ^ХНМь^ 1996 г. в Ю часов на заседании Диссертационного совета Д 001.40.01 в НИИ региональной патологии и патоморфологии СО РАМН (630117, Новосибирск, ул. Академика Тимакова, 2; тел. 8-383-2-32-31-56, факс 8-383-2-32-43-39)

С диссертацией можно ознакомиться в научно-медицинской библиотеке НИИ региональной патологии и патоморфологии СО РАМН

Автореферат диссертации разослан " 9~ " М-^СиЯ^- 1996 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д 001.40.01 доктор биологических наук

ел. лушникова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние десятилетия произошло значительное возрастание антропогенного прессинга на экосистемы, вследствие чего в среду обитания природных популяций многих биологических видов были внесены токсические продукты различного происхождения. Кроме того, многие регионы России и других стран в течение ряда лет подвергались радиоактивному воздействию (Ильин Б.Н. и др., 1983; Gordon, 1985; Ross, 1986), и лишь Чернобыльская катастрофа обусловила разработку проблемы биологических эффектов радиации на качественно новом уровне (Москалев Ю.И., 1991; Чучалин А.Г., 1994; Гробова О.М. и др., 1994; Косенко М.М., 1994; Cristaldi et al., 1990; Stegelmeier et al., 1994). В этой связи стало возможным создание многоцелевой программы "Отдаленные последствия радиационного воздействия ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне на Алтайский край" (Киселев В.И. и др., 1994), в рамках которой предусматривался мониторинг диких мышевидных грызунов. В частности, показаны генетические и функциональные аномалии растений и животных на территориях Алтайского края, подвергшихся радиационному воздействию (Шумный В.К. и др., 1994).

Решение проблемы отдаленных последствий многократного действия малых доз ионизирующего облучения осложнена многофакторностью антропогенных воздействий на современные экосистемы. Речь идет о сочетанном влиянии радионуклидов различного происхождения и техногенных токсикантов на человека и животных (Непомнящих JI.M. и др., 1996; Dorr et al., 1993). Особенно губительны последствия загрязнений природы химическими агентами, обладающими стерилизующими или мутагенными свойствами, проявляющимися, как правило, в отдаленные сроки (Шатуновский М.И., Шилова С.А., 1995). Интегральным показателем, отражающим адаптационные резервы организма в условиях антропогенной перестройки биот, является состояние пограничных тканей (Непомнящих Г.И., Непомнящих JI.M., 1990; Poolzobel et al., 1994). Удобной моделью для их изучения служит быстро обновляющийся эпителий слизистой оболочки желудка, выполняющей ряд высокос-

легализированных функций (Успенский В.М., 1986), в том числе являющейся "входными воротами" и биотрансформатором ксенобиотиков (Dechelotte et al., 1993).

В последние годы сделана попытка установить пороговые дозы радиации, промышленных и агрохимических поллютан-тов, обосновать биологические критерии экологического риска (Butler, 1980; Brooks et al., 1993; Smith et al., 1993). Предлагается концепция необходимого природного радиоактивного фона для развития и существования биоты на нашей планете (Кузин А.М., 1995). Для биоиндикации радиационного повреждения большинство исследователей предлагают микроядерный тест и бластную трансформацию. Однако появились новые подходы к оценке последствий радиационных и других экологических воздействий, имеющие в своей основе анализ регенераторно-пластического потенциала пограничных тканей (Непомнящих Г.И. и др., 1995). Кроме того, отмечается, что в установлении допустимых доз вредных экологических факторов следует ориентироваться на ультраструктурные изменения органов и тканей (Саркисов Д.С., 1993). Характер структурных особенностей эпителиального барьера желудка диких мышевидных грызунов, обитающих в биоценозах с различными комбинациями экологических факторов, может служить индикатором мобильности компенсаторно-приспособительных реакций, разверты- ' вающихся на базе регенераторных процессов.

Цель и задачи исследования. Цель работы — провести сравнительный морфологический, морфометрический и стереоло-гический анализ структурных реакций стенки желудка двух видов мышевидных грызунов, отловленных в трех различных по сочетанию антропогенных воздействий районах Алтайского края.

Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:

1) провести светооптический анализ стенки желудка двух видов диких мышевидных грызунов, обитающих в Угловском, Локтевском и Тюменцевском районах;

2) провести электронно-микроскопический анализ эпителиальных структур стенки желудка двух видов мышевидных грызунов, обитающих в трех различных экосистемах;

3) оценить с помощью методов точкосчетной и полуавтома-

тической морфометрии стсреологические показатели структурной реорганизации слизистой оболочки желудка у диких мышевидных грызунов двух видов из районов с различным экологическим статусом.

Научная новизна. Впервые проведено комплексное морфологическое исследование (световая и электронная микроскопия, морфометрический и стереологаческий анализ) стенки желудка диких мышевидных грызунов двух видов, обитающих в различных по сочетанию антропогенных и биотических факторов регионах, с выделением структурных реакций на тканевом, клеточном и внутриклеточном уровнях. Показано, что в условиях хронического воздействия антропогенных загрязнений ведущая роль принадлежит стереотипным дистрофически-атрофическим изменениям покровного эпителия ороговеваю-щей и слизистой зон выстилающей полость желудка оболочки при отсутствии выраженной воспалительноклеточной компоненты. Установлено, что в основе ультраструктурной реорганизации эпителиоцитов слизистой оболочки желудка диких грызунов в условиях техногенного загрязнения среды обитания лежат универсальные субклеточные реакции, основу которых составляет редукция белоксинтезирующих органелл, минимизирующие функциональную активность покровно-ямоч-ных и железистых клеток.

