Морфофункциональные изменения в ткани легкого на фоне ультрафиолетового облучения и коррекции элеутерококком

УДК 591.4:639.1.091:615 Н.В. Симонова

МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ТКАНИ ЛЕГКОГО НА ФОНЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ И КОРРЕКЦИИ ЭЛЕУТЕРОКОККОМ

Исследовано влияние ультрафиолетового облучения на морфофункциональные изменения в ткани легкого крыс. Показано, что УФЛ способствуют формированию синдрома липидной пероксидации и усилению макрофагальной и лимфоидной инфильтрации структур легкого.

Установлены стабилизирующая активность элеутерококка в отношении структурных изменений в легком, вызванных УФО, и способность препятствовать накоплению продуктов радикального характера.

Ключевые слова: ультрафиолетовое облучение, морфофункциональные изменения, ткань легкого, экстракт элеутерококка, перекисное окисление липидов, продукты пероксидации.

N.V. Simonova MORPHOLOGICAL AND FUNCTIONAL CHANGES IN A LUNG TISSUE AS A RESULT OF ULTRAVIOLET IRRADIATION AND CORRECTION BY ELEUTHEROCOCCUS

Ultraviolet irradiation influence on the morphological and functional changes in a rat lung tissue is researched. It is shown that UVI promote the lipid peroxidation syndrome formation and strengthening of the macrophage and lymphoid infiltration of the lung structures. Eleutherococcus stabilizing activity in relation to the structural changes in a lung caused by UVI and ability to prevent the radical character product accumulation are determined.

Key words: ultraviolet irradiation, morphological and functional changes, lung tissue, eleutherococcus extract, lipid peroxidation, peroxidation products.

Известно, что биологические мембраны наиболее подвержены окислительной деградации, так как ненасыщенные участки жирных кислот (таких, как линоленовой, арахидоновой и др.) фосфолипидов чрезвычайно чувствительны к окислению [1]. Большое содержание полиненасыщенных жирных кислот в фосфолипидах определяет высокую способность биологической мембраны к цепным реакциям окисления, что играет важную роль в снижении функциональной активности и гибели клетки, поскольку способствует массовому накоплению избытка токсических продуктов окисления - продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в связи с их многократным воспроизведением [6, 11, 12]. УФ-лучи подвергают модификации клеточные мембраны [7], способствуют накоплению продуктов радикального характера в условиях напряжения антиокси-дантной системы организма, могут вызвать «окислительный стресс», проявляющийся на молекулярном, клеточном и органном уровне [4]. В системе дыхания в условиях воздействия прооксидантных факторов, за счет высокой активности компонентов АОС, содержание продуктов пероксидации способно довольно длительно находиться на стационарном уровне, однако структурные изменения в морфологической картине легкого выявляются на ранних этапах исследований [3].

Цель исследования: изучение эффективности фармакокоррекции элеутерококком морфофункциональных изменений в ткани легкого, вызванных воздействием ультрафиолетовых лучей.

Материалы и методы. В качестве экспериментальных животных использованы беспородные белые крысы-самцы весом 150-220 г. Ультрафиолетовое облучение проводили ежедневно в течение 28 дней в условиях ультрафиолетовой камеры с встроенной ультрафиолетовой горелкой типа ДРТ-240-1 [2], доза облучения составила 15 мэрч/м2. Животные были разделены на 3 группы: 1-я группа - интактная, животные данной группы содержались в стандартных условиях вивария; 2-я группа - контрольная, животные подвергались воздействию ультрафиолетовых лучей в течение 3 минут ежедневно; 3-я группа - экспериментальная, животным перед облучением (время экспозиции 3 мин) перорально вводили экстракт элеутерококка (1 мл/кг). Забой путем декапи-тации проводили на 29 сутки. Биохимическими методами у лабораторных животных определялись: диеновая конъюгация (ДК) липидов в липидных экстрактах гомогенатов ткани легкого [9]; гидроперекиси липидов (ГП) по методике И. Д. Стальной [8]; малоновый диальдегид (МДА) по цветной реакции с тиобарбитуровой кислотой [10]. Морфологические исследования ткани легкого проводили при окрашивании препаратов гематоксилином Беме-ра - эозином, азур-2-эозином и резорцин-фуксином по Вейгерту. Статистическую обработку проводили с использованием критерия Уилкоксона-Манна-Уитни.

