Содержание к диссертации
2.5.1. Исследование показателей периферической крови 51
2.5.2. Исследование эритропоэза в эритробластических островках костного мозга 52
2.5.3. Оценка «внеостровкового» эритропоэза в костном мозге 56
2.6. Статистические методы, используемые для обработки эксперименталь ного материала 56
ГЛАВА 3. РЕАКЦИЯ МОНОЦИТАРНОГО РОСТКА КРОВЕТВОРЕНИЯ НА ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ 57
3.1. Реакция моноцитарного ростка кроветворения на кровопотерю 57
3.2. Реакция моноцитарного ростка кроветворения на гипоксическую гипоксию 60
3.3. Реакция моноцитарного ростка кроветворения при фенилгидразиновой анемии 62
3.4. Реакция моноцитарного ростка кроветворения прииммобилизационном стрессе : 65
3.5. Реакция моноцитарного ростка кроветворения при сокращении общего количества клеток системы фагоцитирующих мононуклеаров 67
3.6. Особенности реакции моноцитарного ростка кроветворения на экстре- мальные воздействия : 70
ГЛАВА 4. РОЛЬ МОНОЦИТОВ-МАКРОФАГОВ КОСТНОГО МОЗГА В ЭРИТРОПОЭЗЕ ПРИ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ 72
4.1. Оценка эритропоэтической функции моноцитов-макрофагов после острой кровопотери 72
4.1.1 .Характеристика периферической крови крыс после кровопотери 72
4.1.2. Характеристика'количественных и качественных изменений эритробластических островков костного мозга после кровопотери.- 73
4.1.3. Характеристика внеостровкового эритропоэза после кровопотери 77
4.2. Оценка эритропоэтической функции моноцитов-макрофагов пригипоксической гипоксии 78
4.2.1. Характеристика периферической крови крыс при гипоксической гипоксии 78
4.2.2. Характеристика количественных и качественных изменений эритробла-стических островков костного мозга при гипоксической гипоксии ...79
4.2.3. Характеристика внеостровковогоэритропоэза при гипоксической гипоксии: ; ...81
4.3. Оценка эритропоэтической функции моноцитов-макрофагов при; фенил7
гидразиновой анемии. 82
4.3. Г.Харакгеристика периферической крови крыс при введении фенилгидразина. 83
4.3.2. Характер количественных и качественных изменений эритробласти-ческих островков костного мозга после введения фенилгидразина. .84
4.3.3.Характеристика; внеостровкового эритропоэза- после введения фенилгидразина .'..' .87
4.4: Оценка эритропоэтической функции моноцитов-макрофагов.после иммо-].
билизационного стресса. .-. 88!
4.4.1. Характеристикапериферическойкрови крыс после иммобилизационного стресса. .-..'.. ;'. 88
4.4.2 Характер количественных и качественных изменений эритробластических островков костного мозга после иммобилизационного-стресса; :89
4.4.3. Характеристика5внеостровкового эритропоэза после иммобилизации... 94
4.5. Оценка ^эритропоэтической функции моноцитов-макрофагов при, сократ"щении общего количества клеток системы фагоцитирующих мононуклеагров ;... ../... :.92
4.5.1..Характеристика периферической крови крыс после резекциишечени.;. 92
4.5.2: Характер количественных и качественных изменений: эритробластических- островков костного мозга при резекции печени , 93
4.5.3: Характеристика внеостровкового эритропоэза после резекции печени. 95
4.6. Изменение эритропоэтической функции моноцитов-макрофагов костного мозга при экстремальных воздействиях ...' 96
ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ЭРИТРОПОЭТИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ МОНОЦИТОВ-МАКРОФАГОВ НА ФОНЕ ИЗМЕНЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ МОНОНУКЛЕАРНЫХ ФАГОЦИТОВ (СМФ) 98
5.1. Роль функционального состояния СМФ в адаптивном ответе кроветворной ткани на кровопотерю 99
5.1.1. Реакция моноцитарного ростка на кровопотерю при изменении функциональной активности СМФ 99
5.1.2. Оценка эритропоэтической функции моноцитов-макрофагов после острой кровопотери на фоне изменения их функциональной активности 102
5.1.2.1. Характеристика периферической крови крыс после кровопотери при изменении функциональной активности СМФ 102
5.1.2.2. Характеристика количественных и качественных изменений эритробла-стических-островков костного мозга после кровопотери при изменении функциональной активности СМФ • 104
5.1.2.3. Характеристика внеостровкового эритропоэза послекровопотери при* изменении функциональной активности СМФ 107
5.2 Роль функционального состояния макрофагов в адаптивном ответе крове творной ткани при уменьшении общего количества клеток' СМФ 108
5.2.1. Реакция моноцитарного ростка после резекции печени на фоне изменения функциональной активности клеток СМФ 109
5.2..2. Оценка эритропоэтической функции моноцитов-макрофагов на фоне изменения их функциональной активности при сокращении общего количества, клеток СМФ 112
5.2.2.1. Характеристика периферической крови крыс после резекции печени на фоне изменения функциональной активности клеток СМФ' 112
5.2.2.2. Характер количественных и качественных изменений эритробласти-ческих островков костного мозга после резекции печени на фоне изменения функциональной активности клеток СМФ 113
Введение к работе
Актуальность исследования. Проблема регуляции системы крови в физиологических условиях и при экстремальных воздействиях на организм явля • ется актуальной в современной биологии и медицине, что объясняется ростом » числа неблагоприятных экологических факторов и широким распространением ематологических заболеваний.