Впервые проведено стереологическое исследование поверхностного слоя слизистой оболочки желудка диких грызунов с применением устройства ввода графической информации в персональный компьютер IBM PC при помощи специализированного пакета средств автоматизированного проектирования в системе АВТОКАД-Ю. Это позволило получить прямые, а не косвенные, данные о характере структурных перестроек покровного эпителия слизистой оболочки желудка грызунов из разных экосистем и в сезонном аспекте. Показано сходство фенотипических особенностей архитектоники эпителиального барьера поверхностного слоя у животных, обитающих на территории с отдаленными радиационными воздействиями, и у особей, готовящихся к переживанию неблагоприятных факторов сезонного характера, которое заключается в сглаживании рельефа люминальной поверхности слизистой оболочки за счет

редукции и уплощения валиков, а также уменьшения глубины ямок.

Практическая значимость. Полученные результаты раскрывают закономерности тканевых, клеточных и внутриклеточных реакций покровного эпителия ороговевающего и слизистого отделов желудка диких мышевидных 1рызунов, обитающих на территориях с различными сочетаниями экологических факторов, и могут служить биологическими критериями антропогенных воздействий.

Результаты исследования имеют общетеоретическое значение в плане единства структурных реакций в компенсаторно-приспособительных и физиологических процессах (адаптация к техногенным воздействиям и сезонным факторам) и могут быть корректно экстраполированы на аналогичные процессы у человека.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на 2-м съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1995), 2-м Международном симпозиуме по проблемам сано-генного и патогенного эффектов экологического воздействия на внутреннюю среду организма (Чолпон-Ата, 1995), межлабораторном научном семинаре НИИ региональной патологии и патоморфологии СО РАМН (Новосибирск, 1996).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.

Объем и структура диссертации. Содержание диссертации изложено на 120 стр. машинописного текста. Диссертация состоит из введения, обзора литературы — 1 глава, характеристики объекта и методов исследования — 1 глава, собственных исследований — 5 глав, обсуждения полученных результатов — 1 глава, выводов и списка литературы (197 источников), 5 таблиц и 40 микрофото и электронных микрографов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛВДОВАНИЯ

Общая характеристика исследованного материала. Морфологический и стереологический анализ структурных реакций стенки желудка мышевидных грызунов проводили у животных (табл. 1), отловленных в 3-х районах Алтайского края, характеризующихся разными экологическими условиями (в соответст-

Таблица 1. Общая характеристика грызунов, отловленных в трех населенных пунктах Алтайского края

Территория отлова (группа)

Вид животного

с. Беленькое с. Новенское с. Ключи Угловского Локтевского Тюменцев- Всего района района ского района

00

(Н)

(ГП)

Полевка обыкновенная

Мышь лесная

18 25

47 36

15 23

80 84

вии с Программой по изучению последствий ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне). Первый участок отлова (1-я группа наблюдений) — окрестности с. Беленькое Угловского района, который входит в зону радиоактивного следа, сформировавшегося в результате атмосферных ядерных взрывов на Семипалатинском полигоне в период с 1949 по 1962 год (Беляев С.Т. и др., 1994), и имеет суммарную эффективную дозу воздействия до 205 сЗв. Вместе с тем окрестности с. Беленькое являются одной из благополучных местностей Алтайского края в плане загрязнения почвы и поверхностных водоемов пестицидами (Ядерные испытания..., 1993).

Вторая территория отлова — окрестности с. Новенское Локтевского района (2-я группа наблюдений). Локтевский район в целом кроме радиационного воздействия ввиду географической близости к Семипалатинскому полигону характеризуется широкой распространенностью тяжелых металлов во всех объектах окружающей среды и биосубстратах, имеющей как природное, так и техногенное происхождение в результате развития горнорудной промышленности. Дозовая нагрузка населенных пунктов района значительно варьирует по разным источникам, но в среднем считается умеренной — до 7 сЗв (Беляев С.Т. и др., 1994). Населенный пункт расположен в зоне сельскохозяйственного производства на значительном удалении от объектов добычи и обогащения тяжелых металлов, является зоной отдыха с охотничьими угодьями.

Третий участок отлова грызунов — с. Ключи Тюменцевско-го района (3-я труппа наблюдений), которое подвергалось минимальным дозам радиоактивного воздействия в результате взрыва 1962 г. — в пределах 5 сЗв (Симонов А.А., Федоров Б.В., 1994). Оно входит в зону интенсивного орошаемого земледелия степного Алтая и имеет один из самых высоких по Алтайскому краю показателей химической нагрузки почвы — 3,51 кг/га пестицидов, что превышает среднероссийский показатель (Ядерные испытания..., 1993).

В качестве объектов исследования были выбраны полевка обыкновенная (МгсгоШя агуаНэ) и мышь лесная (Аро<Зети8 ву1-уа1гсш), обладающие достаточной репрезентативностью в районах сравнения и имеющие разную пищевую специализацию. Было отловлено 164 грызуна, 80 полевок и 84 лесных мышей, в разные сезоны года (июнь, август и октябрь).

Методы светооптического и электронно-микроскопического исследования. После декапитации и вскрытия грудной и брюшной полости производили осмотр внутренних органов грызунов, обращали внимание на наличие глистной инвазии.

Для светооптического исследования большую часть образцов желудка фиксировали в 10%-ном растворе нейтрального формалина, предварительно разделив его на три части: карди-ально-фундальную, донных желез и пилорическую (Наумова Е.И., 1981), обрабатывали по стандартной методике и заключали в парафин. Парафиновые срезы окрашивали гематоксилином и эозином в сочетании с реакцией Перлса, по методу ван Гизона с докраской эластических волокон резорцин-фуксином Вейгерта, ставили ШИК-реакцию. Для бактериоскопии использовали окраску по Гимзе и по Граму (Меркулов Г.Д., 1969).

