Морфометрические показатели функционального состояния надпочечников белых крыс и их изменение в условиях кадмиевой интоксикации при естественном и измененном фоторежиме

Каргина, Мария Вячеславовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Морфометрические показатели функционального состояния надпочечников белых крыс и их изменение в условиях кадмиевой интоксикации при естественном и измененном фоторежиме
ВАК РФ 03.03.04, Клеточная биология, цитология, гистология

Автореферат диссертации по теме "Морфометрические показатели функционального состояния надпочечников белых крыс и их изменение в условиях кадмиевой интоксикации при естественном и измененном фоторежиме"

На правах рукописи

Каргина Мария Вячеславовна

МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ НАДПОЧЕЧНИКОВ БЕЛЫХ КРЫС И ИХ ИЗМЕНЕНИЕ В УСЛОВИЯХ КАДМИЕВОЙ ИНТОКСИКАЦИИ ПРИ ЕСТЕСТВЕННОМ И ИЗМЕНЕННОМ ФОТОРЕЖИМЕ

03.03.04 - клеточная биология, цитология, гистология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 4 ОКТ 2013

Астрахань - 2013 г.

005535823

Работа выполнена на кафедре гидробиологии и общей экологии ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, доцент Котельников Андрей Вячеславович

Журавлева Галина Федоровна

доктор медицинских наук, профессор кафедры биотехнологии и биоэкологии ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет», профессор

Ложниченко Ольга Владимировна

доктор биологических наук, доцент кафедры №23 Федерального государственного казенного образовательного учреждения высшего профессионального образования Институт береговой охраны ФСБ России, доцент

Ведущая организация:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северо-Кавказский федеральный университет»

Защита состоится «23» ноября 2013 года в «14.00» на заседании диссертационного совета ДМ 212.009.01 при ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет» по адресу: 414000 г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1. Естественный институт АГУ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет» по адресу: 414056 г. Астрахань, ул. Татищева, 20а

Автореферат разослан « ¡Ь » 2013 года

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Нестеров Юрий Викторович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Исследование надпочечников представляет особый интерес, поскольку их адекватное функционирование способствует обеспечению необходимого взаимодействия целого ряда систем, отвечающих за сохранность организма и возможность его полноценного функционирования в условиях постоянного воздействия внутренних и внешних факторов (Колдышева Е.В., 2008).

Под контролем надпочечников находятся рост, развитие и функциональная активность органов и тканей. Надпочечники обеспечивают гормональную регуляцию обмена веществ, а также принимают участие в развитии адаптационных реакций организма к постоянно изменяющимся условиям окружающей среды (Барвенко А.Д., 2009; Солодкова O.A. и др., 2009; Пшукова A.A., 2009; Иванова И.К. и др., 2011).

Причиной нарушений функционирования надпочечников в результате хронического стресса являются нарушение секреторной активности клеток гипоталамуса и гипофиза, а также процессы изменения микроокружения адренокортикоцитов в разных отделах надпочечников. Функциональная активность, физиологический рост и регенерация надпочечниковых желез находится под контролем адренокортикотроп-ного гормона, нейротрансмиттеров, нейропептидов, цитокинов и разветвленной сети ростовых факторов (Hammer G.D. et al, 2005; Karpac J. et al, 2005).

Одним из факторов, способных приводить к развитию стресса, является нарушение режима освещенности. Так называемое «световое загрязнение», то есть искусственное освещение в ночное время, на сегодняшний день является частью современной жизни. Подобное воздействие можно рассматривать в качестве одного из главных стрессовых экологических факторов, которые являются причиной нарушения гомео-стаза и ускорения развития целого ряда заболеваний, особенно у людей определенных профессий (Pauley S.M., 2004; Виноградова И.А. и др., 2007).

Существует много спорных и нерешенных вопросов в отношении обусловленных сезонными факторами морфофункционального состояния систем организма, в том числе, особенностями реакций надпочечных желез на действие различных факторов окружающей среды.

В связи с интенсивным развитием промышленности, транспорта, индустриализацией и химизацией сельского хозяйства, за последние годы значительно увеличилось и продолжает нарастать поступление в окружающую среду тяжелых металлов. Данные металлы являются наиболее опасными загрязнителями окружающей среды. Они способны накапливаться в биологических объектах и оказывают на них отрицательное биологическое воздействие (Бурлакова J1.B., 2011 ; Seiler С. et al, 2012).

Одними из самых высокотоксичных экополютантов являются соединения кадмия. Как и многие другие тяжелые металлы, кадмий сравнительно легко усваивается из пищи и воды и имеет отчетливую тенденцию к накоплению в организме. Поэтому исследование, связанное с тканевыми и половыми особенностями при хронической интоксикации кадмием, имеет актуальный характер и важное значение в понимании механизмов его действия как на организм в целом, так и на отдельные органы и системы. В малых дозах кадмий имеет неспецифическое влияние на организм. Он способен на первых этапах бессимптомно накапливается в органах и тканях, что затрудняет определение его эффектов в клинических условиях (Степанова Е.В., Игнатов В.В., 2007; Вишняков А.И., Лебедев C.B., 2011). Негативное влияние тяжелых металлов обусловлено их канцерогенным и гонадотоксическим действием (Арсоева И.В., 2002; Deb S. et al, 2012; Carpenter R.L. et al, 2013). Кадмий способен вызывать химический стресс. Вместе с тем, его эффекты на организм с учетом различных экологических ус-

ловий, изучены недостаточно (Текуцкая Е.Е. и др., 1999; Erk М., Raspor В., 2000; Аргунов М.Н., Свиридов Е.М., 2003; Радцева Г.Л., Радцев Ю.А., 2010).

Одновременно с развитием токсического воздействия агента на организм начинают формироваться и адаптивные реакции, направленные на ликвидацию нарушений гомеостаза, для которых токсическое вещество играет роль пускового фактора. Это гипофизарно-адреналовая стресс-реакция. Поэтому общий токсический эффект следует рассматривать как результат токсического действия вещества и компенсаторно-защитных неспецифических реакций организма (Изатулин A.B. и др., 2011; Flora G. et al, 2012).

В связи с вышеизложенным, актуальным является исследование влияния тяжелых металлов на морфофункциональное состояние адреналовой системы с учетом сезона года и режима освещенности.

Цель исследования - изучение морфометрических показателей надпочечников белых крыс обоего пола в норме и в условиях интоксикации хлоридом кадмия в разные сезоны года и при различных режимах освещенности.

В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать сезонные особенности морфометрических показателей надпочечников белых крыс разного пола.

2. Оценить морфометрические показатели надпочечников самцов и самок при интоксикации хлоридом кадмия в разные сезоны года.

3. Проанализировать влияние режимов освещенности на морфометрические показатели надпочечников у животных разного пола.

4. Изучить влияние хлорида кадмия на морфометрические показатели надпочечников у животных разного пола в условиях изменения режимов освещенности.

Научная новизна.

Получены новые сведения о сезонных изменениях морфофункционального состояния надпочечников у животных обоего пола.

Выявлены закономерности влияния хлорида кадмия на морфометрические показатели надпочечников животных обоего пола в разные сезоны года.

Проанализированы половые особенности морфометрических показателей надпочечников в обычных условиях и при изменении режимов освещенности.

Впервые проанализирована реакция надпочечников в условиях измененных световых режимов (световой и темновой депривации) у интактных животных и при интоксикации хлоридом кадмия.

Теоретическая и практическая значимость. Полученные данные расширяют представления:

- о сезонных закономерностях изменения морфофункционального состояния органов и тканей и роли пола организма в этих изменениях;

- о роли характера светового режима в формировании морфофункционального статуса систем организма.

- об эффектах и механизмах действия токсических веществ на организм в зависимости от сезона года пола и режима освещенности

Выявленные в результате проведенных исследований закономерности указывают на необходимость учета пола и сезонных факторов при планировании и проведении экспериментальных исследований.

Результаты исследования могут быть использованы при разработке нормативов ПДК с учетом пола, сезона года и режима освещенности.

Полученные данные могут быть использованы при составлении курса лекций по физиологии, морфологии, эндокринологии и токсикологии в вузах биологического и медицинского профиля.

Результаты исследования используются при чтении лекций по дисциплинам «Физиология человека и животных», «Токсикология» в Астраханском государственном техническом университете.

Положения, выносимые на защиту:

1. Половые различия в морфометрических показателях надпочечников интактных животных наблюдаются во все сезоны года. При этом площадь коркового вещества надпочечников у самок превышает этот показатель у самцов, а наибольшие половые отличия характерны для зимнего периода года.

