Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изменения в тканях почки при стрессе и электромагнитном излучении различных ГГц частот

ВАК РФ 03.03.04, Клеточная биология, цитология, гистология

Автореферат диссертации по теме "Изменения в тканях почки при стрессе и электромагнитном излучении различных ГГц частот"

на правах рукописи

ТУПИКИН Владимир Дмитриевич

ИЗМЕНЕНИЯ В ТКАНЯХ ПОЧКИ ПРИ СТРЕССЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ИЗЛУЧЕНИИ РАЗЛИЧНЫХ ГГц ЧАСТОТ (экспериментальное исследование)

03.03.04 - клеточная биология, цитология, гистология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

1 2 МАЙ 2011

САРАНСК-2011

4845182

Работа выполнена на базе кафедры гистологии ГОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И.Разумовского» Минздрав-соцразвития России.

Научный руководитель: доктор медицинских наук доцент

Бугаева Ирина Олеговна

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук профессор

Ямщиков Николай Васильевич

доктор медицинских наук профессор Зайцев Валерий Борисович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Российский государственный

медицинский Университет Росздрава»

Защита состоится 20 мая 2011 года в часов на заседании Диссертаци-

онного Совета Д 212.117.01 при Мордовском государственном университете им. Н.П.Огарева по адресу: 430005 г. Саранск, ул. Большевистская, д.68

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

ло

Автореферат разослан « ^ » апреля 2011 года

Ученый секретарь Диссертационного Совета профессор В.П. Балашов

1. Общая характеристика работы

Актуальность исследования Электромагнитные волны играют огромную роль в живой природе. В середине прошлого века человечество столкнулось с новым глобальным экологическим фактором - электромагнитными полями техногенного происхождения. Развитие радиоэлектроники, се внедрение во все области науки и техники является неотъемлемой стороной человеческой цивилизации. Это обусловило изменение естественной геомагнитной среды. Некоторые мощностные и частотные режимы электромагнитного излучения (ЭМИ) способны действовать как сильнейший деструктирующий фактор для всего живого (Лысцов, 1991, Маслова с соавт., 1994, Ермакова, 1996, Григорьев, 2000, 2002). С другой стороны, эффекты ЭМИ могут носить пролонгированный и слабовыраженный характер (Артамонова, Шаталов, 1998).

Все живые существа и человек не только сами излучают электромагнитные волны, но и реагируют на них. Волновые характеристики ЭМИ биологических объектов преимущественно лежат в области ГГц-частот. В практическом здравоохранении в последние годы все чаще применяются методики диагностики и лечения различной патологии на основе последних открытий в области фундаментальных спектрально-волновых и резонансных свойств материи (Пегросян, 2002, Бецкий с соавт., 2004, Синицын, Елкин, 2006). Актуально решение вопросов, касающихся выяснения степени вредности ЭМИ для живых организмов, установления предельно допустимых уровней его воздействия, разработки мер профилактики и защиты. Показано, что наиболее чувствительными к ЭМИ, в особенности ГГц-частот, являются ткани и органы нервной, иммунной и эндокринной систем, причем особенно выраженная реакция наблюдается на этапах онтогенеза и в обстоятельствах, требующих мобилизации и перестройки гомеостатических механизмов, напряженности процессов компенсации и адаптации (Акмаев,1996, 2001, 2003, Капа. е[ а!, 1984, Ба^опвуа е! а1., 1996, РасЬошоу й а1., 1997).

Почка относится к ключевым элементам системы адаптации, являясь чрезвычайно чувствительной к различного рода экзогенным и эндогенным модуляторам. Нарастание влияния стрессогенных факторов в условиях небывалой ранее нагрузки электромагнитных полей различных мощностных и частотных характеристик техногенного происхождения диктует необходимость установить закономерности в комплексе приспособительных и компенсаторных реакций, выявить критерии, в том числе структурно-функциональные, изменений в органах мочевыделительной системы, чтобы понять характер комбинированного влияния факторов ЭМИ и стресса. Ограниченность проведения морфологических исследований подобного направления на человеке обусловливает поиск и разработку адекватных экспериментальных моделей. Исследований, посвященных структурно-функциональному состоянию почки при воздействии низкоинтенсивного ЭМИ различных ГГц-частот изолированно или на фоне стресса, до сих пор не проводилось.

Цель работы.

Цель работа: выявить особенности гистологических изменений почек

крыс в условиях моделированного стресса и при воздействии низкоинтенсивного ЭМИ резонансных и нерезонансных частот ГГц-диапазона.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1.Определить органометрические, гистологические, гистохимические, мшсроморфометрические показатели структурных компонентов корковых и околомозговых нефронов почки крысы на изолированное воздействие различных частотных режимов ЭМИ;

2. Исследовать влияние иммобилизациониого стресса на органометрические, микро-морфометрические и гистохимические показатели структурных компонентов корковых и околомозговых нефронов почки крысы;

3. Провести сравнительный анализ гистофункционального состояния корковых и околомозговых нефронов в условиях комбинированного влияния курса иммобилизациониого стресса с последующим воздействием курса различных частотных режимов ЭМИ.

Научная новизна:

1. Установлены особенности микроструктурных изменений в почке (дифференцированно в важнейших морфо-функциональных элементах кортикальных (КН) и юкстамедуллярных нефронов (ЮМН) в условиях моделированного иммобилизациониого стресса.

2. Обнаружены и получили количественную и качественную оценку гистологические изменения почечной паренхимы и стромы при курсовом воздействии резонансных и нерезонансных ГГц-частот низкоинтенсивного электромагнитного излучения.

3. Определены параметры гюстстрессорной адаптации почечной паренхимы и стромы при комбинированном воздействии курса иммобилизациониого стресса и низкоинтенсивного ЭМИ различных диапазонов ГГц-частот для важнейших структурно-функциональных элементов кортикальных и околомозговых нефронов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Морфофункциональный статус почки (состояние клубочкового аппарата, канальцевой системы, собирательных трубочек, интерстициальной ткани) животных контрольной группы достоверно не отличается от морфо-функциональных и гистохимических показателей почки подопытных животных в группах, подвергшихся воздействию резонансных режимов ЭМИ 65 и 167 ГГЦ. Установлен резонансный характер изолированного воздействия курса ЭМИ 65 и 167 ГГц на структурно-функциональные параметры почки.

