Введение к работе
Актуальность проблемы
Нейрогипофизарный гормон вазопрессин (ВП) у млекопитающих является главным фактором, регулирующим реабсорбцию воды в почке путем повышения осмотической проницаемости эпителия собирательных трубок. В настоящее время принципиальная схема молекулярных событий, индуцируемых ВП в эпителии собирательных трубок, охарактеризована достаточно полно. Остается наименее изученным влияние гормона на состояние гликокаликса и межклеточного вещества, окружающего канальцы и сосуды, формирующие концентрирующий механизм. Эти внеклеточные структуры составляют дополнительный барьер для диффузии воды. Главным неструктурным компонентом межклеточного вещества внутренней мозговой зоны почки является гиалуронан (гиалуроновая кислота, НА), способный формировать гель с высоким сопротивлением току жидкости (Laurent et al., 1996). В настоящее время достаточно подробно изучено функционирование ферментов синтеза и катаболизма НА в разных тканях млекопитающих (Frost et al., 1997; Stern, 2004). Установлено, что существует корреляция между содержанием НА во внутреннем мозговом веществе почки с интенсивностью диуреза (положительная) и осмоляльностью мочи (отрицательная) (Gransson et al., 2002; Hansell et al., 2000).
Одним из наиболее существенных модуляторов клеточного эффекта ВП в осморегулирующем эпителии собирательных трубок почки млекопитающих является простагландин (ПГ) Е2 (Наточин и др., 2001; Harris and Breyer, 2001). Действие ПГ E2, вырабатываемого клеточными элементами почки, на водную проницаемость эпителия собирательных трубок зависит от типа рецепторов, путей трансдукции сигнала, а также от наличия ВП в крови животного (Hasler et al., 2006; Hatae et al., 2002; Hebert et al., 1993). Считается, что во внутреннем мозговом веществе почки ПГ Е2 может снижать эффект ВП различными путями: действуя на транслокацию AQP2, реабсорбцию осмотически активных веществ, кровоток в мозговом веществе почек и, следовательно, осмоляльность интерстициального пространства, что приводит к уменьшению осмотического градиента и снижает реабсорбцию воды.
Основными продуцентами ПГ Е2 в мозговом веществе почек являются медуллярные интерстициальные клетки (ИК). Показано, что при повышении осмоляльности интерстициального пространства (обезвоживание, высокосолевая диета) возрастает синтез ПГ Е2 (Hao et al., 2000; Harris and Breyer, 2001). Реномедуллярным ИК также приписывают роль основных продуцентов интерстициального НА (Hansell et al., 1999). Но несмотря на интенсивное изучение модулирующей роли ПГ в осуществлении разнообразных физиологических функций и особенно в модуляции эффекта ВП на проницаемость эпителия собирательных трубок, в литературе отсутствуют данные о влиянии ПГ Е2 на состояние интерстициального матрикса, окружающего элементы концентрирующего механизма. В доступной литературе крайне мало сведений о механизме взаимодействия ВП и ПГ Е2, связанном с диффузией воды через структуры интерстициального пространства, которое образовано клеточными элементами и высокомолекулярными гликозаминогликанами (ГАГ). Много работ посвящено изучению влияния нестероидных противовоспалительных препаратов (НПВП), блокирующих синтез ПГ, на функционирование разных органов и тканей. Однако данные о влиянии блокаторов синтеза ПГ Е2 на ультраструктуру клеточных элементов внутреннего мозгового вещества почки, являющихся важным звеном в поддержании водно-солевого гомеостаза организма, единичны.
Целью исследования явилось выявление морфофункциональной основы реализации антидиуретического эффекта ВП на фоне подавления синтеза ПГ Е2 в почке крыс Вистар и крыс Браттлборо с наследственным дефектом синтеза ВП.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Исследовать влияние десмопрессина (dDAVP, селективного агониста V2 рецепторов ВП), а также блокады синтеза ПГ на показатели осмотического концентрирования у крыс Вистар и ВП-дефицитных крыс Браттлборо.
2. Изучить особенности ультраструктурных изменений эпителиоцитов собирательных трубок и интерстициальных клеток внутреннего мозгового вещества почки нормальных и вазопрессин-дефицитных крыс в условиях введения: 1) диклофенака; 2) dDAVP; 3) сочетанного действия диклофенака и dDAVP.
3. Провести гистохимическое исследование состояния интерсти-циального матрикса внутреннего мозгового вещества почки крыс Вистар и крыс Браттлборо в условиях введения: 1) диклофенака; 2) dDAVP; 3) сочетанного действия диклофенака и dDAVP.
4. Оценить активность -глюкуронидазы как одной из гормонзависимых лизосомальных гиалуронатгидролаз в почке крыс Вистар и Браттлборо в условиях действия диклофенака и dDAVP с использованием гистохимических методов.
Научная новизна
Впервые было проведено комплексное морфофункциональное исследование влияния блокады синтеза ПГ на проявление гидроосмотического эффекта агониста V2 рецепторов ВП (dDAVP) и ультраструктурные изменения клеточных элементов внутренней мозговой зоны, состояние интерстициального пространства и лизосомальных гиалуронатгидролаз в почке крыс Вистар с нормальным синтезом эндогенного ВП и ВП-дефицитных гомозиготных крыс Браттлборо.
