Изменение структуры и функции щитовидной железы в условиях экспериментального гипопинеализма

Изменение структуры и функции щитовидной железы в условиях экспериментального гипопинеализма

Д.б.н. Л.А. БОНДАРЕНКО1, к.б.н. Л.Ю. СЕРГИЕНКО, к.б.н. Н.Н. СОТНИК, А.Н. ЧЕРЕВКО Alterations of the thyroid structure and function in experimental hypopinealism

L.A. BONDARENKO, L.YU. SERGIENKO, N.N. SOTNIK, A.N. CHEREVKO

Институт проблем эндокринной патологии им. В.Я. Данилевского АМН Украины, Харьков, Украина

У молодых половозрелых кроликов, которых содержали в условиях круглосуточного освещения, гипофизарно-тиреоидная система претерпевает фазные изменения гормональной активности — первоначальное усиление (в течение первого месяца) с последующим нарастающим во времени ее угнетением (в течение 2—5 мес после начала световой экспозиции), что подтверждается прогрессирующим снижением концентрации в крови Т3, Т4 и ТТГ. Одновременно у подопытных животных развиваются патологические изменения гистоструктуры щитовидной железы, аналогичные тем, которые отмечаются у лиц с вторичным либо третичным гипотиреозом. Таким образом, гормональные и структурные изменения щитовидной железы при длительном гипопинеализме следует рассматривать как экспериментальную модель гипотиреоза нейроэндокринного генеза.

Ключевые слова: гипопинеализм, мелатонин, щитовидная железа, круглосуточное освещение.

The pituitary-thyroid axis of young sexually mature rabbits kept under a 24-hour daylight photoperiod was shown to undergo phase-modulated variations of hormonal activity with its initial increase (during the first month) and subsequent progressive decrease (within 2—5 months after the onset of exposure to light). These changes correlated with the time-dependent fall in the blood T3, T4, and TSH levels. Simultaneously, the animals developed pathological changes in the histological structure of the thyroid gland similar to those in patients with secondary or tertiary hypothyroidism. It is concluded that hormonal and structural changes in the thyroid gland during long-term hypopinealism should be regarded as an experimental model of hypothyroidism of neuroendocrine origin.

Key words: hypopinealism, melatonin, thyroid gland, 24-hour light photoperiod.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЭНДОКРИНОЛОГИЯ

В настоящее время гипотиреоз рассматривается как одно из наиболее распространенных эндокринных заболеваний. Считается, что «гипотиреоз представляет собой сложный симптомокомплекс, развивающийся вследствие резкого стойкого снижения содержания тиреоидных гормонов в крови» [1]. В зависимости от причины снижения гормональной активности щитовидной железы (ЩЖ) различают первичный (врожденный), вторичный (обусловленный недостаточностью тиреотропной функции гипофиза), третичный (возникающий вследствие поражения области гипоталамуса, продуцирующей тиреолиберин) и периферический (синдром тирео-идной резистентности) гипотиреоз [2]. Вместе с тем ни в одном учебнике или руководстве по эндокринологии нет упоминания о роли эпифиза и его гормона мелатонина в механизме нейроэндокринной регуляции функциональной активности ЩЖ, тем более о последствиях гипопинеализма как одной из причин возникновения и развития гипотиреоза.

Тем не менее в настоящее время наличие прямых и обратных связей в системе эпифиз—ЩЖ не вызывает сомнений [3—9]. Принято считать, что эпифиз подавляет интратиреоидный гормоногенез и ингибирует структуру ЩЖ, в то время как тироксин

© Коллектив авторов, 2011

и трийдтиронин, наоборот, — стимулируют формирование ночного пика мелатонина в пинеалоцитах и выброс гормона в кровоток [3, 10—15].

Общим недостатком всех приведенных выше работ является небольшой срок наблюдения, не превышающий 1 мес.

Исходя из изложенного, цель настоящего исследования — изучение в динамике последствия длительного гипопинеализма для гормональной активности и морфофункционального состояния ЩЖ.

Материал и методы

Работа выполнена на 25 молодых половозрелых кроликах-самцах породы шиншилла. Контрольных животных содержали в стандартных условиях вивария при естественной смене дня и ночи, подопытных — в условиях круглосуточного освещения (30— 40 люкс) с целью моделирования экспериментального гипопинеализма [16—18]. Продолжительность эксперимента составила 5 мес. У всех животных ежемесячно из краевой вены уха брали кровь для последующего определения концентрации трий-одтиронина (Т3), тироксина (Т4) и тиреотропного гормона (ТТГ) иммуноферментным методом с ис-

'e-mail: chrono@bk.ru

К статье Л.А. Бондаренко и соавт. «Изменение структуры и функции щитовидной железы в условиях экспериментального гипопинеализма»

Гистологическая структура щитовидной железы молодого половозрелого кролика до и после его содержания в условиях круглосуточного освещения.