Для электронно-микроскопического исследования меньшую часть образцов желудка параллельно фиксировали в охлажденном до 4°С4%-ном растворе параформальдегида, приготовленном на фосфатном буфере Миллонига с рН 7,2 — 7,4; дофик-сировали в 1%-ном растворе четырехокиси осмия и после обезвоживания в спиртах возрастающей концентрации и ацетоне заключали в смесь эпона и араддита (Уикли Б., 1975). Полутонкие (1 мкм) срезы готовили на ультратоме Тесла, окрашивали реактивом Шиффа и 1%-ным раствором азура П. Ультра1-

тонкие срезы получали на ультратоме LKB Ш, контрастировали уранилацетатом и цитратом свинца по Рейнольдсу, изучали в электронном микроскопе JEM 100 SC при ускоряющем напряжении 80 кВ.

Для электронно-микроскопического и морфо-стереологи-ческого анализа использовали образцы желудка половозрелых особей без гельминтной инвазии.

Методы морфометрического и стереологического анализа. С помощью окуляр-микрометра МОВ-1-151 на полутонких продольных срезах измеряли толщину слизистой оболочки (до мышечной пластинки), высоту поверхностного слоя (до зоны шеечных мукоцитов), высоту желудочных валиков.

Стереологический анализ тканевой организации слизистой оболочки желудка грызунов проводили на полутонких продольных срезах (с наличием мышечной пластинки), окрашенных реактивом ПГиффа и азуром П, при увеличении в 900 раз. Для подсчетов использовали окулярную тестовую систему коротких отрезков (п = 21, Р = 42, L = 610 мкм). В качестве первичных стереологических параметров вычисляли объемную и поверхностную плотность покровно-ямочного эпителия и кровеносных капилляров, затем рассчитывали поверхностно-объемные отношения этих структур. Определяли вторичные стереологи-ческие параметры, характеризующие поверхностно-объемное и объемное отношение капилляров и покровного эпителия (Непомнящих JI.M. и др., 1984; Gundersen et al., 1988).

Параллельно на тех же образцах был выполнен анализ стереологических параметров покровно-ямочного эпителия с использованием персонального компьютера IBM PC и устройства ввода графической информации — дигитайзера типа "Sum-magrafics" с оконтуриванием границ исследуемой структуры. Ввод и обработка информации осуществлялись при помощи специализированного пакета САПР (средств автоматизированного проектирования) в системе АВТОКАД-Ю. Заложенные в пакете возможности позволяют применять его для морфомет-рии и стереологии, проводя прямые, а не косвенные, вычисления длины линии, периметра и площади интересующих объектов (Hamilton et al., 1994).

Ультраструктурный стереологический анализ покровно-

ямочных, париетальных и главных клеток слизистой оболочки желудка грызунов проводили на электронных микро1рафах при конечном увеличении негативов в 18000 раз, используя многоцелевую тестовую систему коротких отрезков (п = 21, Р = 42, Ь = 35 мкм). Оценивали объемную и поверхностную плотности ядра и основных мембранных ультраструктур покровно-ямоч-ных, париетальных и главных клеток, затем рассчитывали вторичные стереологические параметры — поверхностно-объемные отношения органелл.

При статистической обработке данных, полученных в результате морфометрического и стереологического исследования, применяли критерий Стьюдента; значимыми считали различия, если вероятность ошибки Р была меньше 0,05 (Лакин Г.Ф., 1980).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Уникальной особенностью желудка мелких мышевидных 1рызунов является существование двух зон в выстилающей полость желудка оболочке: ороговевающей, представленной многослойным плоским эпителием, и железистой, являющейся истинной слизистой оболочкой (Наумова Е.И., 1981). Такая полиморфность обеспечивает эволюционно предусмотренную всеядность мелких грызунов (Шмальгаузен И.И., 1983), тем не менее признана предпочтительная пищевая специализация, обусловливающая преимущественное развитие "кожистой" части желудка либо его железистой зоны. В соответствии с этим, полевки относятся к представителям зеленоядных, в корме которых преобладает целлюлоза и для се расщепления в ороговевающей зоне созданы оптимальные условия (рельеф, накопление десквамированных слоев эпителия, заселенных симбион-тными микроорганизмами); а железистая зона, основная роль в структуре которой отведена более многочисленным париетальным клеткам, сравнительно невелика по размерам. Другой используемый в работе вид — лесные мыши, в корме которых значительное место отводится белковой пище, железистая зона желудка занимает значительную площадь.

Независимо от анатомо-морфологических особенностей

желудка у обоих изученных видов грызунов в желудочной стенке выявлены однотипные структурные реакции, большая часть которых развертывается в выстилающей полость оболочке и особенно в покровном эпителии, являющемся быстро обновляющейся клеточной популяцией, а потому наиболее реактивной при изменении внешней и внутренней среды организма (Успенский В.М., 1986; Аруин Л.И. и др., 1993). У мышевидных грызунов, отловленных в трех различных по сочетанию антропогенных и биотических факторов регионах Алтайского края, обнаружены неспецифические адаптивно-компенсаторные процессы во внутренней оболочке желудка, в основе которых лежит дистрофия, фенотипически варьирующая в зависимости от комбинации экологических, сезонных, и других факторов, а также от наличия глистной инвазии и ее стадии.