Установлено, что блокада синтеза ПГ у гомозиготных крыс Браттлборо приводит к большему по сравнению с крысами Вистар увеличению осмоляльности мочи вследствие возрастания градиентов не только мочевины, но и натрия за счет устранения ингибирующего эффекта ПГ на реабсорбцию натрия и проницаемость для мочевины. Сочетанное введение диклофенака и dDAVP сопровождается преобладанием действия гормона: возрастание осмоляльности мочи у крыс Вистар и Браттлборо не отличается от данных, полученных при введении dDAVP.
Впервые было выявлено, что способность крыс к синтезу эндогенного ВП, несмотря на экспериментально созданный низкий уровень исходного осмотического концентрирования, оказывает значимое влияние на направленность морфофункциональных изменений эпителия и интерстициальных структур при блокаде синтеза ПГ и действия аналога ВП.
Показано, что при введении диклофенака, dDAVP, а также сочетанном действии препаратов в эпителии собирательных трубок возрастает количество клатриновых везикул, которые согласно литературным данным содержат аквапорины, и отмечается их примембранная локализация. В отличие от крыс Вистар для ВП-дефицитных крыс Браттлборо характерно уплощение эпителия, по-видимому, вследствие нарастания осмоляльности внутриканальцевой жидкости и дегидратации клеток; а также расширение межклеточных промежутков, что может свидетельствовать об увеличении парацеллюлярного транспорта воды. Кроме того, у крыс Браттлборо в эпителии собирательных трубок выявлена активация процессов синтеза (уплощение цистерн пластинчатого комплекса, возрастание численной плотности полисом, накопление секреторных гранул в клетках).
Установлено, что у крыс Вистар в условиях действия диклофенака, dDAVP и сочетанного введения препаратов в средней трети внутреннего мозгового вещества почки появляются интерстициальные клетки 2 типа, участвующие в процессах деградации НА. Это сопровождается уменьшением гистохимически выявляемого НА в интерстиции при введении dDAVP и сочетанном введении dDAVP и диклофенака. Напротив, у крыс Браттлборо в условиях двухдневного действия диклофенака, dDAVP и сочетанного введения препаратов появляется гистохимически выявляемый НА.
Выявлено накопление гранул -глюкуронидазы в эпителиоцитах и интерстициальных клетках в условиях введения диклофенака. В условиях сочетанного действия блокады синтеза ПГ и агониста V2 рецепторов ВП локализация фермента в эпителиоцитах подобна реакции при введении dDAVP, в то время как реакция интерстициальных клеток аналогична действию диклофенака.
Практическая значимость
Проведенное исследование имеет фундаментальное значение, расширяющее представления о морфофункциональной реализации взаимодействия гормона и модуляторов его действия. Сведения о механизмах взаимодействия ВП и модуляторов его клеточного эффекта полезны для понимания механизмов патогенетических перестроек в почке, основном осморегулирующем органе, в условиях патологии.
Данные, полученные в ходе исследования, используются в курсе лекций и практических занятий по физиологии для студентов Новосибирского государственного университета.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Блокада синтеза ПГ на фоне сниженной (крысы Вистар) или отсутствующей (крысы Браттлборо) секреции эндогенного ВП приводит к нарастанию осмотического концентрирования вследствие увеличения реабсорбции натрия и повышения проницаемости эпителия собирательных трубок для мочевины. При действии агониста V2 рецепторов ВП на фоне блокады синтеза ПГ диклофенаком преобладает эффект гормона.
2. Блокада синтеза ПГ на фоне низкого уровня ВП в крови приводит к существенному изменению как структуры эпителиоцитов собирательных трубок внутреннего мозгового вещества почки, так и компонентов, формирующих интерстициальный барьер для движения воды. Морфофункциональные особенности реакции на агонист V2 рецепторов ВП, характерные для крыс Вистар и ВП-дефицитных крыс Браттлборо, сохраняются в условиях блокады синтеза ПГ.
3. Особенности функциональной и структурной реакции компонентов системы осмотического концентрирования в почке крыс обусловлены различным врожденным уровнем эндогенного ВП.
Апробация материалов диссертации
Материалы диссертации были представлены на XV международном биологическом симпозиуме SymBioSE 2011 Switzerland (Швейцария, г. Базель, 2011 г.), XXI Съезде Физиологического общества им. И.П. Павлова (г. Калуга, 2010 г.), VII Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем» (г. Санкт-Петербург, 2009 г.), II Всероссийском с международным участием конгрессе студентов и аспирантов-биологов «Симбиоз Россия 2009» (г. Пермь, 2009 г.),VI Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем» (г. Санкт-Петербург, 2008 г.), VI Сибирском физиологическом съезде (г. Барнаул, 2008 г.), II съезде физиологов СНГ (Молдавия, г. Кишинев, 2008 г.), V Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем» (г. Санкт-Петербург, 2007 г.).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 3 статьи в реферируемых научных журналах, включенных в список ВАК.
Структура и объем диссертации
