Возрастные параллели ремоделирования паренхимы и кровеносного русла поджелудочной железы при гипертензии в малом круге кровообращения
Представлены результаты гистологического и морфометрического анализа экзокринных отделов, артерий и гемомикроциркуляторного русла поджелудочной железы различных возрастных групп животных и результаты их ремоделирования при нарушении кровообращения вследствии декомпенсированного легочного сердца. Установлено, что более выраженными процессы структурной перестройки ацинусов, экзокринных панкреатоцитов, артерий и микрососудов развиваются у старых животных.
Ключевые слова: поджелудочная железа, ацинус, гемомикроциркуляторного русло.
Введение. Современные особенности характеризуются демографической нагрузкой за счет количественного увеличения лиц старше трудоспособного возраста. В структуре распространенности болезней происходят изменения с преобладанием болезней системы кровообращения [1]. При этом должны меняться приоритеты научных исследований, и быть направлены на решение проблем теоретической и клинической геронтологии по вопросам лечения и профилактики болезней системы кровообращения. Среди причин, способствующих нарушению кровообращения является сердечная недостаточность, которая развивается на фоне гипертензии в малом круге кровообращения [2]. Ежегодная статистика утверждает динамичный рост хронических обструктивных заболеваний легких, увеличение их удельного веса среди причин инвалидности и смертности различных возрастных групп населения [1].
Повышение давления в системе легочной артерии влияет не только на морфофункциональное состояние органов малого круга кровообращения, но и способствует развитию недостаточности кровообращения в большом круге. В результате уменьшается насыщенность крови кислородом, нарушается органный кровоток, происходит структурная перестройка в органах и тканях. При этом в разных возрастных группах наблюдаются различные адаптационные реакции. Особенно чувствительными к нарушениям кровообращения является железы [3, 4, 5, 6, 7].
Поджелудочная железа, как орган с сочетанной внешне- и внутрисекреторной деятельностью и сложной системой органного кровообращения, одной из первых проявляет адаптивные, приспособительные и реактивные процессы ремоделирования [8, 9, 10]. В связи с этим, особенно актуальны изучения возрастных изменений поджелудочной железы и установления взаимосвязей морфологического состояния ее ацинарних отделов с экзокринной дисфункцией.
Функциональная деятельность поджелудочной железы определяется органным кровообращением и состоянием кровеносного русла. Расстройства кровообращения, вызванные той или иной причиной могут приводить к возникновению и развитию различных форм панкреатитов [11, 12].
Определяющее влияние на регуляцию поступления крови и кровотока принадлежит артериям мелкого калибра, а также гемомикроциркуляторному руслу. Сосуды сопротивления являются наиболее чувствительными к различным воздействиям и реагируют изменением площади обменных поверхностей и гидростатического давления в капиллярах. Также прекапиллярные и посткапиллярные градиенты сопротивления влияют на процессы диффузии и фильтрации. При этом, важным условием является состояние стенки микрососудов, а также количество функционирующих капилляров [13]. гистологического поджелудочная железа кровообращение
В связи с этим, очень важным есть установление взаимосвязей морфологических изменений экскреторных отделов и кровеносного русла в разных возрастных группах в норме а также при недостаточности кровообращения, которое развивается при «легочном сердце».
Цель исследования: провести комплексное морфометрические исследования особенностей структурной перестройки ацинарних отделов, артериального и гемомикроциркуляторного русла поджелудочной железы белых крыс разных возрастных групп в норме и в условиях недостаточности кровообращения, при гипертензии в малом круге.
Материал и методы. Экспериментальные исследования проведены на 48 белых крысах-самцах, которые были разделены на 4 экспериментальные группы. К 1-й группе вошли 12 интактных молодых крыс, в возрасте 8 месяцев; 2-й группе - 12 молодых крыс, которым было смоделировано гипертензию в малом круге кровообращения; к третьей группе вошло 12 старых интактных крыс, в возрасте 24 месяца; к 4-й группе 12 старых крыс, которым было смоделировано гипертензию в малом круге кровообращения. Гипертензию в малом круге кровообращения моделировали путем выполнения у крыс правосторонней пульмонэктомии, что приводило к легочной гипертензии, гиперфункции и гипертрофии правого желудочка (легочное сердце). Операции на животных выполняли в условиях тиопенталового наркоза, с соблюдением правил асептики и антисептики. Животных выводили из эксперимента через 3 месяца после пульмонэктомии путем кровопускания, в условиях тиопенталовым наркоза. Все манипуляции с лабораторными животными проводили с соблюдением правил работ предусмотренных Европейской комиссией по надзору за проведением лабораторных и других исследований с участием экспериментальных животных разных видов.
