Патоморфологическая характеристика и ультраструктурные особенности эпителиального и стромального компонентов молочной железы при кистозной мастопатии в условиях воздействия на нее низкоинтерсивным лазерным излучением

© Мнихович М.В., 2007 УДК 618.19+615.849

ПАТОМОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭПИТЕЛИАЛЬНОГО И СТРОМАЛЬНОГО КОМПОНЕНТОВ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ ПРИ КИСТОЗНОЙ МАСТОПАТИИ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НЕЕ НИЗКОИНТЕРСИВНЫМ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

М. В. Мнихович

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова

В данной работе изучаются патоморфологические особенности молочной железы при экспериментально созданной модели кистозной мастопатии.

Впервые детально изучены ультраструктурные особенности эпителия и стромальных элементов молочной железы при экспериментально созданной патологии в условиях облучения гелий-неоновым лазером.

В отличие от ранее известных источников света, лазерное излучение обладает рядом уникальных особенностей, которые можно свести к четырем основным свойствам этого луча: высокой когерентности, монохроматичности, малой расходимости, высокой плотности мощности энергии излучения и высокой проникающей способности

Характер действия лазерного излучения на живые ткани и неживые объекты во многом различен. Результат взаимодействия лазерного луча с биологическим материалом определяет свойства последнего. Среди этих свойств важнейшими являются: отражающая и поглощающая способности, теплоемкость, теплопроводность, скрытая удельная теплота парообразования, акустические и механические свойства материала. Вместе с тем, на это воздействие влияют параметры лазерного излучения: длина волны, мощность, интенсивность, энергия и ее плотность, поляризованность и возможно, степень когерентности [8,9,11].

Экспериментально установлено, что под действием лазера происходит изменение клеточных мембран и внутриклеточных структур [1,3,6 ]. Среди клеточных структур наиболее чувствительны к гелий-неоновому лазерному облучению (ЛО) являются митохондрии [ 2,4,6, 7] .Достаточно реактивным на ЛО являются другие мембранные структуры клетки, гелий-неоновое ЛО воздействует на межклеточные взаимосвязи [5,10 ]. Облучение клеточной оболочки приводит к изменению ее проницаемости. Этот процесс сопровождается ускоренным синтезом АТФ, активизацией деятельности органелл и клетки в целом [9,10,12]. При наличии достаточного количества данных об изменениях Мембранных структур клеток при ЛО до настоящего времени недостаточно раскрыты первичные эффекты и механизмы действия когерентного излучения.

Мастопатия - одно из самых распространенных заболеваний у женщин: в популяции заболеваемость составляет 30-40 %, а среди женщин, страдающих различными гинекологическими заболеваниями, достигает 58 %. Частота

мастопатии достигает максимума к 45 годам и снижается в пременопаузальном возрасте.

Целью исследования послужило изучение патоморфологии и ультраструктурных особенностей стромального и эпителиального компонентов молочной железы при кистозной мастопатии при облучении ее низкоинтенсивным лазером.

Материалы и методы

В эксперименте участвовали 2 группы животных. Первая группа - это животные, которым была получена экспериментальная модель кистозной мастопатии, а затем проводилось в течение 4 и 8 недель облучение низкоинтенсивным лазером с установки ЛГН - 111, плотностью 13 мВт/см 2 в зоне облучения, длиной волны 633 нм, паховых молочных желез в группе опыта. Вторая группа - контроль кистозной мастопатии. Для создания модели кистозной мастопатии вводился внутримышечно синэстрол по 10 мг 1 раз в неделю в течение 6 недель.

Для гистологического исследования ткань молочной железы фиксировали в забуференном 10% формалине, заливали в парафин, срезы окрашивали гематоксилином и эозином, толлуидиновым синим, основным коричневым по М.Г. Шубичу, проводили PAS - реакцию.

