Сумський державний університет

Морфологічна характеристика компонентів нефрону нирки в нормі та за дії іонізуючого випромінення в дозі 0,1 гр

В.В. Сікора, асист.

Вступ

Відомо, що іонізуюче випромінення супроводжує кожну людину повсякденно і повсякчасно. Це зумовлено екологічним станом на теренах нашої україни. Тому радіологічні синдроми ураження різних органів та систем особливо актуальні в цей час - час техногенних катастроф [1, 2, 3]. Однією із систем, яка активно реагує на зовнішньосередовищні чинники, є сечовидільна, а зокрема такий орган, як нирка. Тому актуальність у вивченні теми впливу іонізуючого випромінення на морфологічні перетворення кіркової речовини нирки незаперечна [4, 5, 6].

Але на сьогодні ще повністю не відомо, як реагує кіркова речовина нирки на вплив малих доз іонізуючого випромінення та невідома залежність цієї дії від дози та терміну впливу пошкоджуючого чинника. Це створює певні труднощі при розробленнях заходів і рекомендацій, спрямованих на ліквідацію патологічних змін в нирці, попередження розвитку урологічних захворювань в найближчі та віддалені періоди.

Мета роботи

В умовах експерименту на тваринах дослідити закономірності структурних перетворень в кірковій речовині нирок при впливі іонізуючого випромінення в дозі 0,1 ГР.

Робота виконана на 50 білих лабораторних щурах самцях тримісячного віку (клубочки щурів формуються протягом трьох місяців після народження) масою 150-200 гр, які перебували в стаціонарних умовах віварію. 10 тварин були інтактними і склали контрольну серію.

40 щурів одноразово отримували опромінення в дозі 0,1 ГР на установці "Rocus" (енергія квантів 1,25 МеВ, потужність дози 60 Р/хв).

Експерименти і вилучення нирок для досліджень проводили у літній період в один і той же час доби між 10.00 та 12.00 у спеціальному приміщенні при температурі оточуючого повітря 18-20 °С згідно з наказом "Про міри по подальшому вдосконаленню організаційних норм роботи з використанням експериментальних тварин".

Для гістологічного дослідження матеріал забирали у попередньо зважених тварин всіх груп під ефірним наркозом. Зразу ж після видалення нирки її зважували і вирізали із середньої частини кіркової речовини шматочки для мікроскопічного дослідження. Матеріал фіксували протягом 2-3 тижнів в 10 % розчині нейтрального формаліну з триразовою зміною фіксатора, потім зневоднювали в спиртах зростаючої концентрації, після чого заливали у парафінові блоки. Зрізи товщиною 5-6 мкм, забарвлені гематоксилін-еозином, досліджували у світлооптичному мікроскопі і документували. Ці методи дають можливість вивчати структуру нирок тварин у нормі, а також характер і глибину морфологічних змін, послідовність розвитку дистрофічних, некробіотичних та відновних процесів.

Забір матеріалу для електронно-мікроскопічного дослідження компонентів нирки проводили згідно із загальноприйнятими правилами. Для дослідження вибирали кусочки із середньої частини кіркової речовини. Матеріал фіксували у 2,5 % розчині глютаральдегіду з активною реакцією середовища рН 7,3-7,4, приготовленому на фосфатному буфері Міллоніга. Фіксований матеріал через 50-60 хвилин переносили у буферний розчин і промивали протягом 20 - 30 хвилин. Постфіксацію здійснювали 1 % розчином чотириокису осмію на буфері Міллоніга протягом 60 хвилин, після чого проводили їх дегідратацію в спиртах і ацетоні та заливали в суміш епоксидних смол згідно із загальноприйнятою методикою.

Ультратонкі зрізи, виготовлені на ультрамікротомах УМПТ-6, забарвлювали 1 % водним розчином уранілацетату, контрастували цитратом свинцю згідно із методом Рейнольдса та вивчали в електронному мікроскопі ЕМВ-100М. Вагоме місце серед морфологічних досліджень посідають кількісні методи, які дають можливість більш об'єктивно оцінювати морфофункціональний стан гістологічних структур в нормі, а також простежити закономірності перебігу компенсаторних, пристосувальних та патологічних процесів в них [7, 8].

Морфометричні та кількісні дослідження проводили, використовуючи систему візуального аналізу гістологічних препаратів. Зображення на екран комп`ютера виводили з мікроскопа за допомогою відеокамери Sony CCD-IRIS.

