Пролиферативная активность эпителиального пласта слизистой оболочки нижних воздухоносных путей при экспериментальном сахарном диабете

Пролиферативная активность эпителиального пласта слизистой оболочки нижних воздухоносных путей при экспериментальном сахарном диабете

К.м.н. О.А. ПИВОВАРОВА1*, член-корр. НАМН Украины Б.Н. МАНЬКОВСКИЙ2

Proliferative activity of the epithelial sheet of the mucous membrane in the lower airways during experimental diabetes mellitus

O.A. PIVOVAROVA, B.N. MAN'KOVSKY

1ГУ «Луганский государственный медицинский университет», Украина; Национальная медицинская академия последипломного образования им. П.Л. Шупика, Киев, Украина

У 47 белых крыс линии Wistar с массой 234,00±2,64 г в возрасте 5—6 мес модулировали экспериментальный сахарный диабет (ЭСД) путем однократного интраперитонеального введения стрептозотоцина («Sigma», США) в 0,1 М цитратном буфере pH 4,5 в дозе 60 мг/кг. Контрольную группу составили 43 интактные крысы (самцы). У животных с экспериментальным диабетом выявлено снижение количества ядер секреторных клеток на единицу площади эпителиального пласта бронхиального дерева, а также площади ядер эпителиоцитов.

Ключевые слова: экспериментальный сахарный диабет, эпителиальная выстилка, бронхиальное дерево.

The present study was designed to develop the experimental model of diabetes mellitus based on 5—6 month-old Wistar rats weighing 234.00±2.64 g (n=47). Diabetes was induced by a single intraperitoneal administration of streptozotocin (60 mg/kg, «Sigma», USA) in a 0.1 M citrate buffer solution, pH 4.5. The control group was comprised of 43 intact male rats. The animals with experimental diabetes had a reduced number of secretory cell nuclei per unit area of the epithelial sheet of the bronchial tree; the area of epitheliocyte nuclei also decreased.

Key words: experimental diabetes mellitus, epithelial lining, bronchial tree.

Сочетание сахарного диабета и хронического неспецифического заболевания легких является актуальной социально-эпидемиологической, диагностической и клинической проблемой [1—4]. Хроническое заболевание легких характеризуется сужением бронхиального просвета и изменением бронхиальной проходимости, что обусловливает нарушение аэрации сегментов легких [5, 6]. Нарушение морфологической структуры тканей дыхательной системы [7] приводит к снижению активности репа-ративной функции эпителия и перестройке гисто-архитектоники бронхиального дерева вплоть до метаплазии [8]. Постоянство клеточного состава тканей бронхиального дерева обеспечивается балансом процессов пролиферации и апоптоза [9, 10].

Цель настоящего исследования — анализ проли-феративной активности мерцательного эпителия слизистой оболочки бронхов при экспериментальном сахарном диабете.

Материал и методы

Изучение морфометрических изменений эпителиального пласта (ЭП) бронхиального дерева при

экспериментальном сахарном диабете (ЭСД) проводили у 47 белых крыс Wistar с массой тела 234,00±2,64 г и возрастом 5—6 мес. Контрольную группу составляли 43 интактные крысы (самцы) Wistar того же возраста и с той же массой тела.

Сахарный диабет моделировали путем однократного интраперитонеального введения крысам стрептозотоцина («Sigma», США) в 0,1 М цитратном буфере pH 4,5 в дозе 60 мг/кг. Стрептозотоцин вводили после предварительной 24-часовой депри-вации пищи при неограниченном доступе к воде. На протяжении 11 сут животных содержали на стандартной диете.

Определение уровня глюкозы в крови из хвостовой вены проводили глюкозооксидазным методом. Для дальнейшего исследования использовали только особей с гипергликемией (более 11 ммоль/л). Крыс выводили из эксперимента дека-питированием.

Для гистологического исследования использовали материал, зафиксированный в 10% нейтральном формалине. Согласно стандартным методикам, готовили парафиновые срезы, окрашенные гематоксилином и эозином. Использовали светооптиче-

© О.А. Пивоварова, Б.Н. Маньковскии, 2013 ПРОБЛЕМЫ ЭНДОКРИНОЛОГИИ, 3, 2013

*e-mail: aksiniyalosk@mail.ru

ский микроскоп Olympus BX-41 (Япония) с программным обеспечением для анализа видеоизображения (QuickPhoto Micro 2.3, Германия).

Работу проводили в соответствии с положениями «Общих этических принципов экспериментов на животных», принятых I национальным конгрессом по биоэтике (Киев, 2001), и международными требованиями «Европейской конвенции защиты позвоночных животных, которые используются в экспериментальных и других научных целях».

Результаты и обсуждение

Количество ядер (КЯ) секреторных клеток на единицу площади определяет атрофический или гиперпластический характер изменения. В группе крыс с ЭСД КЯ на единицу площади составляло 28,3+1,0 (M±m), тогда как в контрольной группе данный показатель равнялся — 35,7+0,9 (р<0,001) (рис. 1).

У крыс с ЭСД значения КЯ на единицу площади в интервале от 10 до 20 встречались у 7 (14,9%) особей, тогда как в контрольной группе такие значения отсутствовали. У подопытных крыс чаще всего встречались значения КЯ от 20 до 40 [37 (78,7%)] и от 25 до 30 [11 (23,4%)], тогда как в контрольной группе преимущественные значения КЯ на единицу площади находились в интервале от 35 до 40 [20 (46,5%)] (табл. 1).

В норме КЯ является стабильной величиной. Увеличение КЯ — показатель развития гиперпластической реакции, уменьшение — атрофической. Если у одного и того же животного наблюдается и гиперпластическая, и атрофическая реакции, то это рассматривается как тенденция к развитию атрофи-ческих изменений, что и было выявлено нами в группе с ЭСД. Кроме того, нами определена тенденция к истощению пролиферативного потенциала при ЭСД.

