Тиреоидная трансформация при моделировании эндемического эффекта у белых крыс в эксперименте

© КОЗЛОВ В.Н. - 2006

ТИРЕОИДНАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ЭНДЕМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА У БЕЛЫХ КРЫС В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

В.Н. Козлов

(Московский государственный университет технологий и управления, филиал в г. Мелеузе, директор — ,

Научно-исследовательская лаборатория «Пищевые технологии», зав. — проф. А.Н. Мамцев)

Резюме. Целью данной работы являлось определение в эксперименте оптимальной дозы и продолжительности ведения тиреостатика, обеспечивающих полное развитие морфофункциональных признаков гипотиреоза у крыс, используемых для оценки специфической физиологической активности и безопасности йодобогащенныхрационов питания. Как показали методы иммуноферментного анализа сыворотка крови, при внутрижелудочном введении крысам мерказоли-ла из расчета 5 мг на 100 г массы тела в течение 21-го дня у животных развиваются характерные для гипотирео за изменения в уровнях содержания тиреоидных гормонов: снижение 3,5,3 - трийодтиронина (Т), тироксина (Т) и, соответственно, повышение уровня содержания тиреотропного гормона (ТТГ) по механизму обратной связи. Более высокие дозы препарата (20 мг и 10 мг на 100 г массы тела) искажают экспериментальную модель гипофункциональ-ного состояния щитовидной железы.

Ключевые слова. Морфология, щитовидная железа, экспериментальный гипотиреоз, тиреоидные гормоны (Т3 и сТ), тиреотропный гормон (ТТГ)._

При изучении медико-биологических характеристик и пищевой ценности новых видов композиционных продуктов питания на экспериментальных моделях лабораторных животных, согласно методическим указаниям «Определение безопасности и эффективности биологически активных добавок к пище» — МУК 2.3.2.721-98., перед исследователями поставлен ряд обязательных для выполнения задач, в том числе и с использованием методов объективного контроля по оценке функционального состояния определенных органов и систем [3].

Как известно, предварительная оценка специфической физиологической активности йодосодержащих рационов проводится на лабораторных животных, у которых моделируется тиреоидная трансформация по типу эндемического эффекта [5]. Наиболее широко применяемый метод экспериментального воспроизведения гипофункционального состояния у лабораторных животных, в частности у белых крыс, заключается в пероральном внутрижелудочном введении мерказоли-ла — тиреостатика, блокирующего активность йодпе-роксидазы. При этом, как показывает обзор литературных данных, применяемая среднесуточная доза тирео-статика варьирует в достаточно широких пределах — от 1 мг до 20 мг на 100 г массы тела животного [1,2,4]. Закономерно возникает вопрос о необходимости определения оптимальной среднесуточной дозы антитиреоид-ного препарата, которая, с одной стороны, сводит к минимуму побочные эффекты тиреостатика, с другой — обеспечивает наиболее полное воспроизведение характера морфологических и функциональных нарушений в тиреоидной системе. Наиболее точное, или достоверное, воспроизведение модели йододефицитного состояния зависит от двух непременных условий — подбора дозы антитиреоидного препарата и определение продолжительности его введения.

Целью данной работы явилось усовершенствование модели экспериментального мерказолилового гипотиреоза, применяемого для экспертной оценки биологической активности йодобогащенных рационов. Основная задача заключалась в определении той минимальной дозы мерказолила, которая в определенные сроки введения обеспечивает развитие признаков, характерных для йододефицитного заболевания: снижение уровня содержания свободного тироксина (сТ4), 3,5,3' -

трийодтиронина (Т3) при увеличении концентрации тиреотропного гормона (ТТГ) в сыворотке крови белых крыс.

