Функциональная морфология нейроэндокринных клеток желудка и кишечника при действии радиации

В настоящее время ЖКТ рассматривают в качестве одного из наиболее значительных органов, содержащих клетки ДЭС, вырабатывающие многие жизненно важные гормоны и тем самым, участвующие в формировании общего гомеостаза организма, поэтому компенсаторно-приспособительные и патологические процессы, протекающие в органах пищеварения, неизбежно сказываются на деятельности других органов и систем организма.

В лаборатории радиационной патоморфологии Медицинского радиологического научного центра РАМН был проведен ряд исследований для изучения радиационно-индуцированных структурно-функциональных повреждений APUD-клеток ЖКТ мышей и крыс линии Вистар в условиях наружного и внутреннего облучения, основанный на поэтапном анализе состояния популяции APUD-клеток с применением иммуногистохимических, гистохимических, радиоавтографических и электронно-микроскопических методов исследований. Общее гамма-облучение животных осуществляли у-квантами СобО при мощности дозы 2 Гр/мин. Эффекты внутреннего облучения достигались путем введения 1131 активностью 1 мкК на грамм веса тела. Для идентификации типов эндокринных клеток использовали иммуноперок-сидазные методы с применением поликлональных кроличьих антител к серотонину, мелатонину, 3-эндорфину, инсулину, глюкагону, соматостатину.

Количественные и качественные изменения APUD-клеток изучали после облучения в сублетальной дозе 5 Гр и в летальных дозах 9, 16 и 20 Гр, вызывающих у мышей костно-мозговую (9 Гр) и кишечную (16 и 20 Гр) форму лучевой болезни.


В различные сроки после радиационного воздействия (от 3 часов до 4 месяцев) животных забивали и проводили забор участков ткани пилорического отдела желудка и двенадцатиперстной кишки. Тенденция к снижению общего содержания APUD-клеток в желудке наблюдалась уже в ранние сроки после облучения в дозе 5 Гр. На 3-е сутки их количество достигало минимального уровня, в последующие сроки начинало увеличиваться и к 4 месяцам не отличалось от контрольного показателя. В двенадцатиперстной кишке наблюдалась та же тенденция постепенного увеличения числа аргирофильных клеток, но, в отличие от желудка, в отдаленные сроки оно не достигало уровня контрольных животных. При дозе 9 Гр к 3-м суткам после облучения количество аргирофильных клеток снижалось в 2 раза и сохранялось на том же уровне до периода гибели животных, а после облучения в дозах 16 и 20 Гр уже через 3 часа отмечалось прогрессирующее снижение их количества.

Обращало на себя внимание несоответствие динамики выявляемости популяции аргирофильных и аргентаффинных клеток в пилоро-доуденальной зоне в ранние сроки после облучения.


Достоверное снижение аргентаффинных клеток отмечалось раньше: через 1 сутки при дозе 5 Гр и через 3 часа при дозе 9 Гр. Со стороны же аргирофильных клеток наблюдалось «запаздывание» реакции, свидетельствующее о том, что ионизирующая радиация первоначально инициировала высвобождение из APUD-клеток серотонина, который, в свою очередь, запускал механизм ранних постлучевых преобразований в тканях и ответную адаптивную реакцию со стороны клеток на изменение гомеостаза. По данным электронно-микроскопических исследований, изменения в APUDonHTax начинали проявляться в 1-е сутки после воздействия облучения в дозе 5 Гр. При этом усиливалась гетерогенность строения внутриклеточных органелл, происходило набухание митохондрий, расширение цистерн комплекса Гольджи и канальцев эндоплазматического ретикулума. Отмечалось «избыточное» накопление в некоторых APUD-клетках секреторных гранул. Более выраженные эффекты на ранних этапах пострадиационной патологии были связаны с элементами стромы, проявляющиеся в паретическом расширении сосудов и формировании локальных участков периваскулярного и интерстициального отека.


При этом в ранние сроки после сублетального облучения данные изменения были выражены слабо, но при воздействии в летальных дозах начинали прогрессировать с увеличением срока после воздействия.

Появлялись очаги разрушения в пластинчатом комплексе, мелкие дефекты плазматических мембран сменялись обширными дефектами. В цитоплазме APUD-клеток увеличивалось содержание миелиновых структур и цитозолизосом, очаги деструкции были более выражены, усиливался отек слизистой оболочки. В ранние сроки после облучения в летальных дозах наблюдалась дегрануляция APUDoциtob, коррелирующая с динамикой снижения числа идентифицированных гистохимическими методами эндокринных клеток. При использовании радиоизотопа 1131 в клинической практике возникла необходимость изучения распределения 1131 в органах ЖКТ и последствий его воздействия на структуру этих органов. Крысам через рот с помощью тонкого металлического зонда вводили в желудок 1131 из расчета 1 мкК на кодограмм массы тела. Для радиометрии образцы органов брали через 3, 12 и 24 часа, 3 суток, 1, 2 и 3 недели после введения изотопа. Результаты радиометрических исследований показали, что по уровню накопления поглощенных доз органы ЖКТ располагались в следующем порядке: антрум, тело желудка, луковица двенадцатиперстной кишки, слепая, тонкая кишка.


По результатам радиоавтографического исследования преимущественное накопление 1131 было зарегистрировано в поверхностном слое слизистой оболочки желудка и криптальном эпителии тонкого кишечника. Уже в первые часы отмечалось существенное снижение выявляемости как общей популяции APUDohhtob, так и ЕС-клеток. Но в последующие сроки между изменением содержания эндокринной популяции клеток в целом, имеющим фазный характер, и ЕС-клетками был выявлен дисбаланс. Ультраструктурный анализ показал, что патоморфологические изменения в АРUDоцитах соответствовали эффектам радиационного повреждения от внешнего облучения.