2. Наиболее значительные структурно-функциональные отклонения неблагоприятного характера наблюдались при применении ЭМИ нерезонансной частоты 73 ГГц. Под влиянием нерезонансной частоты 144 ГГЦ установленные изменения в структуре почки имели ту же направленность, но были выражены слабее.

3. 5-дневный курс 3-х часового иммобилизациониого стресса приводил к различной степени выраженности нарушениям паренхиматозных компонентов коркового, мозгового вещества и интерстиция почки. Околомозговые нефроны более чувствительны к стрессу.

4. Установлена избирательность влияния различных частотных режимов низкоинтенсивного ЭМИ на иостстрессорную реструктуризацию почки. Обнаружено выраженное положительное действие ЭМИ резонансных режимов частот. Курсовое применение нерезонансной частоты 73 ГГц усугубляло повреждающий эффект иммобилизационного стресса.

Научно-практическая значимость работы

Результаты исследований являются предпосылкой для научно-обоснованных разработок методов направленной мягкой, неинвазивной коррекции различного рода дисфункций резонансными режимами ЭМИ; в то же время они свидетельствуют о необходимости дальнейших исследований, разработки защитных мер, тщательного контроля в отношении ЭМИ нерезо-наисных режимов частот. Основные положения работы используются при преподавании курсов гистологии и физиологии в СГУ и СГМУ.

Структура и объем диссертации Диссертация содержит главы: введение, обзор литературы, материалы и методы исследования, раздел «собственные исследования», состоящий из трех глав, раздел «обсуждение полученных данных», заключение, библиографический список. Работа объемом 187 стр., содержит 28 таблиц, 71 рисунок. Библиография содержит 212 источников, из них 41 иностранных. Материалы диссертационного исследования были представлены на следующих конференциях и съездах по профилю работы: Саратов, конференция молодых ученых (2008), съезд АГЭ, 2009 г (доклад отмечен дипломом 3-й степени), Астрахань, 2010 (диплом 2-й степени), неоднократно был опубликован в материалах региональных научно-практических конференций, в рецензируемой печати, и др. Материалы диссертации нашли отражение в 7 публикациях, в том числе в 3-х работах из перечня ВАК РФ. 2. Материалы н методы исследования

Экперименталытя работа выполнена на белых крысах - самцах линии Вис-тар, содержащихся в стандартных условиях вивария. Исследование морфо-функциональных показателей почки при комбинированном действии стресса и низкоинтенсивного ЭМИ различных ГГц частот проводились в 2007-2008 гг. на базе кафедры гистологии СГМУ и лаборатории электромагнитных полей НИИ Естественных наук СГУ. Длительность каждой серии эксперимента составляла 18-20 дней, из которых 8-10 дней потребовалось доя адаптации животных к новым условиям; следующие 5 дней животные подвергались иммобилизационному стрессу, в то же время в группах с комбинацией условий «стресс+ЭМИ» после 3-часовой иммобилизации животных облучали в течение 30 минут, и в этих же группах еще 5 дней продолжали облучение (курс ЭМИ состоял из 10 сеансов) крыс различными частотами. В ходе эксперимента определялись соматометрические показатели, отмечались поведенческие особенности крыс. Для каждой группы устанавливался процент животных с наиболее выраженными отклонениями от группы условного контроля.

Источником ЭМИ служили стандартные сертифицированные генераторы Г4-142 и лампа обратной волны ЛОВ-87 «А», настроенные на следующие

режимы: резонансные - 65ГГЦ и 167ГГЦ, и нерезонансные - 73ГГЦ и 144ГГЦ. Параметры излучения были установлены в ранее проводимых экспериментах (Петросян с соавт., 2000, 2002, Уварова, 2006,Зотова, 2007, Денисова, 2008, Рогачева с соавт., 2008, Полина, 2009). Было показано, что резонансные волны на частотах 65 ГГц и 167 ГГц входят в единую систему резо-нансов водной среды и являются «радиопрозрачными» для воды. После облучения в течение суток вода сама становится источником резонансных электромагнитных волн. Таким образом, резонансные частоты, на которых вода и биоткани являются «прозрачными» для мм-волн, являются строго определенными. Выбор нерезонансных режимов базировался на расхождениях спектральных характеристик для ЭМИ в воде и для биообъектов. Облучение экспериментальных животных проводилось в специальной камере, изготовленной из радиопрозрачных материалов. В ходе исследования использованы монохронные самцы белых крыс (возраст 2,5 мес. и массой 160-175г.). При проведении экспериментов были сформированы следующие комбинации групп и подгрупп:____

№ Варианты опытов Усл. обозн. Кол-во Кол-во

группы ЖИВОТНЫХ объектов

1 группа сравнения (условный контроль «К» 8 18

2 иммобилизационный стресс «С» 12 24

3 изолированное облучение ЭМИ 65ГГц «65ГГц» 10 20

4 изолированное облучение ЭМИ 73ГТц «73ГГц» 13 26

5 изолированное облучение ЭМИ144ГГц «144ГГц» 12 24

6 изолированное облучение ЭМИ167ГГц «1671Тц» 10 20

7 комбинация стресса и ЭМИ 65ГГц «С+65ГГЦ 11 22

8 комбинация стресса и ЭМИ 73ГГц «С+73ГГц» 11 22

9 комбинация стресса и ЭМИ 144ГГц «С+144ГГц» 12 24

10 комбинация стресса и ЭМИ 167ГГц «С+167ГГц» 11 22

Всего 107 214

В соответствии с задачами исследования применялись гистологические и гистохимические методы окраски: гематоксилин-эозином (обзорная), то-луидиновым синим, метиленовым зеленым - пиронином О по Браше на РНК, кармином на наличие углеводов в клетках, импрегнация нитратом серебра по Футу на выявление аргирофильных волокон. Ставилась реакция на активность ферментов в клетках канальцевого эпителия: щелочной фосфатазы и м иелопероксидазы.

