УДК 611.453+612.451]:612/014/4

ДИНАМИКА МАКРО-, МИКРО- И УЛЬТРАСТРУКТУРЫ КОРЫ НАДПОЧЕЧНИКОВ КРЫСЫ В ХОДЕ ОКОЛОЧАСОВОГО БИОРИТМА

© 1996 г. М. К. Пугачев

Некоторые ученые (Славнов В. Н.,1978; Weitzman et al.,1971; Pajar et al.,1979; Carillo et al.,1980) обратили внимание на существенные колебания интенсивности выделения кортикостероидов в кровеносное русло в течение часа в нормальных условиях. Есть наблюдения, согласно которым содержание липидов (Юдаев Н. А., 1976) и кровенаполнение капилляров (Лишшак К. Эндрёци Э.,1967) коры надпочечников интактных животных подвержены значительным колебаниям. Убедительных объяснений причин этих колебаний длительное время не было. Было лишь предположение (Лишшак К., Эндрёци Э.,1967), что среди интактных животных встречаются стрессированные, поэтому в их надпочечниках наблюдается гиперемия. Такое объяснение не могло удовлетворить ученых.

В последнее время Ю. А. Романов (1989) предпринял удачную попытку ибъяснить изменение секреции кортикостероидов в коре надпочечных желез с точки зрения ритмичности функциональной деятельности этих желез. Эта точка зрения привлекла внимание ученых. К этому времени уже было известно, что существуют сезонные, циркадные (суточные) и околочасовые (ультрадианные) биоритмы (Моисеева Н. И., Сысуев В. М.,1981; Романов Ю. А.,1989).

Изучение морфофункциональных изменений коры надпочечников при околочасовом биоритме затруднено в связи с тем, что нет временных критериев, позволяющих исследователю знать заранее его начало и конец, в то время как для циркадных и сезонных биоритмов такой проблемы не существует. В частности, для циркадных ритмов временным критерием является время суток, для сезонных сезон года.

Это позволило приступить к изучению морфологии и функции коры надпочечников при циркадных и сезонных ритмах 30-40 лет тому назад.

Одним из первых вкладов в исследование функции коры надпочечников в зависимости от околочасового биоритма было сообщение Weitzman et al., (1971), в котором представлены доказательства того, что функциональная активность коркового вещества этих желез у человека усиливается примерно через каждые 80-90 минут. Эти доказательства были основаны на том, что через такие промежутки времени в периферической крови повышается уровень кортикостероидов. Что же касается динамики морфологии коры надпочечников в ходе околочасового биоритма, то до последнего времени об этом сообщений не было.

Объясняется это тем, что до девяностых годов не были известны внешние признаки проявления околочасового биоритма в корковом веществе надпочечных желез. В то же время были известны предпосылки, позволяющие выявить эти признаки. Одной из первых предпосылок было наблюдение многих авторов (Кацуки С.,1971; Артишевский А. А.,1977; Pudney et al.,1981; Hinson et al.,1986; Vinson et al.,1987; Chorlton,1990), согласно которому усиление секреции кортикостероидов сопровождается повышением скорости кровотока и гиперемией коркового вещества надпочечных желез.

Второй важной предпосылкой послужило появление приборов, позволяющих регистрировать скорость кровотока в органах и тканях.

Анализ вышеприведенных данных позволил нам заключить, что выделение кортикостероидов, усиление кровотока и гиперемия коры надпочечников происходят одновременно и повторяются периодически ввиде околочасового биоритма. В таком случае появились основания полагать, что регистрация интенсивности кровотока в корковом веществе надпочечников при помощи специальных приборов является признаком, позволяющим определять начало и конец околочасового ритмического цикла в этих органах.

Использование такого методического подхода позволило нам впервые извлекать надпочечники из брюшной полости подопытных животных при разной интенсивности кровотока и изучить их структуру на органном, клеточном и ультраструктурном уровнях в ходе околочасового биологического ритма, что и было целью наших исследований.

