ОСОБЕННОСТИ РЕГЕНЕРАЦИИ КЛЕТОК СЕРТОЛИ ПРИ ПЕРВИЧНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКОМ И ЛЕЧЕБНОМ ДЕЙСТВИИ НИЗКОИНТЕНСИВНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ В УСЛОВИЯХ РАДИАЦИИ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
Рубрики: НАУЧНАЯ ЖИЗНЬ
Авторы:
1.
Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии Минздрава России
2.
Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии Минздрава России
3.
Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии Минздрава России
Тип:
Статья
Страницы:
с 72
по 75
Статус:
Опубликован
Получено:
27.02.2020
Одобрено:
27.02.2020
Опубликовано:
27.02.2020
Классификаторы:
УДК 616-018 Гистология (учение о тканях)
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
внутриклеточная регенерация, низкоинтенсивные электромагнитные поля, клетки Сертоли, радиация, крысы
Аннотация (русский):
В экспериментах на нелинейных крысах-самцах с помощью трансмиссионного метода электронной микроскопии было установлено, что низкоинтенсивное электромагнитное поле (ЭМП) сверхвысокой частоты (СВЧ) и магнитное поле (МП) низкой частоты (НЧ), используемые в режимах профилактики и лечебного действия оказывают стимулирующее действие на процессы внутриклеточной регенерации в клетках Сертоли в условиях радиации. Наибольшая их выраженность отмечалась при действии ЭМИ СВЧ, что проявлялось в развитии адаптационных перестроек митохондрий и увеличении содержания белоксинтезирующих органелл.
В экспериментах на нелинейных крысах-самцах с помощью трансмиссионного метода электронной микроскопии было установлено, что низкоинтенсивное электромагнитное поле (ЭМП) сверхвысокой частоты (СВЧ) и магнитное поле (МП) низкой частоты (НЧ), используемые в режимах профилактики и лечебного действия оказывают стимулирующее действие на процессы внутриклеточной регенерации в клетках Сертоли в условиях радиации. Наибольшая их выраженность отмечалась при действии ЭМИ СВЧ, что проявлялось в развитии адаптационных перестроек митохондрий и увеличении содержания белоксинтезирующих органелл.
Ключевые слова:
внутриклеточная регенерация, низкоинтенсивные электромагнитные поля, клетки Сертоли, радиация, крысы
внутриклеточная регенерация, низкоинтенсивные электромагнитные поля, клетки Сертоли, радиация, крысы
Введение Радиация вызывает в клетках и тканях семенников и других органах различные морфофункциональные изменения, связанные, в частности, с нарушением процессов клеточной и внутриклеточной регенерации [1,2]. Для профилактики и лечения этих нарушений целесообразно использовать немедикаментозные лечебные факторы, в том числе низкоинтенсивные электромагнитные излучения (ЭМИ) сверхвысокой частоты (СВЧ) и магнитные поля (МП) низкой частоты (НЧ), которые обладают регенеративным, антиоксидантным и мембраностабилизирующим действием [3-6]. В этой связи представляется важным выяснить в какой мере эти факторы, используемые в режиме профилактики и лечения, будут различаться по своему действию на механизмы регенерации в клетках Сертоли, выполняющих важнейшие функции по обеспечению процессов сперматогенеза [7]. Применение метода трансмиссионной электронной микроскопии позволит оценить характер изменений внутриклеточной регенерации этих клеток по состоянию их важнейших органелл - митохондрий и белоксинтезирующих структур. Цель исследования. Выявить особенности первично-профилактического и лечебного действия ЭМИ СВЧ и МП НЧ на развитие процессов регенерации в клетках Сертоли при радиации. Материалы и методы исследования Эксперименты были проведены на 40 белых крысах-самцах массой 180-200г. Животные содержались в обычных условиях вивария и свободного доступа к воде и пище. Исследования осуществляли в соответствии с правилами работ с использованием экспериментальных животных (приказ Минздрава СССР от 12.08.77г. № 755) и требованиями