Структурно-функциональное состояние С-клеток щитовидной железы у гипофизэктомированных животных

ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

© Рахманкина М.А., Царева О.А., 2016 УДК 611.441-о18.1:616.432-089.87

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ С-КЛЕТОК ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ У ГИПОФИЗЭКТОМИРОВАННЫХ ЖИВОТНЫХ

М.А. Рахманкина, О.А. Царева

Рязанский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова, ул. Высоковольтная, 9, 390026, г. Рязань, Российская Федерация

Изучена ультраструктура С-клеток щитовидной железы у гипофизэктомиро-ванных крыс. На ультраструктурном уровне проведены морфометрические исследования ядерного аппарата и органелл цитоплазмы С-клеток. Исследовалось ядерно-ядрышковое соотношение и соотношение эу- и гетерохроматина. Увеличивается площадь эухроматина в ядре. Для изучения энергетического компартмента С-клеток подсчитывали сумму крист в митохондриях и среднюю площадь митохондрий и на основе морфометрических данных вычисляли коэффициент энергетической эффективности. Увеличивается число митохондрий в клетке. В митохондриях увеличивается количество крист. Коэффициент энергетической эффективности возрастает. Преобладают дегранулированные формы С-клеток. Выявлены ультраструктурные изменения, которые свидетельствуют о гиперфункциональном состоянии С-клеток на фоне выраженного угнетения тиреоидной гормональной функции.

Ключевые слова: С-клетки, крысы, гипофункция, гипофизэктомия.

THE STRUCTURAL AND FUNCTIONAL STATE OF THE C-CELLS OF THE THYROID GLAND IN HYPOPHYSECTOMIZED ANIMALS

V.A. Rakhmankina, O.A. Tsareva

Ryazan State Medical University named after academician I.P. Pavlov, Vysocovoltnaya str., 9, 390026, Ryazan, Russian Federation

The ultrastructure of the C-cells of the thyroid gland in hypophysectomyzed rats was studied. Morphometric studies of the nuclear apparatus and cytoplasm with organelles C-cells were held at the ultrastructural level. Nuclear-nucleolar ratio and the ratio of euch-romatin and heterochromatin were studied in experiment. Area euchromatin increased in the nucleus. The amount of cristae in mitochondria and the average area of mitochondria were estimated to study the energy of C-cells and the energy efficiency ratio compartment was calculate on the basis of morphometric data. The number of mitochondria is increased in the cell. The number of cristae is increased in mitochondria. The energy efficiency ratio compartment increases. Degranulated form of C-cells predominant. The ultrastructural changes indicating C-cells hyperfunctional condition on the background of the thyroid hormone function were discovered.

Keywords: cells, rats, hypothyroidism, hypophysectomy.

Проблеме морфофункционального состояния щитовидной железы при различных патологических процессах уделяется внимание многими авторами [1, 2, 3, 4]. Это связано с высокой значимостью тиреоидных гормонов в поддержании го-меостаза организма, лабильностью щитовидной железы при воздействии эндо- и экзогенных факторов. При этом большинство авторов уделяют внимание изучению тироцитов щитовидной железы, упуская из внимания ее С-клеточный аппарат. Тесная структурная связь фолликулярных и парафолликулярных клеток остается не расшифрованной как в морфологических деталях, так и в функциональном аспекте. Представляется интересным изучение С-клеток у гипофизэктомированных животных на фоне атрофических изменений в структуре щитовидной железы.

Одним из показателей функциональной активности С-клеток является уровень и особенности их гранулярного насыщения. Описано четыре типа парафолликулярных клеток, находящихся на различных стадиях секреторного цикла [5]:

- отсутствие дегрануляции (цитоплазма целиком заполнена аргирофиль-ными гранулами), что отражает гипо-функциональное состояние С-клеток;

- гранулы выявляются в области ти-роцитарного полюса клетки, что служит признаком экспрессии гормонов в кровь, то есть эндокринной секреции;

- основная масса секреторных гранул сконцентрирована на сосудистом полюсе С-клетки, что говорит о выделении биологически активных веществ в тиро-цитарном направлении и характерно для паракринового вида секреции;

- дегранулированные формы, являющиеся максимально активными в функциональном отношении; при этом одновременно происходит как эндокрино-вая, так и паракриновая секреция.

Материалы и методы

Работа выполнена на 15 половозрелых белых нелинейных крысах самцах

массой 210-230 г, содержащихся в стандартных условиях вивария.

