Skip to Content

Сравнительный анализ морфофункциональных изменений в селезенке под влиянием экспериментального светового десинхроноза

ID: 2022-05-6-A-19882
Оригинальная статья
СГМУ им. В.И. Разумовского

Резюме

Введение. В современном мире нарушения естественных биологических ритмов, в частности световой десинхроноз, получили широкое распространение. Интенсивное световое воздействие оказывает негативное воздействие на функциональное состояние организма и приводит к изменению иммунологической реактивности. Цель исследования: сравнительный анализ морфологических и морфометрических изменений в селезенке, возникающих под влиянием различных моделей светового десинхроноза Материалы и методы. Эксперимент проведен на 60 беспородных самцах крыс, разделенных на 5 групп – 1 контрольную и 4 опытных, которые были подвергнуты световому воздействию двух сравниваемых моделей LL и LD 18:6 на протяжении 10-х и 21-х суток соответственно. Оценивали ряд морфологических и морфометрических показателей паренхимы селезенки. Результаты.  При оценке модели круглосуточного освещения установлен достоверный рост показателей к 10-м суткам, сменяющийся значительным их снижением к 21-м суткам. Для модели освещения LD 18:6 сохранялась двухфазная динамика изменения показателей, однако их выраженность значительно меньше таковой при круглосуточной световой депривации. Заключение. Выявленные морфологические и морфометрические изменения позволяют судить о значительном негативном влиянии светового десинхроноза на иммунную систему. При этом круглосуточное освещение оказывает более сильное воздействие, чем освещение модели LD 18:6.

Ключевые слова

Световой десинхроноз, морфофункциональное состояние селезенки, периферическая иммунная система, иммунитет.

Введение

Практически все основные биохимические и физиологические процессы в организме человека и животных изменяют свою интенсивность в соответствии с уровнем естественной освещенности. В связи с этим имеют место сезонные и суточные циклические колебания компонентов гомеостаза, которые называются циркадными ритмами [1]. Циркадианные ритмы находятся в тесной взаимосвязи с активностью клеточных структур и уровнями биологически активных веществ, а также психофизиологическим и функциональным состоянием организма [2].

В настоящее время существует тенденция дезорганизации режима труда и отдыха, вызванная регулярным вынужденным увеличением продолжительности светового дня. Длительное нахождение в условиях искусственного освещения, вызванное сверхурочной работой и частой сменой часовых поясов, приводит к дисбалансу световой и темновой фазы жизнедеятельности, а, соответственно, к нарушению естественных биоритмов. Данное явление носит название светового десинхроноза [3]. Широкое распространение световой десинхроноз имеет среди студентов, а также лиц с ненормированным рабочим графиком, которые предпочитают выполнять умственные задачи в ночные часы, в результате чего продолжительность сна регулярно снижается до 6 часов и менее. Именно поэтому изучение влияния различных моделей светового десинхроноза на организм особенно актуально в современном мире [4].

Нарушение естественных биоритмов оказывает негативное воздействие на многие клеточные структуры и целые системы органов – сердечно-сосудистую, эндокринную, выделительную и, конечно, иммунную, которая обладает чувствительностью к внешним воздействиям [5-6]. При оценке состояния периферической иммунной системы стоит обратить внимание на морфофункциональные изменения в селезёнке, которая принимает непосредственное участие в формировании иммунологической реактивности организма. Вопрос о влиянии световой депривации различной степени интенсивности на иммунную систему остается открытым по сей день, что обуславливает необходимость исследования данной проблемы.

Цель

Цель исследования: сравнительный анализ морфологических и морфометрических изменений в селезенке, возникающих под влиянием различных моделей светового десинхроноза.

Материал и методы

Исследование проведено согласно с Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых в эксперименте и других научных целях (Страсбург, 1986) ETS N 123, Хельсинской декларацией о гуманном отношении к животным, Женевской конвенцией «International Guiding Principles for Biomedical Involving Animals» (Geneva, 1990), Федеральным законом от 1 декабря 1999 г. «О защите животных от жестокого обращения» и с одобрения этического комитета ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им В.И. Разумовского Минздрава России (протокол №4 от 06.12.2016) на базе научно-исследовательской лаборатории кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии ФГБОУ ВО «Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского» Минздрава России.

Эксперимент выполнен на 60 беспородных крысах-самцах, массой 180-210 г., разделенных на пять групп – контрольную и четыре опытные. В первой серии экспериментов первая и вторая опытные группы подвергались воздействию круглосуточного освещения с использованием модели «Light Light» (LL 0:24) на протяжении 10-и и 21-х суток, интенсивность освещения в светлое время суток составляла 300 лк, в ночное 500 лк [7]. Во время проведения второго этапа экспериментов третья и четвертая опытные группы подвергались световой депривации в течении 10-и и 21-х суток при применении модели LD 18:6 (18 часов животные находились под освещением, 6 часов в темноте). Контрольная группа не подвергалась световому воздействию и содержалась в условиях естественного освещения.

Животных из эксперимента выводили путем внутримышечного введения препаратов для наркоза (Ксиланита (Нита-Фарм, Россия) и Телазола (Zoetis Inc, США) в дозах 0,2 мл/кг). Затем образцы селезенки изымались, фиксировались 10%-м раствором формалина. Гистологические срезы готовили по стандартной методике, окрашивали гематоксилином и эозином.

Морфометрическое исследование проводили с помощью системы анализа цифровых изображений микровизора медицинского mVizo-103, используя 5-и и 63-х кратное увеличение объектива. Оценивали следующие показатели: площадь лимфоидного фолликула, количество центров размножения, площадь Т-зависимой зоны, площадь В-зависимой зоны белой пульпы, количество иммунобластов в Т- и В-зонах в 10 полях зрения.

Анализ полученных результатов проводился на основе программы «STATISTICA 10» (StatSoft®, США) и включал в себя использование непараметрической сравнительной статистики (U-критерия Манна-Уитни). Значимыми считали изменения при p<0,05. Для каждого показателя вычисляли медиану (Me), 25-й и 75-й процентили признаков (Q1; Q3).

Результаты

В ходе проведенного морфологического и морфометрического анализа установлено, что при воздействии круглосуточной световой депривации у животных первой опытной группы на 10-е сутки эксперимента наблюдался достоверный рост площади лимфоидного фолликула на 18% по сравнению с контрольной группой . При этом площадь Т- и В- зависимых зон так же достоверно увеличивались на 36% по отношению к контролю. В указанных зонах лимфоидных узелков белой пульпы наблюдался статически значимый рост количества иммунобластов - в Т-зоне на 56%, в В-зоне на 83%.  Однако было отмечено, что количество центров размножения достоверно снижалось на 18% относительно интактной группы.

При изучении изменений, произошедших у третьей опытной группы, находившейся под световым влиянием при использовании модели освещенности 18:6, было отмечено, что площадь фолликула достоверно увеличилась на 12% по сравнению с контрольной группой. Однако по отношению к первой опытной группе наблюдалось незначительное снижение показателя (на 8%). Статистически значимых изменений в функциональных зонах белой пульпы по сравнению с контролем установлено не было. Но по отношению к группе 10-х суток LL наблюдалось уменьшение Т- и В-зависимых зонах на 12% и 24% соответственно. Количество иммунобластов в Т- и В-зонах по сравнению с контролем статистической значимости не имело, однако указанные показатели на 36% и 38% соответственно снижались по отношению к первой опытной группе. Количество герминативных центров по сравнению с интактной группой снижалось недостоверно, относительно первой опытной достоверно увеличивалось на 25%.

При увеличении продолжительности воздействия до 21-х суток у животных второй опытной группы, находившихся в условиях круглосуточного светового освещения, наблюдалось снижение всех морфометрических показателей селезенки по сравнению с контролем. Площадь лимфоидного фолликула, периартериальной и В-зон статистически значимо снижалась на 34%, 17%, 35% соответственно. Наряду со снижением площади, занимаемой лимфоидными узелками, в них уменьшалось количество иммунобластов: в В‑зависимой зоне - на 87%, в Т-зависимой зоне – на 83%. Так же было установлено снижение количества реактивных центров на 83%.

У четвертой опытной группы, находившейся под световым воздействием при применении модели 18:6 в течении 21-х суток, было отмечено, что площади лимфоидного фолликула и функциональных зон имели тенденцию к снижению по сравнению с группой контроля на 23%, 15%, 23% соответсвенно. При этом по отношению ко второй опытной группе наблюдалось достоверное увеличение площади фолликула на 17%. Так же площадь В-зависимой зоны по сравнению с группой 21-х суток LL достоверно увеличивалась на 20%, статистически значимых отличий по сравнению с указанной группой в площади периартериальной зоны установлено не было. Количество центров размножения имело следующую динамику: по сравнению с контролем достоверно снижалось на 33%, а по отношению ко второй опытной группе статистически значимо увеличивалось на 75%. Количество иммунобластов в Т- и В-зонах при сравнении с контролем снижалось на 67% и 62% соответсвенно. По отношению ко второй опытной группе статистически значимых отличий в количестве иммунобластов в В-зоне отмечено не было, в Т-зоне был установлен достоверный рост, в 2 раза превышающий указанную группу.

Обсуждение

Длительное нахождение животных в условиях искусственного освещения способно привести к развитию светового десинхроноза. Световой десинхроноз является мощным стрессовым фактором, в ответ на который организм отвечает развитием стресс-реакции и последующей выработкой адренокортикотропного гормона (АКТГ) и катехоламинов [8]. Под воздействием света так же происходит снижение концентрации эпифизарного мелатонина – гормона, участвующего в регуляции циркадных ритмов всех организмов и оказывающего, кроме того, значительное влияние на пролиферацию Т- и В- лимфоцитов [9].

При сравнительном исследовании двух моделей светового десинхроноза более выраженные изменения отмечены при использовании модели круглосуточного освещения LL 0:24, чем при LD 18:6.

У третьей опытной группы статистически значимых изменений площади Т- и В‑зависимых зон и количества иммунобластов не установлено, что может свидетельствовать о частичной адаптации селезенки при данной модели светового воздействия [10]. Тогда как у первой опытной группы отмечается увеличение площади лимфоидного фолликула, Т- и В-зависимых зон, количества иммунобластов, что связано с активацией симпато-адреналовой и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой систем и последующими нарастающими изменениями в паренхиме селезенки [11].

К 21-м суткам светового воздействия при использовании модели освещения LL у животных наблюдается снижение динамики роста всех морфометрических показателей – лимфоидного фолликула, функциональных зон, количества центров размножения, а также иммунобластов в Т- и В-зонах. Происходящие изменения связаны с хронической нехваткой мелатонина при длительном световом воздействии и истощением стресс-лимитирующих механизмов, способных компенсировать данные изменения [12].

У животных четвертой опытной группы, находившейся под световым воздействием в течении 21-х суток, изменения измеряемых показателей менее выражены, чем у второй группы, и они приближаются к контролю. Данные значения позволяют сказать, что модель освещения LD 18:6 оказывает менее интенсивное воздействие на морфофункциональное и морфологическое состояние селезенки, и иммунная система способна частично адаптироваться к данному воздействию, так как она отличается высокой лабильностью и широким диапазоном иммунологической реактивности [13]. Однако нельзя говорить об отсутствии негативного влияния на иммунную систему или его незначительности при данной модели без учёта отдаленных последствий.

Заключение

Полученные экспериментальным путем данные позволяют судить о развитии у лабораторных животных светового десинхроноза и его выраженном негативном влиянии на состояние иммунной системы. Выраженные морфологические и морфометрические изменения паренхимы селезёнки вызваны нарушением естественных биоритмов, хронической нехваткой эпифизарного мелатонина и активацией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой и симпатоадреналовой стресс-реализующих систем. При этом световой десинхроноз модели LL сопровождался более значительными и глубокими сдвигами иммунного профиля, чем аналогичное воздействие с использованием модели LD 18:6. Целесообразным в дальнейшем является более подробное изучение светового воздействия, приближенного к реальным условиям режима труда современного человека, а также анализ его отдаленных последствий.

Литература

1. Waggoner S.N. Circadian Rhythms in Immunity // Current Allergy and Asthma Reports. – 2020. – Vol. 20. – №. 1. – P. 2.

2. Рапопорт С.И. Хрономедицина, циркадианные ритмы. Кому это нужно? Клиническая медицина. 2012; (8): 73–75.

3. Shurlygina A.V. et al. Effects of experimental desynchronosis on the organs of immune system in WAG and ISIAH rats // Bulletin of experimental biology and medicine. – 2013. – Vol. 155. – №. 5. – P. 659-662.

4. Machi M. S. et al. The relationship between shift work, sleep, and cognition in career emergency physicians // Academic Emergency Medicine. – 2012. – Vol. 19. – №. 1. – P. 85-91.

5. Злобина О.В., Иванов А.Н., Каретникова А.Ю., Терехина Е.С., Шляпников Н.В., Труфанова Ю.Ю., Бугаева И.О. Обратимость морфофункциональных изменений в селезенке под влиянием интенсивной световой депривации // Саратовский научно-медицинский журнал. – 2020. – Т. 16. – №. 2. С. 526-529.

6. Киричук В.Ф., Иванов А.Н., Злобина О.В., Бугаева И.О., Каретникова А.Ю., Терехина Е.С., Шляпников Н.В. Состояние коагуляционного звена системы гемостаза в условиях экспериментального светового десинхроноза // Тромбоз, гемостаз, реология. – 2021. – № 1. – С. 62-67.

7. N Anisimov V. et al. Light-at-night-induced circadian disruption, cancer and aging // Current aging science. – 2012. – Vol. 5. – №. 3. – P. 170-177.

8. Li C., Liu J., Wu Y. Advances in immunomodulatory effects of catecholamines in critical illness // Zhonghua wei zhong bing ji jiu yi xue. – 2019. – Vol. 31. – №. 10. – P. 1295-1298.

9. Губин Д. Г. Многообразие физиологических эффектов мелатонина // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – №. 11-6. – С. 1048-1053.

10. Бобок М. Н. и др. Регуляция биологических ритмов. современные способы коррекции десинхронозов // Международный научно-исследовательский журнал. – 2020. – №. 7 (97) Часть 1. – С. 182-188.

11. Комаров Ф. И. и др. Факторы внешней среды как возможная причина десинхроноза // Предисловие 7. – 2018. – С. 80.

12. Каладзе Н.Н., Соболева Е.М., Скоромная Н.Н. Итоги и перспективы изучения физиологических, патогенетических и фармакологических эффектов мелатонина. Теоретическая медицина. 2010; 23 (2): 156-166.

13. Sarjan H.N., Yajurvedi H.N. Chronic stress induced duration dependent alterations in immune system and their reversibility in rats // Immunology letters. – 2018. – Vol. 197. – P. 31-43.

5
Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (1 голос)



Яндекс.Метрика