Всего было приготовлено 1370 препаратов срезов и клеточных отпечатков. Отпечатки использовались в основном для цито-кариометрии. Для снижения влияния источников неконтролируемых вариаций, условия проведения эксперимента были максимально стандартизованы (клетки для содержания животных, рацион питания, подбор по массе и половому признаку, забор материала в одно и то же время суток и др.) (Западнюк с соавт., 1974,1983, Гансбургский, 1989). Для снижения влияния перекрестного ЭМИ клетки по периметру были разграничены металлической фольгой. По окончании эксперимента животных забивали мгновенной декапитацией под анестезией хлороформом. Органы выделяли из окружающей жировой клетчатки

и взвешивали. Определяли органометрический индекс (отношение массы двух почек к массе тела животного). Выделенные органы фиксировали в 10% забуференном нейтральном формалине. Для гистологической проводки использовали 7-ступенчатую батарею «изопрепа» и заливали в среду «гиста-микс». Изготавливались серийные срезы почки толщиной 8-12 мкм.

Автоматическое морфометрическое исследование было проведено в оригинальной программной модификации цифровой визуализации микрообъектов (Евсеев, Чупрова, Тупикин, Родзаевская, 2009) в соответствии со сложившимися принципами вариационного анализа для медико-биологических исследований (Автандилов, 1990, 2002). Морфометрически (в абсолютных значениях) определялись следующие параметры в каждом из 5 полей зрения каждого из трех серийных срезов, для которых использовались следующие обозначения:

1. Общая площадь почечных телец: а) кортикальных нефронов(81 КН); б) юкстамедуллярных нефронов (Б1 ЮМН);

2. Площадь пространства полости Боуменовой капсулы для а) кортикальных нефронов(52 КН); б) юкстамедуллярных нефронов(52 ЮМН);

3. Площадь, занимаемая клубочками: а) кортикальных нефронов^З КН); б) юкстамедуллярных нсфронов(83 ЮМН);

4. Внешний диаметр проксимальных извитых канальцев обоих типов нефро-нов (с11КН и (12 ЮМН соответственно);

5. Высота выстилающею эпителия: в проксимальных канальцах для обоих типов нефроновф 1 КН и ¡11 ЮМН соответственно);

6. Внешний диаметр дистальных канальцев обоих типов нефронов(с!2 КН и <12 ЮМН соответственно);

7. Высота выстилающего эпителия дистальных канальцев для обоих типов нефронов (Ь2 КН и Ь2 ЮМН соответственно).

8. Внешний диаметр тонкого канальца для обоих типов нефронов (с!3 КН и (13 ЮМН соответственно)

9. Внешний диаметр собирательных трубочек в области кортико-медуллярной границы ((14 КН (14 ЮМН соответственно).

Кроме этого, учитывались (в процентах) дистрофические изменения почечных телец и канальцев, десквамация клеток; целостность стенки и содержимое просветов канальцев (наличие цилиндров, десквамированного эпителия); нарушения кровообращения - отек, ишемия или гиперемия капилляров почечных телец и интерстиция коркового и мозгового вещества, объем и характер кровоизлияний, наличие и характер инфильтрации, и др. Полученные результаты обрабатывались на ПЭВМ (1-критерий, факторный анализ).

3. Результаты исследования и их обсуждение

3.1. Гистофуикционалыюе состояние почечной паренхимы и стромы в норме и в условиях иммобилизационного стресса в эксперименте

В ходе первого этана эксперимента, посвященного выявлению стресс-индуцированных эффектов в структуре почечной ткани, установлено, что почка является органом, весьма динамично и реактивно трансформирую-

щимся при психо-эмоционалыюм стрессе с болевым компонентом, каким является 5-дневный 3-х часовой иммобилизационный стресс для крыс. Прежде всего, установлено достоверное отклонение органометрических показателей - изменение массы органа, освобожденного от околопочечной жировой ткани, при стрессе относительно группы сравнения (табл. 1).

Таблица 1

Масса почки (мг), М±т в условиях курса пммобилизационного стресса относительно массы почки группы сравнения (контроль)_____

Группа подопытных животных М+т, (мг)

Группа «сравнения»(контроль) Группа «стресс» 869±18,5 1120+19,7*

Примечание: здесь и в табл. 2-3: * - р<0,05.

Условия иммобилизационного стресса изменяли практически все морфомет-рические и функциональные показатели паренхимы почки как в зоне коркового, так и мозгового вещества (табл. 2, 3, рис. 1 - 8). В целом, в структуре паренхиматозных элементов почки наблюдалась преимущественная гипертрофия почечных телец и капиллярных клубочков, значительное (в несколько раз) увеличение площади просвета капсулы, расширение всех видов канальцев (наиболее выраженное в дистальном сегменте), в эпителии канальцев обоих видов нефронов наблюдались признаки капельной дистрофии и вакуолизация цитоплазмы от умеренной до выраженной. Морфометрические параметры как кортикальных, так и юкстамедуллярных нефронов существенно отличались от группы сравнения и характеризовались высокой вариабельностью. Большинство из них было резко гипертрофировано за счет выраженного полнокровия клубочков почечных телец и интерстиция коркового вещества. Микроструктура околомозговых нефронов, как система шунтирования крови, была изменена при стрессе сильнее, что можно связать с активацией ЮГА. Очевидно, нарушением процесса фильтрации в почечных тельцах корковых нефронов и полнокровием мозгового вещества объясняется достоверное увеличение массы органа при стрессе. В 57% наблюдений выявлены ло-кусы периваскулярной и вокругканальцевой полиморфноклеточной инфильтрации.