а — интактный; б — после 2 мес; в — после 5 мес. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 320.

пользованием стандартных наборов тироид ИФА-трийодтиронин, тироид ИФА-трироксин и тироид ИФА-ТТГ-1 («Алкор Био», Россия). Определения проводили на иммуноферментном анализаторе Stat Fax 2100. Для оценки морфофункционального состояния ЩЖ у контрольных и подопытных кроликов сразу после извлечения органы фиксировали в 10% формалине, проводили через спирты нарастающей концентрации и заливали в парафин, после чего изготовляли срезы толщиной 5 мкм, которые окрашивали гематоксилином и эозином. Микропрепараты изучали с помощью микроскопа Jenaval («Carl Zeiss», Вена). Анализ распределения признаков проводили с помощью методов параметрической статистики. Сравнение групп выполняли с использованием i-критерия Стьюдента.

Результаты

Установлено, что у контрольных животных статистически значимых изменений концентрации Т3 и Т4 в крови не наблюдалось (см. таблицу). У кроликов, содержащихся в условиях круглосуточного освещения, в течение 1-го месяца отмечалось резкое увеличение концентрации Т3 в крови почти на 170,2% относительно исходного состояния (р<0,001), которая уже через 2 и 3 мес после начала световой экспозиции возвращалась до значений исходного состояния, а впоследствии (через 4—5 мес) наблюдалось постепенное прогрессирующее снижение этого показателя (р<0,001 в обоих случаях) относительно показателей контрольной группы, что следует рассматривать как признак развития гипо-

тиреоза. Одновременно в группе подопытных кроликов через 1 мес после начала эксперимента наблюдалась тенденция к увеличению концентрации Т4 в крови (0,05<р<0,1), через 2 мес этот показатель возвращался к исходному и через 3, а особенно через 4 и 5 мес наблюдалось прогрессирующее уменьшение тироксинемии (р<0,001 в обоих случаях).

Таким образом, использование круглосуточного освещения вызывает фазные изменения гормональной активности ЩЖ, которые характеризуются первоначальным усилением с последующим прогрессирующим снижением концентрации тиреоид-ных гормонов в крови.

Одновременное определение концентрации ТТГ у этих же животных позволило выявить отсутствие у контрольных животных статистически значимых изменений концентрации ТТГ в крови в ходе эксперимента, в то время как у подопытных в течение первого месяца после начала эксперимента наблюдалось усиление тиреотропной функции (р<0,01) (см. таблицу). Однако через 2—5 мес после начала световой экспозиции концентрация ТТГ в крови, увеличенная в предыдущий срок наблюдения, прогрессивно уменьшалась. Полученные данные свидетельствуют о значительном угнетении также тиреотропной функции гипофиза у кроликов на фоне длительной мелатониновой недостаточности, следствием чего является торможение биосинтеза тиреоидных гормонов в ЩЖ.

Данные об усилении гормональной активности ЩЖ в начале эксперимента (в течение 1 мес) полностью согласуются с известными данными научной литературы [19] и объясняются снятием так назы-

Динамика изменений концентрации тиреоидных и тиреотропного гормонов в крови у кроликов после содержания их в условиях круглосуточного освещения

„ Срок наблюдения, мес

Условия эксперимента V I ;и ис 1 и 4L4JK и и показатель Исходное состояние 1 2 3 4 5

Т3, нмоль/л

I. Контроль (естествен- n 10 10 10 10 10 8

ная смена дня и ночи) X±Sx 1,19± 0,05 1,20+0,05 1,27+0,06 1,32+0,06 1,33+0,06 1,31+0,08

II. Круглосуточное n 15 15 15 15 15 10

освещение X±Sx 1,21±0,09 2,06±0,094) 1,24+0,08 1,17+0,08 1,06+ 0,07 0,93+0,053)

Pl-Il — <0,001 — — <0,001 <0,001

Т4, нмоль/л

I. Контроль (естествен- n 10 10 10 10 10 8

ная смена дня и ночи) X±Sx 45,50±2,23 47,62+2,47 49,33+2,11 47,04+2,00 48,42+1,98 47,80+2,32

II. Круглосуточное n 15 15 15 15 15 10

освещение X±Sx 47,85+1,95 53,79+2,09" 44,74+2,27 40,88+2,062) 34,70±1,644) 27,58±1,204)

PI-II — — — <0,05 <0,001 < 0,001

ТТГ, мМЕ/л

I. Контроль (естествен- n 8 8 8 8 8 8

ная смена дня и ночи) X±Sx 0,10+0,01 0,11+0,01 0,10+0,01 0,10+0,01 0,11+0,01 0,10+0,01

II. Круглосуточное n 12 12 12 10 10 8

освещение X±Sx 0,11+0,02 0,16±0,012) 0,13+0,02 0,11+0,01 0,09+0,01 0,07+0,011)

Piii — < 0,01 — — — < 0,05

Примечание. Уровень значимости изменений относительно исходного состояния: !) 0,05<р<0,1; 2)р<0,05; 3)р<0,01; 4)р<0,001.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЭНДОКРИНОЛОГИЯ

ваемого мелатонинового тормоза с тиреотропной функции гипофиза, вследствие чего усиливается концентрация и ТТГ, и тиреоидных гормонов.

Гистологические исследования ЩЖ у контрольных и подопытных кроликов подтвердили результаты гормональных определений. Показано, что у молодых животных гистологическая структура ЩЖ соответствует описанной в литературе у животных данного вида (см. рисунок, а на цв. вклейке).

Паренхиму органа составляют фолликулы разного диаметра — от крупных до мелких, между которыми находятся прослойки соединительной ткани и залегают поля интерфолликулярного эпителия. Прослойками соединительной ткани железа разделяется на дольки; в междольковом пространстве пролегают кровеносные сосуды — артериолы, венулы, капилляры. Определение соотношения между площадью, которую занимают фолликулы, интерфолликулярный эпителий и стромальные элементы у интактных животных, демонстрирует, что фолликулы занимают 75—80% площади на срезах, а интерфолликулярный эпителий — до 15%.

Стенки фолликулов отделены от близлежащей ткани базальной мембраной, на которой расположен однорядный фолликулярный эпителий. Эпителиальные клетки имеют низкокубическую форму, а их четко очерченные зернистые ядра расположены в центре клеток. Фолликулы заполнены коллоидом, метахромазия которого указывает на активные процессы функционального обмена веществ между ним и тиреоцитами. В некоторых местах в стенках фолликулов наблюдаются амитотическое распределение клеток и формирование подушек Сандер-сона. Между фолликулами во многих местах лежат большие либо малые поля интерфолликулярного эпителия. Последний имеет вид симпласта. Кое-где можно наблюдать оформление в составе этих сим-пластов отдельных клеток и накопление капель коллоида. В целом структура ЩЖ интактного кролика не изменена и наблюдаются все признаки активного функционирования.

У кроликов, которых содержали в условиях круглосуточного освещения в течение 2 мес, отмечаются ярко выраженные признаки функционального угнетения (см. рисунок, б на цв. вклейке).

К последним относится резкое (в 2—3 раза) увеличение диаметра фолликулов, переполненных гомогенным плотным коллоидом, низкий (плоский) тип фолликулярного эпителия, отсутствие подушек Сандерсона. Это указывает на то, что вследствие угнетения гормональной активности эпифиза светом у подопытных кроликов уже через 2 мес развиваются все гистологические признаки гипотиреоза.

При продлении сроков содержания животных в режиме круглосуточного освещения эти признаки еще более усиливаются (см. рисунок, в на цв. вклейке). Так, размеры крупных фолликулов становятся

еще больше, увеличиваются 1,5—2 раза. В крупных фолликулах тиреоциты становятся совсем плоскими, коллоид в них уплотненный, рассасывание вакуолей практически не происходит. Крупные фолликулы занимают почти всю площадь срезов ЩЖ.

Таким образом, указанные изменения гистологической структуры и гормональной активности ЩЖ у подопытных кроликов с гипопинеализмом, индуцированным нарушением естественного цикла день—ночь, свидетельствуют о выраженной хро-нозависимости данного органа и об усилении патологических изменений в зависимости от сроков содержания животных в условиях круглосуточного освещения.

Выявленные нарушения функциональной активности ЩЖ являются следствием ослабления нейрогуморальных регуляторных влияний обоих нейроэндокринных центров — эпифиза и гипофиза [18], что характерно для вторичного (гипофи-зарного) или третичного (гипоталамического) гипотиреоза, причиной возникновения которых может быть гипофизарная недостаточность (синдром Шиена—Симмондса, крупные опухоли гипофиза, аденомэктомия, облучение гипофиза), в результате чего отмечается уменьшение биосинтеза и секреции тиреотропина гипофизом, либо нарушение синтеза и секреции тиреолиберина гипоталамусом [2].