2. Степень и направленность изменений морфометрических показателей зон надпочечников под влиянием хлорида кадмия зависят от сезона года и пола животного.

3. Изменение режимов освещения приводит к изменению морфометрических показателей надпочечников. Характер этих изменений в разных зонах надпочечников зависит от режима освещения и пола животного.

4. Влияние хлорида кадмия на морфометрические показатели зон надпочечников зависит от пола животного и режима освещения.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и апробированы на 6-й Междунар. биогеохимической школе «Биогеохимия в народном хозяйстве: фундаментальные основы ноосферных технологий» (Астрахань, 2008); III Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы экологии и сохранения биоразнообразия» (Владикавказ, 2009); Международной научной конференции «Globalization and environment» (Beograd, 2009); Международной конференции «Первые международные Беккеровские чтения» (Волгоград, 2010); XVI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2009); IV Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы экологии и сохранения биоразнообразия России сопредельных стран (Владикавказ, 2010); IV Международной научной конференции студентов, аспирантов, молодых ученых. Научный потенциал студенчества в XXI веке (Ставрополь, 2010); Международной отраслевой научной конференции профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета (Астрахань, 2010), VI Международной Пироговской научной медицинской конференции студентов и молодых ученых (Москва, 2011), научной конференции «Современные проблемы естествознания» (Чебоксары, 2011), VIII Международной (XVII Всероссийской) Пироговской научной медицинской конференции студентов и молодых ученых (Москва, 2013).

Публикации: По материалам диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 3 в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследований, результатов исследования, обсуждения, заключения, выводов и списка литературы.

Общий объем диссертации 168 страниц с 22 таблицами и 108 рисунками. Список литературы включает 282 работы, в том числе 79 иностранных.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В главе 1 проведен анализ литературы о роли надпочечников в формировании биоритмов, изменении структурной организации надпочечников при воздействии на

организм различных повреждающих агентов, функциональном состоянии организма в зависимости от режима освещения и сезона года, влиянии кадмия на функциональные системы организма.

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Диссертационное исследование выполнено на кафедре «Гидробиология и общая экология» ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет». Исследования были выполнены на беспородных белых крысах, альбиносах серой крысы [^аНиэ поп^юш, общим количеством 216 особей. Средняя масса животных составляла к началу эксперимента 190 г. Для выявления сезонных различий в морфометрических показателях надпочечников в норме и в результате интоксикации хлоридом кадмия исследования были проведены в четыре сезона года: зимой (январь), весной (апрель), летом (июль), осенью (октябрь).

Для изучения влияния светового режима на морфометрические показатели надпочечников дополнительно были выполнены эксперименты со световой и темно-вой депривацией. Животных в течение 30 дней содержали в постоянной темноте и при постоянном освещении, после чего, не изменяя условий содержания, подвергали интоксикации хлоридом кадмия в течение 15 дней.

Животные содержались при свободном доступе к воде и пище, самцы и самки отдельно. Уход за животными, содержащимися в темноте, осуществляли при помощи фонаря с красным светофильтром. Постоянное освещение осуществляли при помощи лампы дневного света, интенсивность освещения составляла 300 люкс. Животные обоего пола были поделены на группы:

1) контроль; 2) животные, получавшие хлорид кадмия в течение 15 дней; 3) животные, находившиеся в условиях темновой депривации в течение 45 дней; 4) животные, находившиеся в условиях световой депривации в течение 45 дней; 5) животные, находившиеся в условиях темновой депривации в течение 45 дней и получавшие в последние 15 дней хлорид кадмия; 6) животные, находившиеся в условиях световой депривации в течение 45 дней и получавшие в последние 15 дней хлорид кадмия.

Интоксикацию хлоридом кадмия проводили рег ов при помощи зонда, в дозе 2 мг/100 г массы тела, ежедневно в течение 15 дней. По окончании эксперимента животных декапитировали под хлоральгидратным наркозом (25 мг/100 г массы тела, внутрибрюшинно). После декапитации надпочечники животных фиксировали в смеси Буэна. Последующую заливку в парафин осуществляли стандартным способом. Срезы толщиной 5 мкм (средняя часть органа) окрашивали гематоксилином Гарриса - эозином. Морфометрические исследования проводились во всех слоях коркового вещества и в мозговом веществе надпочечников. Площадь надпочечника рассчитывали по формуле:

4 1 '

где О/ и (¡1 - два перпендикулярных измерения надпочечника. Ширину измеряли трижды и рассчитывали среднее.

Площадь мозгового вещества рассчитывали по формуле:

¿■ = -£>2 -с/2,

4 2 2

где И2 п ¿2 - два перпендикулярных измерения мозгового вещества. Ширину измеряли трижды и рассчитывали среднее (рисунок 1).

л*

Рис. 1. Определение площади надпочечника и площади мозгового вещества

Поскольку размеры клеток, ядер и ядрышек могут служить показателем интенсивности клеточного белкового синтеза, а высокая функциональная активность клетки, как правило, сопровождается увеличением объема ядрышка, были замерены и рассчитаны объемы клеток, ядер и ядрышек. Увеличение объемов ядер, по мнению Я. Е. Хесина (1967), предполагает повышение функциональной активности клеток. Также функциональное состояние надпочечников можно оценивать по размерам секреторных клеток (Milosevic Verica et al, 2001; Солодкова О. А. и др., 2009).

Объемы клеток, ядер и ядрышек оценивали по формуле эллипсоида вращения: V=n/6-d|-d22, где db d2 - взаимно перпендикулярные диаметры объекта (dj>d2).

В процессе эксперимента было сделано около двухсот замеров диаметров клеток, ядер и ядрышек в каждой группе. При анализе результатов был также использован описательный метод гистологических препаратов. В результате статистической обработки результатов были рассчитаны средние значения изучаемых параметров и ошибки средних. Математическая обработка полученных данных, а также построение графиков и диаграмм проводилась с привлечением программы Microsoft Office Excel. Статистический анализ полученных результатов выполнен с использованием критерия Стьюдента и трехфакторного дисперсионного анализа Фишера. Значимыми считали различия при р<0,05.

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 3.1 Изменение относительной массы надпочечников в разные сезоны года

В относительной массе надпочечников сезонных колебаний у животных обоего пола не было выявлено. Во все изученные сезоны относительная масса надпочечников самок превышала этот показатель у самцов в 1,6 раза (р<0,01 для осени, р<0,001 для остальных сезонов).

3.2 Морфометрическая характеристика надпочечников самцов и самок белых крыс в разные сезоны года

При сравнении морфометрических показателей надпочечников во все сезоны года было обнаружено, что наименьшие показатели площади надпочечников и площади коркового вещества приходились на летний период, а наибольшие - на осенний. Площадь мозгового вещества самок была менее подвержена изменениям по сезонам года, по сравнению с самцами (таблица 1).

Таблица 1

Морфометрические показатели надпочечников самцов и самок белых крыс в разные сезоны

года, мм2

Сезон Пол Площадь Площадь мозгового Площадь коркового

животных надпочечника вещества вещества

Лето Самцы 4,33±0,167 0,86±0,045 3,27±0,143

Самки 4,63±0,227 0,76±0,034 3,88±0,206и

Зима Самцы 4,71±0,314 0,66±0,051 4,05±0,289

Самки 6,01±0,229" 0,83±0,040и 5,18±0,205и

Осень Самцы 5,64±0,179 0,90±0,064 4,74±0,140

Самки 6,65±0,172ии 0,89±0,053 5,76±0,138оои

Весна Самцы 4,88±0,17 0,7±0,050 4,18±0,136

Самки 5,75±0,269и 0,73±0,045 5,02±0,238ио

Примечание:0 - половые отличия;0 - р<0,05;00 - р<0,01; 000 - р<0,001.

Объемы клеток, ядер и ядрышек в слоях коркового вещества надпочечников самцов были наибольшими в летний сезон (таблица 2). Данные морфометрические показатели могут свидетельствовать о наиболее высокой функциональной активности надпочечников в этот сезон. У самок наибольшие морфометрические показатели наблюдались в клубочковом и пучковом слое в зимний и летний периоды, в сетчатом слое - в зимний период, а в мозговом веществе - в весенний и летний периоды. В результате эксперимента было отмечено, что в зимний период в пучковом слое все исследуемые показатели у самок больше чем у самцов, в летний, напротив, объем ядрышек больше у самцов. В сетчатом слое исследуемые структуры у самок больше осенью, зимой и весной, летом у самок больше только объем клеток, а ядра и ядрышки больше у самцов. В клубочковом слое у самок морфометрические показатели были выше зимой, а у самцов - осенью объемы ядрышек были больше, чем у самок.