Таблица 2

Морфометрические параметры паренхиматозных структур коркового веще-

ства почки при стрессе, М±т

Морфометрические параметры Группа сравнения Группа «стресс»

Площадь почечных телец, 51,мкм кв. 6593,2±85,6 845К4+-326*

Площадь просвета Боуменовой капсулы, 52,мкм кв 39,5 ±2,9 339.4+-21.7*

Площадь клубочка почечного тельца корковых нефронов, 53, мкм кв 6547,1 ±40,4 7648,6+-326,8*

Наружный диаметр проксимального канальца, (11, мкм 41,9±0,8 48,4+-1,4*

Высота нефроцитов проксимального канальца, Ы, мкм 11,3±0,3 11,5+-0,4

Наружный диаметр дистального канальца, <12, мкм 30±0,8 40,5+-0,6*

Высота нефроцитов дистального канальца, Ь2, мкм 8,8±0,3 7,6+-0,2*

Наружный диаметр просвета тонкого канальца, с13, мкм 9,4±0,3 11.6+-0.7*

Наружный диаметр собирательной трубочки мозгового луча, (14, мкм 32,8+0,4 40,2+-0,9*

Таблица 3 Морфометрнческие параметры паренхиматозных структур кортико-медуллярнон зоны почки при стрееес, М±ш

Морфометрнческие параметры Группа сравнения Группа «стресс»

Площадь почечных телец, БКмкм кВ 6678,8±51,7 9472.4+-349.8*

Площадь просвета Боуменовой капсулы, 82,мкмкв 45,3+1,9 862,3+-128*

Площадь клубочка почечного тельца корковых нефронов. БЗ, мкм кв 6682,7±32,1 7397,3+-663,2*

Наружный диаметр проксимального канальца, (11, мкм 41,7+0,9 50,8+-1,4*

Высота нефроцитов проксимального канальца, Ы. мкм 11,3+0,3 12,7+-0,6*

Наружный диаметр дистального канальца, (12, мкм 28,5±0,8 47,8+-1,4*

Высота нефроцитов дистального канальца, Ь2, мкм 9±0,3 5.9+-0.4*

Наружный диаметр просвета тонкого канальца. (13, мкм 10,3±0,3 11,7+-0,7*

Наружный диаметр собирательной трубочки в области кортико-медуллярной границы, (14, мкм 35,6+0,6 44+-1,4*

Реактивные изменения почечных телец при стрессе были разнообразны. Руководствуясь морфометрическими критериями и комплексом гисто-функциональных изменений, приводим таблицу (№ 4), в которой даны границы измененных морфометрических показателей почечных телец корковых и околомозговых нефронов и параллельно - функциональное значение этих изменений; по нашему мнению, представление результатов в таком виде может облегчить правильную диагностику состояния почечной паренхимы на каждом этапе эксперимента и дать объяснение морфологических данных с физиологических позиций.

Установлено, что наиболее информативным критерием оценки гистофунк-ционального состояния КН и ЮМН является морфология и морфометриче-ские характеристики именно клубочкового аппарата, т.к. как в случае гипофункции нефрона (что сопровождается коллабированием капилляров и дистрофическими изменениями клеток висцерального отдела почечного тельца), так и при его гиперфункции (морфологически проявляющейся гиперемией капилляров, гипертрофией и гиперплазией всех элементов клубочка) чрезвычайно широка вариабельность показателя площади почечного тельца и площади мочевого пространства (при всех вариантах изменения нефронов они в подавляющем большинстве случаев превышают контрольный уровень).

Таблица 4

Морфометрические и функциональные характеристики почечных телец кортикальных и юкстамедуллярных нефронов при стрессе __

Вид иефро- на Морфометрические параметры почечного тельца, мкм кв Морфологическое заключение Функциональное состояние Доля от общего количества (%)

КН 51 :9200-6500 82 : 200 - 50 БЗ : 6790 - 8700 Гипертрофия почечного тельца, гиперемия его капилляров, с возможным формированием дольчатого клубочка, отек капсулы Гиперфункция с нарушением компонентов почечного фильтра, с явлениями экс-судативной гло-мерулопатии 69%

51 : 6800 - 6340 52 : 28-50 53 : 6380 - 6790 В пределах значений на уровне группы сравнения Нормальная функция на этапе фильтрации 13%

51 :7040-5200 52 : 50 - 2350 53 :5150-3850 При резком увеличении объема полости капсулы, и размеров почечного тельца наблюдается кол-лабирование клубочка с формированием дольчато-сти, дистрофия клеток висцерального листка Гипофункция, вплоть до атрофии, т.е. фильтрация не происходит, в исходе -выключение неф-рона из процесса мочеобразования 18%

ЮМН 51: 6800- 11000 52: 400 - 1940 вЗ: 6700- 10400 Резкое увеличение размеров почечного тельца, объема мочевого пространства, гиперемия клубоч-ковых гемокапил-ляров Гиперфункция шунтирующей способности ЮМН, экссуда-тивная гломеру-лопатия, полнокровие гемока-пилляров клубочка 76%

51:6400 - 6800 52: 34 - 55 53: 6390 - 6700 Нормофункция для этой категории нефронов Адекватный объем шунтирования крови в условиях стресса 8%

51: 6800 - 9700 52: 400 - 1940 53: 3800 - 5300 При увеличении площади почечного тельца и резко расширенного пространства капсулы клубочки дистрофически, атрофически изменены, капилляры спавшиеся Гипофункция шунтирующих нефронов вплоть до их атрофии 14%

Рис. 1. Корковое вещество почки крысы в группе сравнения. Отчетливо различимы профили проксимальных (1) и дистальных (2) канальцев. Эпителий проксимальных канальцев высокий цилиндрический, просвет канальца почти не определяется, дистальные канальца выстланы кубическим эпителием, просвет четкий. В структуре клубочков (3) различимы сосуды и клетки висцерального листка почечного тельца. Полость капсулы почечного тельца выглядит как узкая светлая полоска вокруг клубочка. Окраска гематоксилин-эозин, ув. X 200

Рис. 2. Кортико-медуллярная зона почки крысы в группе сравнения. Отчетливо определи ются дуговые сосуды - артерия (1), вена (2) и лимфатический сосуд (3). Дифференцируются проксимальные и дистальные канальцы, клубочек юкетамедуллярного нефрона окружен светлым пространством капсулы Боумена-Шумлянского (4). Окраска: гематоксилин-эозин. ув. X 200.