Площадь ядра эпителиоцита (ПЯЭ) является важным признаком пролиферативной активности. В группе крыс с ЭСД ПЯЭ составляла 66,2+2,1 мкм2,

Рис. 1. Количество ядер на единицу плошади в исследуемых группах.

Рис. 2. Площадь ядра эпителиоцита в исследуемых группах.

что значимо ниже чем у крыс без диабета — 85,8±2,3 мкм2 (р<0,001) (рис. 2).

В группе крыс с ЭСД чаще всего встречались значения ПЯЭ в интервале от 60 до 80 мкм2 [26 (55,3%)] и от 40 до 60 мкм2 [16 (34,03%)]. В контроль-

Таблица 1. Распределение и частота встречаемости различных значений КЯ на единицу плошади в исследуемых группах

Интервал распределения Частота Кумул. % Кумул. %

При ЭСД:

15000<x<20000 7 7 14,8936 14,8936

20 000<x<25 000 8 15 17,0212 31,9149

25 000<x<30 000 11 26 23,4042 55,3191

30 000<x<35 000 15 41 31,9148 87,2340

35 000<x<40 000 3 44 6,38298 93,6170

40 000<x<45 000 2 46 4,25532 97,8723

45 000<x<50000 1 47 2,12766 100,000

В контрольной группе:

25 000<x<30 000 12 12 27,90698 27,9070

30 000<x<35 000 2 14 4,65116 32,5581

35 000<x<40 000 20 34 46,51163 79,0698

40 000<x<45 000 9 43 20,93023 100,000

Таблица 2. Распределение и частота встречаемости различных значений площади ядра эпителиоцита в исследуемых группах

Интервал распределения ПЯЭ Частота При ЭСД:

40 00000<x<60 00000 16

60 00000<x<80 00000 26

8000000<x<100 0000 3

100 0000<x<120 0000 2 В контрольной группе:

40 00000<x<60 00000 1

60 00000<x<80 00000 16

8000000<x<100 0000 18

100 0000<x<120 0000 7

120 0000<x<140 0000 1

Кумул. % Кумул. %

16 34,04255 34,0426 42 55,31915 89,3617 45 6,38298 95,7447 47 4,25532 100,0

1 2,12766 2,1277

17 34,04255 36,1702 35 38,29787 74,4681

42 14,89362 89,3617

43 2,12766 91,4894

ной группе наибольшее количество значений находилось в интервале от 80 до 100 мкм2 (табл. 2).

Заключение

У крыс с ЭСД установлено статистически значимое истощение пролиферативного потенциала с формированием атрофических преобразований в эпителиальном пласте нижних воздухоносных путей. Снижение пролиферативной активности клеточных структур эпителиальной выстилки бронхи-

ального дерева у крыс с ЭСД подтверждается уменьшением площади ядра.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Б.Н. Мань-ковский

Сбор и обработка материала — О.А. Пивоварова

Статистическая обработка данных — О.А. Пиво-варова

Написание текста — О.А. Пивоварова

Редактирование — Б.Н. Маньковский

AMTEPATYPA

1. Wannamethee S.G., Shaper A.G., Rumley A., Sattar N., Whincup P.H., Thomas M.C., Lowe G.D. Lung function and risk of type 2 diabetes and fatal and nonfatal major coronary heart disease events: possible associations with inflammation. Diabet Care 2010; 33: 5: 1990—1996.

2. Fawn Y., Dixon A.E., Marion S., Schaefer C., Zhang Y., Best L.G., Calhoun D., RhoadesE.R., Lee E.T. Obesity in adults is associated with reduced lung function in metabolic syndrome and diabetes. Diabet Care 2011; 34: 10: 2306—2313.

3. Klein O.L., Krishnan J.A., Glick S., Smith L.J. Systematic review of the association between lung function and type 2 diabetes mellitus. Diabet Med 2010; 27: 9: 977—987.

4. Borst B., Gosker H.R., Zeegers M.P., Annemie M.W., Schols J. Pulmonary function in diabetes: a metaanalysis. Chest 2010; 138: 393—406.

5. Lawlor D.A., Ebrahim S., Smith G.D. Associations of measures of lung function with insulin resistance and type 2 diabetes: findings from the British Women's Heart and Health Study. Diabetologia 2004; 47: 195—203.

6. Dennis R.J., Maldonado D., Rojas M.X., Aschner P., Rondon M., Charry L., Casas A. Inadequate glucose control in type 2

diabetes is associated with impaired lung function and systemic inflammation: a cross-sectional study. BMC Pulmon Med 2010; 38:187—194.

7. Chen J., ChintagariN.R., Bhaskaran M., Jin N., Narasaraju T., Liu L. Alveolar type I cells protect rat lung epithelium from oxidative injury. J Physiol 2006; 572: 3: 625—638.

8. Ford N.L., Martin E.L., Lewis J.F., Veldhuizen R.A.W., Drangova M, Holdsworth D.W. In vivo characterization of lung morphology and function in anesthetized free-breathing mice using micro-computed tomography. J Appl Physiol 2007; 102: 2046—2055.

9. Noble P.B., West A.R., McLaughlin R.A., Armstrong J.J., Becker S., McFawn P.K., Williamson J.P., Eastwood P.R., Hillman D.R., Sampson D.D., Mitchell H.W. Airway narrowing assessed by anatomical optical coherence tomography in vitro: dynamic airway wall morphology and function. J Appl Physiol 2010; 108: 2: 401—411.

10. Pokieser L., Bernhardt K., Kreuzer A., Pokieser L. Klinische zytologie der lunge und pleura. MwSt: Springer 2001; 374.