Материал и методы

Объектом исследования служили 40 половозрелых белых крыс-самок массой тела 200 г. Под гексеналовым наркозом обеспечивали оперативный доступ к левому надпочечнику животного. На надпочечник накладывали платиновый электрод, присоединенный к аппарату клиренсов (АК-01), который по клиренсу водорода, периодически вдыхаемого крысой через каждые 3-5 мин, записывал на транспортной ленте клиренсную кривую в течение 1-1,5 часов. Результаты измерений высоты клиренсной кривой в трех точках переносили на полулогарифмическую масштабно-координатную бумагу и получали калибровочную кривую, по которой определяли полупериод, выраженный в минутах, и делили константу, равную 69,3, на полупериод. Полученное в результате деления число соответствовало скорости кровотока в мл за 1 мин на 100 г. массы надпочечника.

Надпочечные железы извлекали из брюшной полости при повышенной, пониженной и нормальной интенсивности кровотока. После извлечения надпочечники очищали от жировой ткани и взвешивали на торсионных весах. Часть надпочечной железы фиксировали в жидкости В. В. Яглова (1966), заливали в парафин, приготавливали срезы толщиной 5-7 мкм, окрашивали гематоксилин-эозином, измеряли толщину коркового вещества органа, объем ядер и цитоплазмы кортикальных эндокриноцитов. Часть надпочечника использовали для приготовления замороженных срезов, в которых выявляли содержание липидов по методу В. В. Яглова (1969), кровенаполнение капилляров по методу М. К. Пугачева (1984) и активность АТФ-азы в капиллярной стенке по Вахштейну и Мейзелю.

Третья часть надпочечной железы служила для ультрамикрос-копического исследования.

Полученные результаты

При исследовании интенсивности кровотока в надпочечниках крыс были выявлены три его фазовых состояния: 1-я фаза стабильного кровотока, или нормоемии, 2-я фаза функциональной гиперемии и 3-я фаза функциональной гипоемии. Продолжительность 1-й фазы составляет 19,3±1,7; 2-й фазы - 6,4±0,5 и 3-й фазы - 3,9±0,2 мин. Интервал между фазами функциональной гиперемии составляет 29,6±2,2 мин. Скорость кровотока в течение фазы нормоемии составляет 171,9±8,8 мин, при фазе функциональной гиперемии - 240,3±8,8 мин и фазе функциональной гипоемии - 121,2±8,6 мл в мин на 100 г массы надпочечника.

Таким образом, скорость тока крови в надпочечной железе периодически изменяется в сравнительно короткие промежутки времени, что соответствует околочасовому биоритму. В соответствии с фазами кровотока изменяются полнокровие и масса надпочечников и толщина их коры. В частности, при наступлении фазы функциональной гиперемии кровенаполнение коркового вещества надпочечных желез увеличивается с 11,3±0,9 до 20,3±1,7%, их масса с 14,1±0,7 до 17,0±0,6 мг и толщина коры - с 752,1±22,9 до 879,0±28,8 мкм. Во время фазы функциональной гипоемии все три вышеуказанных показателя уменьшаются до 4,7±0,3%, 13,±0,5 мг и 675,8±45,4 мкм соответственно. С наступлением фазы нормоемии все эти показатели возвращаются к исходным.

Фаза функциональной гиперемии сопровождается повышением активности АТФ-азы в капиллярной стенке (рис.1б*), фаза функцио-нальной гипоемии - резким снижением по сравнению с фазой нормоемии (рис.1а, в). Это свидетельствует о повышении проницаемости стенки адренокортикальных капилляров во время фазы гиперемии и снижении при наступлении фазы гипоемии.

В регуляции интенсивности кровотока в коре надпочечников принимают участие артериоло-венулярные анастомозы и артериолы капсулярного сплетения и эндотелиоциты капилляров коркового вещества.

Во время фазы функциональной гиперемии артериоло-венулярные анастомозы чаще всего закрыты (рис. 2а), артериолы - расширены (рис. 2б). При наступлении фазы функциональной гипоемии арте-риоло-венулярные анастомозы открыты (рис. 3), артериолы сужены (рис. 3), эндотелиоциты капилляров утолщены (рис. 4), значительно

суживая их просвет. Фаза нормоемии характеризуется умеренным сужением просвета артериоло-венулярных анастомозов (рис. 5) и отсутствием заметных изменений стенки артериол и эндотелиоцитов капилляров.