Результаты исследования показали, что ультрафиолетовое облучение способствует накоплению продуктов пероксидации в ткани легкого контрольных животных (рис. 1): уровень гидроперекисей липидов превышал аналогичный показатель в группе интактных крыс на 58,3 %, диеновых конъюгатов - на 56,4 %, малонового диальдегида - на 48,7 % (р < 0,05).

Рис. 1. Содержание основных продуктов ПОЛ в легких интактных крыс, подвергнутых УФО и на фоне введения элеутерококка, нмоль/г

Исследование интенсивности процессов ПОЛ в условиях ультрафиолетового облучения (УФО) на фоне введения экстракта элеутерококка показало, что применение данного адаптогена сдерживает процессы пероксидации, поскольку отмечается снижение содержания продуктов ПОЛ в ткани легкого экспериментальных животных: уровень гидроперекисей липидов был на 12 % ниже, чем в контроле, диеновых конъюгатов и малонового диальдегида - на 17 % (р < 0,05).

Для подтверждения полученных данных проведено морфологическое исследование легкого. В результате было выявлено, что ультрафиолетовое облучение способствует формированию неоднородности структуры соединительной ткани бронхов и альвеол, фрагментации и очаговому разрушению эластических волокон в межальвеолярных перегородках, а также усилению макрофагальной и лимфоидной инфильтрации структур легкого, свидетельствующих о стадии адаптивного напряжения (рис. 2, 3), что находит подтверждение при сравнении с морфологической картиной респираторного отдела легкого крыс интактной группы (рис. 4, 5).

Рис. 2. Респираторный отдел легкого крысы на фоне применения УФО. Увеличение: 560 Нарушение структурной организации респираторного отдела. Спадение альвеол. Окраска:

гематоксилином Бемера - эозином

Рис. 3. Респираторный отдел легкого крысы на фоне воздействия УФО. Увеличение: 560.

Уменьшение размера альвеол (А). Окраска: резорцин-фуксином по Вейгерту

Применение элеутерококка на фоне УФО снижает разрушительное действие облучения, приводит к нормализации структуры оболочек бронхов (рис. 6, 7). Реакция на эластические волокна в стенке бронхов и кровеносных сосудов в пределах нормы. Частичная фрагментация и истончение эластических фибрилл в стенке альвеол доминирует. Зоны инфильтрации (лимфоцитами и макрофагами) немногочисленны и локализуются около кровеносных сосудов. Таким образом, развитие структурных изменений в легком, возникающих на фоне воздействия ультрафиолетового облучения, были предупреждены, что свидетельствует о способности элеутерококка стабилизировать структуру и функциональную активность биомембран и подтверждает его антиоксидантные свойства.

Рис. 4. Респираторный отдел легкого интактной крысы.

Слизистая оболочка мембранозного бронха (МБ) собрана в складки. Лимфоидные образования небольшие по размеру (ЛО). Межальвеолярные перегородки утолщены (ф). Окраска: гематоксилином

Бемера - эозином. Увеличение: 300

Полученные факты можно объяснить несколькими предположениями. Во-первых, элеутерококк относится изначально к группе адаптогенов [5] - лекарств, создающих в организме состояние неспецифически повышенной сопротивляемости, и одной из особенностей действия элеутерококка является то, что максимальный эффект проявляется на фоне различных «поломок» в организме, и чем более глубоки неблагоприятные сдвиги в организме, тем более выражено его действие.

Рис. 5. Респираторный отдел легкого интактной крысы.

Наибольшее количество эластических волокон (ф) выявляется в слизистой оболочке бронхов, в стенке артериальных сосудов. В стенке альвеол эластические волокна выглядят в виде коротких фрагментов. Окраска: резорцин-уксином по Вейгерту. Увеличение: 240

Рис. 6. Зона бифуркации долевого бронха крысы на фоне воздействия элеутерококка и УФО. Окраска: азур II - эозином. Увеличение: 560

В результате длительного воздействия ультрафиолетового облучения свободные радикалы проникают в клетку и окисляют ее структурные компоненты, в частности ненасыщенные жирные кислоты, а накапливающиеся продукты окисления липидов ведут к повреждению клеточных органелл, митохондрий, лизосом, микросом с вытекающими отсюда изменениями в тканях организма. На фоне этой глубокой «поломки» элеутерококк действует стимулирующе на процессы биосинтеза белка и нуклеиновых кислот, что вызывает пластическое обеспечение функций клеточных структур и организма в целом за счет стабилизации биомембран, структурная организация которых зависит от физико-химических свойств и состава ее основных компонентов

- липидов и белков, а также от липид-белковых взаимоотношений.

