Cодержание гликогена в клетках моноцитарного ростка костного мозга и периферической крови

Вестник Челябинского государственного университета. 2015. № 21 (376). Биология. Вып. 3. С. 112-116.

УДК 612.112.95 ББК 54.11

УДЕРЖАНИЕ ГЛИКОГЕНА В КЛЕТКАХ МОНОЦИТАРНОГО РОСТКА КОСТНОГО МОЗГА И ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ

Т. М. Комарова

ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный университет», Челябинск, Россия

Проведено исследование влияния экспериментального поражения печени матери токсического ге-неза на морфофункциональные особенности становления моноцитов в костном мозге потомства. Установлены изменение количественного состава моноцитов периферической крови и его предшественников в костном мозге, монобластов и промоноцитов и угнетение способности к накоплению гранул гликогена у моноцитов на различных стадиях дифференцировки. Результаты исследований позволяют сделать вывод о том, что потомство от самок крыс с экспериментальной патологией гепатобилиарной системы имеет нарушенный «старт» защитных реакций, что негативно влияет на формирование неспецифической резистентности организма плода.

Ключевые слова: патология печени, потомство, костный мозг, моноциты.

Актуальность настоящего исследования определяется важной ролью материнского здоровья в решении проблемы воспроизводства полноценного потомства. Рядом клинических исследований установлено, что у матерей с хроническим заболеванием гепатобилиарной системы повышен риск рождения детей с выраженной предрасположенностью к различным заболеваниям [8; 11]. Ранее сотрудниками кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии Южно-Уральского государственного медицинского университета в условиях эксперимента было установлено, что у самок крыс с хроническим поражением гепатобилиарной системы рождается потомство с нарушениями морфофункционального состояния моноцитов костного мозга и периферической крови [2; 3]. Вместе с тем является постулатом положение о том, что резистентность любого живого организма во многом определяется состоянием ряда систем жизнеобеспечения, в том числе системы неспецифической защиты, основными агентами которой являются нейтрофилы и макрофаги [7].

Гликоген называют животным крахмалом, так как он синтезируется в организме человека и животных, является запасным энергетическим материалом. Расщепление гликогена происходит под влиянием фермента амилазы или фосфорилазы и представляет собой начальный этап анаэробной фазы распада гликогена, в результате чего в виде макроэргов (АТФ) выделяется химическая энергия, необходимая для жизни клеток, тканей, органов и организма. Содержание гликогена изменяется при физической нагрузке. В клетке различают стабильный (он входит в состав структур

в виде симпласта) и лабильный (временно откладывается здесь) гликоген. Обмен гликогена нарушается при многих болезнях: гепатитах, сахарном диабете, миозитах и т. д.

В связи с этим целью настоящего исследования явился анализ роли хронического поражения печени матери в условиях эксперимента в нарушении морфофункционального становления моноцитов у потомства.

Материалы и методы. В мазках изучалась способность клеток к накоплению универсального питательного субстрата животной клетки — гликогена. С этой целью проводилась ШИК-реакция по Мак-Манусу, основанная на способности иодной кислоты окислять спиртовые группы, что при условии взаимодействия с реактивом Шиффа (фуксин-сернистая кислота) приводит к образованию кислотно-стойкого красителя красно-фиолетового цвета. ШИК-положительные вещества окрашиваются в красный цвет различных оттенков. Нейтральные мукополисахариды, содержащие гексозу,— пурпурно-красные, гликоген,— тёмно-красный [4].

Количество накопленного клетками гликогена визуально оценивали полуколичественным методом с вычислением среднего гистохимического показателя (СГП) по формуле Астальди и Верга (1957):

СГП = (0 а + 1б + 2 в + 3 г) : 100,

где 0 — отсутствие гранул в клетке; 1 — гранулами занято <25 % площади цитоплазмы; 2 — гранулами занято 25-50 % площади цитоплазмы; 3 — гранулами занято >50 % площади цитоплазмы.

Cодержание гликогена в клетках моноцитарногоростка костного мозга и периферической крови

113

Полученные цифровые данные обрабатывали на компьютере с использованием программы SPSS Statistics 17.0 (Statsoft, Inc.). Учитывая небольшую выборку животных, достоверность полученных результатов определяли при помощи непараметрического метода — критерия Манна — Уитни.

Объектом исследования были белые лабораторные половозрелые самки крыс Вистар с моделированным поражением печени и их потомство на 30-й день (период становления половой зрелости) и 60-й день (период половой зрелости) постнатального развития. Сроки исследования были выбраны с учётом общепринятого разделения возрастных периодов крыс [6]. Все экспериментальные животные были разделены на две группы. В первую группу выделено потомство от интактных животных (контрольная группа, К), во вторую вошли крысята от самок крыс с экспериментальным поражением печени (опытная группа, О). Хроническое поражение печени моделировалось с помощью тетрахлористо-го углерода. Исходя из поставленной цели нами использовались морфологические, гистохимические и статистические методы исследования. Объектом исследования явились монобласты, промоноциты, моноциты костного мозга и моноциты периферической крови. Выделение клеток костного мозга проводили по общепринятой ме-

тодике. Исследования проводили в мазках и в мо -нослое клеток [10].