Таблица 2

Морфометрические показатели коркового и мозгового вещества надпочечников самцов и са-_мок белых крыс в разные сезоны года, мкм3_

Корковое вещество надпочечников

Клубочковый слой

Сезон Пол V клетки V ядра V ядрышка

Зима Самцы 28,93±1,9 3,37±0,099 0,0063±0,0004

Самки 51,73±2,3иии 4,6*0,134™ 0,013±0,0007°"°

Весна Самцы 28,36±1,1 3,58±0,084 0,0084±0,0005

Самки 36,59±2,1ии 3,75±0,128 0,0076±0,0005

Лето Самцы 55,39±4 3,84±0,098 0,014±0,001

Самки 39,44±2,100 4,19±0,119° 0,018±0,0011°

Осень Самцы 22,20± 1,1 2,87±0,078 0,0057±0,0003

Самки 21,43±1,3 2,63±0,102 0,0047±0,0002й

Пучковый слой

Сезон Пол V клетки V ядра V ядрышка

Зима Самцы 32,52±2 3,36±0,108 0,0057±0,0004

Самки 59,75±3,3иии 5,47±0,156иии 0,013±0,0008и("1

Весна Самцы 35,63±1,9 3,44±0,099 0,0090±0,0004

Самки 37,62±1,9 4,70*0,2"™ 0,0094±0,0006

Лето Самцы 36,77±2,2 4,12±0,100 0,018±0,0009

Самки 43,17±2,4 4,70±0,173и 0,011±0,0008°°°

Осень Самцы 27,64±1,3 3,66±0,111 0,0052±0,0003

Самки 28,15±1,3 3,51±0,119 0,006±0,0003

Сетчатый слой

Сезон Пол V клетки V ядра V ядрышка

Зима Самцы 21,4±1,1 2,53±0,1 0,0054±0,0004

Самки 44,2±3,4Ш 4,53±0,2иио 0,012±0,0008™

Весна Самцы 24,4±1,6 2,83±0,12 0,0081±0,0004

Самки 26,2±1,2 3,29±0,09ии 0,012±0,0006й™

Лето Самцы 24±1,5 3,05±0,1 0,015±0,0009

Самки 32,2±1,7ии 2,50±0,15" 0,0071±0,0004иии

Осень Самцы 18,4±0,7 2,30±0,08 0,0048±0,0003

Самки 23,5±1ш 2,77±0,08ии 0,008±0,0006и™

Мозговое вещество надпочечников

Сезон Пол V клетки V ядра V ядрышка

Зима Самцы 43,57±2,8 5,06±0,18 0,0052±0,0004

Самки 46,03±2,1 6,48±0,19™ 0,0072±0,0003ш

Весна Самцы 43,91±2,03 6,67±0,22 0,0066±0,0003

Самки 53,82±3,13и 7,59±0,24и 0,01±0,0005иии

Лето Самцы 53,61±2,7 6,00±0,15 0,0051 ±0,0002

Самки 55,91±3,2 7,22±0,2000 0,0082±0,0005иио

Осень Самцы 31,53±1,5 5,49±0,17 0,005±0,0003

Самки 42,68±1,8ии 6,50±0,19ии 0,0051 ±0,0002

Примечание: и- половые отличия и - р<0,05; ии - р<0,01; - р<0,001.

Объем ядрышек мозгового вещества у самок превышал этот показатель у самцов, во все сезоны года, кроме осеннего, а объем ядер - во все сезоны года. Объем клеток мозгового вещества самок превышал этот показатель у самцов только в осенний и весенний периоды.

3.3 Изменение относительной массы надпочечников при интоксикации хлори-

дом кадмия в разные сезоны года Введение хлорида кадмия привело к увеличению относительной массы надпочечников у самцов, однако, не во все изученные сезоны года. Наибольшего значения этот показатель достигал в зимний период (увеличение на 86% (р<0,001) и в летний -увеличение на 67% (р<0,01). Весной введение хлорида кадмия привело к увеличению относительной массы надпочечников самцов на 33% (р<0,05). В осенний период изменений отмечено не было. У самок гипертрофия надпочечников под влиянием хлорида кадмия была выявлена только в летний период (увеличение на 53% (р<0,05)).

3.4 Морфометрическая характеристика надпочечников самцов и самок при ин-

токсикации хлоридом кадмия в разные сезоны года

Введение хлорида кадмия самцам в зимний период привело к увеличению площади надпочечников на 38% (р<0,001), площади мозгового вещества на 48% (р<0,001), площади коркового вещества на 36% (р<0,001). Весной под влиянием хлорида кадмия так же наблюдалось увеличение площади надпочечников на 21% (р<0,001), увеличение площади мозгового вещества на 22% (р<0,05), увеличение площади коркового вещества на 20,5% (р<0,001). Летом после интоксикации хлоридом кадмия изменения были отмечены в площадях надпочечников и коркового вещества, что выразилось в их увеличении на 15% (р<0,05) и 22% (р<0,01) соответственно. В зимний период под влиянием хлорида кадмия у самок, как и самцов, наблюдалось увеличение площади надпочечников на 14% (р<0,05) и площади коркового вещества на 17% (р<0,05). В летний период интоксикация хлоридом кадмия вызвала увеличение площади надпочечников на 35% (р<0,001), площади мозгового вещества на 46% (р<0,001) и площади коркового вещества на 32% (р<0,001).

Клубочковый слой у интактных животных был представлен мелкими клетками, также встречались крупные клетки. Клетки содержали крупные ядра и ядрышки. После введения хлорида кадмия наблюдалась децентрализация ядрышек, приобретение ядрами сферической формы У самцов после введения хлорида кадмия в зимний период наблюдалось увеличение клеток на 37% (р<0,001), ядер - на 28% (р<0,001) и ядрышек - на 33% (р<0,05). У самок уменьшение клеток на 50% (р<0,001) наблюдалось летом, одновременно с увеличением объемов ядрышек в 2 раза (р<0,001) (рисунки 2-5). При анализе распределения дисперсий объемов клеток, ядер и ядрышек клу-бочкового слоя можно было отметить, что наибольшую роль в формировании дисперсии признака играл фактор «сезон». На его долю приходилось 16% (р<0,001) дисперсии для клеток, 13% (р<0,001) - для ядер и 21% (р<0,001) - для ядрышек. Для клеток наименьшую роль играл фактор «пол» (0,028%), а для ядер и ядрышек - «кадмий» -0,024% и 1,23% (р<0,001) дисперсии соответственно. Сочетание факторов «се-зон+пол» наибольшее влияние оказывало на клетки и ядрышки - 10%(р<0,001) и 8,1% (р<0,001) дисперсии. Сочетание факторов «сезон+пол+кадмий» наибольшее влияние оказывало на ядра (8,87% (р<0,001) дисперсии).

Рис. 2 Клубочковый слой коркового веще ства надпочечников самцов в зимний период (гематоксилин-эозин), ув. 900*

Рис. 3 Клубочковый слои коркового вещества надпочечников самцов в зимний период после введения хлорида кадмия (гематоксилин-эозин), ув. 900"

Рис. 4 Клубочковый слой коркового веще- Рис. 5 Клубочковый слой коркового вещества ства надпочечников самок в летний период надпочечников самок в летний период после вве-(гематоксилин-эозин), ув. 900х дения хлорида кадмия (гематоксилин-эозин),

ув. 900х

В пучковом слое были замечены крупные клетки кубической или призматической формы. Ядрышки крупные. Указанные особенности могут свидетельствовать о

способности клеток к осуществлению активного синтеза гормонов. Зимой под влиянием хлорида кадмия у самцов происходило увеличение объема клеток на 25% (р<0,01), ядер на 27% (р<0,001), ядрышек на 42% (р<0,001). Летом под влиянием хлорида кадмия у самок происходило увеличение объема ядер на 13% (р<0,01), ядрышек в 3 раза (р<0,001). Увеличение размеров ядер и ядрышек можно отнести к морфологическим свидетельствам функционального напряжения большей части клеток (рисунки 6-9). При анализе распределения дисперсий объемов клеток, ядер и ядрышек пучкового слоя можно было отметить, что наибольшую роль в формировании дисперсии признака играл фактор «сезон». На его долю приходилось 12%(р<0,001) дисперсии для клеток, 10% (р<0,001) - для ядер и 13% (р<0,001) - для ядрышек. Наименьшее воздействие оказывал фактор «кадмий» на клетки (1,35% (р<0,001)) и ядрышки (0,14%), на ядра наименьшее воздействие оказывал фактор «пол» (0,41%). Наибольшее воздействие на исследуемые морфометрические факторы оказывало сочетание факторов «сезон+пол+кадмий» - 5,51% (р<0,001) для клеток, 4,265% (р<0,001) для ядер и 4,77% (р<0,001) для ядрышек.