Комплексный анализ полученных данных свидетельствовал, что 1131, рециркулируя через стенку желудка и кишечника и подвергая их ионизирующему облучению, вызывал массивную дегрануляцию ЕС-клеток (особенно в кишечнике) в первые часы после его поступления в организм. Учитывая многочисленность энтерохромаффинных клеток в слизистой ЖКТ, можно было ожидать появления нежелательных эффектов при массивном выбросе серотонина за пределы синтезирующих его клеток. Малые дозы ионизирующего излучения привлекают внимание исследователей не один десяток лет.


Медицинские работники, специалисты, обслуживающие ядерные установки на атомных электростанциях, в той или иной мере подвергаются облучению в малых дозах. Авария на ЧАЭС еще раз показала необходимость и важность проблемы малых доз. Было проведено большое количество исследований и получен обширный материал, позволяющий понять и оценить степень воздействия малых доз на организм. Однократное у-облучение крыс 60Со в дозе 1 Гр через 1 и 3 месяца после облучения приводило к снижению толерантности к глюкозе и повышению уровня гликогена, с нормализацией этих показателей в отдаленные сроки (7-12 месяцев).

При облучении мышей было выявлено существенное уменьшение продолжительности жизни животных при воздействии нейтронами в дозе 0,5 Гр, а в случае Y-излучения — при дозах 0,9 Гр. У 75% погибших животных причиной смерти явились опухоли. Результаты проведенных электронно-микроскопических исследований показали, что ЕС-клетки желудка мышей в ранние сроки после однократного общего Y-облучении в дозе 1 Гр находились в фазе высокой синтетической активности и не имели деструктивных изменений. Не удалось зарегистрировать клетки, ультрамикроскопическая структура которых свидетельствовала бы об активной секреции. Возможно, эта фаза являлась более радиочувствительной и клетки, находящиеся в ней, гибли раньше, стимулируя новый синтез гормонов. С другой стороны, доза в 1 Гр могла быть недостаточно эффективной для массивного выброса гормонов. В то же время существуют данные, согласно которым малые дозы ионизирующего излучения увеличивают естественную продолжительность жизни животных, что может быть следствием неспецифической стимуляции защитно-приспособительной реакции организма, активизации неспецифического иммунитета. При низких уровнях радиации активизируется функция системы мононуклеарных фагоцитов одновременно с небольшим увеличением количества циркулирующих лимфоцитов, что свидетельствует об усилении защитных функций организма. Малые дозы радиации могут снижать частоту образования опухолей, увеличивая продолжительность жизни.

В качестве возможных механизмов выдвигаются: 1) реакция на сублетальные повреждения, которая приводит к стимуляции антиоксидантных систем и систем ДНК; 2) механизм программированной гибели клетки, благодаря которому поврежденные клетки гибнут, стимулируя пролиферацию стволовых клеток. Таким образом, клетки ДЭС быстро реагируют на патологические процессы, развивающиеся в организме при облучении. Вырабатываемые этими клетками пептидные гормоны и биогенные амины, с одной стороны, являются эндогенными факторами, регулирующими клеточную пролиферацию и участвующими в поддержании местного и общего гомеостаза, с другой — обладают радиомодифицирующими свойствами, что вносит значительный, если не основной, вклад в формирование радиационного повреждения. Также есть основания полагать, что через биогенные амины может реализовываться действие лучевых методов лечения.

В настоящее время в желудке и кишечнике идентифицировано более 20 типов APUDoциtob, при этом наибольшее их количество находится в двенадцатиперстной кишке. Анализ литературы, проведенный в данной работе, свидетельствует о том, что хотя имеется много работ о морфологии и физиологии отдельных клеток APUD-системы и биохимии синтезируемых ими гормонов, комплексного исследования ультраструктурной организации разных типов APUDoциtob, локализованных в двенадцатиперстной кишке, нет. Вопросам биологических основ действия ионизирующего излучения, радиационной гистопатологии нервной и эндокринной системы, последствиям лучевых поражений как от внешних, так и от инкорпорированных радиоактивных веществ посвящены многочисленные исследования. В то же время структурно-функциональная организация и поведение APUD-клеток при радиационном облучении изучены недостаточно, а детальные исследования их ультраструктуры, которые могли бы объяснить целый ряд ответных реакций в условиях воздействия ионизирующей радиации, сопровождающихся десинхронизацией работы всего организма, пока малочисленны.

Кроме того, большая часть исследований пострадиационной патологии эндокринных клеток проведена в ранние и отдаленные сроки после воздействия облучения, в то время как работ по поздним ультраструктурным повреждениям практически нет. С точки зрения репарационных процессов, которые наиболее активируются при воздействии ионизирующей радиации в небольших дозах, особый интерес представляет пролонгированное облучение в дозах нелетального диапазона. Кроме того, в отличие от однократного облучения, повреждениям APUD-системы в результате действия пролонгированного облучения посвящены единичные исследования. Учитывая эти соображения, далее приводятся результаты экспериментов, посвященных исследованию поздних ультраструктурных повреждений нейроэндокринных клеток (APUDoциtob) крыс при моделировании радиационного старения — после однократного облучения в дозах летального диапазона и через 1 сутки после пролонгированного нелетального облучения.


Оцените статью: (9 голосов)
3.89 5 9
2007-2017 © Copyright ООО «МЕДКАРТА». Все права на материалы, находящиеся на сайте medkarta.com,
охраняются в соответствии с законодательством РФ, в том числе, об авторском праве и смежных правах.