Для электронно - микроскопического исследования кусочки (1 х 1 мм) паренхимы молочной железы префиксировали в 2,5 % растворе глутарового альдегида при 4 по С в течение 4 часов. Материал промывали в фосфатном буфере рН 7,4 (три смены по 30 минут). Постфиксацию проводили в 1% растворе О8О 4, дегидратацию - в возрастающей концентрации этанола и ацетона и заключали в смесь аралдита и эпона. Полутонкие срезы изготавливали с помощью ультрамикротома УМТП - 4 и окрашивали гематоксилином и эозином. Ультратонкие срезы изготавливали с помощью ультрамикротома УМТП - 6, контрастировали уранилацетатом и цитратом свинца и исследовали под электронным микроскопом ЭМ-125К.

Результаты и их обсуждение

Патоморфологическая картина молочных желез при введении синэстрола в течение 6 недель представлена: протоки располагались группами по 5-12 протоков или одиночно; эпителий уплощенный; ядра бледно-базофильные, овальной формы, немного смещены от центра к периферии клетки; цитоплазма бледно-сиреневая с явлениями вакуолизации; базальная мембрана тонкая, местами сильно истончена; протоки сильно расширены до кист различных размеров: мелких, средних, больших, гигантских, в их просветах - белково-жировые массы и клетки слущенного эпителия; (рис. 1), вокруг протоков тонкие, мало заметные полоски фиброзной ткани; строма: жировая ткань, сосуды полнокровны.

Ультраструктура эпителия протоков молочной железы характеризуется наличием в цитоплазме рибосом, выраженным уплощением эпителиоцита с появлением секреторных вакуолей, митохондрий различных размеров от мелких до крупных, набухших. Ядро овальной или неправильной формы. В некоторых кистах происходят явления метаплазии эпителия (рис. 2).

Рис. 1. Типичная гистологическая картина кистозной мастопатии. Резкое расширение протоков, застой секрета.

Окраска гематоксилином и эозином Х 100.

Рис. 2 Ультраструктура эпителия, выстилающего кисту в молочной железе

Контрастирование уранилацетатом и солями свинца, Х 5000.

В группе опыта при облучении молочных желез НИЛИ в течение 5 и 10 минут в течение 4 недель молочные железы имели следующее строение: в молочной железе определяются резко расширенные протоки, заполненные белковожировыми массами и клетками слущенного эпителия. Эпителий чаще кубический, реже уплощенный; ядра ярко-базофильные, овальные или округлые, центрально расположенные; цитоплазма бледно-сиреневая, гомогенная; базальная мембрана тонкая, нежная, без особенностей (рис. 3). Кисты выстланы уплощенным эпителием, вокруг них определяется узкий ободок фиброзной ткани с единичными сосудами и клетками. Электронномикроскопическая картина эпителия: цитоплазма светлая, с включениями, аппарат Гольджи развит хорошо, гладкая эндоплазматическая сеть с просветами, определяются микротрубочки. Ядра неровной формы, элоктронномикроскопическая плотность снижена. Митохондрии мелких и средних размеров с выраженными криптами. Сохраняются цитоплазматические признаки секреции (рис. 4).

Рис. 3. Гистологическая картина молочной железы при воздействии низкоинтенсивным лазером в течение 4 недель.

Окраска гематоксилином и эозином Х 100.

Рис 4. Ультраструктура эпителия протока в молочной железе при действии лазера в течение 4 недель.

Контрастирование уранилацетатом и солями свинца, Х 7000.

В группе опыта при облучении молочных желез в течение 8 недель при экспозиции облучения 5 минут при кистозной мастопатии молочные железы имели следующую морфологию: протоки располагались группами по 4-15 протоков или одиночно; эпителий уплощенный или кубический; ядра ярко-базофильные, овальные или округлые, центрально расположенные; цитоплазма бледно-сиреневая, гомогенная, иногда немного вакуолизированная; базальная мембрана тонкая, нежная, без особенностей; протоки в большинстве случаев расширены до кист различных размеров от мелких до больших, в их просветах - белково-жировые массы; иногда просветы имеют неправильную форму в виде «звезды», эпителий кист умеренно уплощенный или кубический, одновременно в поле зрения встречается много резко суженных протоков, просветы которых не различимы, содержимое отсутствует; в некоторых полях зрения определяются резко суженные протоки с кубическим эпителием; вокруг протоков имеются полоски фиброзной ткани; строма: жировая ткань, сосуды полнокровны (рис. 5).