Материалы и методы

Моделирование гипотиреоза осуществляли на половозрелых крысах — самцах массой 180-220 г, находившихся на общевиварном питании, путем внутрижелудочного введения фармакопейного тиреостатика — мерказолила. Животные были разделены на 5 групп по 12 в каждой: 1-я — контрольная, у крыс 2, 3, 4 и 5-й групп вызывали мерказоли-ловый гипотиреоз введением соответственно 20, 10, 5 и 1 мг препарата на 100 г массы тела. Для стандартизации исследований убой животных производили в одно и тоже время суток (утром) под эфирным наркозом. У крыс после декапитации брали кусочки щитовидной железы и фиксировали в 10%-ном растворе формалина. Срезы толщиной 7 мкм окрашивали гематоксилином и эозином. В сыворотке крови подопытных крыс определяли уровень содержания гормонов щитовидной железы — свободного тироксина (сТ4), 3,5,3' - трийодтиронина (Т3), а также тиреотропного гормона (ТТГ) методом иммуноферментного анализа с использованием стандартных наборов тест-систем ОАО «Алкор-Био» (Санкт-Петербург). Статистическую обработку данных проводили с использованием стандартных методов по программе «Statistica-5.0» Windows 95. Оценку значимости различий среднеарифметических проводили с использованием t-критерия Стьюдента. Статистически значимыми считали различия при Р<0,05.

Результаты и обсуждение

В ходе проведенных гистологических исследований были выявлены морфологические изменения в структуре тканей щитовидных желез, характер которых зависел от дозы и продолжительности введения тиреос-татика.

У интактных животных щитовидная железа представлена фолликулами округлой или угловатой формы (рис. 1). Интрафолликулярная полость содержала коллоид — тироглобулин. Тироциты имели кубическую форму. Между фолликулами встречались малодиффе-ренцированные клетки — тироциты, образующие интерфолликулярные островки.

У животных второй экспериментальной группы (среднесуточная доза 20 мг/100 г) уже на вторые сутки введения препарата отмечали проявления побочных эффектов мерказолила: крысы снизили свою повседневную активность, проводя большую часть времени в состоянии сна; начиная с 3-х суток эксперимента, отмечали признаки агрессивного поведения; на 9-е сутки у двух крыс появился паралич двигательных функций задних конечностей, летальный исход — у 3-х крыс. Животные с подобного рода осложнениями, безуслов-

Рис. 1. Фолликулы щитовидной железы интактных животных.

Окраска гематоксилином и эозином. Микрофото: ок. 10, об. 20.

но, не пригодны для дальнейшего использования в качестве экспериментальной модели исследуемой патологии. Введение антитиреоидного препарата было прекращено на 14-е сутки от начала эксперимента. Концентрация Т3 в сыворотке крови животных составляла 1,44+0,10 нмоль/л против 1,88+0,13 нмоль/л у контрольных крыс (Р<0,05), а содержание сТ4 — 6,0+0,23 пмоль/л и 16,68+0,50 пмоль/л (Р<0,05) соответственно. При этом уровень содержания ТТГ у крыс экспериментальной группы составил 0,196+0,02 мкМЕ/мл, а у контрольных - 0,124+0,01 мкМЕ/мл (Р<0,05). Морфологически тиреоидная трансформация выражалась дистрофически-деструктивными процессами в секреторной ткани: как в центральной, так и в краевой части щитовидной железы коллоид в фолликулах отсутствовал; стенки фолликулов имели складчатую форму (рис. 2). Часть тироцитов, деструктивно измененных, лиша-

Рис. 2. Деструктивные процессы в щитовидной железе; мерказолил в дозе 20 мг/100 г. Окраска гематоксилином и эозином.

Микрофото: ок. 10, об. 40.

лась связи с базальной мембраной и свободно располагалась в полости фолликулов. Ядра тироцитов подвергались кариопикнозу и были уменьшены в размерах. Апикальная часть тироцитов имела цитоплазматические выросты различной конфигурации, обращенные в интра-фолликулярную полость. В междольковой соединительной ткани располагались мелкие и крупные кровеносные сосуды, свободные от крови, что указывало на снижение циркуляции крови в центральной части железы.