Рис. 6 Пучковый слой коркового вещества надпочечников самцов в зимний период (гематоксилин-эозин), ув. 900*

Рис. 7 Пучковый слой коркового вещества надпочечников самцов в зимний период после введения хлорида кадмия (гематокснлин-эозин), ув. 900*

Рис. 8 Пучковый слой коркового вещества Рис. 9 Пучковый слой коркового вещества надпочечников самок в летний период (гема- надпочечников самок в летний период после токсилин-эозин), ув. 900* введения хлорида кадмия (гематоксилин-

эозин), ув. 900*

Сетчатый слой - наиболее глубокая часть коры надпочечника, прилегающая к мозговому веществу. Клетки сетчатого слоя контрольных животных были полигональной или округлой формы, несколько меньшие, чем клетки пучкового слоя. Ядра округлые, довольно крупные, содержали крупные ядрышки. После введения хлорида

кадмия в сетчатом слое наблюдалось эксцентричное расположение ядрышка. Клетки были неправильно округлой или сферической формы. В зимний период после введения хлорида кадмия у самцов происходило увеличение объема клеток на 33% (р<0,001), ядер на 32,5% (р<0,001), ядрышек на 39% (р<0,001). В летний период у самок под влиянием хлорида кадмия происходило увеличение объема ядер на 34% (р<0,001) и увеличение ядрышек в 2,8 раза (р<0,001) (рисунки 10-13). Выявленные изменения морфометрических параметров надпочечников могут свидетельствовать о повышении уровня функциональной активности сетчатого слоя под влиянием хлорида кадмия. При анализе распределения дисперсий объемов клеток, ядер и ядрышек сетчатого слоя можно было отметить, что наибольшую роль в формировании дисперсии признака играл фактор «сезон». На его долю приходилось 13,5% (р<0,001) дисперсии для клеток, 13% (р<0,001) - для ядер и ядрышек, наименьшую роль играл фактор «кадмий» для клеток (0,0015%) и ядрышек (0,43%) и фактор «пол» для ядер (1,14% (р<0,01)). Сочетание факторов «сезон+пол+кадмий» наибольшую роль играло для клеток (3,8% (р<0,001)) и ядрышек (8,34% (р<0,001)), а для ядер - сочетание факторов «сезон+кадмий» (5,27% (р<0,001)).

Рис. 10 Сетчатый слой коркового вещества надпочечников самцов в зимний период (гематоксилин-эозин), ув. 900"

Рис. 11 Сетчатый слой коркового вещества надпочечников самцов в зимний период после введения хлорида кадмия (гематоксилин-эозин), ув. 900х

Рис. 12 Сетчатый слой коркового вещества надпочечников самок в летний период (гематоксилин-эозин), ув. 900х

Рис. 13 Сетчатый слой коркового вещества надпочечников самок в летний период после введения хлорида кадмия (гематоксилин-эозин), ув. 900"

Мозговое вещество надпочечников интактных животных было представлено скоплением сравнительно крупных клеток округлой формы. Под влиянием хлорида кадмия у самцов зимой происходило увеличение объема клеток на 40% (р<0,001),

ядер на 35,5% (р<0,001), ядрышек на 39,5% (р<0,001). После интоксикации хлоридом кадмия самок в летний период вдвое увеличились объемы ядрышек (р<0,001), а объемы клеток уменьшились на 25% (р<0,05) (рисунки 13-16).

Совокупность отмеченных изменений может указывать на повышение функциональной активности клеток мозгового вещества надпочечников в ответ на интоксикацию хлоридом кадмия.

При анализе распределения дисперсий объемов клеток, ядер и ядрышек мозгового вещества можно было отметить, что наибольшую роль в формировании дисперсии признака играл фактор «сезон» для клеток и ядрышек. На его долю приходилось 5,29% (р<0,001) дисперсии для клеток и 5,21% (р<0,001) - для ядрышек. Для ядер наибольшую роль в формировании дисперсии признака играл фактор «пол» и составлял 3,9% (р<0,001). Наименьшую роль для всех исследуемых морфометрических параметров играл фактор «кадмий»: 1,455% (р<0,001) для клеток, 1,34% (р<0,01) для ядер, 1,38% (р<0,001) для ядрышек. Для клеток и ядрышек наибольшую роль играло сочетание факторов «сезон+пол+кадмий» (4,6% (р<0,001) и 9,81% (р<0,001) соответственно), а для ядер - сочетание факторов «сезон+кадмий» - 3,45% (р<0,001).

Рис. 13 Мозговое вещество надпочечников Рис. 14 Мозговое вещество надпочечников сам-самцов в зимний период (гематоксилин- цов в зимний период после введения хлорида эозин), ув. 900х кадмия (гематоксилин-эозин), ув. 900х

Рис. 15 Мозговое вещество надпочечников Рис. 16 Мозговое вещество надпочечников са-самок в летний период (гематоксилин- мок в летний период после введения хлорида эозин), ув. 900х кадмия (гематоксилин-эозин), ув. 900х

3.5 Морфометрическая характеристика надпочечников самцов и самок белых крыс при изменении режима освещенности и введении хлорида кадмия

В условиях темновой деиривации произошло уменьшение площади надпочечников у самцов на 17% (р<0,01) и у самок на 10% (р<0,05).

Интоксикация хлоридом кадмия в тех же условиях, напротив, вызвала увеличение площади надпочечников у животных обоего пола: у самцов на 15% (р<0,001), у самок на 19% (р<0,01).

В условиях световой депривации произошло уменьшение площади надпочечников у самцов на 13% (р<0,05) и у самок на 13% (р<0,01). После введения хлорида кадмия наблюдалось дальнейшее уменьшение площади надпочечников у самцов на 23% (р<0,001), у самок же изменений не было обнаружено. Площадь мозгового вещества в условиях темновой депривации у самцов и самок увеличилась: на 21% (р<0,05) у самцов и на 19% (р<0,05) у самок.

Интоксикация хлоридом кадмия вызвала уменьшение площади мозгового вещества на 24% (р<0,01), но только у самцов.

В условиях световой депривации достоверных изменений в площади мозгового вещества не наблюдалось. Хлорид кадмия в тех же условиях вызвал уменьшение площади мозгового вещества на 29% (р<0,001) только у самцов.

В условиях темновой депривации произошло уменьшение площади коркового вещества у животных обоего пола: у самцов на 25% (р<0,001), у самок на 13% (р<0,01).

Хлорид кадмия в условиях темновой депривации вызвал увеличение площади коркового вещества у самцов на 23% (р<0,001) и на 21% (р<0,01) у самок. В условиях световой депривации наблюдалось уменьшение площади коркового вещества у самцов на 17%(р<0,01), интоксикация хлоридом кадмия вызвала дальнейшее уменьшение данного параметра на 22% (р<0,01).

В условиях темновой депривации у самцов произошло увеличение объема клеток клубочкового слоя на 31% (р<0,001), ядер на 17%(р<0,01), ядрышек на 33% (р<0,01). Введение хлорида кадмия, напротив, вызвало уменьшение объема ядер на 16% (р<0,01), ядрышек на 35% (р<0,01).

У самцов в условиях световой депривации достоверные изменения наблюдались только в изменении объема ядрышек и выражаются в уменьшении объема ядрышек на 19% (р<0,05).

После воздействия хлоридом кадмия на фоне световой депривации наблюдалось увеличение объема клеток на 33% (р<0,01), ядер на 34% (р<0,001), ядрышек на 45% (р<0,001).

В условиях темновой депривации у самок произошло увеличение объема ядрышек на 33% (р<0,01). При введении хлорида кадмия на фоне темновой депривации наблюдалось увеличение объема ядер на 23% (р<0,01).

В условиях световой депривации у самок произошло увеличение объема клеток клубочкового слоя на 30% (р<0,01), объема ядрышек на 20% (р<0,01). После интоксикации хлорида кадмия на фоне световой депривации наблюдалось увеличение объема ядрышек на 42% (р<0,01) (рисунки 17-19).