Светооптически (по парафиновым и полутонким срезам) у животных, отловленных в Угловском районе (1-я группа), в ороговевающей зоне желудка в большинстве (76%) случаев имело место упрощение рельефа люминальной поверхности: до 2 — 3 слоев уплощенных эпителиоцитов редуцировалась многослой-ность, исчезала морфологическая стратификация, т.е. развивалась атрофия эпителия. На ультраструктурном уровне обнаружены конденсация хроматина в ядрах эпителиоцитов, уменьшение плотности цитоплазматических органелл, исчезновение гранул гликогена. В строме отмечался периваскулярный склероз.

В железистой зоне у подавляющего числа особей 1-й группы светооптически наблюдались дистрофические изменения покровно-ямочного эпителия (табл. 2). Происходило усиление десквамации фовеолоцитов не только с вершин валиков, но и с боковых поверхностей, иногда с образованием микроэрозий. Широко варьировала гистоархитектоника ямок: от уменьшения их количества со сглаживанием рельефа люминальной поверхности до реже встречаемого углубления ямок. По всей их глубине наблюдалось колебание высоты покровно-ямочных эпителиоцитов с преобладанием клеток кубической, уплощенной, иногда ромбовидной формы. Формировались многочисленные сложные интердигитации с большим по площади контактом латеральных поверхностей и значительным уменьше-

Таблица 2. Частота выявления основных патогистологических изменений покровного эпителия железистой зоны фундального отдела желудка грызунов в трех районах Алтайского края, %

Пато гистологические Угловский Локтевский Тюменцевский

изменения Полевка Мышь Полевка Мышь Полевка Мышь

Норма 21 (16) 36 (-) 66 (27) 59 (16) 23 (-) 39 (-)

Дистрофия (атрофия) 81 (100) 75 (100) 53 (100) 47 (100) 60 (100) 61 (100)

Гиперплазия 26 (50) 20 (67) 32 (59) 25 (45) 47 (75) 43 (66)

Дисплазия 16 (26) 12 (28) 7(7) 9(16) 25 (15) 15 (9)

Примечание: в скобках указаны изменения у особей с гельминтной инвазией

нием межклеточных пространств. Рельеф люмннальной поверхности выглядел упрощенным за счет редукции микроворсинок. В ядрах большинства клеток увеличена доля гетерохрома-тина, конденсированного как вдоль расширенной нуклеолем-мы, так и по всему ядру. Ядрышко часто принимало кляксооб-разный вид, встречались картины коллапса и сегрегации.

Отмечалась высокая электронная плотность цитоплазмы покровно-ямочных эпителиоцитов, в апикальной части которых были расположены единичные секреторные гранулы. Преобладали мелкие незрелые полиморфные гранулы с гетерогенным по плотности содержимым. В перинуклеарной зоне находились беспорядочно ориентированные узкие профили цитоп-лазматической сети, единичные митохондрии с плотным мат-риксом и редкими кристами, элементы пластинчатого комплекса и полиморфные лизосомы.

Наряду с покровным эпителием, дистрофические изменения отмечались и в гландулоцитах донных желез, начиная с пришеечной зоны. Подобно изменениям при хроническом ат-рофическом гастрите (Аруин Л.И. и др., 1993), расширялась зона шеечных слизепродудирующих клеток, за счет чего уменьшалось число париетальных гландулоцитов, которые либо компенсаторно гипертрофировались, приобретая большие размеры и становясь двуядерными, либо подвергались внутриклеточному отеку.

Париетальные клетки верхнего и среднего компартментов желез гетерогенны по функциональной активности, но преобладают гландулоциты, в ядрах которых повышено содержание гетерохроматина, в цитоплазме наблюдались гипоплазия тубу-ловезикул и профилей внутриклеточных секреторных канальцев, очаговая декомпозиция крист немногочисленных митохондрий, наличие большого количества миелиновых фигур.

Главные клетки обладали большей мономорфностью несмотря на различие стадий гранулообразования и накопления гетерогенных по электронной плотности гранул секрета. Цитоплазма выглядела опустошенной, электронно-прозрачной; отмечались вакуольная деградация и фрагментация расширенных профилей гранулярной цитоплазматической сети с хлопьевидным содержимым, образование крупных мультивезикулярных

телец.

Эндсифинные клетки слизистой оболочки желудка были самыми немногочисленными. Их ультраструктурная организация не отличалась у особей из разных групп и характеризовалась сохранением структур белоксинтезирующего компартмента и аппарата Гольджи, обеспечивающих продукцию полиморфных (в зависимости от типа эндокриноцита) секреторных гранул, накапливающихся в перинуклеарной и базальной частях эпителиоцитов.

В стенке желудка животных, отловленных в Локтевском районе (2-я 1руппа), в ороговевающей зоне чаще регистрировалось сохранение нормального строения эпителиальной выстилки (в 66% наблюдений у полевок и в 59% у мышей), атрофия ее найдена лишь в 11% случаев. В железистой зоне желудка наблюдали валики и ямки различной величины при общем сохранении структуры покровно-ямочного эпителия, в котором отмечаются все стадии секреторного цикла фовеолоцитов. В 53% случаев у полевок и в 47% у мышей отмечена выраженная дистрофия с признаками атрофии секреторного покровного эпителия, на фоне которой иногда обнаруживали очаги его гиперплазии (см. табл. 2).

Покровно-ямочные эпителиоциты слизистой оболочки желудка сохраняли цилиндрическую форму, имели немногочисленные интердигитации на латеральной поверхности, незначительные повреждения и некоторую редукцию микроворсинок. В ядрах чаще обнаруживали крупные ядрышки с четко дифференцируемыми фибриллярным и гранулярным компонентами. Белоксинтезирующие структуры цитоплазмы представлены умеренно, мукоидные гранулы были крупными, но немногочисленными.