Европейской конвенции по защите экспериментальных животных (Страсбург, 1986). Все крысы были разделены на следующие группы: 1-я группа (опытная ) - предварительное применение ЭМИ СВЧ с последующим воздействием радиации; 2-я группа (опытная) - предварительное применение МП НЧ с последующим воздействием радиации; 3-я группа (контроль к 1-ой и 2-ой группам) - применение ложных процедур (без включение аппарата ) и воздействие радиации; 4-я группа (опытная) - воздействие радиации с последующим применением ЭМИ СВЧ; 5-я группа (опытная) - воздействие радиации с последующим применением МП НЧ; 6-я группа - (контроль к 4-ой и 5-ой группам) - воздействие радиации и ложных процедур; кроме того, отдельные 2 группы составляли интактные животные, которые никаким воздействиям не подвергались. Воздействие низкоинтенсивным ЭМИ СВЧ (курс 10 процедур) проводили на поясничную область в зоне проекции надпочечников с помощью аппарата Акватон-2 (плотность потока мощности 1 мкВт/см , частота около 1000МГц, время воздействия 2 минуты). Воздействие низкоинтенсивным МП НЧ также осуществляли на зону проекции надпочечников с помощью аппарата МУМ-50 ЭДМА (постоянное и переменное МП 50 Гц с магнитной индукцией 35 мТл, время воздействия 2 минуты). Животных опытных и контрольных групп облучали с помощью аппарата АГАТ-Р (ФГБУ «Российский онкологический центр им. Н.Н.Блохина» Минздрава России) гамма-лучами 60Со в дозе 2 Гр. После профилактических воздействий ЭМИ СВЧ и МП НЧ забой животных проводили на следующий день после радиации; лечебные воздействия ЭМИ СВЧ и МП НЧ начинали проводить через 21 день после радиации. Забой животных осуществляли методом декапитации на следующий день после окончания процедур. Для электронно-микроскопических исследований семенники фиксировали в 4% параформальдегиде, приготовленном на фосфатном буфере (рН 7,4), постфиксировали в 1% ОsО4.. После обезвоживания образцы заключали в смесь эпон-аралдит. Исследование образцов проводили на электронном микроскопе Libra 120 (Германия) с программой Carl Zeiss STM Nano Technology system Division, которая включает в себя математическую обработку внутриклеточных структур. На ультраструктурном уровне проводили морфометрический анализ митохондрий в клетках Сертоли (количество, средняя и суммарная площади), а также подсчитывали число клеток Сертоли с различным уровнем содержания белоксинтезирующих органелл - гранулярной эндоплазматической сети, рибосом и полисом. Статистическую обработку полученных данных проводили с использование парного t-критерия Стьюдента, различия между выборками считали статистически достоверными при р<0,05. Результаты исследования и их обсуждение После радиационного облучения у животных контрольных групп обнаруживались нарушения процессов микроциркуляции в гемотестикулярном барьере и явления деструкции сперматогенного эпителия. При этом в клетках Сертоли выявлялись локальные просветления и явления отечности цитоплазмы, фрагментация и расширение профилей гранулярной эндоплазматической сети, снижение содержания рибосом и полисом. Митохондрии становились более мелкими по своим размерам, в некоторых из них выявлялись просветления матрикса или очаговый лизис крист. Морфометрический анализ показал, что количество митохондрий достоверно не изменялось, но их средняя площадь уменьшалась в пределах 25,0 - 33,3% (р<0,01), что приводило к снижению суммарной площади митохондрий на 20,7- 40,3% (р<0,01), (таблица). Эти данные свидетельствовали о нарушении процессов внутриклеточной регенерации и об ослаблении биоэнергетического и пластического обеспечения клеток Сертоли после действия радиации. В условиях первичной профилактики применение ЭМИ СВЧ и МП НЧ снижало выраженность ультраструктурных нарушений и усиливало процессы внутриклеточной регенерации. При этом наблюдались характерные особенности в развитии внутриклеточной