Для проведения морфологических и морфометрических исследований вырезали кусочки поджелудочной железы, которые фиксировали в 10% нейтральном растворе формалина и после проведения через этиловые спирты возрастающих концентраций помещали в парафин. Гистологические срезы толщиной 5-6 мкм окрашивали гематоксилином и эозином, по ван Гизону, по Вейгерту. Проводили гистологическое и морфометрические исследования артерий мелкого калибра с внешним диаметром (26-50) мкм, где определяли внешний и внутренний диаметр, толщину медии, индекс Вогенворта (отношение площади стенки к площади ее просвета), высоту эндотелиоцитов, диаметр ядер эндотелиоцитов, ядерно-цитоплазматические отношения эндотелиоцитов и относительный объем поврежденных эндотелиоцитов. Проводили морфометрические исследования элементов гемомикроциркуляторного русла. Дополнительно микроциркуляторное русло изучали путем инъекции тушь-желатиновой массой с последующим изготовлением просветленных препаратов, а также с помощью импрегнации азотно-кислым серебром за Куприяновым. Проводили измерения диаметров артериол, капилляров и венул. Отдельно определяли удельный вес кровеносных капилляров (относительный объем). С целью понимания структурных изменений гемомикроциркуляторного русла и его влияние на изменение гидростатического давления в капиллярах определяли артериоло-венулярный индекс (коэффициент отношения диаметров артериол к диаметрам венул).
Также проводили гистологическое исследование экзокринных отделов. Морфометрически определяли диаметр ядер экзокринных панкреатоцитов, диаметр ацинусов, количество экзокринных панкреатоцитов на срезе ацинуса. Вычисляли площадь ядер экзокринных панкреатоцитов, площадь сечения цитоплазмы экзокринных панкреатоцитов, ядерно-цитоплазматические отношения, площадь сечения ацинусов. Отдельно, определяли удельный вес паренхимы и удельный вес стромы. Морфометрические исследования проводили с помощью системы визуального анализа гистологических препаратов с использованием программы Видео Тест -5.0, KAAPA Image Base и Microsoft Excel. Изображение на монитор компьютера выводили, используя микроскоп «MICROmed SEO SCAN» и видеокамеру «Vision CCD Camera».
Статистическую обработку полученных при морфометрических измерений и расчетов цифровых величин проводили с помощью программного комплекса STATISTICA (StatSoft). Достоверность различий между сравниваемыми морфометрическими показателями определяли по U-критерию Манна-Уитни. Статистически значимыми различия считали при p <0,05.
Результаты исследования и их обсуждение. Проведенными морфометрическими исследованиями ацинарных отделов, артерий и гемомикроциркуляторного русла поджелудочной железы установлено имеющуюся разницу между многими их характеристиками в белых крыс разных возрастных групп, а также в интактных животных и при гипертензии в малом круге с нарушением кровообращения в большом круге.