Результаты собственных исследований. Проводилось определение содержания клеток моноцитарного ростка костного мозга и моноцитов периферической крови. Полученные результаты отражены в табл. 1, 2.

У подопытных крысят на 30-й день постнатального развития было выявлено снижение содержания в 1 мл взвеси клеток как незрелых клеток моноцитарного ростка — монобластов (0,45±0,04) и промоноцитов (0,9±0,03), так и зрелых форм — моноцитов (1,65±0,07) по сравнению с контрольной группой животных (0,68±0,05; 1,25±0,06; 2,48±0,15) • 10-5 соответственно. Возможно, это связано с нарушением процессов дифференци-ровки моноцитов в костном мозге. Та же картина наблюдается и в отношении моноцитов периферической крови — снижение содержания в 1 мл моноцитов периферической крови (0,73±0,07) • 10-5 в опытной группе на 30-й день постнатального развития, по сравнению с контролем (1,3±0,09*) • 10-5. На 60-й день развития у крысят от матерей с хроническим поражением печени наблюдалось снижение количества всех клеток моноцитарного ростка по сравнению с контролем. В то же время можно отметить, что происходит уменьшение количества клеток моноцитарного ростка у 60-дневных кры-

Таблица 1

Содержание клеток моноцитарного ростка костного мозга у экспериментальных животных

в различные сроки постнатального развития

Тип клеток Количество клеток в 1 мл взвеси клеток х 10 5

К О

30-й день 60-й день 30-й день 60-й день

Монобласты Промоноциты Моноциты 0,68±0,05 1,25±0,06 2,48±0,15 0,6±0,03 0,96±0,04 2,0±0,3 0,45±0,04* 0,9±0,0* 1,65±0,07* 0,33±0,03* 0,46±0,03* 1,05±0,08*

Тип клеток Количество клеток в 1 мл взвеси клеток х 10 5

К О

30-й день 60-й день 30-й день 60-й день

Моноциты 1,3±0,09 1,46±0,07 0,73±0,07* 0,85±0,04*

* Здесь и далее результаты статистически достоверны по сравнению с контролем ^ < 0,05).

Таблица 2

Содержание моноцитов периферической крови у экспериментальных животных в различные сроки постнатального развития

114

Т. М. Комарова

сят по сравнению с 30-дневными в обеих группах экспериментальных животных. В отношении моноцитов периферической крови такой закономерности не наблюдается. Как в опытной, так и в контрольной группах происходит увеличение количества клеток на 60-дневном сроке по сравнению с 30-дневными крысятами. Обращает на себя внимание факт существенного различия количества моноцитов в костном мозге и моноцитов периферической крови. Наблюдается заметное уменьшение содержания в 1 мл моноцитов периферической крови как в опытных группах 30-дневных (0,73±0,07) • 10-5 и 60-дневных (1,3±0,09) • 10-5 крысят, так и в контрольных группах (0,85±0,04) • 10-5 и (1,46±0,07) • 10-5 соответственно, по сравнению с количеством в 1 мл моноцитов костного мозга.

Снижение количества моноцитов в периферической крови может быть связано либо с нарушением процессов моноцитопоэза в костном мозге, либо с массовой миграцией моноцитов в очаг воспаления в тканях.

Однако исследования поражения различных органов при токсическом гепатите не выявили очагов острого воспаления [9]. В то же время в ходе изучения количественного соотношения клеток моноцитарного ростка костного мозга мы выявили снижение абсолютного количества клеток на всех стадиях развития. Соответственно, снижение по сравнению с контролем количества

моноцитов в периферической крови экспериментальных животных связано с нарушением процесса моноцитопоэза в красном костном мозге, что, в свою очередь, обусловлено негативным влиянием хронического поражения печени матери на гемопоэз потомства.

В следующей серии исследований была проведена оценка способности моноцитов различных стадий дифференцировки к накоплению гранул гликогена. Результаты исследования монобла-стов, промоноцитов и моноцитов костного мозга представлены в табл. 3.

Из таблицы видно, что количество ШИК-позитивных клеток костного мозга снижено в опытной группе по сравнению с контролем на 30 и 60-й день постнатального развития. Та же закономерность наблюдается и в отношении моноцитов периферической крови экспериментальных животных, результаты исследования которых представлены в табл. 4.