регенерации, которые проявлялись в зависимости от действующего фактора и исходного состояния организма, что особенно наглядно обнаруживалось в изменениях митохондриального компартмента. При применении МП НЧ наиболее выраженный сдвиг проявлялся в виде увеличения количества митохондрий (на 38,4%, р<0,01) (таблица), которое в сочетании с повышением средней площади приводило к увеличению суммарной площади митохондрий. Для действия ЭМИ СВЧ, наоборот, характерным являлось снижение числа митохондрий (на 32,3%, р<0,01, что происходило, видимо, в результате их слияния), а также выраженное увеличение средней площади митохондрий более чем в 1,5 раза (р<0,01), которое сочеталось с явлениями гиперплазии крист. Такие крупные митохондрии становились более мощными в структурном и функциональном отношении и повышали устойчивость клеточных структур к действию радиации. В связи с указанными изменениями значительно возрастала суммарная площадь (масса) митохондрий, при этом она превышала данные контроля, эффекты действия МП НЧ и уровень интактных животных. Из полученных данных следует, что при профилактическом действии МП НЧ регенерация митохондрий осуществлялась преимущественно на органоидном уровне (увеличение числа митохондрий), тогда как при применении ЭМИ СВЧ - на внутриорганоидном (увеличение средней площади, числа крист и других внутримитохондриальных структур). Следует также отметить, что на фоне усиления биоэнергетики выявлялись также признаки активации пластического обеспечения, что проявлялось в увеличении численности клеток с повышенным содержанием рибосом и полисом (табл.1). Таблица 1. Морфометрическая характеристика митохондрий клеток Сертоли при первично-профилактическом и лечебном действии ЭМИ СВЧ и МП НЧ в условиях радиационного облучения Группы животных Количество митохондрий (п) на на стандартную площадь клетки Средняя площадь митохондрий (мкм2 ) Суммарная площадь митохондрий (мкм2 ) Первично-профилактическое действие Интактная 7,37±0,56 0,33±0,012 2,48±0,19 Контроль 6,62±0,34 0,22±0,011+ 1,48±0,09+ МП НЧ 9,16±0,59* 0,27±0,012* 2,13±0,13* ЭМИ СВЧ 4,48±0,26*º 0,57±0,020*o 2,54±0,14* Лечебное действие Интактная 6,09±0,32 0,40±0,03 2,42±0,12 Контроль 6,38±0,41 0,30±0,02+ 1,92±0,12+ МП НЧ 10,06±0,52* 0,24±0,01 2,46±0,10* ЭМИ СВЧ 8,57±0,62* 0,36±0,03*º 3,13±0,16 *º Примечание: +р<0,01 по сравнению с интактной группой, *р<0,01 по сравнению с контрольной группой, р<0,01 сравнение между опытными группами При лечебном применении ЭМИ СВЧ и МП НЧ на фоне ослабления явлений деструкции выявлялась та же общая закономерность в развитии регенеративных сдвигов, что и при первично-профилактическом использовании этих факторов, а различия обнаруживались в основном в степени их выраженности. Особенностью действия МП НЧ являлось еще более выраженное увеличение численности митохондрий (на 57,7%, р<0,01), которые становились самыми мелкими по своим размерам среди всех групп животных (таблица). В отличие от МП НЧ при действии ЭМИ СВЧ вновь усиливался тот же механизм внутримитохондриальной гиперплазии крист, приводящий к увеличению численности крист и средней площади митохондрий (на 20,0%, р<0,01). Однако в условиях дезадаптации и нарушенной регенерации, число митохондрий не снижалось как при первичной профилактике, а, наоборот, повышалось (на 34,3%, р<0,01). Эти сдвиги приводили к наиболее выраженному увеличению суммарной площади митохондрий (таблица), которое было обусловлено стимуляцией обоих форм регенерации (органоидной и внутриорганоидной). Кроме того, при действии этого фактора во многих клетках чаще наблюдались явления гиперплазии белоксинтезирующих органелл: число клеток с высоким содержанием гранулярной эндоплазматической сети составляло 21,4%, в контроле - 2,3%, у интактных животных - 11,8%; число клеток с высоким содержанием рибосом и полисом составляло 