Гипофизэктомию выполняли стерео-таксическим трансурикулярным методом в модификации П.А. Чумаченко. За 30 минут до операции животные получали подкожную инъекцию раствора ампициллина и оксациллина (ампиокс) (100 мг/кг). Премедикацию осуществляли атропином 0,05 мг/кг п/к, в/м за 30 мин до вмешательства. Ингаляционный наркоз проводили при помощи диэтилового эфира. Животное помещали под небольшой колпак, куда клали ватку, смоченную эфиром, и следили за наступлением наркоза [6]. У крысы надрезали козелок уха, голову фиксировали в станок при помощи металлических кронштейнов, входящих в наружный слуховой проход. Через специальный проводник в правый слуховой проход вводилась игла, проникающая в область турецкого седла. Содержимое отсасывали шприцем, после чего полость промывали раствором диоксидина. После операции крысы содержались в лаборатории при температуре 25°С. Эвтаназию крыс осуществляли углекислым газом в течение 15-20 мин на 14 день и осуществляли ревизию полости турецкого седла [7]. Признаков неполного удаления гипофиза не обнаружено. Контролем служили крысы, у которых начальные этапы операции (введение иглы) выполняли аналогично, но содержимое полости турецкого седла не отсасывали. В послеоперационном периоде летальность составила 10%.

Для исследования на тканевом уровне изготавливали гистологические препараты по традиционной методике, и окрашивали их гематоксилин-эозином.

Исследования на клеточном уровне проводили под электронным микроскопом ЭМ-125К. Кусочки щитовидной железы размером 1х1 мм фиксировали в 2,5% растворе глутарового альдегида при 4°С 4 часа. Промывку материала осуществляли в фосфатном буфере рН 7,4 трижды, в течении полутора часов. Постфиксацию прово-

дили в 1% растворе оксида осмия, дегидратацию - в спиртах возрастающей концентрации. Фиксированные кусочки заливали смесью аралдит-эпона. Изготавливали ультратонкие срезы, которые помещали на медные сеточки и окрашивали уранилаце-татом и цитратом свинца. Изучали материал с помощью электронного микроскопа при увеличении 6000, 10000, 15000.

Обработку информации для ультраструктурной морфометрии проводили на компьютере с помощью автоматизированной системы для измерения колориметрических, денситометрических и морфомет-рических параметров медико-биологических объектов [8, 9, 10]. По каждой серии опытов обрабатывали по 10 электроно-грамм (ЭГ). Определяли среднюю относительную площадь ядра, ядрышка, эухрома-тина и гетерохроматина. Вычисляли ядрышко-ядерное соотношение и соотношение эухроматина и гетерохроматина в ядре. Морфометрию энергетического ком-партмента проводили при увеличении 10000. По каждой серии опытов обрабатывали по 10 электронограмм (ЭГ). Проводили подсчет количества митохондрий (мит) и крист в 1 митохондрии. Вычисляли сумму крист (СК) в 1 ЭГ. Вычисляли площадь 1 митохондрии в мкм2, суммарную площадь митохондрий (СПМ) в 1 ЭГ в мкм . По формуле рассчитывали коэффициент энергетической эффективности (КЭЭМ).

СК (опыт)хСПМ (опыт) КЭЭМ=----------------------------------х100%

СК

Результаты исследований обработаны методом вариационной статистики. Вычисления проводились на компьютере с использованием прикладных программ «Statistic», «SigmaPlot». Полученные данные можно считать нормально распределенными. Применялась параметрическая [среднее (М), среднеквадратическая ошибка (m)] описательная статистика. Достоверность различий определяли по t-критерию Стьюдента. Вероятность р<0,05 считали достаточной для вывода о достоверности различий между вариационными рядами.

Результаты и их обсуждение

Гипофункциональное состояние щитовидной железы на тканевом уровне подтверждается наличием мелких фолликулов с уплощенными тироцитами. Ядра овальной формы, цитоплазма гомогенизирована. Признаки активной резорбции коллоида отсутствуют. В рыхлой волокнистой соединительной ткани, окружающей фолликулы, слабо развита сеть капилляров. При этом со стороны парафоликулярных клеток отмечаются гиперфункциональные изменения. Несмотря на то, что средняя площадь С-клеток достоверно не изменяется, в основном, отмечаются дегранули-рованные формы клеток, являющиеся максимально активными в функциональном отношении [5]. С-клетки залегают одиночно, или небольшими группами, как правило они своими вершинами не достигают просвета фолликула. Форма С-клеток не изменена- полигональная или вытянутая с округлыми ядрами, расположенными в центральной части цитоплазмы. С - клетки локализованы в центральных участках железы, в прослойках соединительной ткани между фолликулами, или в стенке фолликулов и имеют типичную полигональную или вытянутую форму.