1'пс. 3. Отчетливый рисунок аргирофильных волокон (1) по ходу базальных мембран канальцев в области кортико-медуллярной зоны почки в группе сравнения позволяет дифференцировать проксимальные (2) и дистальные (3) канальца по диаметру и высоте выстилающего эпителия. Импрегнация серебром по Футу. ув. X 400.

РисАНарушение структуры и распределения аргирофильных волокон в составе базальных мембран канальцев ЮМН почки при стрессе. Увеличение диаметра, расширение просвета канальцев. Импрегнация серебром по Футу. ув. X 400

Рис. 5. Отек полости капсулы почечных телец корковых нефронов (1) коркового вещества почки при стрессе (экссудативная гломерулопатия). Окраска: гематоксилин-эозин, ув. X 200

Рис. 6. Почечное тельце юкстамедуллярного нефрона при стрессе. Дольчатая структура клубочка (1). ишемия клубочковых капилляров, отек капсулы (2). Зернисто-капельная дистрофия эпителия проксимальных канальцев (3). Окраска: гематоксилин-эозин, ув. X 400

Рис. 7. Расширение полости капсулы почечного тельца (1) (экссудативная гломерулопа-тия), расширение просвета проксимальных (2) и дистальных (3) канальцев, дистрофические изменения канальцевого эпителия, кровоизлияние в полость почечного тельца (4). Окраска: гематоксилин-эозин, ув. X 200

Рис.8. Зона кортико-медуллярной границы почки при стрессе. Дистрофия эпителия клубочков и канальцев, периваскулярная полиморфноклеточная инфильтрация, дезорганизация стенки артерии. Окраска: гематоксилин-эозин, ув. X 200

3.2. Гистофункцноналыше состояние паренхимы и интерстицмя почки крысы при изолированном воздействии резонансных и нерезонансных режимов ЭМИ

Средние показатели массы органов животных из каждой группы животных приведены в табл. 5. В эксперименте на этом этапе исследовалось влияние 4-х дискретных частотных режимов ЭМИ: 65 ГГц и 167 ГГц - резонансных и 73 ГГц и 144 ГГц - нерезонансных.

Таблица 5

Масса почки (мг), М±т в условиях влияния ЭМИ различных режимов резонансных н нерезонансных частот относительно массы почки группы сравнения (контроль)

Группы подопытных крыс контроль 65 ГГц 167 ГГц 73 ГГц 144 ГГц

Масса (мг) 868,3+18,5 862,4+10,8 865.2±26,4 879,0±27.2 859,5±20,7

Примечание: здесь и в табл 6: * - р<0,05.

Данные табл. 5 дают небольшой объем информации: ни в одной группе животных не установлено достоверных отличий от контроля, по показателю массы органа, по окончании 10-дневного курса низкоинтенсивного ЭМИ при 30-минутной экспозиции. Однако поведенческие реакции подопытных животных доказывают, что изолированное влияние низкоинтенсивного ЭМИ различных частотных режимов несомненно имело место. Крысы, получавшие курс облучения на резонансных частотах 65 и 167 ГГц, имели хороший аппетит и сон, пропорциональное прибавление массы тела, сохраняли нормальные поведенческие реакции поиска, проявления любопытства, проявляли активную положительную коммуникацию, и т.д. Животные, подвергнутые курсу облучения нерезонансными режимами 73 и 144 ГГц, обличались тревожным, беспокойным поведением, имели снижение аппетита и продолжительности сна, проявляли агрессивность (особенно это было заметно в подопытной группе «73ГГц»).

Гистологически структура почки в области коркового и мозгового вещества в группе крыс «65 ГГц» не имела достоверных отличий от почки крыс группы сравнения: морфометрические, гистохимические показатели были на уровне контроля. Гистологическое исследование почки животных, подвергавшимся курсовому воздействию резонансной частоты 167 ГГц, дало во многом сходные результаты как для нефронов корковой, так и юкстамедул-лярной зоны. Этим еще раз были продемонстрированы такие качества резонансных ЭМИ-частот, как системность, безвредность, отсутствие видимого эффекта в структурно и физиологически нормальной ткани. Данное обстоятельство свидетельствует об универсальном едином механизме действия ре-зонансов на биологические объекты и ведет исследовательский научный поиск в направлении выявления других резонансных частотных режимов и изучения дальнейших эффектов (в том числе отдаленных, кумулятивных, дифференциальных) данной категории воздействий с целью повышения их эффективности при использовании в физиотерапевтической практике. Установлен морфометрический признак, имеющий достоверное отклонение от уровня

контроля в группе сравнения и сходной с ней группой «65 ГГц» - это площадь Боуменовой капсулы почечных телец, которая была незначительно больше в группе «167 ГГц». Полость капсулы почечного тельца служит вместилищем первичного клубочкового фильтрата. Усиление фильтрации наблюдается при повышении тонуса выносящей артериолы, снижении барьерных свойств гломерулярной фильтрационной мембраны, уменьшении объема почечного тельца и др. Что именно было в данном случае причиной изменения объема полости капсулы, неясно; ему сопутствовали умеренная гиперемия в системе перитубулярных сосудов и структурная гетерогенность (чаще всего - умеренно выраженное полнокровие) клубочковых капилляров; мы предполагаем, что данный частотный режим ЭМИ оказывает стимулирующее действие на первичную и вторичную капиллярные системы нефрона через ЮГА, а сама капиллярная сеть является наиболее чувствительным звеном для ЭМИ.

При применении курса нерезонансного режима 73 ГГц и последующем гистологическом исследовании почки животных этой подгруппы установлены признаки достоверного влияния этой частоты не некоторые морфометри-ческие и функциональные показатели как КН, так и ЮМН (табл. 6). Размеры площади почечных телец были достоверно увеличены, так же как и полость Боуменовой капсулы. Клубочки нефронов имели широкую вариабельность как по размерам, так и по структуре, отмечено появление дольчатых клубочков, клубочков с выраженной гиперемией, клубочков с признаками пролиферации. Наружные диаметры проксимальных и дистальных канальцев были несколько увеличены, а просветы расширены. Выстилающие клетки как КН, так и ЮМН в ряде случаев имели признаки вакуолизации или зернисто-капельной дистрофии, высота их отличалась вариабельностью. Перитубуляр-ная система сосудов находилась в состоянии полнокровия, причем фокусы полнокровия чередовались с зонами ишемии. Диаметр собирательных трубочек (для КН - этот показатель определялся в составе мозговых лучей; для ЮМН - в зоне кортико-медуллярной границы) был достоверно больше контрольного уровня. По гистохимическим признакам - установлено снижение запасов гликогена в клетках канальцевого эпителия (в окраске кармином), снижение пиронинофилии ядер и цитоплазмы нефроцитов (при окраске пи-ронином по Браше), снижение уровня активности щелочной фосфатазы в щеточной каемке клеток проксимального отдела нефрона. В окраске по Футу наблюдалось изменение нормального рисунка аргирофильных волокон, наличие участков их сгущения или разрежения по ходу базальных мембран капилляров и канальцев.