Ультраструктура цитоплазмы эпителия протоков характеризовалась наличием множества мелких липопротеидных гранул, наличием развитого пластинчатого комплекса с мелкими везикулами и хорошо выраженным цитоплазматическим ретикулюмом. Митохондрии средних, порой крупных размеров, с хорошо выраженными криптами. Отмечается увеличение количества митохондрий. Ядро небольшое, средней электронномикроскопической плотности, сдвинуто на базальную поверхность клетки (рис. 6).

Рис. 5 . Гистологическая картина молочной железы при воздействии низкоинтенсивным лазером в течение 8 недель.

Окраска гематоксилином и эозином Х 100.

Рис 6. Ультраструктура эпителия протока в молочной железе при действии лазера в течение 4 недель.

Контрастирование уранилацетатом и солями свинца, Х l000.

При воздействии лазерного излучения в течение 8 недель при экспозиции облучения 10 минут при кистозной мастопатии, патоморфология молочной железы имела следующие особенности: протоки располагались небольшими группами по 3-10 протоков или одиночно; эпителий кубический с ярко окрашенными, базофильными ядрами, овальной или округлой формы, центрально расположенными; цитоплазма бледно-розовая, гомогенная; базальная мембрана тонкая, нежная, без особенностей; просветы протоков в большинстве случаев хорошо различимы, протоки не расширены, содержимого в просветах нет, одновременно в поле зрения встречаются группы протоков, просветы которых не различимы, (рис. 7) протоки резко сужены; в двух наблюдениях мы видели единичные кисты мелких размеров, просветы их имели неправильные формы, эпителий - кубический или слегка уплощенный. Во всех изученных нами наблюдениях данной опытной группы процессы обратного развития кист достигали достаточно высокого уровня по данным описательной морфологии.

Ультраструктура эпителия протоков молочной железы характеризовалась наличием липопротеидных гранул, развитого пластинчатого комплекса с везикулами и хорошо выраженным цитоплазматическим ретикулюмом. Число митохондрий увеличено, последние крупных размеров, с четко выраженными криптами. Некоторые митохондрии особо крупных размеров. Месторасположение митохондрий - вокруг ядра. Ядро небольшое, средней

электронномикроскопической плотности, ориентировано более к периферии эпителиоцита (рис. 8).

Рис. 7 Гистологическая картина молочной железы при воздействии низкоинтенсивным лазером в течение 8 недель.

Окраска гематоксилином и эозином Х 240.

Рис 8. Ультраструктура эпителия протока в молочной железе при действии лазера в течение 4 недель.

Контрастирование уранилацетатом и солями свинца, Х 10000.

Необходимо отметить, что в данной и предыдущей группах в перидуктальной строме идет накопление тучных клеток

Тучные клетки преимущественно расположены по ходу путей микроциркуляции (рис. 9).

Мы наблюдали 3 вида тучных клеток: отросчатые тучные клетки, тканевые или типичные формы ТК и дегранулирующие формы.

Дегрануляция тучных клеток является показателей их функциональной активности, а, следовательно, показателем повышенной функциональной активности соединительной ткани. При чем, характерностью распределения тучных клеток было расположение отростчатых форм - вокруг сосудов, а типичных в отдалении от сосудов ими была выполнена перидуктальная строма. Дегранулирующие клетки располагались, преимущественно в отдалении от сосудов, но ближе к протокам (рис. 10). В некоторых полях зрения определяются комплексы: тучная клетка - эозинофил или тучная клетка-плазмоцит и реже тучная клетка - фибробласт.

