Поражения глаз комбинированным воздействием ионизирующей радиацией и высокоинтенсивным светом возможны в условиях авиакосмического полета в верхних слоях атмосферы и стратосфере [7, 8, 10]. Нагрузка значительно увеличивается при изучении излучения солнечных вспышек при выходе космонавта в открытый космос в области электронного слоя Земли или в исследовательских экспедициях за пределы околоземной орбиты [5, 6]. Нервные компоненты сетчатки, подобно всей центральной нервной системе, высокорезистентны к действию ионизирующей радиации [1, 2, 3, 4]. Крайне мало сведений о реакции и количественной оценке изменений на световое и комбинированное облучения всех компонентов гематоретинального барьера.
Цель настоящей работы – установить характер модифицирующего влияния высокоинтенсивного света на повреждения гематоретинального барьера, вызываемые ионизирующей радиацией.
Материал и методы исследования
Эксперименты проведены на 40 беспородных половозрелых белых крысах обоего пола массой 180–200 г. В первой и второй серии опытов (n = 10) животных подвергали тотальному воздействию рентгеновского излучения в дозе 10, 15 Гр с помощью аппарата РУМ-17. Животных третьей и четвертой групп (n = 10) подвергали комбинированному воздействию ионизирующей радиации (10, 15 Гр), и равномерному световому облучению люминесцентными лампами ЛБ-40 (3500 лк, 48 ч) с интервалом в один час. Количество животных на каждую экспериментальную точку – 5. В качестве контроля (n = 20) использовали интактных крыс, содержавшихся в условиях искусственного светового режима 12 ч день, 12 ч ночь с интенсивностью дневного освещения 25 лк.
Взятие материала осуществляли после умерщвления животных декапитацией сразу после окончания экспериментального воздействия. Центральные участки задней стенки глаза фиксировали в 2,5 % глютаральдегиде на какодилатном буфере (PH 7,4), постфиксировали в 1 % растворе четырехокиси осмия и заливали в эпон. Ультратонкие срезы контрастировали уранилацетатом и цитратом свинца, просматривали в электронном микроскопе JEM-100 CX-II. На полутонких срезах, окрашенных толуидиновым синим, производили подсчет удельной площади открытых капилляров хориоидеи и толщину пигментного эпителия. Для оценки достоверности различий при сравнении средних величин использовали критерий Манна – Уитни.
Результаты исследования и их обсуждение
Описывая структурные реакции гематоретинального барьера при различных воздействиях, необходимо отметить, что составляющими последнего являются эндотелиоциты капилляров хориодеи, базальный комплекс и пигментоэпителиоциты [9]. После окончания воздействия ионизирующей радиации в дозе 10 Гр значительная часть клеток пигментного эпителия гипертрофирована и характеризуется наличием фагосом в цитоплазме, набуханием и частичной деструкцией митохондрий, активацией лизосомального аппарата. Со стороны базального комплекса отмечается утолщение в основном за счет отека передней, волокносодержащей части. На отдельных участках сетчатки пигментный эпителий характеризуется уменьшением базальной складчатости цитолеммы и набуханием митохондрий. Открытые капилляры хориоидеи имеют обычную ультраструктурную организацию и умеренно заполнены форменными элементами крови. В отдельных хореокапиллярах наблюдались сладж и агрегации эритроцитов.
Цитоплазма подавляющего большинства пигментоэпителиоцитов после окончания комбинированного воздействия ионизирующей радиации в дозе 10 Гр и высокоинтенсивного света гипертрофирована и содержит многочисленные фагосомы и вакуоли. Базальная складчатость цитолеммы у таких клеток увеличена, а набухшие митохондрии сосредоточены в базальных отделах цитоплазмы. Апикальные отростки активно фагоцитируют деструктивно измененные наружные сегменты. Часть клеток пигментного эпителия сохраняет обычное строение. В части капилляров хориоидеи наблюдается увеличение размеров их просвета. Цитоплазма эндотелиоцитов данных капилляров сильно вакуолизирована, что, по-видимому, свидетельствует об усилении микропиноцитозного транспорта.
Подавляющее большинство пигментоэпителиоцитов после окончания воздействия ионизирующей радиации в дозе 15 Гр характеризуется гипертрофией цитоплазмы, увеличением количества фагосом, набуханием и отеком митохондрий. Встречаются клетки, в которых активизируются деструктивные процессы. Это проявляется повышением осмиофилии цитоплазмы, гиперхромией, а в отдельных случаях пикнозом ядра, отсутствием микроворсинок, исчезновением базальной складчатости. Также в них наблюдается утолщение и отек базального комплекса. Фотосенсорный слой вблизи таких пигментоэпителиоцитов заполнен неутилизированными наружными сегментами нейросенсорных клеток.
