Сообщается, что один из наиболее известных природных тяжелых металлов свинец вызывает повреждение печени и клеточный апоптоз нарушая баланс прооксидант-антиоксидантной системы инициируя окислительный стресс посредством усиления продукции активных форм кислорода и перикисного окисления липидов приводящие к разрушению мембран, повреждению ДНК, белков и углеводов [1, С.29592], [2, С.1034], [8-3, С.821524]. Установлено, что даже кратковременное введение малых доз свинца мышам, сравнимое с ежедневными дозами, поступающими в организм жителей геохимических провинций, вызывало печеночную дисфункцию и гибель гепатоцитов [3-4, С. E56894], [9-5, С.107], [10-6, С.656]. Учитывая растущую антропогенную нагрузку, широту распространения загрязнения свинцом, новые факты о генотоксичности ксенобиотика [4-7, С.142], [6-8, С.544], [7-9, С.2905] и максимум его кумуляции в печени [5-10, С.230], актуальность цели - определить морфофункциональные маркеры повреждения ядерного аппарата гепатоцитов является обоснованной.

Свинцовую интоксикацию моделировали на 6 самцах белых мышей линии Balb/c, которые получали перорально ацетат свинца в дозе 1 мг/100 г массы тела, в течение 30 суток.5 животных служили контролем. Образцы ткани печени исследовались с применением световой и электронной микроскопии, гисторадиоавтографии, морфометрии.

Для получения сопоставимых результатов с применением метода гисторадиоавтографии эксперимент завершали в одно и то же время суток - 12 часов дня. За 1 час до взятия материала животным внутримышечно вводили меченный предшественник ДНК-3Н-тимидин в дозе 6,5 мкКu/г. Метод применен с целью установления активности синтеза ДНК клетками паренхимы печени [Епифанова].

ядро гепатоцит малая доза свинец

Полутонкие срезы толщиной 1 мкм покрывали фотоэмульсией - М (разведение 1: 3), экспозиция составляла 14 дней. После фиксации и проявки срезы окрашивали 1% спиртовым раствором толуидинового синего. Гисторадиоавтографическую метку (зерна серебра) подсчитывали под световым микроскопом (глицериновая иммерсия, увеличение 90х10х1,25). Морфометрия проведена с применением оптического анализатора изображения "OLIMPUS BH-2" с использованием лицензионного программного обеспечения "Видеотест - Морфология" и стандартного пакета статистических программ Excel с учетом числа срезов и количества животных (Г.Г. Автандилов, 1990).

Использовали t-критерий Стьюдента. Статистически достоверными считали изменения при Р?0,05.

Ядра гепатоцитов значительно варьируют по размеру, их диаметр колеблется в пределах 5,8-7,2 мкм (см. таблица 1). Процент двуядерных гепатоцитов снижен по сравнению с контрольными животными и составляет 5,15±0,82% для светлых гепатоцитов и 6,47±0,59% для темных гепатоцитов. Аналогичные показатели в группе контроля составляют 7,69±0,91% и 12,89±3,44%.

Таблица 1 - Морфометрические показатели ядер гепатоцитов при 30 - суточной свинцовой интоксикации (Pb) в сравнении с контролем (К)

Примечание: звездочками указаны достоверно значимые отклонения, где вероятность ошибки в сравнении с контролем: * - р < 0,05; ** - р < 0,01; *** - р < 0,001.

Наряду с гепатоцитами, подвергающимися некробиотическим и дистрофическим изменениям, в значительном количестве присутствуют клетки с ультраструктурными признаками достаточной или повышенной функциональной активности. Ядра таких гепатоцитов крупные, округлой формы, с неглубокими инвагинациями кариолеммы. В них преобладает эухроматин. Гетерохроматин представлен в умеренных количествах и распределяется по всей кариоплазме. Небольшое его количество равномерно и типично локализовано вдоль кариолеммы. Ядрышек 1-2, в некоторых клетках до 4-х. Ядрышки локализуются эксцентрично, имеют округлую форму и обычную электронную плотность. В мелких ядрышках лучше выражен гранулярный, а в крупных - фибриллярный компоненты. Ядерные поры увеличены и четко контурированы, в местах их локализации примембранный гетерохроматин отсутствует. Большая часть поровых комплексов электронноплотная.

Морфологический анализ показателей ядерной структуры и функции выявил следующее. Максимальный, минимальный и средний диаметры ядер гепатоцитов оказались несколько ниже контрольных значений, что позволяет говорить о свинецобусловленной дизадаптации в системе цитоплазматического синтеза структурных белков для кариоплазмы и нуклеоплазмы. Несмотря на наличие популяций гепатоцитов с функционально активным эухроматином, среднестатистические показатели свидетельствуют о снижении его процентного состава и увеличении доли транскрипционно неактивного гетерохроматина до 49,38±1,30% (в контроле - 40,10±0,87%), Р<0,05 (см. таблица 2). Наблюдалась интенсификация включения 3Н-тимидина в ядерную ДНК как в светлых, так и в темных гепатоцитах - 141,56±19,65‰ и 141,37±14,81‰, против контрольных значений 43,31±9,10‰ и 30,18±5,28‰, соответственно. При этом разница является статистически достоверной. Дизадаптивные изменения отмечены и в системе кариокинеза. Процент двуядерных гепатоцитов как светлых, так и темных, оказался ниже контрольных показателей практически наполовину. Для светлых клеток он составлял 5,15±0,82%, против контрольных цифр 7,69±0,91% (Р<0,05), а для темных - 6,47±0,50% и 12,89±3,44%, соответственно (Р<0,05). Средняя площадь ядрышка в данной серии эксперимента также практически наполовину была ниже контрольного значения.