В структуре мочеобразующей ткани почки животных из числа, подвергнутых ЭМИ в режиме нерезонансной частоты 144 ГГц, также найдены некоторые гистофункциональные отличия относительно группы сравнения. Прежде всего это относится к размерам почечных телец (табл. 6). Установлена более широкая, чем в контроле, а также в группах с применением резонансных режимов облучения 65 и 167 ГГц, вариабельность размеров почечных телец, а также достоверное увеличение объема мочевого пространства

капсулы Боумепа-Шумлянского. Интересно, что для этой группы животных также было установлено различие в реакции кортикальных и околомозговых нефронов: только для ЮГН зафиксировано увеличение диаметра дистальных канальцев и собирательных трубочек. Другой особенностью почки животных, подвергшихся воздействию ЭМИ с частотой 144 ГГц, была реакция капиллярной системы в виде гиперемии капилляров первичной и вторичной капиллярных сетей, что была документировано для корковых и юкстамедуллярных нефронов, а также для прямых сосудов, оплетающих тонкие канальца мозгового вещества.

Таблица 6

Морфометрнческие параметры паренхиматозных структур коркового вещества почки при изолированном воздействии различных частотных режимов ЭМИ, М+т

Морфомет- Группа 65 ГГц 167 ГГц 73 ГГц 144 ГГц

рнческие па- сравне-

раметры нии

Площадь почечных телец, 51,мкм кв. 6593,2 ±85,6 6665,2 ±22,0 6702,5 ±49,7* 7114,6 ±176,1* 6746,1 ±90,7*

Площадь про-

света Боуме-новой капсулы, 52,мкм 39,5±2,7 38,4±2,4 65,1 ±5,9* 313,3 ±38,1* 80,5±9,4*

кВ.

Площадь клу-

бочка почеч-

ного тельца 6547,1± 6555,7± 6679 6798,7 6764,1

корковых нефронов. ЯЗ, мкм кВ. 40,4 36,1 ±38,9* ±159,6* ±39,7*

Наружный

диаметр проксимального 41,9±0,8 41,8±0,5 43,8±0,9* 48,8±0,9* 42,4±1,2

канальца, й 1,

мкм

Высота неф-

роцитов проксимального 11,6+0,7 11,5+0,5 11,7+0,8 11,4±0,6 11,6+0,3

канальца, Ы,

мкм

Наружный

диаметр дис-тального ка- 30±3,8 29,6+2,4 28,9±3,7 40,8±1* 30,9±1,2

нальца, <12,

мкм

Высота неф-

роцитов дис-тального ка- 8,8±0,3 8,8±0,2 8,7±0,4 7,6±0,5* 8,5±0,3

нальца, Ь2,

мкм

Наружный диаметр просвета тонкого канальца, (13, мкм 9,4±0,3 9,2+0,2 9,6±0,4 10,3±0,4* 10±0,4*

Наружный диаметр собирательной трубочки мозгового луча, (3 4, мкм 33,8±3,4 33,4±2,9 33,5±3,5 37,5±2,2* 37±3,1*

3.3. Реактивные преобразования паренхиматозных и стромальных компонентов почки при комбинации курса иммобилизационного стресса с облучением резонансными и нерезонансными частотными режимами ЭМИ.

Масса почки в условиях комбинированного действия стресса и ЭМИ изменялась следующим образом (табл. 7)

Таблица 7

Масса почки, М±ш (мг), в условиях сочетаиного влияния стресса и низкоинтенсивного ЭМИ резонансных и нерезонансных частотных режимов

контроль Стресс («С») С+65 ГГц С+167 ГГц С+73 ГГц С+ 144ГГц

868±18,5 1120+19,7* 879+20,1** 1017+27,3*,** 537±44,9*.** 1070±30,6*,**

Примечание (здесь и в табл. 9-10): * - Р<0,05 относительно группы сравнения (контроль);

** - Р<0,05 относительно группы «стресс»

В группе животных, подвергнутых воздействию стресса с облучением ЭМИ в режиме резонансной частоты 65 ГГц, структура почки восстанавливалась наиболее динамично и полноценно. Реструктуризация касалась в той или иной степени всех паренхиматозных компонентов, микроциркуляторного русла и интерстициальной ткани. Уменьшались размеры площадей почечных телец и пространства капсулы Боумена-Шумлянского, нормализовалось кровоснабжение клубочка, хотя в большинстве кортикальных и юкстамедулляр-ных нефронов сохранялась определенная гиперемия; уменьшался наружный диаметр проксимальных и дистальных, извитых и прямых канальцев, восстанавливались нормальные размеры клеток выстилающего эпителия. Количество дистрофически измененных клеток было наименьшим среди образцов почек подопытных групп животных, переживших стресс. Практически не встречались локусы десквамации эпителия, тубулонекроза и цилиндры в просвете канальцев. Уменьшались перитубулярный и перикапиллярный отеки интерстициальной ткани, снижалась степень полнокровия капилляров первичной и вторичной системы кровоснабжения нефронов. Вместе с тем,

учитывая, что в течение стресса часть нефронов подвергалась атрофическим изменениям (очевидно, как следствие декомпенсации при неравномерном распределении крови), и таким образом, эти нефроны оказались необратимо выключенными из процесса мочеобразования, в почке сохранялась определенная структурная гетерогенность паренхимы, так как сохранившиеся в структурно-функциональном отношении нефроны принимали на себя функции мочеобразования, компенсируя необратимую убыль паренхиматозных структур.