Каждой фазе интенсивности кровотока соответствует фаза функциональной активности коры надпочечников. В частности, фазе

нормоемии соответствует фаза накопления липидов в корковом веществе

*Микрофотограммы к статье М. К. Пугачева расположены в фотоприложении (Ред.).

надпочечной железы, фазе функциональной гиперемии - фаза делипоидизации, сопровождаемая исчезновением липидов, расходуемых на синтез кортикостероидов, фазе гипоемии - фаза блокады делипоидизации, во время которой прекращается синтез кортикостероидов.

Исходя из вышеизложенного, начало и конец фазы накопления липидов отличаются по содержанию липидных включений и по другим параметрам. В связи с вышеизложенным есть необходимость характеризовать начальный и конечный периоды этой фазы.

Содержание липидных включений в начале фазы накопления липидов составляет 47,3±2,4%, в конце - 64,3±2,4%, во время фазы делипоидизации снижается до 41,5±3,1% и в фазе блокады делипоидизации остается без существенных изменений - 46,5±4,2% (рис. 6 а, б, в, г).

По мере депонирования липидных включений в кортикальных эндокриноцитах к концу фазы накопления липидов увеличивается объем этих клеток с 1372,2±144,3 до 1961,1±111,5 кубических мкм и уменьшается ядерно-цитоплазматическое отношение с 4,7±0,5% до 3,3±0,3%.

После фазы делипоидизации эндокриноциты утрачивают значительную часть липидных включений, что влечет за собой уменьшение их объема до 1384,3±65,9 кубических мкм, во время фазы блокады делипоидизации объем клеток существенно не изменяется и составляет 1404,7±60,2 кубических мкм, ядерно-цитоплазматическое отношение становится равным 4,8±0,7%.

Во время фазы делипоидизации из митохондрий выделяются везикулярные кристы (рис. 7). Поэтому к концу этой фазы снижается плотность расположения митохондриальных крист, во время фазы блокады делипоидизации и в начале фазы накопления липидов эта плотность остается такой же, но в конце фазы накопления возрастает (рис. 8 а, б, в, г).

При наступлении фазы делипоидизации часть митохондрий выделяется из кортикальных эндокриноцитов и поступает в капиллярное русло (рис. 9). Это приводит к уменьшению содержания митохондрий в эндокриноцитах. Количество митохондрий в этих клетках восстанавливается при наступлении фазы накопления липидов за счет их новообразования путем отпочковывания (рис. 10).

Полученные результаты соответствуют сведениям Weitzman et al. (1971), которые наблюдали многократные повышения уровня кортикостероидов в периферической крови, что означало перио-дическое усиление функциональной активности коры надпочечников в соответствии с околочасовым биоритмом.

Наши данные, полученные в результате макро-, микро- и ультраструктурных исследований коры надпочечников, впервые обосновывают наблюдения Weitzman et al. (1971) об околочасовом биоритме стероидогенеза на основе морфологических исследований.

Таким образом, в нормальных условиях интенсивность кровотока в коре надпочечников претерпевает три фазовых изменения: нормоемию, функциональную гиперемию и функциональную гипоемию. Каждой из этих фаз соответствуют определенные фазы функциональной активности. В частности, нормоемии соответствует фаза накопления липидов, функциональной гиперемии - фаза делипоидизации, функциональной гипоемии - фаза блокады делипои-дизации, или фаза покоя. Эти фазы в коре надпочечников белых крыс повторяются через каждые 29,6±2,2 мин.

В течение фазы накопления липидов содержание липидных включений, объем кортикальных эндокриноцитов и плотность расположения митохондриальных крист увеличиваются, происходит новообразование митохондрий путем отпочковывания, ядерно-цитоплаз-матическое отношение уменьшается.

Во время фазы делипоидизации масса надпочечников, толщина их коры, ее кровенаполнение, активность аденозинтрифосфатазы в капиллярной стенке и ядерно-цитоплазматическое отношение увеличиваются, содержание липидов, размеры кортикальных эндокриноцитов и плотность расположения митохондриальных крист уменьшаются, наблюдается выделение митохондрий из клеток в капиллярное русло.