Просвет большинства хориокапилляров сужен. Эндотелиоциты набухшие, содержание органелл в них снижено по сравнению с контролем, цитоплазматический матрикс обладает низкой электронной плотностью. Кроме того, в цитоплазме эндотелиоцитов и перицитов появляются крупные вакуоли, часть из них имеет вид полых мешочков, содержащих мелкогранулярный материал. Некоторые эндотелиоциты имеют гиперхромные ядра, остальные – обычное строение хроматина.
После окончания комбинированного воздействия ионизирующей радиации дозой 15 Гр и высокоинтенсивного света увеличивается содержание уплощенных клеток, базальная складчатость цитолеммы которых снижена, а цитоплазматический матрикс представляет собой однородную мелкогранулярную структуру с весьма малым количеством органелл. Среди последних в основном обнаруживаются деструктивные митохондрии, мембранные комплексы, множественные лизосомы и вакуоли. Базальный комплекс подобных клеток характеризуется утолщением и потерей поперечной исчерченности коллагеновых фибрилл. Также в сетчатке встречаются гипертрофированные пигментоэпителиоциты. В их цитоплазме обнаруживается множество мелких вакуолей и микровезикул, что, возможно, свидетельствует об усилении транспортных процессов в клетке (рис. 1). В значительной части хориокапилляров наблюдается стаз и сладж форменных элементов. Их ультраструктурные изменения характеризуются набуханием эндотелиоцитов. В цитоплазме обнаруживаются крупные вакуоли, по-видимому образующиеся в результате деструкции митохондрий и цистерн эндоплазматической сети. Встречаются хориокапилляры, эндотелиоциты которых практически не содержат органелл, в результате этого снижается электронная плотность цитоплазмы и она становится как бы «пустой».
Рис. 1. Гипертрофированные пигментоэпителиоциты, содержащие в цитоплазме вакуоли и микровезикулы после воздействия ионизирующей радиации в дозе 15 и при комбинированном облучении. Полутонкий срез, окраска толуидиновым синим. Ув. – 900
После окончания воздействия ионизирующей радиации в дозе 10, 15 Гр толщина пигментного эпителия в 1,5 раза превышает контрольные значения и достоверно не отличается от таковой после окончания комбинированного воздействия ионизирующей радиации в дозе 10 Гр и высокоинтенсивного света (рис. 2). После окончания комбинированного воздействия ионизирующей радиации в дозе 15 Гр и высокоинтенсивного света толщина пигментоэпителиоцитов в 1,25 раза меньше таковой в серии с изолированным рентгеновским воздействием в дозе 15 Гр. Анализ изменений удельного объема открытых капилляров сосудистой оболочки свидетельствует о том, что во всех сериях экспериментов данной группы он достоверно не отличается от контроля.
Рис. 2. Динамика изменения толщины пигментного эпителия после окончания ионизирующего (10, 15 Гр) и комбинированного облучения (2 сут, 3500 лк, 10, 15 Гр) ионизирующей радиацией и светом
Заключение
Таким образом, изменения гематоретинального барьера при облучении ионизирующей радиации в дозе 10, 15 Гр и их комбинации со светом сходны и носят дозовую зависимость. Изменения пигментного эпителия проявляются его гипертрофией и увеличением в клетках базальной складчатости после окончания воздействия ионизирующей радиации в дозе 10, 15 Гр.
Изменения сосудистых компонентов сетчатки проявляются полнокровием и вакуолизацией цитоплазмы эндотелия хориокапилляров после окончания воздействия ионизирующей радиации в дозе 10 Гр и его комбинации со светом. После окончания комбинированного воздействия ионизирующей радиации в дозе 15 Гр и высокоинтенсивного света активируются деструктивные процессы, что вызывает появление дегенеративно измененных клеток, снижение толщины пигментного эпителия по сравнению с таковой в серии с изолированным рентгеновским воздействием в дозе 15 Гр, сужение просвета хориокапилляров, стаз и сладж форменных элементов, деструктивные изменения эндотелия.
Рецензенты:Солонский А.В., д.м.н., ведущий научный сотрудник лаборатории клинической психонейроиммунологии и нейробиологии, ФГБУ «Научно-исследовательский институт психического здоровья» СО РАМН, г. Томск;
Мустафина Л.Р., д.м.н., профессор ка федры гистологии, эмбриологии и цитологии, ГБОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Томск.
Работа поступила в редакцию 10.12.2014.