Париетальные клетки морфологически отличались от таковых в предыдущей группе меньшим количеством миелиновых фигур и полихромизмом ядер. Главные клетки выделялись широкой вариабельностью размеров, электронной плотности и морфологии секреторных гранул, среди которых попадались светлые с плотным центром.

У животных 3-й группы, отловленных в Тюменцевском районе, наряду с атрофией эпителиальной выстилки ороговеваю-

щей зоны наблюдали очаги гиперплазии (60% случаев) и явления акантоза, нередко сопровождающиеся усилением лимфо-идной инфильтрации подэпителиальной стромы. В железистой зоне желудка более чем у 40% особей сочетались процессы атрофии и гиперплазии. Во многих случаях увеличена толщина желудочных валиков, иногда они формируют ажурные ветвистые образования, соединенные своеобразными "мостиками".

На ультраструктурном уровне ядра покрорно-ямочных клеток у животных этой группы содержали грубые глыбки гете-рохроматина, цитоплазма характеризовалась наиболее высокой степенью электронной плотности в сравнении с 1-й и П-й группами, большим количеством нитеобразных, беспорядочно ориентированных профилей цитоплазматической сети. Митохондрии мелкие, с плотно упакованными кристами; лизосомы многочисленны. Секреторные гранулы отличались малыми размерами, полиморфизмом и необычно высокой электронной плотностью.

В париетальных клетках пришеечной области и тела желез варьировали степень конденсации хроматина в ядрах и количество тубуловезикул и профилей секреторных канальцев в цитоплазме; митохондрии имели параллельно или беспорядочно ориентированные кристы с очаговой декомпозицией. В целом преобладала популяция париетальных клеток с признаками повышенной функциональной активности. В главных клетках на фоне различных стадий гранулообразования наблюдали парциальный отек цитоплазмы, очаговую фрагментацию и вакуолизацию канальцев цитоплазматической сети.

Общим для всех групп животных было наличие острых нарушений гемодинамики в обеих зонах желудка. Лимфо-плаз-моцитарная инфильтрация также имела общие черты: локализацию в подэпителиальной строме многослойного плоского эпителия, в слизистой оболочке в периваскулярной зоне на уровне ямок и концевых отделов желез. У грызунов 2-11 группы выраженность ее была незначительной, в 1-й — несколько более существенной. В 3-й группе она носила диффузный характер и включала одиночные нейтрофилы.

Компенсаторные реакции основаны на базе регенераторных процессов, которые определяют диапазон нормы реакции

морфологического субстрата в различных физиологических условиях, в том числе в период сезонных адаптаций. Светоопти-ческое исследование стенки желудка мышевидных грызунов обоих видов, отловленных в Локтевском районе в октябре, выявило значительное сходство тканевой и клеточной структурной организации, в особенности слизистой оболочки фун-дального отдела желудка, с компенсаторными реакциями у животных, обитающих в экологически наиболее неблагополучном Угловском районе. Так, у отловленных осенью в Локтевском районе полевок и лесных мышей наблюдали выраженное упрощение рельефа слизистой оболочки за счет резкой редукции желудочных валиков и уменьшения числа и глубины ямок, а также значительное укорочение желез, но гландулоциты сохраняли нормальную ультраструктурную организацию.

Эти особенности слизистой оболочки желудка у готовящихся к перезимовке грызунов лежат в русле сезонных адаптивных перестроек мелких млекопитающих (Калабухов Н.И., 1969; Ивантер Э.В. и др., 1985): с целью минимизации обменных процессов и снижения энергозатрат у полевок и других представителей, в частности семейства хомяковых, наблюдаются уменьшение двигательной активности, предзимняя регрессия массы тела, а также выраженное снижение абсолютной и относительной массы печени, почек, сердца и надпочечников, что позволяет пережить неблагоприятные сезонные факторы в "вегетативной" фазе, на фоне общего торможения процессов жизнедеятельности.

Морфо-стереологическому анализу тканевой и внутриклеточной организации была подвергнута только слизистая оболочка желудка, как наиболее лабильная структура, образованная быстро обновляющимися и высокоспециализированными эпителиальными клетками. Для оценки значений сезонных колебаний, кроме анализируемых трех групп, дополнительно выделена 4-я группа, в которую вошли грызуны, отловленные в Локтевском районе в осенний (октябрь-месяц) сезон года.

Толщина слизистой оболочки желудка (рис. 1) у 1рызунов была наибольшей у животных Тюменцевского района (3-я группа), наименьшей — у особей Локтевского района, отловленных осенью (4-я группа), причем у полевок это различие было

н,, мкм ^, мкм

Полевка Мышь

¡111111 — Н,, толщина слизистой оболочки ШШШ — Н2, высота поверхностного слоя

Рис. 1. Морфометрические параметры слизистой оболочки фундаль-ного отдела желудка грызунов, отловленных в трех районах с различным экологическим статусом и в сезонном аспекте.

достоверным (Р < 0,05). Высота поверхностного слоя слизистой оболочки фундального отдела желудка в основном не зависела от толщины слизистой оболочки, и наибольшие средние значения этого показателя отмечены у полевок в Локтевском районе (2-я группа), у мышей — в Тюменцевском районе (3-я группа), корреляция между толщиной слизистой оболочки и высотой ее поверхностного слоя наблюдалась лишь в 4-й группе, что соотносится с выявленным светооптически сезонным уменьшением глубины желез и упрощением рельефа покровного эпителия. Оценка рельефа производилась также с помощью измерения высоты желудочных валиков; она была наименьшей у грызунов 4-й группы (Р < 0,05). Изучение вторичных морфо-метрических параметров (отношения высоты поверхностного слоя к толщине слизистой оболочки и к высоте желудочных валиков, а также отношения глубины ямок к сумме высоты желудочных валиков и толщины железистого компартмента)

позволяет предполагать, что регенераторный потенциал слизистой оболочки желудка у обоих видов грызунов характеризуется более высокими значениями в Локгевском районе в летний период, по сравнению с другими районами отлова и сезонными сдвигами.