Таблица 2 - Морфофункциональные показатели гепатоцитов при 30 - суточной свинцовой интоксикации (Pb) в сравнении с контролем (К)

Дистрофические изменения диагностируются также в основных субклеточных хранилищах генетической информации - ядрах гепатоцитов и проявляются в форме просветления кариоплазмы, дезорганизации ядерного хроматина, кариопикноза, появлении не типичных внутриядерных, в частности липидных, включений.

Таким образом, характерной компенсаторной и регенераторной реакции, призванной обеспечить восстановление количества функционирующих гепатоцитов по типу пролиферативного ответа, не наблюдается. На внутриклеточном уровне в группировках сохранившихся клеток паренхимы обращает на себя внимание высокая функциональная активность эухроматина, который в 3,5 раза активнее, чем в контроле, включает ³Н-тимидин. Ответная реакция ядерного генома, направленная на поддержание популяции полиплоидных гепатоцитов, визуализируемая на уровне бинуклеарности, отличается недостаточной интенсивностью: процент двуядерных светлых и темных гепатоцитов не достигает контрольных значений. Интенсивность процессов внутриядерной транскрипции, ультраструктурным маркером которой является ядрышко, остается на низком уровне - процент площади нуклеол составляет всего 3,91±0,03%. Компенсаторной репаративной гиперплазии, и, гипертрофии и дупликации ядрышек не наблюдалось, что свидетельствует об имеющейся супрессии в системе биосинтеза рРНК.

Список литературы / References

1. Tasleem A.J. Heavy Metals and Human Health: Mechanistic Insight into Toxicity and Counter Defense System of Antioxidants / A. J. Tasleem, A. Mudsser and all. // Int. J. Mol. Sci. - 2015. - Vol.16 (12). - Р.29592-29630. doi: 10.3390/ijms161226183

2. Alya A. Oxidative stress, biochemical alterations, and hyperlipidemia in female rats induced by lead chronic toxicity during puberty and post puberty periods / A. Alya, D. B. Ines and all. // Iranian Journal of Basic Medical Sciences. - 2015. - Vol.18 (10). - Р.1034-1043.

3. Mohammadi M. Caloric Restriction Prevents Lead-Induced Oxidative Stress and Inflammation in Rat Liver / M. Mohammadi, R. Ghaznavi, R. Keyhanmanesh and all. // The Scientific World Journal. - 2014. - Vol. 2014. - P.821524. doi: 10.1155/2014/821524

4. Pal P.B. Mangiferin, a Natural Xanthone. Protects Murine Liver in Pb (II) Induced Hepatic Damage and Cell Death via MAP Kinase, NF-кB and Mitochondria Dependent Pathways / P. B. Pal, K. Sinha, P. C. Sil // PLoS ONE. - 2013. - Vol.8 (2). - P. e56894. doi: 10.1371/journal. pone.0056894

5. Offor S.J. Lead Induced Hepato-renal Damage in Male Albino Rats and Effects of Activated Charcoal / S. J. Offor, H. O. C. Mbagwu, O. E. Orisakwe // Frontiers in Pharmacology. - 2017. - Vol.8. - P.107. doi: 10.3389/fphar. 2017.00107.

6. Long M. Proanthocyanidins Attenuation of Chronic Lead-Induced Liver Oxidative Damage in Kunming Mice via the Nrf2/ARE Pathway /M. Long, Y. Liu, Y. Cao Y. et all. // Nutrients. - 2016. - Vol.8 (10). - P.656. doi: 10.3390/nu8100656.

7. Senut M.C. Lead Exposure Disrupts Global DNA Methylation in Human Embryonic Stem Cells and Alters Their Neuronal Differentiation /M. C. Senut, A. Sen and all. // Toxicological Sciences. - 2014. - Vol.139 (1). - Р.142-161. doi: 10.1093/toxsci/kfu028

8. Nye M.D. In vitro lead exposure changes DNA methylation and expression of IGF2 and PEG1/MEST / M. D. Nye, C. Hoyo, S. K. Murphy // Toxicology in vitro?: an international journal published in association with BIBRA. - 2015. - Vol.29 (3). - P.544-550. doi: 10.1016/j. tiv. 2015.01.002

9. Yuan G. Sub-chronic lead and cadmium co-induce apoptosis protein expression in liver and kidney of rats / G. Yuan, S. Dai, Z. Yin et all. // International Journal of Clinical and Experimental Pathology. - 2014. - Vol.7 (6). - P.2905-2914.

10. Winiarska-Mieczan A. The Effect of Exposure to Cd and Pb in the Form of a Drinking Water or Feed on the Accumulation and Distribution of These Metals in the Organs of Growing Wistar Rats/ A. Winiarska-Mieczan, M. Kwiecieс // Biological Trace Element Research. - 2016. - Vol.169. - Р.230-236. doi: 10.1007/s12011-015-0414-4

Размещено на Allbest.ru