При воздействии второй резонансной частоты 167 ГГц в комбинации со стрессом, судя по первичным данным результатов аутопсии и массометрии (масса органа, масса тела) - достоверно отличались как от группы сравнения, так и от группы «стресс» в сторону нормализации. Реструктуризация органа была выражалась в положительной динамике всех микро-морфометрических показателей. Вместе с тем, учитывая вариабельность большинства микро-морфометрических и гистохимических характеристик, и не столь выраженный процесс восстановления мочеобразующих элементов и сосудистой системы почки по сравнению с постстрессорным действием частоты 65 ГГц, можно заключить, что частота 167 ГГц у крыс обусловливает более индивидуализированный комплекс ответных реакций и оказывает некое избирательное действие на отдельные структурные компоненты почечной паренхимы в системе корковых и околомозговых нефронов.

Курс нерезонансной частоты 73 ГГц оказывал негативное влияние на структурно-функциональное состояние почки, усугубляя нарушения, вызванные иммобилизационным стрессом. Повреждающее влияние режима 73 ГГц выражалось в нарастании степени клубочковой и канальцевой дезорганизации паренхимы и дальнейшем развитии нарушений в состоянии сосудистой системы. Чрезвычайная гетерогенность отмечалась в структуре всех элементов коркового и мозгового вещества. Не приводя полностью всех мик-роморфометрических показателей корковых и юкстамедуллярных нефронов по каждой из подгрупп опыта, мы приводим гистограммы наиболее вариабельных параметров: площади капсулы Боумена - Шумлянского (52) и внешнего диаметра дистального канальца (62) (рис. 9, 10, А, Б). Морфологическое исследование почки позволило сделать заключение о преобладании атрофических изменений как клубочкового аппарата, так и канальцевой системы у кортикальных и околомозговых нефронов. Очевидно, по причине гибели значительного количества почечных телец, закупорки канальцев (цилиндры), ишемии сосудистой системы коркового и мозгового вещества, масса почки животных в этой экспериментальной группе была достоверно снижена. В целом можно сделать вывод, что по состоянию своих важнейших структурно-функциональных параметров орган находился практически на стадии декомпенсации. У животных отсутствовал аппетит, они резко потеряли в массе тела, снизились даже реакции агрессии и страха, крысы выглядели полностью изможденными.

Относительно влияния второй использованной в эксперименте нерезонансной частоты 144 ГГц, примененной в условиях стрессированного орга-

низма, можно заключить, что данный режим облучения не вызвал ярко выраженного эффекта, судя по основным структурно-функциональным характеристикам. «Наложение» двух стрессоров - 5-дневного 3-х часового стресса и курса нерезонансной 144 ГГц давало несколько неожиданный эффект в том плане, что не происходило «суммирования» отрицательных эффектов, а, наоборот, почка животных в этой подопытной группе имела определенные признаки восстановления, выраженные более слабо, чем у животных, облучавшихся резонансными частотами ЭМИ, но все же восстановления, а не усугубления отклонений, как в случае применения ЭМИ 73 ГГц. Полученные в этой части эксперимента данные подтверждают высокую избирательность влияния ЭМИ как среди резонансных, так и среди нерезонансных режимов частот, что, в свою очередь, обусловливает необходимость дальнейшего поиска наиболее эффективных вариантов ЭМИ-терапии для резонансных и совершенствование методов экранирования нерезонансных ЭМИ - воздействий. Можно сказать, что происходило определенное «привыкание» организма к стрессу, и последовательность: стресс—»-облучение нерезонансным режимом ЭМИ давало возможность постепенного восстановления морфо-функционального состояния почки - на том уровне, на котором оно в данный момент было реально выполнимо для организма.

1400 1200 1000 800 600 400

- I J I ■

Стреа-65 Стресс+73 Стресс -144

контроль Стресс Стресс+Облученне

■ Нофрон1 ■ Нефрон2

Рис. 9. Сравнение средних значений показателей S2 (мкм кв.) корковых нефронов (Нефрон 1) и околомозговых нефронов (Нефрон 2) в различных вариантах опыта

j.i

Стре« 65 7 i

'167

144 167

Облучение

62, мкм 55

50

45

40 35 г 30 25

мкм

55

50 45 40 35 30 25

С+ С+ С+ С+ 65 73 144 167 65 73 144 167

: т 4

^ I 1

С+ С+ С+ С+ 65 73 144 1 67 65 73 144 167

Рис. 10. Средние значения и 95%-ный доверительный интервал показателей Й2 (мкм) корковых нефронов (А) и околомозговых нефронов (Б) в разных вариантах опыта

3.4. Заключение

Результатами экспериментов доказано, что почка является органом, имеющим высокую чувствительность к условиям психо-эмоционального стресса с болевым компонентом (принудительная иммобилизация).

Установлено дискретное влияние различных режимов низкоинтенсивного ЭМИ на структурные компоненты кортикальных и околомозговых неф-ронов почки. Различные режимы ГГц частот оказывают неодинаковое, а иногда и разнонаправленное действие на почки, модулируя ответ этого органа при стрессе. Резонансные частоты ЭМИ не изменяют структуру здоровой почки.

Частота ЭМИ 65 ГГц оказала более яркий защитный и восстанавливающий эффект при стрессе. Считаем необходимым отметить двойственность положительного воздействия резонансных режимов: превентивное воздействие снижало повреждающее влияние последующего стресса (Полина, 2009), а постстрессорное восстановление структуры органа и соматометриче-ских показателей при последующем облучении происходило быстрее. На наш взгляд, оба этих явления могут иметь практическую значимость.

