Введение к работе
Актуальность проблемы. Значение соединительной ткани в физиологических реакциях организма привлекает в последние годы все большее внимание исследователей.
Концепция о «физиологической системе соединительной ткани» была сформулирована еще в первой половине прошлого века академиком А.А. Богомольцем (А.А. Богомолец, 1940), обратившим внимание на ее роль в обеспечении трофики органов, регенерации, иммунологической защите, регуляции обмена веществ, опухолеобразовании. В дальнейшем эти идеи нашли свое отражение в работах Г. Селье, который отметил изменение реактивности соединительной ткани в ходе адаптивного ответа и рассматривал ее в качестве регулятора стресс-синдрома (Г. Селье, 1960).
Существенную роль играет соединительная ткани и ее компоненты в обмене веществ и энергии (М.К. Badman, J.S. Flier, 2007), водно-солевом и минеральном обмене (G.F. Schreiner, D.E. Kohan, 1990), терморегуляции (G. Davatelis et al., 1989), в формировании защитных реакций и компенсаторных механизмов. Ее реакции составляют основу воспаления (В.В. Серов и соавт., 1995). Замещение тканевых дефектов, а также локальная регуляция восстановительного процесса осуществляется при участии ее компонентов (Е. Broadbent et al., 2012). Иммунные, аллергические реакции тесно связаны с активностью клеток соединительной ткани -мастоцитов, макрофагов (Б.Г. Юшков и соавт., 2011). Показано значение соединительной ткани в опухолевом росте (А.Е. Доросевич и соавт., 2009).
Показано, что в ходе различных патологических процессов изменяется типичный коллагеновыи состав соединительной ткани, что резко ухудшает ее биомеханические, трофические свойства (К. Murata et al., 1986; F.M. Pope et al., 1975; P.K. Muller et al., 1977). Нарушение ее опорной функции также связывают и с изменением соотношения коллагена с другими компонентами матрикса (протеогликанами, гликопротеинами) (Н.Н. Зайко и соавт., 1996).
С дисфункцией соединительной ткани связан широкий спектр системных заболеваний - системная красная волчанка, склеродермия, дерматомиозит, ревматоидный артрит и др (T.S. Kumar, A. Aggarwal, 2010).
В последние десятилетия проблема физиологии соединительной ткани приобрела особую актуальность. Это связано с открытием клеток-предшественников фибробластов в костном мозге (A.J. Friedenstein et al., 1970), способности мезенхимальных стволовых клеток дифференцироваться в клетки различных тканей (A.L Caplan, 2005) и регулировать дифференцировку гемопоэтических стволовых клеток (A.L Caplan, J.E. Dennis, 2006; Т. Li, Y. Wu, 2011). Использование для типирования клеток CD-маркеров позволило выявить чрезвычайный функциональный полиморфизм компонентов соединительной ткани. Обнаружен феномен циркуляции в периферической крови ее клеток-предшественников (R. Bucala et al., 1994). Показана роль соединительно-тканнного каркаса в формировании специфических структур различных органов - сердца (D.A. Taylor, 2009) и сосудов (Н.В. Тюменцева, 2006; Н. Campbell J. et al., 2000), а также костной ткани (Б.Г. Юшков и соавт., 2007).
Активно обсуждаются вопросы участия клеточных компонентов соединительной ткани (лейкоцитов, макрофагов, тучных клеток) в регуляции компенсаторно-приспособительных процессов (О.С. Арташян, 2006; И.Г. Данилова, 2006; Б.Г. Юшков и соавт., 2011; М.В. Улитко, 2008; С. Guzman et al, 2010; С. Marx et al., 1998). Проводятся исследования состояния обмена углеводсодержащих биополимеров соединительной ткани и коллагена в отдельных органах в физиологических условиях и при патологических состояниях (Е.Г. Бутолин, 1993; О.В. Перминова, 2007; С.С. Перцов и соавт., 2004; T.J. Smith, 1984).