У животных 3-й группы, получавших мерказолил в дозе 10 мг/100 г массы тела в течение 14-и суток, также

отмечали развитие гистологической картины функционального истощения щитовидной железы (рис. 3). Обнаружились деформированные фолликулы с признаками деструкции тироцитов. В интрафолликулярной полости, лишенной коллоида, находились свободно расположенные тироциты. Апикальные концы тироцитов, сохранивших связь с базальной мембраной, имели цитоплазматические выросты, обращенные в полость фолликула. На микропрепаратах данной группы животных в щитовидной железе определяли хорошо развитую и полноценно функционирующую сеть кровеносных сосудов — отмечалось полнокровие капилляров. Указанные микроморфологические изменения сопровождались снижением уровней тиреоидных гормонов: концентрация Т3 в 3-й группе составляла 1,54+0,12 нмоль/л против 1,88+0,13 нмоль/л в контроле (Р<0,05), а содержание сТ4 — 2,70+0,24 пмоль/л и 16,68+0,50

Рис. 3. Деформация тироцитов в фолликулах щитовидной железы; мерказолил в дозе 10 мг/100 г массы тела. Окраска гематоксилином и эозином. Микрофото: ок. 10, об. 40.

пмоль/л (Р<0,05) соответственно. Уровень содержания ТТГ в данной группе крыс был ниже, чем в контроле — 0,098+0,05 мкМЕ/мл и 0,124+0,01 мкМЕ/мл соответственно. Характерные особенности общего состояния крыс данной группы: отмечали явления, присущие предыдущей группе, однако менее выраженные; у некоторых особей выпадала шерсть в области хвоста, задних лапок и грудной клетки. В поведении крыс наблюдали агрессивность. Вышеуказанные побочные эффекты мерказолила, на наш взгляд, не позволяют рекомендовать данную дозу тиреостатика для моделирования ги-потиреоидного состояния.

Испытуемая среднесуточная доза антитиреоидного вещества — 5 мг/100 г массы тела — является оптимальной и наиболее приемлемой для воспроизведения ти-реоидной патологии, в частности, гипотиреоза в условиях эксперимента. Крысы 4-й группы в отличие от предыдущих групп получали тиреостатик в продолжение 21-го дня и вполне удовлетворительно переносили эту дозу препарата. Важно, что животные не отказывались от привычной для них пищи, отмечалось их спокойное и уравновешенное поведение, адекватная (без признаков агрессивности) реакция на пероральное введение тиреостатика. В этой группе не отмечали таких осложнений, как алопеция, паралич конечностей, выпадение зубов и др. На гистологических препаратах щитовидных желез подавляющее большинство фолликулов были свободны от коллоида (рис. 4). При этом

было замечено явных отклонений. На гистологических препаратах были выявлены определенные изменения в структуре щитовидной железы: стенки большинства фолликулов состояли из тироцитов кубической или цилиндрической формы, плотно прилегавших друг к другу (рис. 5). Отмечалось центральное расположение ядра в тироцитах.

Рис. 4. Деструктивные процессы в фолликулах центральной части щитовидной железы; мерказолил в дозе 5 мг/100 г. Окраска гематоксилином и эозином. Микрофото: ок. 10, об. 40.

встречались единичные фолликулы с небольшим количеством интрафолликулярного тироглобулина. Основная часть фолликулов сохранила свое строение. Тиро-циты, располагающиеся на базальной мембране, имели центрально расположенное ядро с гомогенным хроматином. Однако выявлялись фолликулы и с явными признаками разрушения тироцитов. Кровоснабжение щитовидной железы не претерпевало значительных изменений — сеть кровеносных сосудов была полнокровной, застойные явления не наблюдались. По ходу кровеносных капилляров, в рыхлой соединительной ткани, встречались небольшие скопления лимфоидной ткани. Результаты иммуноферментного анализа свидетельствовали о снижении функциональной активности щитовидной железы в той степени, которая достаточна для постановки диагноза «экспериментальный гипотиреоз». Как видно из данных таблицы, концентрация 3,5,3'-трий-одтиронина (Т3) в сыворотке крови гипотиреоидных животных составляла 1,60 + 0,02 нмоль/л против 1,88+0,13 нмоль/л у контрольных животных, а содержание свободного тироксина (сТ4) - 3,40+0,12

Рис. 5. Фолликулы щитовидной железы с небольшим количеством коллоида; мерказолил в дозе 1 мг/100 г. Окраска гематоксилином и эозином. Микрофото: ок. 10, об. 40.