т.д.+са тд. к сд. сд.+сй тд.+са тд. к сд сд.+си самцы самки

Рис. 17 Влияние хлорида кадмия на объем клеток клубочкового слоя коркового вещества надпочечников у животных разного пола в условиях изменения режимов освещенности Здесь и далее: С.Д. - световая депривация; Т.Д. - темновая депривация * - отличия по влиянию депривации; + - отличия по воздействию СсГСЬ; * - р < 0,05; ** - р < 0,01; *** - р < 0,001; + - р < 0,05; ^ - р < 0,01; +++ - р < 0,001.

т.д.+ся тд. к сд. сд.+сй тд.+сс! т.д. к сд сд.+са

самцы самки

Рис. 18 Влияние хлорида кадмия на объем ядер клубочкового слоя коркового вещества надпочечников у животных разного пола в условиях изменения режимов освещенности

тд.+са т.д. к сд. сд.+са тд.+са тд. к сд сд.+си самцы самки

Рис. 19 Влияние хлорида кадмия на объем ядрышек клубочкового слоя коркового вещества надпочечников у животных разного пола в условиях изменения режимов освещенности

В условиях темновой депривации произошло увеличение объема клеток пучкового слоя у самцов на 26% (р<0,01), и ядрышек на 33% (р<0,01). Эти изменения могут свидетельствовать о снижении адаптационных резервов пучковой зоны, о невозможности формирования адекватной стресс-реакции и трудностях восстановления гомео-стаза. Интоксикация хлоридом кадмия на фоне темновой депривации вызывала уменьшение объема ядрышек на 20,5% (р<0,05) и увеличение объема ядер на

13% (р<0,05). В условиях световой депривации наблюдалось увеличение объема клеток пучкового слоя у самцов на 29% (р<0,05), уменьшение объема ядер на 11% (р<0,01). При введении хлорида кадмия на фоне световой депривации наблюдалось увеличение объема ядер на 26% (р<0,001) и ядрышек на 48% (р<0,001). В условиях темновой депривации у самок происходило увеличение объема клеток на 28% (р<0,05), ядер на 19% (р<0,001), ядрышек на 39% (р<0,01). У самок в условиях световой депривации наблюдалось увеличение объема клеток на 30% (р<0,05), объема ядер на 18,5% (р<0,01), объема ядрышек на 35% (р<0,01) (рисунки 20-22).

т.д.+сат.д. к с.д. с.д.+сй т.д.+с<! т.д. к с.д с.д.+са

самцы самки

Рис. 20 Влияние хлорида кадмия на объем клеток пучкового слоя коркового вещества надпочечников у животных разного пола в условиях изменения режимов освещенности

Рис. 21 Влияние хлорида кадмия на объем ядер пучкового слоя коркового вещества надпочечников у животных разного пола в условиях изменения режимов освещенности

0,014

3 0,012

0,01 I 0,008 | 0,006 1 0,004

° 0,002

т.д.+сй т.д. к с.д. с.д.+га т.д.*сй т.д. к с.д

самцы самки

Рис. 22 Влияние хлорида кадмия на объем ядрышек пучкового слоя коркового вещества надпочечников у животных разного пола в условиях изменения режимов освещенности

У самцов в условиях темновой депривации произошло увеличение объема клеток сетчатого слоя на 36% (р<0,001), ядер на 22% (р<0,001), ядрышек на 31% (р<0,01) что может указывать на более интенсивный уровень метаболизма и мобилизацию внутренних резервов. Введение хлорида кадмия на фоне темновой депривации, напротив, вызывало уменьшение объема клеток на 24%(р<0,01), ядрышек на 29% (р<0,05).

Пребывание в условиях световой депривации вызвало увеличение объема клеток у самцов на 17% (р<0,05). При введении хлорида кадмия в тех же условиях наблюдалось увеличение объема ядер на 25% (р<0,001) и ядрышек на 46% (р<0,01).

В условиях темновой депривации произошло увеличение объема ядер сетчатого слоя у самок на 14% (р<0,01). При введении хлорида кадмия на фоне темновой депривации наблюдалось уменьшение объема ядер сетчатого слоя у самок на 11% (р<0,05). В условиях световой депривации у самок наблюдалось увеличение объема ядер на 10% (р<0,05), уменьшение объема ядрышек на 37,5% (р<0,001) (рисунки 23-25).

При введении хлорида кадмия на фоне световой депривации наблюдалось уменьшение объема ядер на 10%(р<0,05). Уменьшение объемов ядрышек сетчатого слоя можно объяснить снижением пролиферативной активности его клеток, т.к. по сведениям некоторых авторов (Баранова Т.Ю., 2007) данный слой является источником пополнения клеточной популяции обоих слоев (пучкового и сетчатого).

. 30 ' * ^ *

Ч 1Ж Ш

Т.Д.+С<1 Т.Д. К С.Д. С.Д.+Сс! Т.Д.+Сс1 Т.Д. К С.Д С.Д.+С<1 самцы самки

Рис. 23 Влияние хлорида кадмия на объем клеток сетчатого слоя коркового вещества надпочечников у животных разного пола в условиях изменения режимов освещенности

* * *

мт

Т.Д.+ОЗ Т.Д. К С.Д. С.Д.+С<1 Т.Д.+Сс! Т.д. К С.Д С.Д.+Сс1 самцы самки

Рис. 24 Влияние хлорида кадмия на объем ядер сетчатого слоя коркового вещества надпочечников у животных разного пола в условиях изменения режимов освещенности

5 0,008

в 0,006

I 0,004 1

8 0,002

о ■

Т.Д.-Ю! Т.Д. К С.Д. С.Д.+СЙ Т.Д.+С1| т.д. к с.д с.д. самцы самки

Рис. 25 Влияние хлорида кадмия на объем ядрышек сетчатого слоя коркового вещества надпочечников у животных разного пола в условиях изменения режимов освещенности

Мозговое вещество надпочечников самок было устойчиво к обоим видам де-привации, а у самцов происходило увеличение морфометрических показателей только при темновой депривации (увеличение объемов ядрышек на 44% (р<0,001), клеток -на 38% (р<0,001)).

В мозговом веществе у самцов при введении хлорида кадмия на фоне темновой депривации произошло резкое уменьшение объемов ядрышек (53% (р<0,001)), что может свидетельствовать о снижении функциональной активности.

При световой депривации, наоборот, произошло увеличение объемов ядрышек на 24% (р<0,05). У самок мозговое вещество отреагировало только на введение хлорида кадмия на фоне световой депривации, что выразилось в значительном увеличении объемов ядрышек (41% (р<0,01)) (рисунки 26-27).

Известно, что стресс изменяет структуру физиологических ритмов. Вследствие этого циркадианная система крыс проявляет различную чувствительность к неблагоприятным факторам, в зависимости от времени их проявления (Шрейм Халед Махмуд, 2005).

В ранее проведенных нами экспериментах по влиянию хлорида кадмия было отмечено, что без воздействия депривации самцы на введение хлорида кадмия в большей степени реагируют зимой увеличением морфометрических показателей надпочечников. Эта активация стероидогенеза, очевидно, мера защиты организма в ответ на стресс. При этом чрезмерная активация коры надпочечников рассматривается как срыв адаптационных механизмов (Баранова Т.Ю., 2007).

Глюкокортикоиды могут рассматриваться как факторы адаптации, препятствующие проявлению избыточного стресса. В дневных условиях глюкокортикоиды не могут вызвать механизм повышения высвобождения дофамина и двигательную активность, так как низок уровень эндогенных глюкокортикоидных гормонов в крови (Шабанов П.Д. и др., 2003).