Вместе с тем, вне поля зрения исследователей остается проблема фактор-обусловленой и органной специфичности ответа соединительной ткани на воздействия. В литературе практически не нашли отражения вопросы связи состояния соединительной ткани органа и его функциональной активности.
Пристальный интерес специалистов обычно вызывают локальные реакции в месте повреждения, тогда как вопрос об универсальности реакции и широте вовлечения в нее соединительной ткани, остается практически не исследованным. Сформулированная же в последние годы теория системного воспаления (Е.Ю. Гусев и соавт., 2007; А.Е. Вайе, 1994; U. Jaffer et al., 2010) поднимает вопросы генерализованных реакций соединительной ткани на воздействия.
Цель исследования. Дать характеристику реакций волокнистой соединительной ткани различных органов крыс при действии экстремальных факторов.
Задачи исследования:
-
Провести анализ морфофункционального состояния соединительной ткани надпочечников, тимуса, желудка, 12-ти перстной кишки, кожи в физиологических условиях.
-
Оценить изменения морфофункционального состояния соединительной ткани указанных органов при действии на организм экстремальных факторов различной направленности - острого асептического воспаления, острой массивной кровопотери, иммобилизационного стресса.
-
Сравнить особенности реакции клеточного и волокнистого компонента соединительной ткани при действии экстремальных факторов.
-
Выявить наличие неспецифического и специфического компонента в реакции соединительной ткани на экстремальные воздействия.
-
Оценить органную специфичность реакции соединительной ткани на экстремальные воздействия.
Научная новизна работы. Впервые проведен сравнительный анализ морфофункционального состояния волокнистой соединительной ткани надпочечников, тимуса, желудка, 12-ти перстной кишки и кожи в физиологических условиях и при действии на организм экстремальных факторов различной направленности.
Впервые показано, что реакция волокнистой соединительной ткани на стрессоры носит генерализованный характер с максимальными проявлениями в месте повреждения.
Установлено, что реактивность клеточных элементов соединительной ткани изучаемых органов выше, чем волокнистого компонента, при этом наиболее активный ранний неспецифический ответ наблюдается со стороны тучных клеток и макрофагов. Реакция тучных клеток на воздействия заключается в изменении соотношения дегрануляции и гранулолизиса с повышением доли мерокриновой секреции, а также неспецифической активации секреции в железистых эндокринных
органах (надпочечниках и тимусе). Ответ макрофагального звена проявляется в виде перераспределения клеток между органами с резким повышением их количества в коже. Фибробласты относятся к более стабильной популяции клеток, реакция которых определяется характером воздействия и органными особенностями.
Теоретическая значимость работы. Результаты исследования носят фундаментальный характер и расширяют существующие представления о состоянии волокнистой соединительной ткани организма при остром асептическом воспалении, острой массивной кровопотере, иммобилизационном стрессе, а также дополняют имеющиеся в литературе сведения о ее участии в формировании адаптивных и компенсаторных реакций.
Полученные данные свидетельствуют о системном характере изменений состояния волокнистой соединительной ткани организма в ответ на стрессорные воздействия, что проявляется в виде изменения соотношения между апокриновой и мерокриновой секрецией тучных клеток с повышением доли гранулолизиса, независящей от природы фактора активации секреции мастоцитов железистых органов (надпочечников, тимуса), перераспределения макрофагов в организме с повышением их содержания в коже, органо- и стимул-специфичных изменений в содержании фибробластов и их коллагенсинтетической активности.
Результаты исследования расширяют представления о патогенезе стресс-опосредованных, воспалительных заболеваний и могут быть использованы в качестве теоретической основы для совершенствования методов их лечения.
Практическая значимость работы. Применяемый в работе метод анализа мерокриновой секреции тучных клеток на основе определения их оптической плотности может быть использован в научной практике для оценки функционального состояния тучных клеток.