Среди моноцитов периферической крови подопытной группы животных количество ШИК-позитивных клеток на всех рассматриваемых сроках развития снижено по сравнению с контролем. Можно отметить, что разница между контролем и опытом по мере повышения степени дифференцировки клеток увеличивается, что можно объяснить тем, что чем более зрелым становится моноцит, тем сильнее у него способность к запасанию питательных веществ, в частности, такого энер-

Таблица3

Содержание гликогена в клетках костного мозга экспериментальных животных в различные сроки постнатального развития

Тип клеток Группа животных

К О

30-й день 60-й день 30-й день 60-й день

Монобласты Промоноциты Моноциты 1,4±0,02 2,11±0,05 2,47±0,02 1,3±0,02 1,81±0,02 2,29±0,01 1,22±0,03* 1,72±0,04* 1,85±0,13* 0,88±0,06* 1,55±0,04* 2,12±0,02*

Таблица 4

Содержание гликогена в моноцитах периферической крови экспериментальных животных

в различные сроки постнатального развития

Тип клеток Группа животных

К О

30-й день 60-й день 30-й день 60-й день

Моноциты 1,69±0,15 2,0±0,04 1,33±0,02* 1,82±0,03*

Cодержание гликогена в клетках моноритарного ростка костного мозга и периферической крови

115

гетического субстрата, как гликоген [1]. Это является необходимым условием для выполнения основных функций моноцита, в том числе фагоцитарной и киллинговой [5].

Вывод. Полученные результаты позволяют говорить о том, что экспериментальное поражение гепатобилиарной системы матери негативно влияет на способность костномозговых моноцитов и их предшественников, а также моноцитов

периферической крови потомства синтезировать и накапливать гликоген, являющийся основным энергетическим субстратом клетки, что проявляется снижением числа ШИК-позитивных клеток и содержания гранулярного гликогена в каждой клетке. Полученные результаты позволяют судить о том, что у самок крыс с хроническим токсическим поражением печени рождается потомство с нарушением моноцитопоэза.

Список литературы

1. Бернет, Ф. М. Клеточная иммунология / Ф. М. Бернет. - М. : Мир, 1971. - 720 с.

2. Брюхин, Г. В. Сравнительный анализ субпопуляционного состава тимоцитов и Т-лимфоцитов периферической крови потомства самок крыс с хроническим экспериментальным поражением печени различного генеза / Г. В. Брюхин // Иммунология. - 2004. - № 2. - С. 83-86.

3. Брюхин, Г. В. Роль экспериментального поражения печени матери в развитии физиологической незрелости потомства / Г. В. Брюхин, М. Л. Сизоненко // Бюл. эксперимент. биологии и медицины. -2012. - Т. 154, № 11. - С. 544-547.

4. Бутенко, З. А. Цитохимия и электронная микроскопия клеток крови и кроветворных органов / З. А. Бутенко, Д. Ф. Глузман, К. П. Зак. - Киев : Наукова думка, 1974. - 243 с.

5. Виноградова, О. Э. Строение и функции лейкоцитов. Гранулоциты : рук. по гематологии / О. Э. Виноградова, О. К. Гаврилов, Г. И. Козинец, Н. Б. Черняк. - М. : Медицина, 1985. - 288 с.

6. Западнюк, И. П. Лабораторные животные. Разведение, содержание, использование в эксперименте : учеб. пособие / И. П. Западнюк, В. И. Западнюк, Е. А. Захария, Б. В. Западнюк. - Киев : Вища шк., 1983. - 383 с.

7. Маянский, А. Н. Очерки о нейтрофиле и макрофаге / А. Н. Маянский, Д. Н. Маянский. - Новосибирск : Наука : Сиб. отд-ние, 1989. - 341 с.

8. Медведь, В. И. Введение в клинику экстрагенитальной патологии беременных / В. И. Медведь. -2-е изд. - Киев : Гидромакс, 2007. - 168 с.

9. Невзорова, Н. В. Роль патологии печени матери в нарушении морфофункционального состояния моноцитов периферической крови потомства : эксперимент. исслед. / Е. Ю. Шаврина, Н. В. Невзорова // Материалы I международной (VIII итоговой) научно-практической конференции молодых учёных. — Челябинск : Челяб. гос. мед. акад., 2010. - С. 273-275.

10. Сапожников, А. Г. Гистологическая микроскопическая техника : руководство / А. Г. Сапожников, А. Е. Доросевич. - Смоленск : САУ, 2000. - 475 с.

11. Шехтман, М. М. Руководство по экстрагенитальной патологии у беременных / М. М. Шехтман. -5-е изд. - М. : Триада-Х, 2011. - 896 с.

