Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

Патофизиологическая картина процесса старения разнообразна и подразумевает развитие различного рода дисфункций, затрагивающих все системы организма. Удовлетворительное решение проблемы «благополучного старения» требует осуществления системного подхода к изучению согласованности физиологических процессов в организме [5] и привлечения дополнительных количественных методов исследования. В этом аспекте представляет интерес анализ сопряженности электрофизиологических параметров и морфофункциональных изменений в надпочечниках, обеспечивающих необходимое взаимодействие систем организма в процессе старения, при эндо- и экзогенных воздействиях [3].

Результаты проведенных ранее исследований свидетельствуют о возможности по показателям электропроводности тела человека оценивать его композиционные характеристики, такие как процентное содержание воды в тканях, жировой и клеточной масс и т.д. [4, 11, 12]. Однако оригинальные работы, использующие методы электроимпедансометрии для диагностики морфофункциональных изменений на органном и тканевом уровне, крайне немногочисленны, а данные об электрофизиологических свойствах надпочечника отсутствуют полностью. Согласно нашим результатам [8], изменения электропроводности надпочечника зачастую опережают таковые для других органов. Необходимо проведение дальнейшего анализа формирования электрического импеданса железы, его частотной дисперсии и сопоставления с количественной характеристикой их возрастной реорганизации.

Цель исследования - сравнительный анализ электропроводящих свойств и количественных данных реорганизации коры надпочечников крыс в онтогенезе.

Материал и методы исследования

В экспериментах использованы крысы-самцы линии OXYS (n = 19) в возрасте 5, 14 и 26 мес., характеризующиеся значительным снижением продолжительности жизни и ранним развитием болезней «пожилого возраста», связанных с окислительным стрессом. Линия OXYS (первоначально W/SSM) была получена в Институте цитологии и генетики СО РАН путем отбора и инбридинга крыс линии Вистар, чувствительных к галактоземическому действию галактозы [1-3]. Контролем служили одновозрастные крысы-самцы линии Вистар (n = 12). Все животные содержались на стандартном рационе при свободном доступе к воде. Эксперименты были проведены в соответствии с правилами, принятыми Европейской конвенцией по защите животных (Страсбург, 1986) и одобрены биоэтическим комитетом ФГБУ «Научно-исследовательский институт региональной патологии и патоморфологии» СО РАМН. Животных выводили из эксперимента путем декапитации в утрен- ние часы.

Оценку электрических параметров проводили с помощью стандартного электроимпедансометра «Тонус-2» [6, 7]. Активный измерительный электрод был выполнен в виде иглы, диаметром 60 мкм, индифферентный - диск, площадью 100 мм². Такое соотношение параметров электродов позволило оценить электрическое сопротивление участка ткани, непосредственно прилежащего к активному электроду (т.е. коры надпочечника), и исключить влияние пассивного температурного дрейфа показателей [6, 8]. Электрическое сопротивление (Ом) фиксированного надпочечника измеряли на низкой (Rнч, 10 кГц) и высокой (Rвч, 1 мГц) частотах. По результатам измерений рассчитывали коэффициент поляризации Кп = Rнч/Rвч.

Для светооптического исследования надпочечники фиксировали в 4%-м растворе парформальдегида с постфиксацией в 1%-м растворе осмия, образцы заливали в смесь эпона и аралдита. Полутонкие срезы окрашивали 1% раствором азура II. Морфометрическое исследование проводили методом компьютерной морфометрии в универсальном микроскопе «Leica DM 4000B» (Германия). Измеряли ширину каждой зоны и камбиального слоя коры надпочечника (не менее 15 измерений), затем производился расчет суммарной величины ширины коры и вычисление соотношений ширины зон коры надпочечника в ряду клубочковая : пучковая : сетчатая, где за единицу принималась суммарная ширина клубочковой зоны и камбиального слоя.

Статистическая обработка результатов включала нахождение средних значений, дисперсии и ошибки средних. Значимость различий между показателями по группам оценивали с помощью t-критерия Стьюдента.

Показатели электропроводности и поляризуемости (Кп) ткани надпочечников крыс обеих групп в 5-месячном возрасте достоверно не различались. К 14 мес. электрическое сопротивление надпочечников в обеих группах на высоких и низких частотах соизмеримо возрастало (на 40%), причем изменения показателей у крыс OXYS превышали контрольные на 5-10%. Тем не менее по сравнению с 5-месячными животными изменение соотношения показателей электропроводности было недостоверным. Наиболее существенные различия между линиями зафиксированы у животных к 26 мес., когда наблюдали инверсию соотношения импедансов - изменения у крыс Вистар превышали таковые у крыс OXYS, соотношение импедансов составляло 50-60%, (р < 0,05). Увеличение с возрастом у крыс OXYS и Вистар Кп соответственно на 28 и 37% (р < 0,05) и низкочастотного сопротивления (в 2-4 раза по сравнения с 5 мес.), как правило, связывается с потерей тканями проводящей жидкости и увеличением количества свободных радикалов [6]. Тем не менее Кп надпочечника крыс OXYS в позднем онтогенезе был меньше контрольных значений (на 10%), начиная с 14 мес. Это свидетельствует о сравнительно более низкой поляризационной емкости и снижении резистентности крыс OXYS к эндо- и экзогенным воздействиям [2, 7], а также наличии у этих животных склонности к развитию различного рода дисфункций, что позволяет утверждать информативность Кп не только на организменном, но и на органном уровне.