При применении ЭМИ нерезонансной частоты 73 ГГц в почке наблюдались существенные структурно-функциональные отклонения от нормы, заключающиеся в снижении объема функционально специализированных элементов паренхимы, дистрофии, цитолиза, счромально-сосудистых нарушений. По сути, даже изолированное (без стресса) влияние ЭМИ 73ГТц можно назвать неблагоприятным, стрессоподобным фактором. Курсовое воздействие нерезонансного ЭМИ в режиме «стресс+73 ГГц» имело отрицательное влияние на почки, усиливая последствия иммобилизационного стресса. Эффекты изолированного и комбинированного воздействия нерезонансной частоты 144 ГГЦ были относительно слабыми, судя по микро-морфометрическим данным почки. Гистологические изменения имелись в различных элементах корковых и околомозговых нефронов, но амплитуда реакции была значительно ниже. Отмечено усиление капиллярного кровотока, пролиферация клеток висцерального отдела почечного тельца; изменения воспалительного характера, дистрофические явления не наблюдались.

Результаты настоящих исследований открывают возможность для разработки методов направленной коррекции дисфункции органов и жизненно важных функциональных систем (эндокринной, мочевыделителыюй, сердечно-сосудистой, дыхательной) организма резонансными режимами ЭМИ. С другой стороны, установленное негативное влияние некоторых нерезонансных режимов ГГц-частот мм-диапазона длин волн требует постоянного контроля, дальнейшего уточнения их эффектов и жесткой стандартизации режимов облучения, применяемых в повседневно используемых приборах. Данные наших экспериментов, как научное обоснование, может быть использовано в ходе применения волновой терапии, основанной на ЭМИ, в практическом здравоохранении.

Выводы

1. Изолированное курсовое применение иммобилизационного стресса вызывало существенные структурные нарушения ткани почки; важным результатом эксперимента является факт различной по амплитуде реакции кортикальных и юкстамедуллярных нефронов; более выраженная реакция последних на стресс свидетельствует о снижении ресурса адаптации почки в дальнейшем.

2. Гистологическая картина почки животных, подвергнутых курсовому изолированному воздействию резонансных режимов ЭМИ 65 ГГц и 167ГГц, по основным оценочным критериям соответствовала структуре органа в группе сравнения. Обнаружен резонансный характер воздействия электромагнитного излучения частот 65 и 167 ГГц на корковое и мозговое вещество почки.

3. Курсовое применение ЭМИ в режиме нерезонансной частоты 73 ГГц вызывало в исследуемом органе структурно-функциональные отклонения от нормы, свидетельствующие о неблагоприятном воздействии ЭМИ на частоте 73 ГГц, выражающиеся в нарушении клубочкового и капальцевого аппаратов, полиморфноклеточной инфильтрации интерстиция. Эффекты нерезонансной частоты 144 ГГЦ имели ту же направленность, но были выражены слабее.

4. Результаты эксперимента свидетельствуют о полезном реструктурирующем постстрессорном влиянии резонансных режимов ЭМИ на морфо-функциональное состояние ночки. Частота ЭМИ 65 ГГц оказала более выраженный корректирующий (восстанавливающий) эффект после курса иммобилизационного стресса в сравнении с действием курса 167 ГГц.

5. Комбинация стресса и курса нерезонансного ЭМИ 73 ГГц имело определенно отрицательное влияние на орган, усиливая последствия иммобилизационного стресса, в то время как постстрессорное действие нерезонансной 144 ГГц не оказывало значимого влияния на функциональную морфологию корковых и околомозговых нефронов.

Публикации по теме диссертации: (жирным шрифтом выделены работы, опубликованные в изданиях ВАК РФ)

1. Тупикин В.Д. Влияние стресса и различных частотных режимов ЭМИ на морфофункциональное состояние почек и надпочечников / Полина Ю.В., Родзаевская Е.Б., Наумова Л.И. // Сб. работ «Вопросы морфологии 21 века»,- 2008,- С.244-246.

2. Тупикин В.Д. Гистохимические особенности коркового вещества почки при воздействии стресса и низкоинтенсивного электромагнитного излучения / Чупрова A.B., Евсеев И.С., Уварова И.А. // Сб. тезисов Всероссийской научно-практической конференции «Социальные проблемы медицины и экологии человека».- Саратов.- 2009.- С. 474-476.

3. Тупикин В.Д. Влияние НЭМИ мм- диапазона длин волн на структуру и

функцию почек изолированно и при стрессе / Коверко Я.А., Рыжкова Е.Ю. И Сб. тезисов Всероссийской научно-практической конференции «Социальные проблемы медицины и экологии человека».- Саратов.-2009.-С. 471-474.

4. Тупикин В.Д. Преобразования структуры почек и надпочечников крыс при иммобилизационном стрессе и его сочетаниях с низкоинтенсивным электромагнитным излучением / Куртукова М.О., Род-заевская Е.Б., Богомолова Н.В. // Морфология.- 2009.- Т.136, №4.-С.63.

5. Тупикин В.Д. Эффекты низкоинтенсивного электромагнитного излучения в структуре почек и надпочечников изолированно и при стрессе / Полина Ю.В., Уварова И.А., Наумова Л.И., Родзаевская Е.Б., Бугаева И.О. // Астраханский медицинский журнал.- 2010.-№1.- С. 282-285.

6. Тупикин В.Д. Гистофункциональное состояние почечной паренхимы при стрессе в эксперименте / Родзаевская Е.Б., Бугаева И.О., Уварова И.А. // Межвузовский сб. научных работ «Макро и микроморфология».- Саратов.- 2011.- вып.6.- С. 202-212.

7. Тупикин В.Д. Гистофункциональные преобразования в эндокринных и иммунных органах под влиянием различных частотных режимов ЭМИ / Полина Ю.В., Родзаевская Е.Б., Наумова Л.И. и др. // Саратовский научно- медицинский журнал,- 2009.- №1.- С. 36-40.

ТУПИКИН Владимир Дмитриевич

ИЗМЕНЕНИЯ В ТКАНЯХ ПОЧКИ ПРИ СТРЕССЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ИЗЛУЧЕНИИ РАЗЛИЧНЫХ ГГц ЧАСТОТ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Подписано в печать 19.04.2011 Бумага типогр. №1 Печать офсетная Заказ

Формат 60x84 Vi6 Гарнитура "Times" Уч.-изд. л. 1,0 Тираж 120 экз.

Издательство «Техно-Декор», Саратов, Московская, 160 (8452) 26-38-48