При ультраструктурном исследовании С-клеток обнаруживаются ядра правильной округлой или овальной формы с преобладанием эухроматина, гетерохроматин узким слоем конденсируется вдоль внутренней кариолеммы. Соотношение площадей эу-и гетерохроматина достоверно увеличивается на 11%, что может свидетельствовать о гиперфункциональной активности С - клеток. В ядрышках определяется четкое ячеистое строение, что соответствует их типичной ультраструктуре. Ядерно-ядрышковое соотношение достоверно не меняется (табл. 1). Перинуклеарное пространство не выражено. Наружная мембрана кариолеммы снабжена множественными рибосомами и находится в тесном контакте с мембранами гранулярной эндоплазматической сети, которая в С-клетках хорошо выражена и богата рибосомами.

Таблица 1

Ультраструктурная морфометрия ядерного аппарата С-клеток

щитовидной железы

Серия Ядрышко-ядерное соотношение в М±m Соотношение площадей эу-и гетерохроматина, М±m

Контроль (n=5) 0,038±0,002 1,712±0,05

Гипофизэктомия (n=9) 0,036±0,002 1,912±0,01 р<0,01

Цитоплазма содержит многочисленные свободные рибосомы. Комплекс Голь-джи развит хорошо и локализуется в околоядерном пространстве. Плотноупакованные цистерны, трубочки и канальцы занимают значительную часть объема клетки. В цитоплазме обнаруживаются мелкие секреторные пузырьки, отмечается явление деграну-ляции. Достоверно увеличивается число

Количественная характеристик митохондриального аппарата

митохондрий на 19%. Они имеют овальную форму, гомогенный матрикс, кристы упакованы плотно в горизонтальном направлении. Количество крист в расчете на 1 ЭГ достоверно увеличивается почти на 19% (табл. 2). Коэффициент энергетической эффективности составляет 157,6%, что свидетельствует о гиперфункциональной активности исследуемых клеток.

Таблица 2

я ультраструктурных изменений С-клеток щитовидной железы

Серия Количество мит в 1 ЭГ М±m Количество крист в 1 мит М±m Количество крист в 1 ЭГ М±m Средняя площадь 1 мит М±m Суммарная площадь мит в 1 ЭГ М±m

Контроль (П=5) 5,8±1,31 8,6±2,12 44,6±17,03 0,0145±0,0001 0,0605±0,0138

Гипофиз эктомия (П=9) 6,9±1,06 р<0,01 10,6±1,31 р<0,01 53,1±10,05 р<0,01 0,0193±0,0002 р<0,01 0,0801±0,0115 р<0,01

Достоверно уменьшается количество электронноплотных гранул на 51%, преобладают дегранулированные формы С-клеток.

Выводы

С помощью комплекса морфометри-ческих исследований выявлены гиперпла-

зия С-клеток и выраженное повышение функциональной активности, что, по-видимому, является компенсаторной реакцией на фоне повышения уровня кальция при гипофизэктомии, вызывающей угнетения тиреоидной гормональной функции.

Конфликт интересов отсутствует.

Литература

1. Романова И.В. Щитовидная железа и гипоталамо-гипофизарная нейросек-реторная система у anamnia после ги-пофизэктомии и воздействия нонапе-питдными нейрогормонами: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Санкт-Петербург, 1997. 18 с.

2. Титова М.А. Морфофункциональная характеристика С-клеток щитовидной железы в онтогенезе и эксперименте: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Саранск, 2003. 17 с.

3. Яглова Н.В. Нарушения секреторного цикла фолликулярных тироцитов и их коррекция тиреотропным гормоном

при экспериментальном синдроме не-тиреоидных заболеваний // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2011. №8. С. 215-219.

4. Geng H., Zhang X., Wang C., Zhao M., Yu C., Zhang B. et al. Even mildly elevated TSH is associated with an atherogenic lipid profile in postmenopausal women with subclinical hypothyroidism // Endocr Res. 2014. Mar 28.

5. Васильева Е.В. Влияние прерывистой гипербарической гипоксии на морфо-функциональные изменения щитовидной железы у крыс в норме и при экспериментальной дисфункции: ав-тореф. дис ... канд. биол. наук. Ульяновск, 2009. 19 с.

6. Полоз А.И., Финогенов А.Ю. Методические указания по гуманной эвтаназии животных. Минск: РУП «Институт экспериментальной ветеринарии им. С.Н. Вышелесского», 2008. 45 c.

7. Чумаченко П.А., Анисимова С.А. Влияние гипофизэктомии на пато-морфоз кистозной мастопатии // Актуальные вопросы клинической морфологии. Рязань, 2000. С. 67-68.

8. Андроник В.И., Мельник Б.Е. Качественно-количественная характеристика структуры тиреоцитов (при экспериментальной гипер- и гипофункции). Кишинев: Штиинца, 1986. 136 с.