Тканевый стереологический анализ (с применением точкос-четной методики) поверхностного слоя слизистой оболочки фундального отдела желудка грызунов выявил сходство колебаний средних величин поверхностной и объемной плотности покровно-ямочного эпителия у полевок и лесных мышей, отловленных в районах с различным экологическим статусом и в сезонном аспекте (рис. 2). Наибольшая объемная плотность эпителия была выявлена во 2-й группе, промежуточное положение занимали близкие между собой средние значения в 3-й и 1-й группах, наименьшие зарегистрированы в 4-й группе, причем эти различия были достоверны (Р < 0,05). Поверхностная плотность покровно-ямочного эпителия была большей во 2-й и 3-й группах, меньшей — в 1-й и 4-й, причем для полевок это различие достоверно (Р < 0,05), а для лесных мышей имеет характер тенденций.

Поверхностно-объемное отношение покровно-ямочного эпителия, при условии относительной стабильности значений числителя, может служить коэффициентом, характеризующим особенности рельефа эпителиального барьера: чем большие величины принимает этот коэффициент, тем проще контур люминальной поверхности, что иллюстрируется сопоставлением данного стереологического параметра со светооптической картиной. Так, большие значения поверхностно-объемного отношения в 4-й группе коррелируют с упрощением архитектоники: у грызунов, выловленных в Локгевском районе осенью, наблюдались редкие и самые невысокие валики и неглубокие ямки.

Сопоставление диадами поверхностно-объемных отношений покровно-ямочного эпителия и сосудов микроциркулятор-ного русла поверхностного слоя у грызунов обоих видов не обнаруживает зависимости между этими параметрами, что связано в том числе с острыми гемодинамическими расстройствами, вызванными стресс-реакцией диких грызунов в связи с

отловом. Видимо, по этой же причине не выявлено достоверности различий по районам и в сезонном аспекте между показателями поверхностно-объемных и объемно-объемных отношений капилляров и покровно-ямочного эпителия у обоих видов грызунов.

Учитывая довольно большую погрешность, допускаемую при проведении тканевого стереологического анализа поверхностного слоя слизистой оболочки желудка, связанную с упорядоченностью и определенной пространственной ориентацией эпителиального барьера, а также с резким колебанием толщины поверхностного слоя, было выполнено параллельное гис-тостереологическое исследование на тех же образцах с использованием полуавтоматического метода с целью напрямую оценивать рельеф, образуемый покровным эпителием, чего не позволяет применение точкосчетного метода при работе с зигзагообразными полосами (Непомнящих Л.М. и др., 1984).

По данным, полученным с помощью полуавтоматического метода (рис. 3), наибольшее среднее значение поверхностной плотности покровно-ямочного эпителия наблюдалось во 2-й труппе, что достоверно (Р < 0,05) превосходило показатели каждой из остальных групп. Среднее положение занимали эти величины в образцах желудка животных из Тюменцевского и Уг-ловского районов, не различаясь значимо между собой и достоверно превышая среднее значение 4-й группы, являющееся наименьшим. Эти данные существенно отличаются от результатов, полученных точкосчетной методикой, где идентичными оказались средние величины 2-й и 3-й групп, достоверно превосходящие значения 1-й и 4-й, также близкие друг другу.

Динамика колебаний средних значений объемной плотности покровно-ямочного эпителия по районам и сезонам не отличалась от таковой, полученной с помощью тестовой решетки, но порядок величин был существенно уточнен.

Поверхностно-объемное отношение покровно-ямочного эпителия в свете этих изменений выглядело следующим образом. Наибольшие средние значения были зарегистрированы в Угловском и Локгевском (осенью) районах, которые не различались между собой, и каждое из них достоверно (Р < 0,05) превосходило показатели Локтевского (летом) и Тюменцевско-

0.700 0.600 -

2 3

Полевка - Уу

- э

1 2 3

Мышь

V

'в-я

-г 0.100

- 0.080 о

-• 0.060

- 0.040 1

- 0.020

-■ 0.000

Рис. 2. Первичные стереологические параметры поверхностного слоя слизистой оболочки фундального отдела желудка грызунов, полученные с помощью тестовой решетки.

1

м2/см3

12 3 4

Рис. 3. Сопоставление показателей поверхностно-объемного отношения покровно-ямочного эпителия у полевок, полученные с помощью тестовой решетки ( НИ) и полуавтоматического (I............I) метода.

го районов, имеющих близкие значения. Это отражает характер структурного реагирования поверхностного слоя слизистой оболочки желудка грызунов в условиях действия различных факторов среды обитания. Просматривается сходство феноти-пических особенностей архитектоники эпителиального барьера у полевок, обитающих на территории пострадиационных воздействий, и у животных, готовящихся к переживанию неблагоприятных факторов сезонного характера, которые заключаются в значительной редукции высоты желудочных валиков и их выраженного расширения, глубина ямок при этом может варьировать. В совокупности с небольшими значениями объемной плотности покровно-ямочного эпителия в этих группах, это обусловливает более высокие величины поверхностно-объемного отношения.