Результати дослідження та їх обговорення

Проведені гістологічні дослідження нирок інтактних білих щурів показали, що паренхіма органа представлена звивистими та прямими канальцями, які побудовані з епітеліальних клітин. Ці канальці разом із капсулою ниркового тільця створюють морфофункціональну одиницю, своєрідний комплекс епітеліальних структур - нефрон, який відповідає за процес сечоутворення. Строма органа представлена прошарками пухкої сполучної тканини, яка розміщена між канальцями та оточує судини. Гістологічні дослідження нирки інтактних щурів встановили, що структурна організація компонентів нефрону не має видових особливостей.

На світлооптичному рівні в кірковій речовині нирки спостерігаються характерні для неї структури - ниркові тільця, які являють собою круглі або круглоовальні структури. Нефрон починається капсулою клубочка, яка має вигляд двостінної чаші. Вона складається із зовнішнього та внутрішнього листків, між якими є щілиноподібна порожнина - порожнина капсули. Капсула Шумлянського-Боумена охоплює судинний клубочок. Ця структура в складі ниркових тілець являє собою розгалуження гемокапілярів артеріального типу між приносною та виносною артеріолами та характеризується мономорфною структурою з ажурним малюнком судинних петель.

При морфометричному дослідженні параметрів ниркового тільця інтактних білих щурів встановлено, що площа ниркового тільця дорівнює (3971±116) мкм², площа судинного клубочка становить (3245±92)мкм², площа просвіту капсули - (726±37) мкм² (табл. 1).

Звивисті канальці на світлооптичному рівні являють собою сукупність епітеліальних клітин, розміщених в один шар на базальній мембрані у вигляді круглих або овальних структур залежно від перерізу канальця.

Проксимальні канальці - це своєрідні трубочки, шо звиваються навколо ниркового тільця з відносно товстою стінкою та вузьким просвітом, діаметр якого становить (16,07±0,42) мкм, діаметр самих канальців дорівнює (32,7±1,1) мкм, а їх площа - (839±26) мкм². Стінка канальців побудована з досить високих епітеліальних клітин - (9,62±0,27) мкм, вільні апікальні поверхні яких обернені в просвіт канальця та вкриті щіточковою облямівкою. Площа цих епітеліоцитів становить (100,4±3,6) мкм². Цитоплазма епітеліальних клітин на світлооптичному рівні мутна, тому шо містить велику кількість білкових включень. Ядра округлої форми, розміщуються у базальній частині клітин, інтенсивно базофільні. Їх діаметр становить (5,32±0,22) мкм, площа - (22,83±0,61) мкм² відповідно. Характерною особливістю епітеліоцитів є і те, що в базальних полюсах цих клітин спостерігається посмугованість.

Клітини, які утворюють стінку дистального відділу нефрону, кубічної форми. Висота та ширина даних епітеліоцитів становить (7,61±0,24) мкм та (9,42±0,31) мкм відповідно, їх цитоплазма світла, особливо в апікальних ділянках. У цих клітин відсутня щіточкова облямівка, але наявна базальна посмугованість. Площа епітеліоцитів складає (71,7±2,9) мкм². Круглі ядра інтенсивно забарвлюються гематоксиліном, локалізуються в центрі клітин, їх площа становить (21,50±0,57) мкм² при діаметрі (5,20 ± 0,25) мкм.

Отже, результати морфометричних досліджень проксимальних та дистальних канальців на гістологічних препаратах показали, шо є певна різниця в їх діаметрах, розмірах та площах клітин і ядер.

Таблиця 1

Морфометричні показники структурних компонентів нефрону нирок білих щурів в нормі (m ± m)

Проведені детальні електронно-мікроскопічні дослідження основних структурних компонентів нефрону у кірковій речовині нирок продемонстрували, що внутрішній листок капсули ниркового тільця щільно охоплює з усіх боків капіляри клубочка. Він утворений плоскими, неправильної форми епітеліальними клітинами - подоцитами. Подоцити відділяються один від одного широкими міжклітинними проміжками. Від тіл подоцитів відходить декілька великих широких відростків - цитотрабекул, від них, у свою чергу, починаються численні дрібні відростки - цитоподії, між якими розміщюються вузьки щілини, які за допомогою коротких каналів відкриваються в проміжки між тілами подоцитів і відповідно з'єднуються з порожниною капсули. Цитоподії подоцитів прикріплюються до базальної мембрани, яка складається з трьох шарів: середнього - більш щільного, зовнішнього та внутрішнього - менш щільних. На протилежному боці цієї мембрани лежать ендотеліальні клітини капілярів клубочка, в цитоплазмі яких є численні отвори - фенестри. В тілах подоцитів розміщуються ядра овальної форми з дрібнозернистим хроматином.