Рис. 7. Респираторный отдел легкого крысы на фоне воздействия элеутерококка и УФО. Уменьшение и фрагментация эластических волокон в стенке альвеол (ф). Периваскулярный отек крупных кровеносных сосудов (ПО). Окраска: резорцин-фуксином по Вейгерту. Увеличение: 480

Можно предположить, что в условиях активации ПОЛ с последующим изменением гидрофильногидрофобного баланса в сторону увеличения гидрофильности мембран, пластическое обеспечение биосинтеза белка в условиях введения элеутерококка ведет к стабилизации мембранных белков с последующей нормализацией микровязкости мембраны и патологически-повышенной проницаемости. Во-вторых, под действием элеутерококка значительно увеличивается уровень эндогенных антиокислителей в крови и печени. Это все говорит в пользу того, что элеутерококк, усиливая энергетические процессы в организме, способствует более интенсивному синтезу эндогенных антиоксидантов в печени или их лучшему всасыванию с пищей, быстрому распределению через кровь в другие органы и системы. Это, вероятно, и способствует высокой адаптивной устойчивости организма к различным стрессовым состояниям при использовании препарата, что значительно расширяет диапазон показаний к назначению данного лекарственного средства.

Выводы

1. Ультрафиолетовое облучение животных приводит к усилению макрофагальной и лимфоидной инфильтрации структур легкого, свидетельствующих о стадии адаптивного напряжения на фоне увеличения содержания первичных и вторичных продуктов ПОЛ в ткани легкого облучаемых крыс.

2. Введение экстракта элеутерококка крысам, облучаемым УФЛ, способствует снижению уровня продуктов пероксидации в ткани легкого относительно животных контрольной (облучаемой) группы.

3. Применение элеутерококка приводит к нормализации структурных изменений в легком, возникающих на фоне воздействия ультрафиолетового облучения, свидетельствующее о способности элеутерококка стабилизировать структуру и функциональную активность биомембран и подтверждающее его антиокси-дантные свойства.

Литература

1. Владимиров Ю.А. Биологические мембраны и незапрограммированная гибель клетки // Соросов. об-

разов. журн. - 2000. - Т. 6, № 9 (58). - С. 2-9.

2. Пат. 2348079 Российская Федерация. Способ и устройство для экспериментального моделирования

активации процессов перекисного оксиления липидов биологических мембран / Доровских В.А., Симонова Н.В.; опубл. 2007, Бюл. №38.

3. Адаптогены и холодовой стресс: вчера, сегодня, завтра / В.А. Доровских [и др.]. - Благовещенск: Изд-

во ДальГАУ, 2006. - 214 с.

4. Меньщикова Е.Б., Зенков Н.К. Окислительный стресс (диагностика, терапия, профилактика). - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1993. - 181 с.

5. Пастушенков Л.В., Лесиовская Е.Е. Растения-антигипоксанты (фитотерапия). - СПб., 1991. - 96 с.

6. Система антиоксидантной защиты организма и старение / А.А. Подколзин [и др.] // Профилактика старения. - 2000. - № 3. - С. 18-36.

7. Потапенко А.Я. Действие света на человека и животных // Соросов. образов. журн. - 1996. - № 10. -С. 13-21.

8. Романова Л.А., Стальная И.Д. Метод определения гидроперекисей липидов с помощью тиоционата аммония // Современные методы в биохимии. - 1977. - С. 64-66.

9. Стальная И.Д. Метод определения диеновой конъюгации ненасыщенных высших жирных кислот // Современные методы в биохимии. - 1977. - С. 63-64.

10. Стальная И.Д., Горишвили Т.Г. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбиту-ровой кислоты // Современные методы в биохимии. - 1977. - С. 66-68.

11. Cheeseman K.H. Mechanisms and effects of lipid peroxidation // Mol. Aspects. Med. - 1993. - Vol. 14, № 3.

- P. 191-197.

12. Forman H.J. Oxygen radicals: systemic events and disiese processes. - Basel: Karger, 1999. - P. 71.

'--------♦------------