Хроматин ядра распределялся равномерно. Ядра части тироцитов также были подвержены кариопикно-зу, а отдельные ядра свободно располагались в интра-фолликулярной полости. Также как и в предыдущих группах, встречались тироциты с полным отрывом от базальной мембраны. Фолликулы центральной части железы не содержали коллоида, а в капсулярной зоне определялся коллоид в разном количестве и разной интенсивности окраски. При этом тироциты, выстилающие полость функционирующих фолликул, имели

Таблица 1

Уровень содержания Т3, сТ4 и ТТГ в сыворотке крови лабораторных крыс 4-й группы (п = 12),

Название групп животных Количество животных в группе Продолжительность опыта в сутках Т3

Контрольная 12 21 1,88+0,13 16,68+0,50 0,124+0,01

Экспериментальная № 4 — мерказолил 5 мг/100 г 12 21 1,6+0,02* 3,4+0,12* 0,164+0,01*

Примечание: *Различие с контролем статистически значимо (Р<0,05).

пмоль/л и 16,68+0,50 пмоль/л соответственно. При этом уровень содержания ТТГ у крыс экспериментальной группы составил 0,164+0,01 мкМЕ/мл, а контрольных — 0,124+0,01 мкМЕ/мл. В исследуемой группе животных наблюдали наиболее полное развитие ги-стофункциональных изменений, характерных для ги-потиреоидного состояния. Важно, что при этом не отмечали внешних проявлений побочных эффектов мерка-золила, являющегося по своей сути ксенобиотиком.

Животным 5-й экспериментальной группы вводили мерказолил уже из расчета 1 мг на 100 г массы тела в течение 21-х суток. Как и следовало ожидать, животные легко переносили столь малую дозу тиреостатика: как в физическом статусе крыс, так и в их поведении не

кубическую форму с четко выделяемой цитолеммой и ядерной оболочкой. В целом данная часть тироцитов была функциональна активна. В данной группе животных не удалось достичь снижения уровня содержания 3,5,3'-трийодтиронина (Т3) в сравнении с аналогичным показателем контрольной группы животных. Так, концентрация Т3 в сыворотке крови крыс 5-й группы составляла 2,23+0,07 нмоль/л против 1,88+0,13 нмоль/л у контрольных животных, что свидетельствует о неполном торможении синтеза тиреоидных гормонов. Следовательно, при применении малых среднесуточных доз мерказолила (1 мг на 100 г массы тела) в течение 21-х суток в щитовидной железе развиваются характерные для гипотиреоза патоморфологические изменения, од-

нако часть фолликулов, особенно в краевой зоне железы, продолжают функционировать и обеспечивать синтез тиреоидных гормонов.

Как уже отмечалось, этапы экспериментального изучения эффективности и безопасности йодосодержащих биологически активных веществ включают наряду с воспроизведением йододефицитного состояния и анализ лабораторных данных, позволяющий судить о специфическом воздействии исследуемого микроэлемента на функциональную активность щитовидной железы. Известно, что при первичном и вторичном гипотиреозе в крови повышен уровень ТТГ, понижен уровень Т3 и общего Т4. В свете поставленных задач данного типа соотношения в уровнях содержания тиреоидных гормонов и ТТГ наблюдали в 4-й группе животных (5 мг/ 100 г). В ряде случаев (в начальной стадии гипотиреоза) уровень Т3 может быть нормальным, что объясняет-

ся компенсаторной реакцией организма для поддержания эутиреоидного статуса — аналогичные патофизиологические сдвиги были отмечены у крыс 5-й группы (1 мг/100 г). Видимо, в условиях применения низких доз антитиреоидного препарата активируются процессы периферического дейодирования Т4 с образованием более активного Т3. Таким образом, можно заключить, что при введении мерказолила белым крысам в среднесуточной дозе 5 мг/100 г и ниже в течение 21-х суток развитие симптомов гипотиреоидного состояния достигается при минимальных побочных эффектах исследуемого тиреостатика.

Характер гистологических изменений в щитовидных железах 2-й и 3-й групп животных, на наш взгляд, в меньшей степени был обусловлен эффектом йодной недостаточности, в большей — токсичным действием высоких доз мерказолила.