Всесторонним анализом морфометрических параметров артерий мелкого калибра и гемомикроциркуляторного русла поджелудочной железы при моделировании нарушений кровообращения установлены существенные изменения по сравнению с интактными молодыми и старыми крысами (табл.1,2). При этом в обоих экспериментальных группах животных имело место увеличение, с высоким уровнем значимости (p<0,001), внешнего диаметра мелких артерий и уменьшение просвета на 13% -15%. Толщина средней оболочки у молодых крыс увеличивалась на 28,01%, а у старых крыс на 21,52%. Причем, отношение площадей средней оболочки и просвета артерий свидетельствовало об существенном увеличении резистивных свойств данных сосудов. Параметры индекса Вогенворта у крыс 2 группы были большими в 1,65 раз по сравнению с животными 1 группы, а аналогичные параметры у животных 4 группы были большими 64,02% от таковых у животных 3 группы и в 2,12 раз по сравнению с первой экспериментальной группой. Клетки внутренней оболочки артерий располагались во многих случаях на, гофрированно измененной, базальной мембране и, в значительной мере удлинялись по сравнению с контрольными выходными данными. Сравнительными отношениями установлено увеличение высоты эндотелиоцитов у молодых крыс после правосторонней пульмонэктомии на 14,67% и у старых крыс на 12,20%. Показатели ядерно-цитоплазматических отношений в эндотелиоцитах животных 2 группы составляли 0,294 ± 0,010 а у животных 4 группы были на 9,18% больше. По данным ряда исследователей [4, 5, 8] известно, что увеличение этого параметра характерно для снижения функциональной активности клетки. Нарушение кровообращения и патогенетические изменения оболочек артерий сопровождались увеличением удельного веса поврежденных клеток внутренней оболочки, средние величины которых увеличивались в 2,28 раз по сравнению с полученными величинами у животных 3 экспериментальной группы и 4,75 раз по сравнению с 1 экспериментальной группой.
Проведенными морфометрическими исследованиями составляющих гемомикроциркуляторного русла установлено, что процессы ремоделирования составляющих микрососудов являются более выраженными у старых крыс. Если просвет артериол у молодых крыс уменьшался только на 7,63%, то у животных 4 группы он уменьшался на 18,21% по сравнению с интактными старыми крысами, и был меньше на 14,94% от аналогичных параметров 2 группы эксперимента.
Диаметры капилляров и венул увеличивались, и, в животных 4 экспериментальной группы с высоким уровнем значимости преобладали контрольные величины, а также данные других экспериментальных групп. При этом, определенно уменьшался артериоло-венулярных индекс, у животных как 2 так и 4 группы этот параметр был меньше исходных данных (p<0,001). Особенно информативным параметром, относительно характеристики морфологического и функционального состояния поджелудочной железы экспериментальных животных разных возрастных групп, при нарушении кровообращения является плотность капиллярного русла. В ходе проведенного исследования установлено, что при нарушении кровообращения в бальшом круге кровообращения в результате декомпенсации «легочного сердца» происходит уменьшение плотности и объема капиллярного русла у молодых животных на 35,67%, а у старых животных на 51,77% по сравнению с интактными группами животных.
Таким образом, при нарушении кровообращения в большом круге происходят процессы ремоделирования сосудистого русла поджелудочной железы, которые более выраженные в старых экспериментальных животных.
Полученные результаты гистологического анализа и проведенных морфометрических исследований экзокринной паренхимы поджелудочной железы после пульмонэктомии показали, что при формировании гипертензии в малом круге кровообращения также наступают структурные изменения в экзокринных отделах поджелудочной железы, причем адаптационные процессы ремоделирования зависят от возраста животных.
Гистологическими исследованиями через 3 месяца после моделирования гипертензии в малом круге кровообращения установлено, что междуацинарная и междудольковая соединительная ткань находилась в отечном состоянии, была расширенной, с выраженными локальными розволокнениями. Явления отека определялись также в околососудистых участках, в клетчатке, которая окружала выводные протоки и сопровождались выраженной лимфоцитарной и гистиоцитарная инфильтрацией. Встречались единичные макрофаги и плазматические клетки. Характерным признаком было увеличение удельного веса стромального компонента в данной группы животных от (17,28 ± 0,34)% в интактных крыс до (23,04 ± 0,37)%. Динамика увеличения соединительной ткани при сравнении опытной и контрольной группы составила 32,56%.
Ацинусы меняли свою форму с округлой в несколько удлиненную. Диаметр ацинусов уменьшался на 16,32% с высоким уровнем значимой разницы (табл.3). При этом площадь ацинусов уменьшалась на 32, 64% (p<0,001). Сами клетки ацинусов характеризовались дистрофическими изменениями. Количество клеток, которые формируют ацинусы, уменьшилась от 7,96 ± 0,42 до 7,21 ± 0,24, то есть на 10,40%, что может влиять на количественные величины секреторной дечтельности, направленной на обеспечение функциональной активности.