Электрический импеданс тканей, в том числе надпочечника, на низких частотах определяется особенностями структуры органа, уровнем кровоснабжения и содержанием проводящей жидкости в межклеточных пространствах, «плотностью упаковки» структурных элементов в единице объема, тогда как электропроводность на высокой частоте и соответственно ее дисперсия в исследуемом диапазоне частот - поляризацией фосфолипидов мембран клеток в поле внешнего электрического тока и дипольной поляризацией структурных образований в цитоплазме [6, 10-12].

По данным морфометрического исследования, старение животных сопровождалось уменьшением ширины коры надпочечника у крыс обеих линий: у Вистар - на 14 и 6%, у крыс OXYS - на 15 и 23% (р < 0,05), соответственно в возрасте 14 и 26 мес. по сравнению с 5-месячными особями (таблица).

Электрофизиологические и морфометрические показатели коры надпочечников крыс линий Вистар и OXYS в процессе онтогенеза (M ± m)

Примечание. ^* - р < 0,05, ^** - р < 0,01, по сравнению с 5 мес Вистар; ^± - р < 0,05, ^{± ±} - р < 0,01, по сравнению с 5 мес OXYS; ^# - р < 0,05, ^## - р < 0,01 по сравнению с Вистар аналогичного возраста.

У крыс Вистар и OXYS в одни и те же периоды онтогенеза значительно различалась ширина отдельных зон коры надпочечника и их размерное соотношение. У 5-месячных крыс OXYS была уменьшена ширина клубочковой зоны (на 11%), камбиального слоя (на 36%, р < 0,05) и сетчатой зоны (на 8%), но увеличена ширина пучковой зоны (на 28%) при сравнении с одновозрастными крысами Вистар. В возрасте 14 мес. у крыс Вистар и OXYS отмечено увеличение ширины клубочковой зоны (на 31 и 11%) и уменьшение ширины пучковой зоны (на 21 и 27%) по сравнению с 5-месячными особями. При этом у крыс Вистар происходило снижение ширины сетчатой зоны (на 15%), а у крыс OXYS - небольшое увеличение этого показателя (на 6%) по сравнению с 5-месячными особями. В возрасте 26 мес у крыс Вистар происходило уменьшение ширины клубочковой зоны (на 11%), камбиального слоя (на 63%, р < 0,01) и сетчатой зоны (на 15%), ширина пучковой зоны восстанавливалась до значений 5-месячных животных. У крыс OXYS в возрасте 26 мес. ширина клубочковой зоны была такой же, как и в 5 мес., вероятно, в результате сохранения пролиферативной активности клеток камбиального слоя, ширина которого была увеличена (на 13%) по сравнению с 5-месячными особями. Происходило дальнейшее снижение ширины пучковой и сетчатой зон (соответственно на 31 и 13% при сравнении с 5-месячным возрастом).

Изменения ширины зон обусловили следующие соотношения их ширины в ряду «клубочковая : пучковая : сетчатая» у крыс обеих линий: у крыс Вистар и OXYS в возрасте 5 мес. - соответственно 1:5:3 и 1:8:3, в возрасте 14 мес. - соответственно 1:3:2 и 1:5:3, в возрасте 26 мес. - 1:7:3 и 1:5:3. Следует отметить, что у крыс OXYS в возрасте 5 мес. и у крыс Вистар в возрасте 26 мес. это соотношение было подобно наблюдаемому у крыс Вистар, подвергнутых многократному воздействию стрессогенного фактора [3]. Эти данные свидетельствуют о том, что в процессе естественного старения (крысы Вистар) происходит похожая структурно-функциональная реорганизация коры надпочечника, как и при продолжительном действии стрессогенных факторов. При преждевременном старении (крысы OXYS) подобная реорганизация коры надпочечников происходит уже в молодом возрасте (5 мес.).

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что изменения импеданса надпочечника зависят от колебаний размерных характеристик коры, в основном клубочковой и пучковой зон. Относительные изменения линейных размеров клубочовой зоны в позднем онтогенезе приводят не к росту, а к снижению сопротивления надпочечника. Инверсия (относительно 5-месячного возраста) и отсутствие различий в размерах клубочковой зоны у животных обеих линий, а также разнонаправленность изменений линейных размеров клубочковой и пучковой зон коры позволяют нам предположить наличие более тонких, внутриклеточных изменений особенно у крыс OXYS.

Сопротивление надпочечника токам высоких частот свидетельствует о наличии структурных изменений в самой клетке: увеличении концентрации или появлении в цитоплазме или на мембранах адренокортикоцитов структурных образований с другим временем релаксации [6]. С возрастом в тканях увеличивается количество полярных и неполярных молекул различного размера, включая продукты свободнорадикального окисления, снижается антиоксидантная активность липидов, изменяется структура и функции клеточных и внутриклеточных мембран, степень гидрофильности и вязкости липидов [1, 2, 9]. Потеря жидкости тканями надпочечника в процессе старения организма приводит к увеличению вязкости цитоплазмы адренокортикоцитов, что и способствует росту ее электрического сопротивления, одновременно, препятствуя поляризации липидов мембран и других внутриклеточных образований, снижает его. Это малозаметно в ранние сроки развития животных, однако в позднем онтогенезе влияние таких процессов более значительно. В результате сопротивление коры у крыс экспериментальной группы может стать ниже контрольных значений и даже привести к инверсии показателей.

• Меньщикова Е.Б., д.м.н., руководитель группы свободнорадикальных процессов ФГБУ «Научный центр клинической и экспериментальной медицины» Сибирского отделения РАМН, г. Новосибирск;
• Гуляева Л.Ф., д.б.н., профессор, заведующая лабораторией молекулярных механизмов канцерогенеза ФГБУ «Научно-исследовательский институт молекулярной биологии и биофизики» Сибирского отделения РАМН, г. Новосибирск.

Работа поступила в редакцию 11.04.2012.