Сведения об авторе

Комарова Татьяна Михайловна — аспирант кафедры микробиологии, иммунологии и общей биологии Челябинского государственного университета, Челябинск, Россия. t-komm@mail.ru

116

T. M. KamapoBa

Bulletin of Chelyabinsk State University. 2015. No. 21 (376). Biology. Issue 3. Pp. 112-116.

THE GLYCOGEN CONTENT IN THE GERM CELLS OF MONOCYTIC BONE MARROW AND PERIPHERAL BLOOD

T. M. Komarova

Chelyabinsk State University, Chelyabinsk, Russia. t-komm@mail.ru

The influence of experimental liver injury mother toxic genesis on morphological and functional features of formation of monocytes in the bone marrow of offspring. The change of the quantitative composition of peripheral blood monocytes and its precursors in the bone marrow and monoblastov promonotsitov and inhibition ability to accumulate glycogen granules monocytes at various stages of differentiation. The results allow to conclude that the offspring of female rats with experimental pathology of the hepatobiliary system is broken «start» defensive reactions, which adversely affects the formation of non-specific resistance of the fetus.

Keywords: liver disease, offspring, bone marrow, monocytes.

References

1. Bernet F.M. Kletochnaya immunologiya [Cellular immunology]. Moscow, Mir Publ., 1971. 720 p. (In Russ.).

2. Brjuhin G.V. Sravnitel'nyy analiz subpopulyatsionnogo sostava timotsitov i T-limfotsitov perifericheskoy krovi potomstva samok krys s khronicheskim eksperimental'nym porazheniyem pecheni razlichnogo geneza [Comparative analysis of the subpopulation composition of lymphocytes and T-lymphocytes in peripheral blood of the offspring of female rats ronicheskim experimental liver disease of various origins]. Immunologiya [Immunology], 2004, no. 2, pp. 83-86. (In Russ.).

3. Brjuhin G.V. Rol' eksperimental'nogo porazheniya pecheni materi v razvitii fiziologicheskoy nezrelosti potomstva [The role of experimental liver injury the mother in the development of the physiological immaturity of offspring]. Byulleten' ekperimental'noy biologii i meditsiny [Bulletin of Experimental Biology and Medicine], 2012, vol. 154, no. 11, pp. 544-547. (In Russ.).

4. Butenko Z.A., Gluzman D.F., Zak K.P. Tsitokhimiya i elektronnaya mikroskopiya kletok krovi i krovet-vornykh organov [Cytochemistry and electron microscopy of blood cells and blood-forming organs]. Kiev, Naukova dumka Publ., 1974. 243 p. (In Russ.).

5. Vinogradova O.Ye., Gavrilov O.K., Kozinets G.I., Chernyak N.B. Stroeniye i funktsii leykotsitov. Granu-lotsity [Structure and function of leukocyte. Granulocytes]. Moscow, Medicina Publ., 1985. 288 p. (In Russ.).

6. Zapadnyuk I.P., Zapadnyuk V.I., Zakhariya E.A., Zapadnyuk B.V. Laboratornye zhivotnye. Razvedeniye, soderzhaniye, ispol'zovaniye v eksperimente [Laboratory animals. Breeding, maintenance, used in the experiment]. Kiev, Vishha shkola Publ., 1983. 383 p. (In Russ.).

7. Mayanskiy A.N., Mayanskiy D.N. Ocherki o neytrofile i makrofage [Essays on neutrophils and macrophages]. Novosibirsk, Nauka Publ., 1989. 341 p. (In Russ.).

8. Medved' V.I. Vvedeniye v kliniku ekstragenital'noy patologii beremennykh [Introduction to the clinic pregnant extragenital]. 2nd ed. Kiev, Gidromaks Publ., 2007. 168 p. (In Russ.).

9. Nevzorova N.V., Shavrina E.Yu. Rol' patologii pecheni materi v narushenii morfofunktsional'nogo sos-toyaniya monotsitov perifericheskoy krovi potomstva [The role of liver disease mother in violation of mor-pho-functional state of peripheral blood monocytes offspring]. Materialy I mezhdunarodnoy (VIII itogovoy) nauchno-prakticheskoy konferentsii molodykh uchyonykh [Materials of the I International (VIII final) Scientific and Practical Conference of Young Scientists]. Chelyabinsk, Chelyabinsk State Medical Academy Publ., 2010. Pp. 273-275. (In Russ.).

10. Sapozhnikov A.G., Dorosevich A.E. Gistologicheskaya mikroskopicheskaya tehnika [Histological microscopic equipment]. Smolensk, SAU Publ., 2000. 475 p. (In Russ.).

11. Shehtman M.M. Rukovodstvo po ekstragenital'noy patologii u beremennykh [Guide extragenital pathology in pregnant women]. 5th ed. Moscow, Triada-H Publ., 2011. 896 p. (In Russ.).