Цитоплазма трабекул та тіл подоцитів відносно електронно-прозора. Ендоплазматична сітка в ній розвинута погано. Мітохондрій мало і вони невеликі. Невеликі диктіосоми пластинчастого комплексу в основному складаються з окремих цистерн та вакуолей. Цитоплазма цитоподій більш щільна. В ній видно довгі фібрили, що йдуть від базальної мембрани. Внутрішній листок капсули та стінка кровоносних капілярів клубочка мають спільну тришарову базальну мембрану, яка являє собою фільтраційний бар`єр.

Як показали електронно-мікроскопічні дослідження епітеліоцитів проксимального відділу нефрону, щіточкова облямівка на апікальній поверхні являє собою велику кількість щільно розміщених мікроворсинок, які відділені одна від одної вузькими щілинами.

Біля основи мікроворсинок клітинна оболонка місцями інвагінується в цитоплазму і в цих місцях спостерігаються численні піноцитозні каверни, міхурці та невеликі вакуолі. Гранулярна ендоплазматична сітка в епітеліоцитах проксимального відділу нефрону розвинута слабо. Вона представлена невеликою кількістю плоских або помірно розширених цистерн. Разом з тим у цитоплазмі виявляється багато вільних рибосом.

В базальній частині клітин цитолема утворює вузькі складки, які проникають в цитоплазму. Між ними розміщуються численні мітохондрії, які мають вигляд округлоовальних подовгастих структур і розміщуються переважно паралельно одна одній між складками мембран, але перпендикулярно до базальної мембрани.

Епітеліоцити проксимального відділу нефрону лежать на базальній мембрані. Зовнішня поверхня базальної мембрани гладка, щільно прилягає до міжканальцевих кровоносних капілярів. Базальна частина плазмолеми нерівна, формує складки.

Гемокапіляри у складі перитубулярної сітки, шо оточує звивисті канальці вісцерального типу, мають неширокі просвіти з наявністю фенестр в периферичних ділянках ендотеліоцитів. Базальна мембрана таких судин добре контурована, має добре сформований середній фібрилярний шар. Ендотеліоцити кровоносних капілярів переважно подовгастої форми. В ядрах еліпсоподібної форми наявні еухроматинові та гетерохроматинові ділянки, рибосомальні гранули та помірний, відносно рівномірний перинуклеарний простір. Витончена периферична ділянка ендотеліоцитів має фенестри, а в цитоплазмі спостерігаються піноцитозні пухирці, окремі мітохондрії, рибосоми.

Гістологічні дослідження структурної організації нирок тварин при опроміненні 0,1 ГР показали, що на світлооптичному рівні не спостерігалось суттєвих відмінностей від будови нирок інтактних тварин. Ниркові тільця нефронів зберігають свою структурованість, але спостерігається їх помірне кровонаповнення.

Морфометричні дослідження показали, шо середнє значення площі перерізу ниркових тілець дорівнює (3918±107) мкм², шо недостовірно менше такого показника в нормі (табл. 2).

Таблиця 2

Морфометрична характеристика ниркових тілець, проксимальних та дистальних звивистих канальців нефрону нирок білих щурів при опроміненні 0,1 ГР (m±m)

Примітки:

1 * Р₁<0,05 відносно показників інтактних тварин.

2 Р >0.05 у всіх інших випадках

Відповідно недостовірно знижується середня площа судинних клубочків до (3223±102) мкм² та зменшується просвіт капсули Шумлянського-Боумена до (695±27) мкм у порівнянні з показниками інтактних білих щурів.

Циліндричні епітеліоцити проксимального відділу нефрону щільно прилягають до базальної мембрани, мають світлооксифільну цитоплазму та овальні базофільні ядра, площа яких становить (21,50±0,57) мкм² при діаметрі (5,17±0,19) мкм. На апікальній поверхні цих клітин добре розрізняється облямівка, а базальна частина цитоплазми має посмугованість.