60 з 50 о 40 | 30

§ 20

о 10

т.д+с<1тд к с.д с.д +сс1 самцы

т-д.+са т.д к с.д с.д +са

самки

Рис. 26 Влияние хлорида кадмия на объем клеток мозгового вещества надпочечников у животных разного пола в условиях изменения режимов освещенности

0,012

+ +

| 0,01

1 0,008 то

1 0,006 §

2 0,004

О)

о 0,002 0

т.д.+са т.д. к с.д. с.д.+сй

самцы

т.д.+с<1 т.д. к с.д с.д.+сй самки

Рис. 27 Влияние хлорида кадмия на объем ядрышек мозгового вещества надпочечников у животных разного пола в условиях изменения режимов освещенности

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Морфофункциональные характеристики коркового и мозгового веществ надпочечников имеют выраженную циркадианную периодичность. При этом синхронность циркадианных ритмов является отражением адаптации к условиям среды и свидетельствует о нормальном физиологическом состоянии организма. После изменения режима освещения суточные ритмы перестраиваются в соответствии с новыми условиями среды. Продолжительное, значительное по силе воздействие стрессоров ведет к десинхронизации функций, перенапряжению и истощению резервов организма (Джандарова Т.Н., 2003). Проведенный нами комплексный анализ сезонных изменений морфометрических показателей надпочечников показал, что воздействие хлоридом кадмия существенно изменяет морфометрические характеристики надпочечников. Замечено, что морфометрические показатели кортикоцитов самок существенно повышались. В ответной реакции на действие повреждающих факторов важная роль принадлежит коре надпочечников. Воздействуя на все виды обмена веществ, гормоны коры надпочечников обеспечивают поддержание постоянства внутренней среды организма и его адаптацию к неблагоприятным условиям (ХаринаВ.В., 1983). В условиях токсического воздействия проявляется неоднотипная реакция разных слоев коркового вещества надпочечников. По мнению В.В. Хариной (1983), при сравнении всех трех слоев коркового вещества, сетчатый слой отличается наименьшей интенсивностью гистохимических реакций. Однако в наших экспериментах в пучковом и сетчатом слоях коркового вещества отмечаются ярко выраженные морфометрические

изменения надпочечников, по которым можно сделать вывод об активном включении данных слоев в адаптивную реакцию. Из данных литературы известно, что 60% площади срезов органа занимает пучковый слой коркового вещества. Наибольшие размеры клеток различными авторами выявлены в пучковом слое, но в исследованиях И. С. Стоменской (2003) наиболее крупные клетки найдены в клубочковом слое коркового вещества. В наших исследованиях наибольшие размеры клеток были обнаружены в пучковом слое, как у самцов, так и у самок. Но в летний период у самцов размер клеток был больше в клубочковом слое. Размеры клеток, ядер и ядрышек изменялись в зависимости от времени года и пола животных. Важнейшее значение биологических ритмов в реализации приспособительных реакций подтверждено исследованиями механизмов процесса адаптации к влиянию разнообразных факторов окружающей среды (Ермакова Е.В., 2001). В изучении сезонных отличий в морфометрических параметрах надпочечников наибольшие значения для самцов были характерны в летний период, то есть в период, когда длина светового дня максимальна. Таким образом, данные, полученные в экспериментах с депривацией, соотносятся с сезонной активностью коркового вещества надпочечников самцов. Мозговое вещество надпочечников самок устойчиво к обоим видам депривации, а корковое - к световой. В условиях темновой депривации наблюдалось увеличение площади коркового вещества у животных обоего пола.

Таким образом, выявлено, что морфометрический профиль надпочечников белых крыс после воздействия хлоридом кадмия существенно зависит от пола, сезона года и режима освещения. Хлорид кадмия вызвал значительные изменения морфометрических показателей слоев коркового вещества и мозгового вещества.

ВЫВОДЫ

1. Сезонные изменения морфометрических показателей надпочечников интактных белых крыс по-разному проявляются в различных зонах надпочечников и зависят от пола животного. В зимний период во всех слоях коркового вещества исследуемые морфометрические показатели самок больше, чем у самцов (р>0,001). В мозговом веществе объемы ядер самок превышают этот показатель у самцов во все сезоны года: в зимний и летний сезоны (р>0,001), в осенний (р>0,01), в весенний (р>0,05), а объемы ядрышек во все сезоны, кроме осеннего: в весенний и летний сезоны (р>0,001), а в зимний (р>0,01). Половые различия морфометрических показателей надпочечников интактных животных проявляются во все сезоны года, особенно зимой.

2. Интоксикация хлоридом кадмия самцов вызывает увеличение площади коркового вещества надпочечников во все сезоны года, кроме осеннего. Наибольшее увеличение отмечено зимой (р>0,001). Также в зимний период наблюдается существенное увеличение площади мозгового вещества (р>0,001). Характер и направленность изменений объемов клеток, ядер и ядрышек в корковом и в мозговом веществе под влиянием хлорида кадмия зависит от сезона года. Наиболее выраженные изменения наблюдаются в зимний период, что выражается в их увеличении.

3. Интоксикация хлоридом кадмия самок наибольшее влияние на морфометрические показатели надпочечников оказывает летом, вызывая увеличение площади коркового и мозгового веществ (р>0,001). В клубочковом слое отмечено увеличение объемов ядрышек в два раза, при этом объем клеток снижается (р>0,001). В пучковом и сетчатом слоях объемы ядрышек увеличиваются втрое (р>0,001). В мозговом веществе вдвое увеличивается объем ядрышек (р>0,001), а объемы клеток уменьшаются (р>0,05).

4. Темновая депривация приводит к уменьшению площади коркового вещества у самок (р>0,01) и у самцов (р>0,05) и увеличению площади мозгового вещества у животных обоего пола (р>0,05). В клубочковом и пучковом слое у животных обоего пола происходит увеличение объемов ядрышек (р>0,01). В сетчатом слое у самцов происходит увеличение объемов клеток, ядер (р>0,001) и ядрышек (р>0,01), а у самок только ядер (р>0,01). В мозговом веществе самцов происходит увеличение объемов клеток и ядрышек (р>0,001). У самок же исследуемые морфометрические показатели в мозговом веществе не изменяются.

5. Световая депривация не оказывает существенного влияния на площадь коркового и мозгового вещества самок. При этом происходит увеличение объемов клеток и ядрышек в клубочковом и пучковом слоях (р>0,01), в сетчатом слое происходит уменьшение объемов ядрышек (р>0,001) и увеличение объемов ядер (р>0,05). У самцов в условиях световой депривации происходит снижение площади коркового вещества (р>0,01), при этом происходит увеличение объемов клеток в пучковом и сетчатом слоях (р>0,05). В мозговом веществе у самцов происходит увеличение объемов клеток и уменьшение объемов ядрышек, а у самок - уменьшение объемов ядер (р>0,05).

6. Воздействие хлоридом кадмия на фоне темновой депривации приводит к уменьшению площади мозгового вещества только у самцов (р>0,01), площадь коркового вещества, напротив, увеличивается у животных обоего пола. В клубочковом слое у самцов происходит уменьшение размеров ядер и ядрышек (р>0,01), в пучковом слое -уменьшение объема ядрышек и увеличение объемов ядер (р>0,05), а в сетчатом слое -уменьшение объемов клеток (р>0,01) и ядрышек (р>0,05). У самок существенные изменения отмечены только в клубочковом и сетчатом слоях: в клубочковом слое происходит увеличение объема ядер (р>0,01), а в сетчатом, напротив, уменьшение (р>0,05). В мозговом веществе реакция на введение хлорида кадмия выявлена только у самцов, что проявляется в уменьшении объемов ядрышек (р>0,001).

7. Введение хлорида кадмия на фоне световой депривации у самцов вызывает уменьшение площади мозгового и коркового вещества. При этом, во всех слоях коркового вещества происходит увеличение объемов ядер и ядрышек (р>0,001). У самок в этих условиях в клубочковом слое происходит увеличение объемов ядрышек (р>0,01), а в сетчатом уменьшение объемов ядер (р>0,05). В мозговом веществе у животных обоего пола происходит увеличение объемов ядрышек. Также выявлено разнонаправленное изменение объемов ядер: увеличение у самцов (р>0,01) и уменьшение у самок (р>0,05). Изменений объема клеток в данных условиях у животных обоего пола выявлено не было.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Результаты исследования могут быть использованы при разработке нормативов ПДК с учетом пола, сезона года и режима освещенности. Результаты исследования могут использоваться при составлении курса лекций по физиологии, морфологии, эндокринологии и токсикологии в вузах биологического и медицинского профиля.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Котельникова, C.B., Котельников, A.B., Каргина, М.В. Сезонные особенности морфофунк-ционального состояния надпочечников белых крыс в норме и при воздействии солью кадмия / C.B. Котельникова, A.B. Котельников, М.В. Каргина // Тез. 6-й Междунар. биогеохимической школы «Биогеохимия в народном хозяйстве: фундаментальные основы ноосферных технологий» (Астрахань, 22-25 сентября 2008 г.). - 2008. - С. 157-158