У грызунов, отловленных в Локгевском районе летом и в Тюменцевском районе, поверхностно-объемное отношение покровно-ямочного эпителия примерно в 2 раза ниже, что обусловлено сложностью архитектоники эпителиального барьера, а следовательно, достаточно высокими показателями поверхностной плотности. Но эти результаты нивелируются также высокими значениями объемной плотности: в Тюменцевском районе за счет гиперплазии, а в Локгевском — в связи с большой шириной поверхностного слоя.

Сравнительный стереологический анализ ультраструктурной организации эпителиальных клеток фундальных желез желудка у животных из трех районов Алтайского края выполнен для популяции полевок. Были изучены три типа эпителиоцитов: покровно-ямочные, париетальные и главные.

Стереологический анализ ультраструктур покровно-ямочных клеток показал достоверную разницу между поверхностно-объемными отношениями ядер эпителиоцитов из 1-й и 3-й групп, достоверно меньшей была площадь клетки в 1-й группе, что свидетельствует о снижении секреторной функции и атрофии, имеющим место в Угловском районе. Учитывая архитектонику эпителиального барьера по данным светооптического анализа, можно полагать, что стратегия адаптации направлена на сохранение основной роли фовеолоцитов — барьерной.

Париетальные клетки у грызунов из Угловского района зна-

чимо отличаются большей объемной плотностью ядер, что отражает часто встречаемую двуядерность. Достоверны различия поверхностной плотности и поверхностно-объемного отношения секреторных канальцев у полевок из всех районов, причем в Локтевском районе значения наибольшие, в Угловском — наименьшие.

Стсрсологичсский анализ ультраструктуры главных клеток свидетельствует о сохранении секреторной функции гландуло-цитов на примерно одинаковом уровне, колебания значений параметров свидетельствует о мозаичности стадий процесса гранулообразования.

Таким образом, выполненный электронно-микроскопический и стереологический анализ ультраструктурной организации эпителиоцитов слизистой оболочки желудка полевок не выявляет существенных различий в направленности компенсаторно-приспособительных процессов в условиях антропогенного загрязнения среды обитания. В их основе лежат дистрофия и атрофия, минимизирующие функциональную активность покровно-ямочных и железистых клеток и являющиеся одной из универсальных стратегий структурного реагирования пограничных тканей в неблагоприятных условиях, создаваемых комплексом антропогенных факторов.

По данным макроскопического и микроскопического анализа, гельминтная инвазия пищеварительного тракта была выявлена у значительного количества грызунов: в Угловском районе — у 61% полевок и 68% мышей; в Локтевском — у 22% полевок и 69% мышей; в Тюменцевском — у 63% полевок и 74% мышей; большинство паразитов пребывали в начальных стадиях развития.

В большинстве случаев гельминты были представителями класса СевК^ев — ленточные черви, нередко наблюдался соче-танный гельминтоз с круглыми червями, принадлежащими к классу Кета1ос1а. Цисты и взрослые формы цестод не нарушали целостность эпителиального барьера, располагались преимущественно между десквамированными слоями эпителиоцитов ороговевающей зоны, но, как и нематоды, внедряющиеся в эпителиальную выстилку и ороговевающей, и железистой зоны, обусловливали выраженные структурные реакции во всех сло-

ях стенки желудка.

В случаях неинвазивных форм гельминтоза в ороговеваю-щей зоне желудка многослойный плоский эпителий характеризовался дистрофически-атрофическими изменениями, сопровождающимися диффузной мононуклеарной инфильтрацией подэпителиальной стромы и очаговым трансэпителиальным лейкопедезом. На фоне выраженной редукции числа слоев эпителиального барьера отмечались участки его значительного акан-тоза с выраженными дистрофическими изменениями базаль-ного слоя, наиболее демонстративными из которых были расширение интерцеллюлярных пространств, приобретение эпи-телиоцитами вытянутой, иногда отростчатой формы, гетерох-ромия ядер. В железистой зоне наблюдались дистрофически измененные покровно-ямочные клетки, во многих случаях была отмечена гиперсекреция фовеолоцитов и шеечных мукоцитов. В наблюдениях с нематодами, внедряющимися в эпителиальную выстилку ороговевающей и железистой зон внутренней оболочки желудка, были отмечены атрофические и незначительные деструктивные изменения эпителиоцитов, сопровождающиеся умеренной воспалительноклеточной инфильтрацией стромы с диффузным единичным трансэпителиальным лейкопедезом. Эти данные соответствуют патошстологической картине паразитозов желудка других млекопитающих и лабораторных мышей (Eaton etal., 1993; Rickard, 1993; Oskul, Aydin, 1994), характеризующейся дистрофическими изменениями покровного и железистого эпителия, незначительным склерозом стромы и слабо выраженной воспалительноклеточной инфильтрацией. В слизистой оболочке широко варьировала архитектоника ямок и валиков: от сглаживания рельефа покровного эпителия до резкого углубления ямок и полиморфизма валиков. Был увеличен компартмент шеечных мукоцитов с гиперсекрецией слизи. Покровно-ямочные эпителиоциты колебались по высоте, но преобладали клетки кубической формы с различным содержанием гетерохроматина в ядрах. Париетальные и главные клетки фундальных желез претерпевали в различной степени выраженные дистрофические изменения, сопровождающиеся развитием периваскулярного склероза стромы и диффузной умеренной воспалительноклеточной инфильтрацией с трансэпи-

телиальным диапедезом. В мышечной оболочке стенки желудка обнаружены множественные очаги лизиса миофибрилл и периваскулярные мононуклеарные инфильтраты с формированием лимфоидных фолликулов, которые обнаружены также в строме концевых отделов желез слизистой оболочки и в серозной оболочке.