THYROID TRANSFORMATION AT MODELING ENDEMIC EFFECT IN WHITE RATS IN

EXPERIMENT V.N. Kozlov

(Moscow State University of Technologies and Management, branch in Meleuz Scientific research laboratory

«Food Technologies»)

The purpose of this research work is to define optimal doze and duration of using thyrostatic agents. It helps to develop morphofunctional symptoms of hypothyrosis of rats. These symptoms are used to estimate specific physiological activity and safety of iodine enriched food. The immunofermental analysis of blood has been made: mercasolil has been added during 21 day with the doze 5 mg/100 gr. It has been proved that mercasolil develops hypothyroid changes if there are thyroid hormones: reducing 3,5,3'-triiodoithyronine (T3), free thyroxin (cT4) and, correspondingly, increasing the level of thyrotropic hormone (TSH).

Higher dozes of mercasolil (20 mg and 10 mg/100gr) change the experimental model of hypofunctional state of thyroid glands.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кузьмак Н.И. Влияние тиреостатических препаратов и тиреоидэктомии на содержание сиаловых кислот в сыворотке крови и печени крыс // Вопросы мед. химии.

— 1978. — Т. 24, вып. 1. — С.52-56.

2. Лобанок Л.М., Лукша Л.С, Соловьева Н.Г., Крылова И.И. Роль эндотелия в регуляции сократительных и дилята-торных реакций аорты при экспериментальном гипотиреозе у крыс // Проблемы эндокринологии. — 2002.

— Т. 48, № 1. — С.41-42.

3. Определение безопасности и эффективности биологи-

5.

чески активных добавок к пище: Методические указания. — М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 1999. — 87 с.

Соболев В.Н. Теплопродукция изолированной скелетной мышцы белой крысы при экспериментальном гипер- и гипотиреозе // Физиологический журнал СССР — 1978. — Т. ЕХГУ, № 1. — С.177-183. Степанов С.А., Тупикина Е.Б. Гистофункциональное состояние щитовидной железы при беременности и у потомства в условиях экспериментального режима потребления йода // Архив патологии. — 1977. — №5. —

© БАРАБАШ А.П., ИВАНОВ В.М., РУСАНОВ А.Г., МОРОЗОВ В.П. - 2006

УПРАВЛЯЕМЫЙ ЧРЕСКОСТНЫЙ ОСТЕОСИНТЕЗ ДИАФИЗАРНЫХ

ПЕРЕЛОМОВ КОСТЕЙ ГОЛЕНИ

А.П. Барабаш, В.М. Иванов, А.Г. Русанов, В.П. Морозов

(Саратовский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии, директор — д.м.н., проф. И.А. Норкин; отдел «Новые технологии в травматологии», руководитель — д.м.н., проф. А.П. Барабаш; Саратовский государственный медицинский университет, ректор — д.м.н., проф. П.В. Глыбочко, кафедра травматологии и

ортопедии, зав. — д.м.н., проф. В.П. Морозов)

Резюме. Предложен аппарат и бесконфликтная малотравматичная техника остеосинтеза диафизарных переломов костей голени, сочетающая возможность управления положением отломков при репозиции и компрессии в процессе циклических нагрузок. Разработанная технология лечения обеспечивает оптимальные условия для регенерации кости и раннего восстановления функции смежных с переломом суставов, профилактирует гнойные осложнения. Представленные в статье компоновки спицестержневого остеосинтеза костей голени, адаптированные по уровням переломов, применены у 124 больных. Положительные исходы получены в 99,6% случаев. Ключевые слова. Чрескостный остеосинтез, переломы костей голени.

Диафизарные переломы костей голени, составляют 8,1-53,5% всех переломов длинных костей конечностей [1,3]. Методом выбора лечения переломов данного сегмента является чрескостный остеосинтез. Применение аппаратов внешней фиксации с преимущественным использованием спиц даёт к концу второго месяца ле-

чения 25% гнойных осложнений [7]. Недостаточность функциональной приспособленности голени, развитие фиксационных контрактур, отёков и воспалений мягких тканей, возрастает с увеличением угла перекрёста спиц и наблюдается в 7-40% случаев [4].

Оптимальные условия для репозиции отломков,