2. Каргина, M.B. Влияние соли кадмия на морфофункциональное состояние надпочечников у животных разного пола. / М.В. Каргина // Материалы докладов XVI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов». - М.: Издательство МГУ. -2009. - URL: http://www.lomonosov-msu.ni/2009A

3. Котельникова, C.B., Котельников, A.B., Каргина, М.В. / C.B. Котельникова, A.B. Котельников, М.В. Каргина // Влияние соли кадмия на функциональное состояние надпочечников в разные сезоны года Сб. статей III Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы экологии и сохранения биоразнообразия»; Сев.-Осет. ин-т гум. и соц. ис-след. им. В.И. Абаева. - Владикавказ. - 2009. - С. 187-190

4. Kotelnikova, S.V., Kotelnikov, A.V., Kargina, M.V. Influence of salt of cadmium on morpho-functional condition of adrenal glands at animal of different sexes Book of Abstracts of Intern, sei. conf. «Globalization and environment» / S.V. Kotelnikova, A.V. Kotelnikov, M.V. Kargina // (Beograd, 22-24 April, 2009). - Beograd. Zemun: Akademska izdanja. - 2009. - Str. 37

5. Котельникова, C.B., Котельников, A.B., Каргина, М.В. Особенности морфофункциональ-ного состояния надпочечников белых крыс в условиях интоксикации солью кадмия в зимний и летний периоды / C.B. Котельникова, A.B. Котельников, М.В. Каргина // Вестник Астраханского государственного технического университета - Астрахань: Изд-во АГТУ. - 2009. -№ 48. - С. 94-96

6. Каргина, М.В. Морфофункциональное состояние надпочечников самцов и самок белых крыс в условиях кадмиевой интоксикации в разные сезоны года / М.В. Каргина // Научный журнал «Современные проблемы науки и образования». Российская академия естествознания. - 2009.-№ 3. - С. 17-18

7. Каргина, М.В. Изменения морфофункциональной структуры зон надпочечников под воздействием хлорида кадмия / М.В. Каргина // Сборник научных трудов по материалам конференции «Первые международные Беккеровские чтения». - Волгоград. Волгоградский государственный университет. - 2010. - С. 395-396

8. Каргина, М.В. Изменение морфофункциональной структуры надпочечников самцов и самок белых крыс в различные сезоны года / М.В. Каргина // Актуальные проблемы экологии. Материалы IV Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы экологии и сохранения биоразнообразия России сопредельных стран. - Владикавказ. - 2010. - С. 181-185

9. Каргина, M.B. Die Indexveranderung Der Nebennieren Unter Der Einwirkung Des Kadmiumchlorids. / M.B. Каргина // «Научный потенциал студенчества в XXI веке. IV Международная научная конференция студентов, аспирантов, молодых ученых. - Ставрополь. - 2010. - С. 363364

10. Каргина, М.В. Изменение органного индекса надпочечников самцов и самок белых крыс под влиянием хлорида кадмия / М.В. Каргина // Вестник Российского государственного медицинского университета. - 2010. - Спец. выпуск №2. - С. 497.

11. Котельникова, C.B., Котельников, A.B., Каргина, М.В. Изменение площади зон надпочечников в разные сезоны года / C.B. Котельникова, A.B. Котельников, М.В. Каргина // Тезисы докладов Международной отраслевой научной конференции профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета, посвященной 80-летию основания Астраханского государственного технического университета - АГТУ (54 ППС). - Астрахань: Изд-во АГТУ. - 2010. - С. 57-58

12. "Котельникова, C.B., Теплый, Д.Л., Котельников, A.B., Каргина, М.В., Шараева, Г.А. Сезонные и половые особенности гравиметрических показателей эндокринных и иммунных органов в условиях кадмиевой интоксикации / C.B. Котельникова, Д.Л. Теплый, A.B. Котельников, М.В. Каргина, Г.А. Шараева. // Естественные науки. Журнал фундаментальных и прикладных исследований. - Астрахань. - 2011. - №4(37). - С. 103-110

13. Каргина, М.В. Влияние нарушения режима освещенности на надпочечники белых крыс. / М.В. Каргина // Вестник Российского государственного медицинского университета. - 2011. -Спец. выпуск №1. - С. 182-183

14. Котельникова, C.B., Каргина, М.В., Морфофункциональное состояние надпочечников белых крыс в условиях интоксикации кадмием при изменении светового режима / C.B. Котельникова, MB. Каргина // Современные проблемы естествознания: сборник научных статей.- Чебоксары. - 2011. - С. 92-94

15. "Котельникова, C.B., Котельников, A.B., Каргина, М.В. Морфофункциональное состояние надпочечников белых крыс в условиях токсического стресса, вызванного солью кадмия, в зимний и летний периоды / C.B. Котельникова, A.B. Котельников, М.В. Каргина // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2011. -Т.151. - №2. - С. 215-218

16. Каргина, М.В. Влияние хлорида кадмия на функциональное состояние надпочечников у животных разного пола в условиях изменения режимов освещенности / М.В. Каргина // Вестник Российского государственного медицинского университета. - 2013. - Спец. выпуск JVol.^-C. 155-156

17. 'Каргина, М.В., Котельникова, C.B., Котельников, A.B. Морфометрические показатели надпочечников белых крыс при содержании в условиях естественных и искусственных фоторежимов / М.В. Каргина, C.B. Котельникова, A.B. Котельников // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 4. - URL: http://www.science-education.ru/l 10-9830

*- статьи, опубликованные в журналах, рекомендованных ВАК РФ

¿<»л

I '

Заказ № 0160/13 Отпечатано 11.10.2013 г. Тир. 100 экз. Гарнитура Times New Roman. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,4 Типография ООО « Альфа Принт » Ю.а.: 414004, г. Астрахань, ул. Б. Алексеева 30/14 e-mail: Alfager@rambler.ru тел: 89033485666

АльфА

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Каргина, Мария Вячеславовна, Астрахань

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

Специальность 03.03.04 - клеточная биология, цитология, гистология

04201 451 489

На правах рукописи

Каргина Мария Вячеславовна

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель:

доктор биологических наук, доцент

Котельников Андрей Вячеславович

Астрахань-2013

-2-

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 5

Глава I Обзор литературы 11

1.1 Роль надпочечников в формировании биоритмов 11

1.2 Изменение структурной организации надпочечников при адаптации организма к различным повреждающим агентам 18

1.3 Функциональное состояние организма в зависимости от режима освещения и сезона года 25

1.4 Влияние кадмия на функциональные системы организма 31 Глава II Материалы и методы исследования 42 Глава III Результаты исследования 47

3.1 Относительная масса надпочечников самцов и самок белых крыс в разные сезоны года 47

3.1.1 Морфометрическая характеристика надпочечников самцов и самок белых крыс в разные сезоны года 47

3.1.2 Морфометрические показатели клубочкового слоя коркового вещества надпочечников самцов и самок белых крыс в разные сезоны

года 49

3.1.3 Морфометрические показатели пучкового слоя коркового вещества надпочечников самцов и самок белых крыс в разные сезоны года 54

3.1.4 Морфометрические показатели сетчатого слоя коркового вещества надпочечников самцов и самок белых крыс в разные сезоны года 59

3.1.5 Морфометрическая характеристика мозгового вещества надпочечников самцов и самок белых крыс в разные сезоны года 64

3.2 Изменение относительной массы надпочечников при интоксикации хлоридом кадмия в различные сезоны года 69

3.2.1 Морфометрическая характеристика надпочечников самцов и самок при интоксикации хлоридом кадмия в различные сезоны года 70

3.2.2 Влияние хлорида кадмия на клубочковый слой коркового вещества надпочечников 73

-33.2.3 Влияние хлорида кадмия на пучковый слой коркового вещества надпочечников 79

3.2.4 Влияние хлорида кадмия на сетчатый слой коркового вещества надпочечников 86

3.2.5 Влияние хлорида кадмия на мозговое вещество надпочечников 93 3.3 Изменение морфометрических показателей надпочечников у животных разного пола при изменении режима освещенности и

введении хлорида кадмия 100

3.3.1 Влияние хлорида кадмия на клубочковый слой коркового вещества надпочечников у животных разного пола в условиях изменения режима освещенности 103

3.3.2 Влияние хлорида кадмия на пучковый слой коркового вещества надпочечников у животных разного пола в условиях изменения режимов

о свещенно сти 108

3.3.3 Влияние хлорида кадмия на сетчатый слой коркового вещества надпочечников у животных разного пола в условиях изменения режимов освещенности 113

3.3.4 Влияние хлорида кадмия на мозговое вещество надпочечников у животных разного пола в условиях изменения режимов освещенности 118 Глава IV Обсуждение результатов 123 Заключение 134 Выводы 137 Список литературы 139

Принятые сокращения и условные обозначения

АКТГ - адренокортикотропный гормон Т.Д. -темновая депривация С.Д. - световая депривация

ГГАС - гипоталамо-гипофизарно-адреналовая система ЦНС - центральная нервная система СХЯ - супрахиазматическое ядро

ГГНС - гипоталамо-гипофизарно надпочечниковая система

-5-ВВЕДЕНИЕ

Причиной нарушений функционирования надпочечников в результате хронического стресса являются нарушение секреторной активности клеток гипоталамуса и гипофиза, а также процессы изменения микроокружения адренокортикоцитов в разных отделах надпочечников. Функциональная активность, физиологический рост и регенерация надпочечниковых желез находится под контролем адренокортикотропного гормона, нейротрансмиттеров, нейропептидов, цитокинов и разветвленной сети ростовых факторов (Hammer G.D. et al, 2005; Karpac J. et al, 2005).