20,9%, в контроле 4,5%, у интактных животных - 14,7%. В отдельных клетках гранулярная эндоплазматическая сеть имела удлиненные профили, что является характерным признаком их новообразования. Заключение Таким образом, полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что низкоинтенсивные ЭМИ СВЧ и МП НЧ, используемые как в режиме первичной профилактики, так и лечебного действия, оказывают активирующее действие на процессы внутриклеточной регенерации в клетках Сертоли в условиях радиации. Наибольшая их выраженность отмечалось при действии ЭМИ СВЧ, что отчетливо проявлялось в развитии адаптационных перестроек митохондрий и увеличении содержания белоксинтезирующих органелл. Выявленные внутриклеточные регенеративные эффекты осуществлялись, видимо, в первую очередь через механизмы общей нейро-эндокринной регуляции, в том числе через стероидные гормоны надпочечников, которые непосредственно подвергались действию исследованных факторов. Кроме того, усиление интенсивности внутриклеточной регенерации могло быть также следствием конформационных перестроек биомембран клеток, что способствовало развитию антиоксидантной и мембраностабилизирующей их активности [8]. Можно полагать, что формирование и укрепление этих общих и местных регуляторных механизмов в большей мере происходило при действии низкоинтенсивного ЭМИ СВЧ, что проявлялось выраженным развитием регенераторно-гиперпластических реакций в клетках Сертоли и повышением адаптивных возможностей организма. Вывод Результаты проведенного электронно-микроскопического исследования свидетельствуют о перспективности дальнейшего изучения механизмов действия указанных факторов, особенно низкоинтенсивного ЭМИ СВЧ, как при первичной профилактике, так и при лечебном применения в условиях радиации.
1. Королев Ю.Н., Гениатулина М.С., Никулина Л.А., Михайлик Л.В. Внутриклеточная регенерация адренокортикоцитов при профилактическом применении низкоинтенсивных электромагнитных излучений в условиях радиации (экспериментальное исследование) // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. - 2019 - №1 - стр. 43-49.
2. Королев Ю.Н., Михайлик Л.В., Никулина Л.А., Гениатулина Л.А. Особенности развития метаболических и регенеративных процессов при действии низкоинтенсивных электромагнитных излучений в условиях радиационного облучения (экспериментальное исследование). // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. - 2017 - №4 - стр. 54-58.
3. Королев Ю.Н., Михайлик Л.В., Никулина Л.А. Влияние низкоинтенсивного электромагнитного излучения на структурно-метаболические процессы у здоровых крыс // Вестник восстановительнй медицины. - 2019 - №6 - стр. 60-62.
4. Бобровницкий И.П., Нагорнев М.Ю., Яковлев М.Ю., Шашлов С.В. Автоматизированный мониторинг функциональных резервов организма и коррекция биологического возраста в обеспечении здорового активного долголетия человека // Вестник восстановительной медицины. - 2016 - №1 - стр. 65-68.
5. Гениатулина М.С., Королев Ю.Н., Никулина Л.А. Ультраструктура клеток Лейдига при действии минеральной воды и низкоинтенсивного электромагнитного излучения в условиях стресса у крыс // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. - 2016 - №5 - стр. 34-37.
6. Королев Ю.Н., Бобровницкий И.П., Гениатулина М.С., Никулина Л.А., Михайлик Л.В. Ультраструктура клеток Сертоли и сперматогониев при лечебно-профилактическом применении низкоинтенсивных электромагнитных излучений в условиях радиационного облучения крыс. // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. - 2018 - №1(95) - стр. 35-40.
7. Йена С.С.К., Джаффе Р.Б. Репродуктивная эндокринология. // Пер с англ. Москва, - 1998 - Т.1 - стр. 701.
8. Зубкова С.М. Сравнительный анализ биологического действия микроволн и лазерного излучения // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. - 1996 - №6(73) - стр. 31-34.
