Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,252

АКЦИДЕНТАЛЬНАЯ ИНВОЛЮЦИЯ ТИМУСА КРЫС НА ФОНЕ РАЗВИТИЯ АДЕНОКАРЦИНОМЫ ТОЛСТОЙ КИШКИ, ВЫЗВАННОЙ ВВЕДЕНИЕМ КАНЦЕРОГЕНА В РАЗЛИЧНОЙ ДОЗИРОВКЕ

Кострова О.Ю. 1
1 ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова»
С помощью ряда иммуногистохимических, люминесцентно-гистохимических и общегистологических методов исследован тимус нелинейных лабораторных крыс-самцов через 30, 60, 90 и 120 суток после введения 1,2-диметилгидразина в общей дозе 40 и 80 мг/кг. Установлено, что введение в организм крыс 1,2-диметилгидразина в различной дозировке приводит к формированию акцидентальной инволюции тимуса на фоне роста злокачественной опухоли. Это выражается в деформации долек, в жировом перерождении органа, в уменьшении размеров коркового и мозгового вещества на фоне параллельного снижения массы тимуса, а также в увеличении количества тучных клеток с преобладанием молодых недегранулированных форм, S-100+, CD3+, CD1A+, PCNA+ клеток. При этом процесс более выражен и начинается раньше у крыс с введением канцерогена в большей дозе.
тимус
канцерогенез
инволюция тимуса
1. Васендин Д.В., Мичурина С.В., Ищенко И.Ю. Морфологические изменения в тимусе в «катаболической» фазе после воздействия экспериментальной гипертермии // Сибирский медицинский журнал. – 2011. – Т. 101, № 2. – С. 33–35.
2. Егоренков В.В. Профилактика рака желудка и толстой кишки // Практическая онкология. – 2011. – Т.12. – № 2. – С. 70–75.
3. Забежинский М.А. Принципы первичной профилактики рака // Практическая онкология. – 2011. – Т.12. – № 2. – С. 57–61.
4. Киселева Е.П. Механизмы инволюции тимуса при опухолевом росте // Успехи современной биологии. – 2004. – Т. 124(6). – С. 102–114.
5. Ковешников В.Г., Бибик Е.Ю. Функциональная морфология органов иммунной системы. – Луганск: Виртуальная реальность, 2007. – 172 с.
6. Кострова О.Ю. Акцидентальная инволюция тимуса на фоне канцерогенеза в условиях иммуносупрессии / О.Ю. Кострова, Г.Ю. Стручко, Л.М. Меркулова, М.Н. Михайлова, И.С. Стоменская // Вестник молодых ученых Республики Башкортостан. – Уфа, 2012. – С. 33–38.
7. Михайлова М.Н. Участие дендритных и нейроэндокринных клеток тимуса в развитии его инволюции при формировании экспериментальной опухоли толстой кишки / М.Н. Михайлова, Г.Ю. Стручко, Л.М. Меркулова, О.Ю. Кострова и др. // Вестник Чувашского университета. – Чебоксары, 2011. – № 3. – С. 377–383.
8. Пинегин Б.В., Хаитов Р.М., Ярилин А.А. Руководство по клинической иммунологии. Диагностика заболеваний иммунной системы: руководство для врачей. – М.: Гоэтар-Медиа, 2009. – 352 с.
9. Силантьева И.В. Анатомо-морфологические особенности и способы оценки поперечного размера и объема вилочковой железы у детей / И.В. Силантьева, Ю.И. Ровда, О.С. Бадьина, И.Г. Хасанова // Мать и дитя в Кузбассе. – 2011. – № 2 (45). – С. 11–17.
10. Стручко Г.Ю. Акцидентальная инволюция тимуса на фоне развития злокачественной опухоли, осложненной иммунодефицитом / Г.Ю. Стручко, Е.В. Москвичев, Л.М. Меркулова, О.Ю. Кострова, М.Н. Михайлова // Материалы II всероссийской научно-практической конференции с международным участием. – Курск: КГМУ, 2011. – С. 256–257.
11. Турицына Е.Г. Морфологические и этиологические аспекты акцидентальной инволюции тимуса птиц // Аграрный вестник Урала. – 2009. – № 12(66). – С. 74–76.
12. Чернушенко Е.Ф. Диагностика вторичных иммунодефицитных состояний // Искусство лечения. – 2006. – № 2(28). – С. 5–12.
13. Accidental involution of Thymus / D. Lyden, R. Hattor, S. Dias et al. // Nature Med. – 2001. – Vol. 7, № 11. – P. 1886.
14. Differential effects of a single dose of cyclophosphamide on T cell subsets of the thymus and spleen in mice flow cytofluorometry analysis / А. Miyauchi, С. Hiramine, S. Tanaka et al. // Tohoku. J. Exp. Med. – 1990. – Vol. 162, № 2. – P. 147–167.
15. Strauss G., Osen W., Debatin К. Induction of apoptosis and modulation of activation and effector function in T cells by immunosuppressive drugs // Clin. Exp. Immunol. – 2002. – № 2. – Р. 255–266.

В последние годы отмечается значительный рост числа онкологических заболеваний во всем мире. Среди всех онкологических заболеваний опухоли желудочно-кишечного тракта являются одними из самых распространенных уже не первое десятилетие [2]. На сегодня уже достоверно известны сотни причин, повышающих риск развития злокачественной патологии. Установлено, что главная роль в реализации канцерогенного эффекта принадлежит нейроэндокринной и иммунной системе [3]. Известно, что опухоли развиваются на основе выраженных нарушений иммунной системы [10].

Иммунная система человека представляет собой очень сложную многокомпонентную структуру, включающую ряд органов и чрезвычайно большое число разнообразных иммунокомпетентных клеток [12]. Эта система является главным барьером на пути инфекций, а также играет важную роль в том, как организм будет реагировать на онкологическое заболевание. Одну из ведущих ролей в обеспечении противоракового иммунного ответа выполняет тимус, в котором происходит дифференцировка основных популяций Т-лимфоцитов при регулирующем влиянии эпителиальных и дендритных клеток. От морфофункционального состояния тимуса зависит поддержание гомеостаза в организме и обеспечение стабильности его антигенных структур [5]. Считается, что при развитии опухолей инволюция тимуса и связанное с ней нарушение пополнения периферических Т-лимфоцитов лежит в основе развития Т-клеточного иммунодефицита [4, 7].

Цель исследования – изучить морфофункциональные изменения в тимусе крыс через 30, 60, 90 и 120 суток после введения 1,2-диметилгидразина в различной дозировке.

Материал и методы исследования

Изучен тимус 150 нелинейных крыс-самцов массой 150–180 г. При заборе материала учитывалась частота развития новообразований, их морфологические особенности, локализация. Кормление, уход и выведение из эксперимента крыс осуществляли в соответствии с правилами содержания лабораторных животных. Крысы были разделены на 3 группы. Первая (20 крыс) – интактные животные. Вторая (60 крыс) – экспериментальные животные, которым вводили внутрибрюшинно 1,2-диметилгидразин в общей дозе 40 мг/кг. Третья (60 крыс) – экспериментальные животные с внутрибрюшинным введением 1,2-диметилгидразина в общей дозе 80 мг/кг.

Объектом исследования служил тимус, который забирали через 30, 60, 90 и 120 суток после последней инъекции, взвешивали, затем изготавливали криостатные срезы толщиной 10 мкм.

Методы исследования:

1. Иммуногистохимический метод с использованием моноклональных и поликлональных антител фирмы Santa Cruze: МКАТ к CD3 (маркер зрелых Т-лимфоцитов); МКАТ к СD1А (маркер кортикальных тимоцитов); МКАТ к РСNA (маркер пролиферирующих клеток); ПКАТ к белку S-100 (маркер клеток нейроэктодермального происхождения и дендритных клеток); МКАТ к тучным клеткам, положительным к триптазе.

2. Метод окраски полихромным толуидиновым синим по Унна – для качественной и количественной характеристики популяции тучных клеток тимуса.

3. Люминесцентно-гистохимический метод Кросса, Эвена, Роста – для идентификации гистаминсодержащих структур тимуса.

4. Люминесцентно-гистохимический метод Фалька-Хилларпа – для избирательного выявления катехоламин- и серотонинсодержащих структур тимуса.

5. Окраска гематоксилином-эозином с последующей морфометрией коркового и мозгового вещества долек.

6. Морфометрический метод с использованием программы Микро-Анализ для измерения размеров люминесцирующих гранулярных клеток, толщины коркового и площади мозгового вещества тимуса.

7. Статистическая обработка полученных цифровых данных проведена с помощью пакета программ Microsoft office (Word и Eхcel) на компьютере. Статистическую достоверность определяли критерием Стьюдента (t).

Результаты исследования и их обсуждение

У интактных животных с помощью люминесцентной микроскопии выявляются дольки полигональной формы с хорошо различимым мозговым и корковым веществом. В паренхиме тимуса обнаруживаются люминесцирующие гранулярные клетки премедуллярной, субкапсулярной зон и тучные клетки, которые различаются по форме, расположению, размеру, а также по числу, размеру и цвету гранул. Субкапсулярные клетки, диаметр которых в среднем составляет 5,9 ± 0,4 мкм, беспорядочно располагаются на периферии коркового вещества. Диаметр премедуллярных клеток составляет в среднем 13,4 ± 0,9 мкм. В их цитоплазме содержатся крупные гранулы с беловато-желтой люминесценцией.

Нами с помощью постановки иммуногистохимических реакций установлено, что клетки мозгового вещества и кортико-медуллярной зоны у интактных животных дают положительную реакцию на белок S-100, являющийся маркером дендритных клеток.

В тимусе интактных крыс на окрашенных гематоксилином-эозином срезах хорошо определяются дольки округлой, овальной или полигональной формы со светлым мозговым и темным корковым веществом. На срезах, окрашенных полихромным толуидиновым синим, в междольковых промежутках обнаруживается небольшое количество тучных клеток, среди которых преобладают слабо дегранулированные и дегранулированные формы.

Нами выявлено, что через 30 и 60 суток после введения экспериментальным животным 1,2-диметилгидразина в общей дозе 40 мг/кг, несмотря на выявленные при гистологическом исследовании признаки развивающейся опухоли толстой кишки, морфофункциональная картина тимуса исследованных животных сходна с таковой у интактных крыс.

При введении 1,2-диметилгидразина в общей дозе 80 мг/кг в эти же сроки исследования наблюдаются цитоморфологические изменения в тимусной дольке. Уменьшается масса тимуса, толщина коркового и площадь мозгового вещества. Граница коркового и мозгового вещества стерта, люминесцирующие гранулярные клетки располагаются хаотично по всей ткани. Использование моноклональных антител на белок S-100 дает достоверное увеличение количества дендритных клеток в 2 раза по сравнению с интактными крысами, в то время как число СD3+, CD1A+ и PCNA+ клеток незначительно отличается от интактной группы животных.

Через 90 суток после введения канцерогена у экспериментальных животных обеих групп отсутствуют дольки правильной округлой формы. В основном встречаются крупные полигональные дольки, которые либо принимают полулунную, либо веретенообразную форму. Увеличивается масса тимуса и площадь мозгового вещества. При этом большую часть паренхимы тимуса замещает жировая и соединительная ткань. При люминесцентной микроскопии увеличивается количество клеток. При окрашивании срезов полихромным толуидиновым синим выявляются дольки с большим количеством тучных клеток. При введении канцерогена в меньшей дозе эти клетки обнаруживаются не в соединительнотканных перегородках, а в прилежащей соединительной ткани. Отмечается увеличение количества S-100+ клеток. При введении канцерогена в общей дозе 40 мг/кг и 80 мг/кг выявляется повышение СD3+, CD1A+ и PCNA+ клеток.

На более позднем сроке – через 120 суток ‒ на фоне появления опухоли в проксимальном отделе толстой кишки у крыс обеих групп выявляются значительные изменения в тимусе. Происходит сокращение массы тимуса, уменьшается площадь мозгового и толщина коркового вещества. При введении канцерогена в общей дозе 40 мг/кг при люминесцентной микроскопии выявляются дольки с малым количеством клеток, а в некоторых дольках визуализируются лишь их остатки в виде сплошных оранжеватых пятен или гранул с расплывчатыми контурами. Премедуллярные клетки малочисленны, встречаются скопления субкапсулярных клеток до 8–10 в поле зрения. При введении канцерогена в общей дозе 80 мг/кг выявляются деформированные дольки со множеством скоплений крупных, глыбчатых, ярко-желтых и наполненных гранулами ЛГК. На окрашенных гематоксилином-эозином срезах выявляется увеличение количества жировой и соединительной ткани. Количество тучных клеток вне зависимости от дозы введения 1,2-диметилгидразина увеличивается в основном за счет недегранулированных и слабодегранулированных форм. При этом у крыс с введением канцерогена в меньшей дозе эти клетки обнаруживаются в паренхиме тимуса. Иммуногистохимическими методами у животных обеих групп установлено увеличение числа дендритных и клеток, положительных к триптазе и уменьшение количества СD3+-, CD1A+- и PCNA+ – клеток.

Таким образом, наши исследования показали, что введение крысам 1,2-диметилгидразина приводит к значительному уменьшению размеров коркового и мозгового вещества долек, их деформации, резкому сокращению массы тимуса, жировому перерождению органа, увеличению тучных клеток и к дисбалансу уровня биогенных аминов. По-нашему мнению, эти изменения свидетельствуют о развившейся острой инволюции тимуса [1, 11]. При этом процесс более выражен и начинается раньше при введении канцерогена в общей дозе 80 мг/кг.

В наших исследованиях установлено, что у животных с введением канцерогена в общей дозе 80 мг/кг по сравнению с крысами, которым вводили канцероген в меньшей дозе, опухоли имеют более агрессивный фенотип, что проявляется в гиперэкспрессии белка p53 и раннем появлении отдаленных метастазов. Кроме того, у животных этой группы выявлено формирование синхронных опухолей пищевода, имеющих морфологию плоскоклеточной карциномы на фоне массивного вирусного поражения [7].

Механизмы развития акцидентальной инволюции тимуса на фоне развития опухоли до сих пор остаются до конца не выясненными. Вероятно, это может быть связано с прямой индукцией апоптоза тимоцитов [15] и уменьшением процента тимоцитов в S-стадии клеточного цикла [14]. Одним из ведущих считается недостаточное поступление клеток-предшественников в тимус, которые сохраняются в костном мозге в достаточном количестве и функционально полноценны. Считается также, что это может быть следствием миграции их в опухоль [13]. Кроме того, известно, что акцидентальная инволюция тимуса возникает как адаптационный механизм на стресс любой этиологии [9]. Можно предположить, что потенциальными индукторами инволюции тимуса могут быть глюкокортикоидные гормоны и такие цитокины, как TNF-α, IL-1, IL-4, TGF-β, VEGF [8].

Безусловно, патогенез развития инволюции тимуса сложен и многоступенчат, однако, по нашему мнению, основная причина – дисфункция взаимодействия в системе «надпочечники‒гипофиз‒тимус» [6]. Посредниками взаимодействия эндокринной и иммунной систем в этом случае являются дендритные клетки, способные при их стимуляции секретировать те или иные иммунорегулирующие факторы, в том числе и биогенные амины. Увеличение уровня глюкокортикоидов в крови, а также рост содержания гистамина и серотонина в тимоцитах, что и наблюдается в нашем эксперименте, запускает необратимую реакцию запрограммированной гибели клетки (апоптоза).

Рецензенты:

Ямщиков Н.В., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой гистологии и эмбриологии, ГБОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития РФ, г. Самара;

Гунин А.Г., д.м.н., профессор кафедры акушерства и гинекологии, ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова», г. Чебоксары.

Работа поступила в редакцию 07.03.2013.


Библиографическая ссылка

Кострова О.Ю. АКЦИДЕНТАЛЬНАЯ ИНВОЛЮЦИЯ ТИМУСА КРЫС НА ФОНЕ РАЗВИТИЯ АДЕНОКАРЦИНОМЫ ТОЛСТОЙ КИШКИ, ВЫЗВАННОЙ ВВЕДЕНИЕМ КАНЦЕРОГЕНА В РАЗЛИЧНОЙ ДОЗИРОВКЕ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 3-2. – С. 321-324;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31334 (дата обращения: 25.11.2017).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252