Одним из факторов, способных приводить к развитию стресса, является нарушение режима освещенности. Так называемое «световое загрязнение», то есть искусственное освещение в ночное время, на сегодняшний день является частью современной жизни. Подобное воздействие можно рассматривать в качестве одного из главных стрессовых экологических факторов, которые являются причиной нарушения гомеостаза и ускорения развития целого ряда заболеваний, особенно у людей определенных профессий (Pauley S.M., 2004; Виноградова И.А. и др., 2007).

Одними из самых высокотоксичных экополлютантов являются соединения кадмия. Как и многие другие тяжелые металлы, кадмий сравнительно легко усваивается из пищи и воды и имеет отчетливую тенденцию к накоплению в организме. Поэтому исследование, связанное с тканевыми и половыми особенностями при хронической интоксикации кадмием, имеет актуальный характер и важное значение в понимании механизмов его действия как на организм в целом, так и на отдельные органы и системы. В малых дозах кадмий имеет неспецифическое влияние на организм. Он способен на первых этапах бессимптомно накапливается в органах и тканях, что затрудняет определение его эффектов в клинических условиях (Степанова Е.В., Игнатов В.В., 2007; Вишняков А.И., Лебедев С.В., 2011). Негативное влияние тяжелых металлов обусловлено их канцерогенным и гонадотоксическим действием (Арсоева И.В., 2002; Deb S. et al, 2012; Carpenter R.L. et al, 2013). Кадмий способен вызывать химический стресс. Вместе с тем, его эффекты на организм с учетом различных экологических условий, изучены недостаточно (Текуцкая Е.Е. и др., 1999; Erk М., Raspor В., 2000; Аргунов М.Н., Свиридов Е.М., 2003; Радцева Г.Л., Радцев Ю.А., 2010).

Одновременно с развитием токсического воздействия агента на организм начинают формироваться и адаптивные реакции, направленные на ликвидацию

нарушений гомеостаза, для которых токсическое вещество играет роль пускового фактора. Это гипофизарно-адреналовая стресс-реакция. Поэтому общий токсический эффект следует рассматривать как результат токсического действия вещества и компенсаторно-защитных неспецифических реакций организма (Изатулин A.B. и др., 2011; Flora G. et al, 2012).

В связи с вышеизложенным, актуальным является исследование влияние тяжелых металлов на морфофункциональное состояние адреналовой системы с учетом сезона года и режима освещенности.

1. Исследовать сезонные особенности морфометрических показателей надпочечников белых крыс разного пола.

Научная новизна.

Теоретическая и практическая значимость.

Полученные данные расширяют представления:

- о роли характера светового режима в формировании морфофункционального статуса систем организма.

-94. Влияние хлорида кадмия на морфометрические показатели зон надпочечников зависит от пола животного и режима освещения.

Методология и методы исследования. Диссертационное исследование выполнено на кафедре «Гидробиология и общая экология» ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет». Объектом исследования послужили 216 молодых половозрелых (6 месяцев) белых крыс обоего пола. При выполнении исследований были использованы гистологические и статистические методы. Интоксикацию хлоридом кадмия проводили в дозе 2 мг/100 г массы тела в течение 15 дней внутрижелудочно. Для изучения влияния роли светового фактора в реакции организма на токсический стресс, дополнительно были выполнены эксперименты со световой и темновой депривацией. Животных в течение 30 дней содержали в постоянной темноте и при постоянном освещении, после чего, не изменяя условий содержания, подвергали интоксикации хлоридом кадмия в течение 15 дней.

После декапитации надпочечники животных фиксировали в смеси Буэна. Последующую заливку в парафин осуществляли стандартным способом. Срезы толщиной 5 мкм (средняя часть органа) окрашивали гематоксилином Гарриса -эозином. Для измерения морфометрических показателей фотографии срезов переводили в электронный вид и обрабатывали с помощью инструмента «Измерение» программы Photoshop. Морфометрические исследования проводились во всех зонах коркового вещества и в мозговом веществе надпочечников.

Поскольку размеры клеток, ядер и ядрышек могут служить показателем интенсивности клеточного белкового синтеза, а высокая функциональная активность клетки, как правило, сопровождается увеличением объема ядрышка, были замерены и рассчитаны объемы клеток, ядер и ядрышек (Milosevic Verica et al, 2001; Солодкова О. А. и др., 2009). Объемы клеток, ядер и ядрышек оценивали по формуле эллипсоида вращения:

V=7t/6-drd22, где

di, d2 - взаимно перпендикулярные диаметры объекта (di>d2).

-10В процессе эксперимента было сделано около двухсот замеров диаметров клеток, ядер и ядрышек в каждой группе. Статистический анализ полученных результатов выполнен с использованием критериев Стьюдента и Фишера.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и апробированы на 6-й Междунар. биогеохимической школе «Биогеохимия в народном хозяйстве: фундаментальные основы ноосферных технологий» (Астрахань, 2008); III Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы экологии и сохранения биоразнообразия» (Владикавказ, 2009); Международной научной конференции «Globalization and environment» (Beograd, 2009); Международной конференции «Первые международные Беккеровские чтения» (Волгоград, 2010); XVI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2009); IV Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы экологии и сохранения биоразнообразия России сопредельных стран (Владикавказ, 2010); IV Международной научной конференции студентов, аспирантов, молодых ученых. Научный потенциал студенчества в XXI веке (Ставрополь, 2010); Международной отраслевой научной конференции профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета, посвященной 80-летию основания Астраханского государственного технического университета -АГТУ (54 НИМ) (Астрахань, 2010), VI Международной Пироговской научной медицинской конференции студентов и молодых ученых (Москва, 2011), научной конференции «Современные проблемы естествознания» (Чебоксары, 2011), VIII Международной (XVII Всероссийской) Пироговской научной медицинской конференции студентов и молодых ученых (Москва, 2013).

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1 Роль надпочечников в формировании биоритмов

Биологические ритмы можно рассматривать как универсальный и незаменимый инструмент адаптации организма к переменчивым условиям окружающей среды. Биологические ритмы являются неотъемлемой частью всего проявления живого: от функционирования субклеточных структур, клеток, тканей, органов до сложных поведенческих реакций, как отдельных организмов, так и целых популяций и экологических систем (Шрейм Халед Махмуд, 2005).

В живом организме ритмические колебания физиологических функций являются единой системой, в которой все процессы строго упорядочены и последовательны (Джандарова Т. И., 2003).

Различные физиологические системы имеют разную инертность и скорость адаптации к различным условиям окружающей среды, в результате чего новые условия окружающей среды могут вызвать внутреннюю десинхронизацию, то есть нарушение стабильной согласованности функций и изменение обычных фазовых углов между ними

Следствиями резких и внезапных изменений временной среды может быть секреция гормона в фазу, когда чувствительность к нему клеток-мишеней минимальна, регуляторы-антагонисты начинают действовать в одно и то же время, нарушается естественная последовательность событий, результат «опережает» причину (Мельников В. Н., 1984).

Для изучения многих биоритмологических закономерностей и процессов эндокринная система млекопитающих может считаться наиболее перспективной. Отдельные �

Информация о работе

Каргина, Мария Вячеславовна
кандидата биологических наук
Астрахань, 2013
ВАК 03.03.04

Диссертация

Морфометрические показатели функционального состояния надпочечников белых крыс и их изменение в условиях кадмиевой интоксикации при естественном и измененном фоторежиме - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы