Функциональная морфология лимфатических узлов и тимуса под влиянием низкоинтенсивного лазерного излучения

Бугаева И.О., Богомолова Н.В., Брилль Т.Е., Колоколов Г.Р.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОРФОЛОГИЯ ЛИМФАТИЧЕСКИХ УЗЛОВ И ТИМУСА ПОД ВЛИЯНИЕМ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изучалась гистоструктура тимуса и лимфатических узлов в условиях облучения экспериментальных животных ИК лазером. Было установлено, что лазерное излучение оказывает стимулирующее влияние на тимус и лимфатические узлы. В тимусе на 3 и 15 сутки усиливалась пролиферативная активность корковых тимоцитов. В лимфатических узлах нарастало содержание малодифференциро-ванных клеточных форм и регистрировалась выраженная плазмацитарная реакция.

В настоящее время во многих экспериментальных и клинических исследованиях уделяется большое внимание изучению морфофункционального состояния органов иммунной системы при воздействии низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ). Анализ структурных перестроек в центральных и периферических органах иммуногенеза важен для понимания процессов, лежащих в основе модулирующего влияния НИЛИ на специфическую резистентность организма.

В практической медицине с неизменным успехом применяются различные виды терапевтических лазерных установок, и в частности устройства, излучающие в инфракрасном (ИК) диапазоне спектра (780-1200 нм). ИК излучение обладает хорошей проникающей способностью, оказывает выраженный биологический эффект на различные клеточные и тканевые образования и с успехом применяется для лечения многих заболеваний и патологических процессов (2, 5). Вместе с тем многие аспекты влияния ИК лазерного излучения на клеточные элементы и медиаторные механизмы иммунной системы до настоящего времени изучены недостаточно. Целью настоящей работы явилось изучение динамики морфологических изменений тимуса и лимфатических узлов под влиянием НИЛИ.

Материал и методы исследований

В эксперименте использовали 52 шт. мышей-самцов массой 18-22 г, что по возрасту соответствует 2,5-3 месяцам. Животным после иммобилизации проводилось транскутанное облучение области проекции мезентериальных лимфатических узлов ежедневно в течение 10 дней терапевтическим лазерным аппаратом «Узор» (длина волны - 890 нм, импульсная частота - 1500 Гц, экспозиция - 128 с).

Плотность энергии излучения на поверхности кожи животного для частоты 1500 Гц составила 12,6х10-3 Дж/см2.

Контрольная группа включала в себя 10 мышей, которые подвергались ежедневной иммобилизации без последующего лазерного облучения.

Экспериментальные группы для каждого срока состояли из 7 животных. Материал для исследования (тимус и мезентериальные лимфатические узлы) забирали после декапитации животных под эфирным наркозом через 24 часа, на 3, 7 и 15, 21 и 30-есутки от начала облучения. Животные взвешивались. Вычислялась относительная масса тимуса по формуле ОМТ= М/m х 100%, где М - масса мыши, а m - масса тимуса. Вычисление коркового - мозгового индекса (КМИ) проводилось с помощью стандартной квадратной и точечной сетками по формуле КМИ = N/n, где N и n количество точек, приходящихся соответственно на корковое и мозговое вещество тимуса (1).

Для гистологических и гистохимических исследований тимус и брыжеечные лимфатические узлы фиксировали в 7% нейтральном формалине. После стандартной гистологической проводки материал заливали в парафин. Серийные срезы толщиной 5-7 мкм окрашивали гематоксилин-эозином, толуидиновым синим, метиловым зеленым, пиро-нином, азур II-эозином. Клеточные элементы (малые, средние, большие лимфоциты, плазмоциты, тучные клетки, иммунобласты) в различных структурно-функциональных зонах мезентериальных лимфатических узлов считали в 10 полях зрения, при увеличении х400, х600, х900 на условной единице площади 6400 мкм2. В тимусе определяли содержание малых, средних, больших корковых и мозговых тимоцитов. Подсчет тучных клеток и плазмоцитов производили в стромальном компоненте тимуса.

Результаты и их обсуждение

При измерении относительной массы вилоч-ковой железы облученных животных во все сроки наблюдения существенных изменений, по сравнению с контролем, выявлено не было. Подсчет кор-ково-мозгового индекса выявил некоторое снижение этого показателя через сутки после 1-го сеанса облучения с тенденцией к его увеличению на 3 сутки опыта. На 7-е (7 сеансов облучения) и 15-е (спустя 5 дней после окончания облучения) сутки

Естественные науки

наблюдалось стойкое увеличение корково-мозго-вого индекса у животных опытной группы (таблица 1). К 21-м суткам данный показатель приближался к контрольному и оставался таковым до 30-х суток наблюдения.

Морфокинетика клеточных элементов тимуса характеризовалась незначительным угнетением лимфоцитопоэза в корковом веществе в 1-е и 3-и сутки наблюдения: количество малых лимфоцитов составило, соответственно, 120,0±4,4 и 115,4±3,06 (при 144,6±3,1 в контроле, р<0,01). Уменьшалась плотность расположения тимоци-тов, что было наиболее заметно в субкапсулярной зоне, обнаруживались единичные тучные клетки с признаками дегрануляции. Угнетение сменялось выраженным усилением пролиферативной активности корковых тимоцитов на 7-е и 15-е сутки: число малых лимфоцитов составило, соответственно, 149,4±2,5 и 154,1±3,6 (при 144,6±3,1 в контроле, р<0,01 для второго показателя). Эта тенденция отчетливо проявлялась в наиболее репродуктивной подкапсульной зоне тимуса. Клеточ-ность в этой области увеличивалась, тканевые ба-зофилы сохраняли нетипичную локализацию, оставаясь в субкапсулярной зоне. Эпителиальные клетки на гистологических препаратах были гипертрофированы, в некоторых из них отмечались фигуры митоза.

В кортико-медуллярной зоне на 3-7-е сутки облучения выявлялись признаки активации тимоци-тов в виде увеличения размеров, вплоть до бласт-ной трансформации: иммунобласты составляли 6,5±0,1 на 3-и сутки и 8,6±0,3 - на 7-е сутки (при 2,1± 0,09 в контроле, р<0,01). В последующем показатели приближались к контролю на 21-е и 30-е сутки.

Мозговое вещество тимуса в первые сутки наблюдения содержало большее по сравнению с контролем количество средних и малых тимоцитов, что указывает на усиление процессов миграции зрелых клеток в мозговое вещество уже через 24 ч. после первого сеанса облучения. В последующие сроки эксперимента отмечалась тенденция к нарастанию интенсивности дифференцировки и миграции тимоцитов в мозговое вещество. С 7-х по 15-е сутки содержание мозговых тимоцитов было максимальным. В дальнейшем число малых лимфоцитов этой зоны нормализовалось, а уровень средних оставался существенно выше контрольного. Содержание тканевых базофилов увеличивалось спустя 24 ч. после облучения, нарастало на 3-и и 7-е сутки, однако выявлялось значительное снижение (ниже контрольного показателя) количества

этих клеточных форм к 15-м суткам эксперимента. Восстановление содержания тканевых базофилов происходило к 30-м суткам наблюдения (табл. 2).

При анализе кинетики клеточных популяций лимфатических узлов было установлено, что особенно активно реагировали на воздействие мало-дифференцированные клеточные формы: иммуно-бласты в лимфоидных фолликулах (с 3-х по 15-е сутки), средние и большие лимфоциты в мозговых тяжах (табл. 3). В паракортикальной зоне иммуно-бласты обнаруживались с 1-х по 15 сутки эксперимента, тогда как в контроле они отсутствовали. Содержаниие малых лимфоцитов в лимфоидных фолликулах коркового вещества лимфатических узлов увеличивалось и достоверно превышало контрольные показатели с 1-х по 7-е сутки облучения. Количество средних лимфоцитов в лимфоидных фолликулах увеличивалось по сравнению с контролем на 3-7 сутки опыта (р< 0,05); в паракортикальной зоне - с 1-х по 15-е сутки; в мозговых тяжах содержание этих клеточных форм оставалось высоким с 7-х по 21-е сутки наблюдения. Большие лимфоциты в лимфоидных фолликулах не выявлялись в контроле, однако их можно было обнаружить во все последующие сроки исследования. В мозговом веществе лимфоузлов количество больших лимфоцитов превышало контрольные значения с 3-х по 15-е сутки. Иммунобласты регистрировались во всех структурно-функциональных зонах лимфатических узлов уже через 24 часа после первого облучения, их количественные показатели достоверно отличались от контрольных до 15-х суток опыта. Усиление пролиферативной активности лимфоидных клеток выражалось в увеличении количества фигур митоза на единице площади как

Таблица 1. Значения корково-мозгового индекса в тимусе мышей после воздействия НИЛИ

Контроль ИК лазерное облучение

1 3 7 15 21 30

2,05±0,09 1,2±0,09* 3,1±0,1* 3,3±0,08* 2,9±0,09* 1,95±0,06 2,0±0,1

Примечание: * - различия достоверны по сравнению с контролем (р<0,05).

Таблица 2. Динамика содержания тканевых базофилов в тимусе при облучении ИК лазером

Контроль ИК лазерное облучение

1 3 7 15 21 30

3,7±0,1 4,4 ±0,2* 5,3±0,09* 5,8±0,08* 1,4±0,1 * 2,2±0,11 3,6±0,3

Примечание: * - различия достоверны по сравнению с контролем (р<0,05).

Бугаева И.О. и др.

Функциональная морфология лимфатических узлов и тимуса..

в лимфоидных фолликулах коркового вещества (с1-х по 21 сутки), так и в мозговых тяжах (с 3-х по 21-е сутки наблюдения) в процессе эксперимента. Плазматизация в мозговых тяжах была наиболее выражена с 7-х по 21-е сутки (р<0,001). Тучные клетки регистрировались в мозговых тяжах, их количество достигало максимальных значений на 7-е и 15-е сутки (р<0,001) (Фото 2). Гистоморфоло-гия лимфатических узлов не отличалась от таковой у контрольных животных лишь к 30-м суткам наблюдения (спустя 20 дней после окончания облучения).

Таким образом, низкоинтенсивное ИК лазерное излучение оказывает выраженное иммуностимулирующее действие на клеточный состав паренхимы и стромы тимуса и мезентериальных лимфатических узлов экспериментальных животных.

Обнаруженное нами на 3-и сутки уменьшение клеточности тимуса может являться следствием активации под влиянием НИЛИ стресс реализующих систем и включения механизмов общего адаптационного синдрома (3). Возникающая при этом стимуляция структур гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы приводит к освобождению глюкокортикоидов, которые уменьшают количество тимоцитов в корковом веществе(4, 8, 9).

Известно,что взаимодействие созревающих лимфоцитов с ретикулоэпителиальными клетками

Таблица 3. Изменения клеточного соста!

под влиянием ИК

служит условием процесса положительной селекции тимоцитов, их дифференцировки и миграции (8, 9). Описанная морфологическая картина тимуса при лазерном воздействии согласуется с имеющимися в литературе сведениями о стимулирующем влиянии ИК лазерного излучения на генетический аппарат лимфоидных клеток, а также на выработку ретикулоэпителиальными клетками тимических гормонов (тимозина-Та, тимулина) (6). Принимая во внимание заметное увеличение частоты встречаемости фигур митоза в клетках лимфоидного ряда, бласты и большие лимфоциты, очевидно, представляют собой клетки, вышедшие в цикл под влиянием экзогенного стимула (НИЛИ). Это может быть связано с выработкой клеточными элементами тимуса ростовых факторов, в том числе и тимозина в ответ на воздействие ИК лазерным светом.

Эффект лазерного воздействия является обратимым: на 15-е сутки исследования наблюдается восстановление клеточности тимуса, сопровождающееся угнетением процессов бласттрансформа-ции и дифференцировки тимоцитов, что, по-видимому, обусловлено уменьшением активности ре-тикулоэпителиальных клеток в отношении продукции цитокинов и тимических гормонов спустя неделю после окончания сеансов облучения.

Весьма распространенным является мнение о пребывании тучных клеток исключительно в капсу-

брыжеечных лимфатических узлов крыс

верного излучения

Клетки Зона Контроль 1 сутки 3 сутки 7 сутки 15 сутки 21 сутки 30 сутки

Малые лимфоциты ЛФ 64,2 + 2.1 83,3+1,7* 83,4 +1,3* 71,2 +1,2* 66,6 +1,5 62,3 +1,6 60,2 + 1,0

ПК 60,1+1.2 72,4+1,1* 77,2 +1,6* 66,2 +1,1* 70,2+ 1,6* 61,2+ 1,2 60,4 +1,4

МТ 20,2 +1,3 20,8+0,6 13,3+ 0,2* 12,6+0,1* 15,4+0,3* 18,3+ 1,0 18,2+ 0,9

Средние лимфоциты ЛФ 18,2+ 0,4 17,1+1,3 30,1+2,1* 35,3+ 1,0* 17,6 +0,1 16,6+ 1,2 16,2+1,1

ПК 12,1+ 1,1 15,4+1,1* 19,2+0,2* 26,6 +0,8* 17,5+ 1,3* 15,3+ 0,2 15,1+ 0,9

МТ 10,2+ 1,7 12,1+0,2 12,7+ 1,1 22,3+ 1,2* 22,8+ 1,2* 15,4+ 1,0* 13,2+ 0,1

Большие лимфоциты ЛФ 0 2,2+0,7 3,61+ 1,2 13,2+ 0,1 8,2+ 1,7 1,2+ 0,2 0,5+ 0,01

ПК 0,75+ 0,01 1,2+0,04 1,2 +1,13 3,3+ 0,2* 1,2+ 0,3 0,75+ 0.1 0,67+ 0,4

МТ 0,4+ 0,1 0,5+ 0,1 3,6+ 1,2* 3,9+ 0,15* 2,6+ 0,2* 0,5+ 0,6 0,3+ 0,1

Иммуно-бласты ЛФ 2,5+ 0,01 4,8+0,3* 8,2+ 0,1* 10,4+ 0,3* 6,6 +0,3* 3,1+ 0,06 2,9 +0,01

ПК 0 0,67+0,1 2,65+ 0,4 2,9+ 0,1 2,28+ 0,1 0,9+ 0,01 0

МТ 1,1+ 0,03 3,5+0,1* 4,8+ 0,02* 5,2+ 1,5* 5,1+ 0,2* 1,3+ 0,02 1,0 +0,01

Плазмо-циты ЛФ 0 0 0,3+ 0,05 1,5+ 0,3 0,9 +0,04 0,6+ 0,01 0,1+ 0,02

ПК 0,71+ 0,01 1,2+0,03* 1,75+ 0,6* 1,72+ 0,2* 1,27+0,1* 0 0

МТ 15,3+ 0,1 16,4+1,3 16,7+ 1,1 40,5+ 1,2* 39,3+ 1,1* 26,4+ 0,4* 17,9+ 1,2

Тучные клетки ЛФ 0 0 0,9+ 0,01 0,8+ 0,7 0 0 0

ПК 0 1,3+0,3 0,9+ 0,03 2,0+ 0,6 0,9 +0,03 0,3+ 0,01 0

МТ 0,3+ 0,01 1,2+0,1* 1,3+ 0,04* 3,4+ 0,5* 2,3+0,4* 1,4+ 0,03* 0,1+ 0,01

Фигуры митоза ЛФ 0,2+ 0,01 1,3+0,2* 4,6+ 0,07* 5,5+ 0,7* 4,9+ 0,24* 4,0+ 0,3* 0,7+0,1*

ПК 0,8+ 0,16 1,5+0,12* 2,1+ 0,16* 1,9+0,1* 1,0+ 0,01* 1,2+ 0,03* 0,9+ 0,2

МТ 0,7+ 0,01 0,95+0,1 4,2+ 0,2* 4,6+ 1,3* 4,4+ 0,17* 3,5+ 0,1* 0,9+ 0,1

Примечание: * - наличие достоверности при уровне значимости Р Р0,05 (по сравнению с контролем). ЛФ - лимфоидные фолликулы; ПК - паракортикальная зона; МТ - мозговые тяжи.

Естественные науки

ле и соединительнотканных прослойках тимуса. Вместе с тем установлено, что на 3 и 7 сутки облучения ИК лазером тучные клетки обнаруживаются также в субкапсулярной зоне долек тимуса (фото 1). При этом имеют место тесные контакты субкапсулярных ти-моцитов и тканевых базофилов. В самих тучных клетках отмечаются явления гипертрофии и отчетливые морфологические признаки дегрануляции. Результаты наших исследований позволяют предположить, что проникновение тканевых базофилов в строму тимуса и их контакт с ретикулоэпителиальными клетками, наблюдаемые при воздействии низкоинтенсивного лазерного ИК излучения, являются важным фактором для стимуляции процессов пролиферации и дифференцировки тимоцитов.

Динамика малых, средних, больших лимфоцитов и иммунобластов в структурных зонах лимфатических узлов является морфологическим подтверждением активации процессов миграции, пролиферации и дифференцировки иммунокомпетен-

тных клеток. Известно, что стимуляция В-клеточ-ного звена иммунитета выражается в плазмоцитар-ной реакции, характерной преимущественно для мозгового вещества лимфатических узлов (7). Нельзя исключить, что характерная морфокинети-ка лимфатических узлов под влиянием ИК лазерного излучения может быть связана с активацией продукции лимфоидными элементами интерлейки-нов и в частности ИЛ1 с последующей дифферен-цировкой В-лимфоцитов и образованием эффек-торных клеток гуморального звена иммунитета -плазмоцитов (7, 9).

Сопоставление временной динамики изменения численности тимоцитов и лимфоидных элементов лимфоузлов под влиянием НИЛИ свидетельствует о более быстром восстановлении клеточного состава и кортико-медуллярной структуры тимуса (на 15-е сутки наблюдения) по сравнению с восстановлением цитоархитектоники лимфатических узлов (30-е сутки).

Список использованной литературы:

1. Автандилов Г.Г. Окулярная измерительная сетка для цито-, гисто- и стереометрических исследований //Архив патологии. - 1972.-№6. - С. 76.

2. Байбеков И.М., Касымов А.Х., Козлов В.И. и др. Морфологические основы низкоинтенсивной лазеротерапии. - Ташкент: Изд-во Ибн Сины, 1991.

3. Брилль Г.Е., Романова Т. П., Прошина О.В., Беспалова Т.А. Применение низкоинтенсивного лазерного излучения в качестве физического адаптогена при действии на организм стрессорных факторов. - Саратов: Изд-во Сарат. мед. ун-та,1998.

4. Киселева Е.П., Огурцова Р.П., Суворов А.Н., Гобрилович Д.И. Роль цитокинов и метаболических факторов в механизме инволюции тимуса. Цитокины и воспаление. СПб. 2002., С.72-74.

5. Козлов В.И, Буилин В.А, Самойлов В Г, Марков И И. Основы лазерной физио- и рефлексотерапии. - Самара-Киев, 1993.

6. Кончугова Т.В., Комарова Н.И., Шарова Н.И. и др. Экспериментальное исследование влияния инфракрасного низкоэнергетического лазерного излучения на выработку тимических гормонов // Иммунология. - 1995. - №3. - С. 34-36.

7. Сапин М.Р., Юрина Н.А., Этинген Л.Е. Лимфатический узел.- М.: Медицина, 1978.

8. Ярилин А.А., Беляков И.М. Тимус как орган эндокринной системы // Иммунология. - 1996. - №3. - С. 4-10.

9. Ярилин А.А. Основы иммунологии. - М.: Медицина, 1999.