ВЫВОДЫ

1. У диких мышевидных грызунов двух видов, отловленных в трех различных по сочетанию антропогенных и биотических факторов районах Алтайского края, в стенке желудка выявлены стереотипные структурные реакции, основу которых составляют дистрофия и атрофия покровного эпителия ороговеваю-щей и железистой зоны, умеренные реактивные изменения стромы, а также острые нарушения гемодинамики.

2. У полевок и лесных мышей, отловленных в Угловском районе (1-я 1руппа), в ороговевающей зоне стенки желудка преобладает атрофия эпителиальной выстилки (более 70% случаев) и очаговый периваскулярный склероз подэпителиальной стромы. В железистой зоне выявлено упрощение рельефа поверхностного слоя, полиморфизм покровно-ямочных клеток с преобладанием дистрофически измененных эпителиоцитов со сниженной секрецией мукоида; париетальные клетки приобретали инволютивные признаки в верхних отделах желез. Дистрофические реакции эпителия сопровождались слабо выраженной мононуклеарной инфильтрацией стромы.

3. У особей, отловленных в Локтевском районе (2-я группа), в большинстве случаев (более 50% наблюдений) отмечено сохранение нормальной структуры эпителиальной выстилки на значительной территории обоих отделов желудка. Дистрофи-чески-атрофические изменения эпителия обнаружены в 11% случаев в ороговевающей зоне и в половине наблюдений — в железистой, отмечены также гиперпластические изменения шщювного эпителия без выраженной воспалительноклеточной инфильтрации стромы. Для животных осеннего отлова характерно выраженное упрощение рельефа поверхностного слоя за счет уплощения валиков и уменьшения числа ямок.

4. У грызунов, отловленных в Тюменцевском районе (3-я группа), на фоне дистрофических изменений эпителиальной выстилки ороговевающей зоны примерно в 60% случаев обнаружена гиперплазия эпителиоцитов и акантоз многослойного плоского эпителия; в железистой зоне дистрофически-атрофи-ческие изменения покровно-ямочного эпителия в более чем 40% наблюдений сочетались с гиперпластическими реакциями в виде папиллярных структур, что сопровождалось диффузной мононуклеарной инфильтрацией подэпителиальной стромы и умеренным трансэпителиальным лейкопедезом.

5. Электронно-микроскопическое исследование у грызунов трех групп показало преобладание дистрофически-атрофичес-кого характера ультраструктурных реакций покровно-ямочных, париетальных и главных эпителиоцитов, в основе которых лежат универсальные перестройки ядрышек (коллапс, сегрегация), структур белоксинтезирующего компартмента и других мембранных органелл (редукция, фрагментация, вакуолизация), накопление инволютивных признаков (мультивезикулярных телец, осмиофильных мембран).

6. В результате морфометрического анализа слизистой оболочки желудка грызунов наибольшие средние значения ее толщины, а также высоты поверхностного слоя зарегистрированы в Локтевском (2-я группа) и Тюменцевском (3-я группа) районах, по сравнению с Угловским (1-я группа) районом и данными, полученными у особей осеннего отлова в Локтевском районе. Достоверно (Р < 0,05) меньшей была высота желудочных валиков у полевок осеннего отлова относительно каждой из трех других групп.

7. По результатам гистостереологического анализа, наибольшая поверхностная плотность покровно-ямочного эпителия зарегистрирована во 2-й группе, достоверно отличаясь от показателей других групп; наименьшей (Р < 0,05) она была в 4-й группе. Колебания структурной плотности сосудов микроцир-куляторного русла поверхностного слоя слизистой оболочки при сопоставлении их с показателями покровно-ямочного эпителия не обнаруживают зависимости между собой. Средние величины поверхностно-объемных отношений покровно-ямоч-ного эпителия у грызунов из Угловского и Локгевского (осен-

ний период отлова) районов достоверно (Р < 0,05) превосходят показатели Тюменцевского и Локгевского (летний период отлова) районов.

8. Выявленные морфологические особенности стенки желудка у диких мышевидных грызунов, обитающих на территориях с хроническим воздействием комплекса различных антропогенных факторов, могут служить биологическим критерием экологического неблагополучия биогеоценоза, не обладая специфичностью в отношении какого-либо фактора среды.

1. Особенности реактивности и регенерации энтодермаль-ного эпителия некоторых млекопитающих // Реактивность и регенерация ткани: Тезисы докл. науч. конф. — Ленинград, 1990. — С. 14 (Соавт. М.С.Виноградова).

2. Структурные реакции покровного эпителия желудка мышевидных грызунов в экологически неблагополучных районах // П съезд физиологов Сибири и Дальнего Востока: Тезисы науч. сообщений. — Новосибирск, 1995. — С. 5 — 6.

3. Морфологические реакции покровного эпителия желудка мышевидных грызунов в экологически неблагополучных районах // Проблемы саногенного и патогенного эффектов экологического воздействия на внутреннюю среду организма: Материалы П Международного симпозиума. — Чолпон-Ата, 1995. — Ч. 1. — С. 16 — 17 (Соавт. Г.И.Непомнящих).

4. Ультраструктурное исследование покровного эпителия желудка диких мышевидных грызунов из антропогенно загрязненных регионов Алтайского края // Клинические и экспериментальные исследования молодых ученых Сибирского отделения РАМН: Сборник тезисов. — Новосибирск, 1996. — С. 3.

5. Морфологическая характеристика желудка мышевидных грызунов в экологически неблагополучных регионах // Б юл. экспер. биол. — 1996. — N 5. — С. 574 — 578 (Соавт. Г.И.Непомнящих).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Соискатель

С.В.Айдагулова