При фазе покоя масса надпочечников, толщина их коры, ее кровенаполнение, активность аденозинтрифосфатазы в стенке капилляров уменьшаются, содержание липидов, размеры адрено-кортикоцитов и плотность расположения крист в митохондриях не изменяются по сравнению с предыдущей фазой.

Вышеприведенные морфофункциональные изменения свидетельствуют о том, что один раз в течение 0,5 часа в коре надпочечников крыс имеют место морфологические признаки повышенной функ-циональной активности. Таки признаки характерны и для стресс-реакции.

Очевидно это послужило поводом некоторым авторам (Лишшак К., Энрёци Э.,1967) для утверждения, что у некоторой части интактных животных наблюдается стресс-реакция.

ЛИТЕРАТУРА

1. Артишевский А. А. Надпочечные железы. - Минск: Беларусь, 1977.- 127 С.

2. Кацуки С.(ред.). Центральная регуляция функций эндокринных желез.- М.: Медицина,1971. - 215 С.

3. Лишшак К., Эндрёци Э. Нейроэндокринная регуляция адаптационной деятельности. - Будапешт: Акад.наук,1967.- 219 С.

4. Моисеева Н. И., Сысуев В. М. Временная среда и биологические ритмы. - Л.: Наука,1981. - 127 С.

5. Пугачев М. К. Способ окраски кровеносных сосудов внутренних органов на гистологическом препарате. // Журн.Бюл.по дел. Изобре-тений и открытий. - 1984. - N 17.

6. Романов Ю. А. Проблемы хронобиологии. - М.: Знание, 1989. - 63 C.

7. Славнов В. Н. Радиоизотопные и радиоиммунологические исследования функции эндокринных желез. - Киев:Здоровье,1978.- 207 C.

8. Юдаев Н. А. (ред.). Биохимия гормонов и гормональной регуляции. - М.: Наука,1976.- 380 C.

9. Яглов В. В. Комбинированный метод выявления адреналина, норадреналина и ДНК в срезах надпочечника. // Арх. анат., гист. и эмбриологии. - 1969. - № 6. - С. 81.

10. Carillo A. J., Duke P. G., Dunn J. D. Episidic corticosterone secretion in the female rat. // Hormone Res. - 1980. - V. 13. - № 1 - P. 400 -447.

11. Chorlton B. C. Adrenal cortical innervation and glucocorticoid secretion. // J. endocrinol. - 1990. - V.126 - № 1. - P. 5-8.

12. Hinson J. P., Winson G. P., Whitehouse B. I. The relationship between perfusion medium flow rate and steroid in the isolated perfused rat adrenal gland in situ. // J. Endocrinology. - 1986. - V.111. -№ 3. - P. 391 - 396.

13. Pager A., Siklosi G. Feher L.Episodic and diurinal secretion of hormones and the representativity of singl blood sample. 111. Cortisol, dehadroepiandrosterone-sulfate, testosterone, androstenedione, dehydro-epiandrosterone. // 9th Hung. Endocrinol. Congr., Szeged. - 1979. - Abstrs. Szesed. S. A. - P. 109.

14. Pudney J., Sweet P. R., Vinson G. P., Whitehouse B. Morphological correlations of hormone secretion in the rat adrenal cortex and the rolle of filipodia . // Anat. rec. - 1981. - V.201. - № 3. - P. 537-557.

15. Spark R. F., Kettule W. R., Eisenberg H. Cortisol dynamics in the adrenal venous effluent. // J. Clin. Endocrinol. a. Metabol. - 1974. - V.39. - № 2. - P. 305-310.

16. Vinson G. P., Hinson J. P., Whitehous B. J. Role of the vasculature in the response of the rat adrenal cortex to stimulation // J. Endocrinol. - 1987. - V. 112. - Suppl.17.

17. Weitzman E. D., Fucushima D., Modeire Ch. et al.Twentyfour hour pattern of the episodic secretion of cortisol in normal subjects. // J. Clin. Endocrinol. a. Metabol. - 1971. - V. 33. - № 1. - P. 14-22.

Кафедра гистологии, цитологии и эмбриологии

Смоленская государственная медицинская академия

Поступила в редакцию 15.06.96.