9. Журавская О.Я. Морфофункциональ-ные изменения гипоталамо-нейроги-пофизарной системы неполовозрелых крыс при стрептозотоциновом диабете // Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. 2013. №1. С. 24-30.

10. Мнихович М.В. Ультраструктурная оценка иммунного ответа в карциномах молочной железы при фиброзно-кистозной болезни // Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2013. №4. С.7-14.

References

1. Romanova IV. Shchitovidnaya zheleza i gipotalamo-gipofizarnaya nejrosekre-tornaya sistema u anamnia posle gipofi-zehktomii i vozdejstviya nonapeptidnymi

nejrogormonami: avtoref. dis. ... hand. biol. nauh [Thyroid gland and the hypothalamic-hypophyseal neurosecretory system in anamnia after gipofizehtomii and impact nonapeptide by neurohormones: author. dis. ... cand. biol. sciences]. St. Petersburg; 1997. 18 p.

2. Titova MA. Morfofunhcional'naja harah-teristiha S-hletoh shhitovidnoj zhelezy v ontogeneze i jehsperimente: avtoref. dis. ... hand. biol. nauh [Morphofunctional characteristic of thyroid C-cell ontogenesis and experiment: abstract. dis. ... cand. biol. sciences]. Saransk; 2003. 17 p.

3. Yaglova NV. Narusheniya sekretornogo cikla follikulyarnyh tirocitov i ih korrek-ciya tireotropnym gormonom pri ehkspe-rimental'nom sindrome netireoidnyh za-bolevanij [Violations of the secretory cycle of follicular thyrocytes and their correction of thyroid-stimulating hormone in experimental nonthyroidal illness syndrome]. Bjulleten' jehsperimen-tal'noj biologii i mediciny [Bulletin of Experimental Biology and Medicine]. 2011; 8: 215-219.

4. Geng H, Zhang X, Wang C, Zhao M, Yu C, Zhang B et al. Even mildly elevated TSH is associated with an atherogenic lipid profile in postmenopausal women with subclinical hypothyroidism // Endocr Res. 2014. Mar 28.

5. Vasil'eva EV. Vliyanie preryvistoj gi-perbaricheshoj gipohsii na morfofunh-cional'nye izmeneniya shchitovidnoj zhe-lezy u hrys v norme i pri ehhsperimen-tal'noj disfunhcii: avtoref. dis ... hand. biol. nauh [Effect of intermittent hyper-baric hypoxia on morphofunctional changes of the thyroid gland in rats in norm and under experimental dysfunction: author. dis ... hand. biol. sciences]. Ulyanovsk; 2009. 19 p.

6. Poloz AI, Finogenov AJu. Metodicheshie uhazanija po gumannoj jevtanazii zhi-votnyh [Guidelines for humane euthanasia of animals]. Minsk: RUE «Institute of experimental veterinary medicine named. S.N. Wirelessrage»; 2008. 45 p.

7. Chumachenko PA, Anisimova SA. Vliya-nie gipofizehktomii na patomorfozkistoz-noj mastopatii [Effect of hypophysectomy on the pathomorphism of cystic mastitis]. Aktual'nye voprosy klinicheskoj morfologii [Actual problems of clinical morphology]. Ryazan; 2000. p. 67-68.

8. Andronik VI, Mel'nik BE. Kachestvenno-kolichestvennaja harakteristika struktury ti-reocitov (prijeksperimental'nojgiper- igipo-funkcii) [Qualitative and quantitative characterization of the structure of thyrocytes (in experimental Hyper- and hypofunc-tion)]. Kishinev: Shtiintsa; 1986. 136 p.

9. Zhuravskaya OYa. Morfofunkcional'nye izmeneniya gipotalamo-nej rogipofizarnoj sistemy nepolovozrelyh krys pri strepto-

zotocinovom diabete [Morphological and functional changes of the hypothalamic-neurohypophyseal system of immature rats with diabetes streptozoto-cine]. Rossiyskij mediko-biologicheskij vestnik imeni akademika I.P. Pavlova [I.P. Pavlov Russian Medical Biological Herald]. 2013; 1: 24-30.

10. Mnihovich MV. Ul'trastrukturnaya ocenka imunnogo otveta v karcinomah molochnoj zhelezy pri fibrozno-kistoznoj bolezni [Ultrastructural evaluation of immune response to prostate carcinomas mrlochnoy with fibrocystic disease]. Nauka molodyh (Eruditio Juve-nium) [Science of young (Eruditio Juve-nium)]. 2013; 4: 7-14.

Царева О.А. - к.б.н., доцент кафедры гистологии и биологии ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава России, г. Рязань.

Е-mail: tsareva. oksana1966@yandex. ru

Рахманкина М.А. - ассистент кафедры гистологии и биологии ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава России, г. Рязань.