Висота епітеліоцитів проксимальних відділів нефронів дорівнює (9,24±0,30) мкм, що недостовірно порівняно з показниками інтактних тварин, ширина клітин становить (10,80±0,41) мкм, їх площа - (99,8±4,2) мкм². Середній діаметр проксимальних канальців складає (31,3±0,9) мкм, площа - (784±23) мкм², діаметр та площа їх просвіту відповідно дорівнюють (16,05±0,51) мкм та (211,3 ± 7,1) мкм², що недостовірно відносно розмірів таких структур у інтактних тварин.

Морфометричні дослідження дистальних звивистих канальців нефрону при опроміненні 0,1 ГР показали, що їх параметри мають недостовірні відмінності від показників інтактних щурів.

Епітеліоцити дистального відділу нефрону характеризуються світлою цитоплазмою, зберігають свою кубічну форму, висота клітин становить (7,74±0,29) мкм, ширина - (9,24±0,51) мкм, епітеліоцити мають площу (71,5±3,7) мкм².

Просвіти канальців дистального відділу нефрону невеликі, їх середній діаметр дорівнює (17,13±0,4) мкм, площа просвіту - (249,6±9,0) мкм². Діаметр цих канальців становить (29,1±0,8) мкм, а площа - (665±26) мкм², що недостовірно відносно розмірів таких структур в інтактних тварин.

Електронно-мікроскопічні дослідження ниркових тілець кіркової речовини нирок щурів, опромінених в дозі 0,1 ГР, свідчать, що їх структурні компоненти мало відрізняються від норми. Подоцити, що складають внутрішній листок капсули, мають масивні цитотрабекули, від яких до базальної мембрани щільно прилягають цитоподії. Базальна мембрана місцями виглядає потовщеною, її середній фібрилярний шар в цих ділянках виглядає гомогенним, осміофільним. В перинуклеарній зоні подоцитів реактивно змінені органели, гіпертрофовані окремі мітохондрії. Вони містять просвітлений матрикс, розширені канальці гранулярної ендоплазматичної сітки та цистерни комплексу Гольджі. Каріолема містить багато ядерних пор, перинуклеарний простір рівномірний. В периферичних ділянках ендотеліоцитів добре виражені фенестри.

При електронно-мікроскопічних дослідженнях не спостерігається значних деструктивних змін компонентів ниркових тілець. Для ендотеліоцитів гемокапілярів характерна добре виражена фенестрація. Ядра цих клітин мають подовгасту, еліпсоподібну форму, поодинокі інвагінації, в каріоплазмі переважає еухроматин. В перинуклеарній зоні окремі органели функціонально змінені. В просвітленому матриксі частини мітохондрій наявна невелика кількість крист. В цитоплазмі наявні вакуолі, розширені цистерни гранулярної ендоплазматичної сітки та комплексу Гольджі. Базальна мембрана місцями нерівномірно потовщена, але і в цих ділянках має тришарову будову. Подоцити мають масивні цитотрабекули з добре вираженими нечисленними органелами та багато цитопедикул, які щільно прилягають до базальної мембрани.

Проте на окремих ділянках цитопедикули виглядають видовженими, тонкими, а просвіти між ними - збільшеними.

Дослідження ультраструктурної організації звивистих канальців нефрону показали, що відбуваються реактивні зміни, які мають пристосувально -компенсаторний характер. Епітеліоцити проксимальних канальців мають на апікальній поверхні численні мікроворсинки. Плазмолема базальної частини створює недовгі складки, між якими відносно впорядковано розміщені мітохондрії. Окремі з них гіпертрофовані, мають просвітлений матрикс та частково редуковані кристи. В цитоплазмі присутні окремі плоскі канальці гранулярної ендоплазматичної сітки, елементи комплексу Гольджі. Лізосоми, переважно первинні; об'ємні вакуолі та білкові включення нечисленні.

Ядра клітин не змінені, мають характерну для них будову. Осміофільні грудочки гетерохроматину локалізуються переважно біля каріолеми.

Електронно-мікроскопічні дослідження епітеліоцитів дистальних канальців показали, що після опромінення в дозі 0,1 ГР помірно змінюється структура ядра та цитоплазми. Епітеліоцити цього відділу нефрону мають електронно-світлу гіалоплазму, в апікальній частині мало органел, в базальному полюсі спостерігаються глибокі складки плазмолеми та паралельно їм орієнтовані мітохондрії.

Висновки