Рис 9. Тучные клетки в молочной железе: расположены по ходу путей микроциркуляции, вокруг сосудов более крупного калибра. Окраска гематоксилином и эозином Х 240.

Рис. 10. Ультраструктура типичной тканевой формы тучной клетки в молочной железе и дегранулированной формы тучной клетки при воздействии низкоинтенсивного лазера. Контрастирование уранилацетатом и солями свинца, Х 7000.

Таким образом, абсолютное увеличение числа тучных клеток в группе опыта, относительное увеличение среди них нетипичных (отросчатых) форм, появление цитоплазматичесикх признаков их активного функционирования (пузырьковидная секреция и дегрануляция) рассматривается как индикатор функциональной напряженности ткани, очень чутко реагирующей на изменение ее функции.

Проведенные электронно-микроскопические исследования свидетельствуют о том, что мембраны клеток, являются зоной концентрации ферментов, при лазерном облучении меняют свою конфигурацию и, как следствие, свои свойства.

Так как наибольшие структурные изменения проявляются в двуслойных мембранах клеточных органелл (митохондрий, ядер, и других) и на границах между цитоплазматическими мембранами клеток в зоне межклеточных контактов, то это подтверждает существенное влияние границ раздела микроструктур между различными средами в энергетическом восприятии клеткой лазерного излучения. Большое число границ, очевидно, задерживает свободное распространение квантов электромагнитной энергии,

благодаря частым актам преломления и рассеиванию излучения. Однако эффекту, возникающие в многослойных структурах, имеют избирательный характер, так как наблюдаемые расширения мембранных каналов прослеживаются лишь на части поверхности, ограниченного числа органелл. По-видимому, это можно объяснить различным ферментативным составом встроенного мембранного белка, который имеет глобулярную форму.

При прямом взаимодействии лазера с мембранными белкам и разрушаются слабые водородные связи между молекулам белка, и белок «распрямляется». Изменение его конформации способствует активизации обменных клеточных процессов. Высокая реактивность митохондриальных мембран на лазерное воздействие, возможно, обусловливается ее наивысшей ферментативной активностью (75% белка в мембране). Незначительная выраженность реакции канальцев ЭПС может объясняться ее меньшей ферментативной активностью (белок составляет 50%). Аналогичный механизм действия лазерного облучения возможен и для других менее ферментативно активных мембранных и не мембранных систем. Среди ферментов клеток значительный интерес представляет фермент митохондрий — каталаза. Этот фермент находится в тесном контакте с митохондриями и активно влияет на окислительные процессы в дыхательной цепи митохондрии. Это влияние настолько сильно, что уменьшение активности и концентрации каталаза сопровождается разобщением синтеза АТФ в митохондриях. Каталаза имеет наиболее близкий к длине излучения гелий-неонового лазера максимум в спектре поглощения. Возможно, что главным механизмом действия лазерного излучения на каталазу является взаимодействие света и фотосенсибилизатора — пигмента, молекулы которого способны поглощать свет и передавать энергию другим, не поглощающим свет молекулам каталазы.

Кроме того, установлено, что каталаза в результате данного лазерного воздействия активируется, что может повлечь за собой значительное ускорение процессов синтеза АТФ в сопрягающей мембране митохондрий.

Полученные нами результаты подтверждают связь структурных изменений мембран с особенностями их ферментного состава. Исключением из общего правила является цитоплазматическая мембрана. Встроенные в нее ферменты находятся преимущественно на внутренней поверхности. Именно этим, по-видимому, объясняется специфика ее реакции.

Наиболее вероятным механизмом действия лазерного излучения на мембранные системы клеток следует считать конформационное изменение белков-ферментов, связанных с мембранами, следствием которого является повышение их функциональной активности.