Полученные в исследовании данные подчеркивают необходимость анализа состояния соединительной ткани при лечении различных заболеваний, а также возможность модуляции их течения через направленное воздействие на соединительную ткань организма.
Результаты исследования могут быть использованы при разработке новых методов повышения резистентности организма к действию различных
экстремальных факторов, обосновывают необходимость фармакологических и нефармакологических воздействий на соединительную ткань при лечении различных заболеваний.
Положения, выносимые на защиту:
-
Ответ волокнистой соединительной ткани на экстремальные воздействия различной направленности носит системный характер: затрагивает как клеточный, так и волокнистый компонент, отмечается как в органах, непосредственно вовлеченных в развитие стресс-реакции (надпочечники, тимус, желудок, двенадцатиперстная кишка), так и напрямую несвязанных с ее реализацией (кожа).
-
Реакция волокнистой соединительной ткани на экстремальные воздействия включает в себя неспецифическую (стрессорную) и специфическую составляющие. В качестве неспецифического компонента выступает активация секреции мастоцитов железистых органов (надпочечников и тимуса) с общим повышением доли мерокриновои секреции, усиление процессов миграции макрофагов, а в качестве специфического - изменение количества и функционального состояния фибробластов, что при воспалении проявляется в виде повышения их количества и коллагенопродукции, а при кровопотере - уменьшения их содержания и коллагенсинтетической активности.
-
Реакция волокнистой соединительной ткани на экстремальные воздействия имеет органную специфичность, что проявляется в более активной и продолжительной секреции биологически активных веществ тучными клетками железистых эндокринных органов (надпочечников и тимуса), органной специфичности перераспределения макрофагов и тучных клеток, изменения регенераторного ответа фибробластов.
Внедрение результатов исследования. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре физиологии человека и животных департамента «Биологический факультет» института естественных наук Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, кафедре фармакологии и клинической фармакологии Уральской государственной медицинской академии, кафедре патологической физиологии Южно-Уральского
государственного медицинского университета, а также в научных разработках лабораторий морфологии и биохимии и иммунопатофизиологии Института иммунологии и физиологии Уральского отделения РАН.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на V Российской конференции «Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция» (Москва, 2008); Международной научно-практической конференции «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, 2008); I Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Фундаментальные и прикладные исследования в биологии» (Донецк, 2009); XIII Всероссийском научном форуме с международным участием «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге» (Санкт-Петербург, 2009); IV Съезде физиологов Урала с международным участием (Екатеринбург, 2009); XV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Молодые ученые в медицине» (Казань, 2010); Всероссийском с международным участием конгрессе студентов и аспирантов-биологов «Симбиоз-Россия» (Пермь, 2009, Нижний Новгород, 2010); Российской конференции с международным участием «Фундаментальные вопросы гематологии. Достижения и перспективы» (Екатеринбург, 2010); Всероссийской с международным участием конференции молодых ученых «Биология будущего: традиции и инновации» (Екатеринбург, 2010, 2012); XXI съезде физиологического общества (Калуга, 2010); IX Российской конференции иммунологов Урала, посвященной 90-летию профессора Л.Я. Эберта (Челябинск, 2011); Всероссийской научно-практической конференции студентов и молодых ученых с международным участием «Актуальные вопросы медицинской науки», посвященной 70-летию профессора А.А. Чумакова (Ярославль, 2012); XI Всероссийской молодежной научной конференции Института физиологии Коми НЦ УрО РАН «Физиология человека и животных: от эксперимента к клинической практике» (Сыктывкар, 2012); заседании Екатеринбургского отделения физиологического общества им. И.П. Павлова (Екатеринбург, 2013).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 27 работ, в том числе 11 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 184 страницах печатного текста и состоит из введения, обзора литературы, главы описания материалов и методов, трех глав с результатами собственных исследований, заключения, выводов, списка цитируемой литературы, включающего 291 наименований (из них 197 - зарубежные). Работа включает 65 рисунков и 38 таблиц.