Полученные данные указывают на то, что одной из не известных ранее причин развития гипотиреоза может быть десинхроноз, возникающий в результате нарушения естественного светового режима, а именно вследствие длительного освещения в ночное время. Учитывая, что в индустриально развитых странах многие члены общества работают в вечерние и ночные смены, а также то, что сейчас широко распространены различные заведения индустрии развлечений, работающие в ночное время (ночные клубы, казино и т.д.), просмотр передач «для тех, кто не спит» на телевидении, работу в Интернете в ночное время по сниженным тарифам и многое другое, а также приведенные в работе результаты гормональных и морфологических изменений функционирования ЩЖ, с определенной степенью осторожности (поскольку данные получены в эксперименте) можно прогнозировать дальнейший рост числа больных гипотиреозом, индуцированный длительным освещением в ночное время. Эти данные можно расценивать как этиопатогенетическую основу наблюдаемого роста числа больных гипотиреозом на фоне длительного гипопинеализма.

Мы хотели привлечь внимание эндокринологов к этой проблеме, потому что, во-первых, она уже назрела и требует клинического подтверждения, а во-вторых, потому что удивительно просто решается, не требует никаких материальных затрат. Как следует из приведенных в статье данных, предотвратить

развитие гипотиреоза можно (и должно) путем ежесуточного полноценного сна в отсутствие света.

Заключение

Установлено, что в динамике развития гипопи-неализма, индуцированного длительным круглосуточным освещением, гипофизарно-тиреоидная система претерпевает фазные изменения гормональной активности — первоначальное усиление (в течение 1-го месяца) с последующим нарастающим во времени ее угнетением (в течение 2—5 мес после начала световой экспозиции), что подтверждается прогрессирующим снижением концентрации

ЛИТЕРАТУРА

1. Валдина Е.А. Заболевания щитовидной железы. Ст-Петербург: Питер 2001;416.

2. Дедов И.И., Мельниченко Г.А., Фадеев В.В. Эндокринология. М: Медицина 2000;632.

3. Ром-Бугославская Е.С., Щербакова В.С. Пат физиол 1985;4:46—49.

4. Rom-Bugoslavskaya E.S., Shcherbakova V.S., Bondarenko L.A. In: Melatonin: General Biological and Oncoradiological Aspects 1994;42—43.

5. Ром-Бугославская Е.С., Щербакова В.С., Комарова И.В. Экс-пер и клин фармакол 1997;4:46—49.

6. Lewinski A. Advances in pineal research. 1986; 1: 167—176.

7. Lewinski A., Wajs E., K'enski M. et al. Pineal update 1997;173— 181.

8. Lewinski A., Karbownik M. Rev Neuroendocrinol Lett 2002;23:Suppl 1:73—78.

9. Бондаренко Л.О. Значення взаемоди фаюойв внутршнього i зовншнього середовища в регуляци функцюнально! активном! пшеально! залози: Автореф. дис. ... д-ра бюл наук. Кив 2003.

10. Vriend J., Reiter R.J., Anderson G.R. Gen and Comp Endocrinol 1979;38:2:189—195.

в крови Т3, Т4 и ТТГ. Одновременно у подопытных животных развиваются патологические изменения гистологической структуры ЩЖ, аналогичные тем, которые отмечаются у лиц с вторичным либо третичным гипотиреозом.

Таким образом, гормональные и структурные изменения ЩЖ при длительном гипопинеализме следует рассматривать как экспериментальную модель гипотиреоза, патогенетически наиболее приближенную к тиреоидной патологии, наблюдаемой в клинической практике и известной как вторичный (гипофизарный) или третичный (гипоталомиче-ский) гипотиреоз.

11. Gordon J., Morley J.E., Hershman J.M. Hormone and Metab Res 1980;12:2:71—73.

12. Wright M.L., Cuthbert K.L., Donohue M.J. et al. J. Exp Zool 2000;286:6:625—631.

13. Ром-Бугославская Е.С., Бондаренко Л.А. Пробл эндокринол 1984;5:82—85.

14. Бондаренко Л.А. БЭБМ 1991;6:590—591.

15. Kniazewski B., Ostrowska Z., Zwirska-Korczala K., Bunter B. Acta physiol Pol 1990;41:7:117—126.

16. Бондаренко Л.А., Будник В.Ю. Пробл ендокрин патологи 2006;4:56—60.

17. Губина-Вакулик Г.И., Бондаренко Л.А., Сотник Н.Н. Успехи геронтол 2007;1:92—95.

18. Бондаренко Л.О., Губта-Вакулик Г.1., Сотник Н.М. Пат. 64243А UA, МПК 7 G09B23/28. Споаб моделювання гнволютивних процеав у шнеальнш залозi (UA); 1нститут проблем ендокринно! патологи iM. В.Я. Данилевського АМН Украгни (UA). № u200608742; Заяв. 04.08.06; Опубл. 15.01.07. Бюл 2007;1:8.

19. Illnerova H., Vanecek J. Reprod Nutr Dev 1988;28:28:515—526.