Выводы

1. при кистозной мастопатии низкоинтенсивное лазерное излучение обладает лечебно-профилактическими свойствами; в течение восьми недель приводят к полному регрессу кистозного процесса; во всех других группах опыта мы получили неполное обратное развитие кист;

2. низкоинтенсивное лазерное излучение - это фактор, который обладает более широким спектром действия, он оказывает влияние на иммунные процессы, обладает противовоспалительным и антисклеротическим действиями; влияя на размер ядер, таким образом, действует и на геном клетки.

3. Абсолютное увеличение числа тучных клеток во всех группах опыта, относительное увеличение среди них нетипичных (отросчатых) форм, появление цитоплазматичесикх признаков их активного функционирования (пузырьковидная секреция и дегрануляция) рассматривается как индикатор функциональной

напряженности ткани, очень чутко реагирующей на изменение ее функции. С этой точки зрения тучные клетки рассматриваются как собиратели и накопители биогенных аминов, основная роль которых заключается в очищении ткани от таких биогенных аминов, таких как гистамин и серотонин.

ЛИТЕРАТУРА

1. Байбеков И.М., Козлов В.И. и др. Морфологические основы низкоинтенсивной лазеротерапии. - Ташкент: Изд-во Ибн Сины, 1991. - 223с.

2. Владимиров Ю.А. Три гипотезы о механизме действия красного (лазерного) света. // В кн. Эфферентная медицина. М.: НИИ физ.-хим. медицины, 1994. С. 23 -35.

3. Владимиров Ю.А. Лазерная терапия: настоящее и будущее. // Соросовский образовательный журнал. 1999, 12, с. 2- 8.

4. Гамалея Н.Ф. Световые облучения крови - фундаментальная сторона проблемы.

// Действие низкоэнергетического излучения на кровь. - Киев, 1989. - C.180-182.

5. Девятков Н.Д, Зубкова СМ., Лапрун И.Б., Макеева Н.С. Физико-химические механизмы биологического действия лазерного излучения/// Успехи соврем. биол./

- 1987.- т.103.- в.1.-С.31-43.

6. Иванов А.В., Купин В.И., Еремеев Б.В., Захаров С.Д. Обратимые повреждения плазматических мембран форменных элементов крови - начальное звено стимуляции, вызываемой лазерным излучением. // Действие низкоэнергетического лазерного излучения на кровь. - Киев, 1989.-С.183-187.

7. (Кару Т.Й.) Karu T.J. Photobiology of low-power laser therapy. - London, Paris, New-York: Harward Acad. Publishers, 1989. -187 р.

8. Козлов В.И., Буйлин В.А. и др. Основы лазерной физио- и рефлексотерапии. -Самара- Киев: Здоровье, 1993. - 216с.

9. (Козлов В.И.) Kozlov V.I., Tumanov V.P.., Terman О.А. et al.. Snructural and functional aspects of laser irradiation influence on biological objects.// Proceed. Medical applications of Lasers. 1993, v. 2086. - p.387-394.

10. Чудновский В.М., Ковалев Б.М. К вопросу о физическом механизме биологического действия низкоинтенсивного лазерного излучения//Лазеротерапия на дальнем востоке. - Владивосток: Дальнаука,1993.- С.4-10.

11. Baxter G.D. Therapeutic Lasers // Edinburgh, London, Madrid, Melbourne, New York, Tokyo, 1994.-241p.

12. Ohshiro Т., Calderhead R.G. Low level laser therapy // Chichester, New York, John Willy a. Sons, 1988.-180p.

PATHOMORPHOLOGICAL CHARACTER AND ULTRASTRUCTURAL PECULIARITIES OF EPITHELIUM AND STROMA MAMMARY COMPONENTS IN CYSTIC MASTOPATHY IN THE CONDITION OF LASER RADIATION OF LOW INTENSITY

M.V. Mnikhovich

Pathomorphological peculiarities of mammary in experimentally produced cystic mastopathy are studied in this work. Ultrastructural peculiarities of epithelium and stroma mammary elements in experimentally produced pathology in the conditon of helium-neon laser radiation are first studied in detail.