Важную роль в регуляции функциональной активности гемопоэтических клеток отводят системе мононуклеарных фагоцитов. Моноциты-макрофаги ко J стного мозга, являясь центральной клеткой эритробластического островка, об # { ладают высоким аффинитетом по отношению к эритроидным. клеткам, регули руют их пролиферацию1 и дифференцировку, создают специфическое гемопо этическое микроокружение, обеспечивая адаптивные реакции кроветворной і ткани при экстремальных воздействиях [42,61,65,127,166,167,177,183,187,203, ! 210,212]. Долгое время традиционный подход к изучению физиологии макрофагов, ограничивался выяснением роли мононуклеарных фагоцитові преобразовании антигена и особенностей их взаимодействия с лимфоцитами в ходе иммунного і ответа. Однако еще И.И. Мечников подчеркивал, что переработка корпускуляр ( ных чужеродных частиц в макрофаге - лишь одно из многих проявлений их ме 1 таболической» функции [100].
Появление новых методов в 30 - 40-х годах прошлого векапозволило пересмотреть некоторые биохимические основы фагоцитоза и обратить внимание на то, что помимо поглощающей и переваривающей функции макрофаги выполняют еще и секреторную функцию [37,108,133,150].
Значительный успех в изучении биологических свойств моноцитов и макрофагов, был достигнут после объединениям 1972 г. циркулирующих моноцитов, органо- и тканевоспецифических макрофагов и их костномозговых предшественников в систему мононуклеарных фагоцитов [52,72,96,161].
В настоящее время достаточно подробно исследованы морфо-функциональ ные, цитохимические и иммунофенотипические признаки клеток системы мононуклеарных фагоцитов [29,93,120,137,138,140,204,208]. Накоплены обширные данные, касающиеся структуры и свойств биологически активных веществ, секретируемых активированными макрофагами [7,28,29,71,72,74,85,96,97,100, 117,133,136,137,139,146,160,161,184,189,190].
Доказано, что благодаря высокой функциональной активности, мононук-леарные фагоциты являются полифункциональными клетками. Макрофаги играют важную роль в поддержании структурного гомеостаза биосистемы в норме и в его восстановлении при патологии [12,44,80,90,147]. От функционального состояния системы мононуклеарных фагоцитов зависит устойчивость к травме, кровопотере, ожогам, интоксикации, к разным вариантам циркуляционного шока [52,70,82,100,139,141,143,144]. Стимуляция-системы мононуклеарных фагоцитов вызывает увеличение толерантности к стрессу, а депрессия фагоцитарной активности макрофагов нередко приводит к летальному исходу при экстремальных воздействиях [45,125,153,155,160,164]. Велико значение макрофагов в формировании противоопухолевой резистентности [23,24,110,120,138].
Первые указания на возможную роль фагоцитирующих клеток в регуляции гемопоэза встречаются ранних исследованиях Я.Г.Ужанского (1932).
Существование взаимосвязи гемопоэтических клеток с макрофагами подтвердило и открытие в 1956 году M.Bessis и J.Breton-Gorius особых структурно-функциональных клеточных ассоциаций, состоящих из центрального макрофага и эритроидных клеток различной степени зрелости, таких как эрит-робластические островки [65,166].
Дальнейшие многочисленные исследования ученых, проводившиеся более четырех десятков лет, подтвердили существование данного способа организации эритропоэза в костном мозге у многих видов млекопитающих, а также уточнили морфологию[18,37,53,55559,61,62,63,64,68,108Д46,149,150,167,169, 177,178,183,187,192,199,203,207,208,210].
Согласно современным представлениям, системе мононуклеарных фагоцитов отвод гемопоэтических клеток. Получено большое количество данных о создании макрофагами эритробластических островков специфического микроокружения, обеспечивающего пролиферацию и дифференцировку эритроидных клеток [14,16,19,25,37,39,52,53,91,113,138,140,171,172,179,191,200,201,202,203,206].
В1 ходе исследований, проводившихся в последнее десятилетие, были выявлены, многочисленные факты, свидетельствующие1 о-том, чтотемопоэзрегули-рующаяфункция макрофагов костного мозга находится под контролем большого количества взаимосвязанных между собой факторов; включающих компоненты гемопоэзиндуцирующего микроокружения и неироэндокриннои системы [41,42,85,129,165].
Вместе с тем, многие вопросы, касающиеся роли моноцитов-макрофагов костного! мозга в адаптивных реакциях системы» крови, еще далеки от своего решения.
Это касается прежде всего, реакции системы мононуклеарных фагоцитов при воздействии на организм экстремальных факторов. Актуальность данной проблемы определяется"не только.теоретическими, но и практическими Задача-ми, связанными с увеличением числатематотропных факторов и гематологических заболеваний. Требуют дальнейшей расшифровки конкретные регулятор-ные механизмы, эритропоэза, протекающие-с участием макрофагов. Не полностью идентифицированы, вырабатываемые макрофагами гуморальные факторы. Данные литературы свидетельствуют о зависимости эритропоэтических свойств центральных макрофагов .эритробластических островков от функционального состояния, системььмононуклеарных фагоцитов [46,55,107,131,141]. Не до»конца установленьгмеханизмы регуляции-моноцитопоэза нефункциональной активности макрофагов костного мозга.
Не менее важным представляется- вопрос о связи- макрофагальных механизмов регуляции эритропоэза с другими регуляторными системами-организма, в частности с неироэндокриннои системой. В современной литературе эта проблема освящена недостаточно и противоречиво [8,27,30,39,40,41,43,51,65,81, 99,104,122,123,130,131,135,145,154,156,157,164].
Данные литературы свидетельствуют о реализации нейроэндокринных влияний на функциональную активность моноцитов-макрофагов костного мозга через локальные механизмы регуляции [17,52,53,68,76,81,109,159,165]. Однако исследованы далеко не все конкретные способы межклеточного взаимодействия центральных макрофагов эритробластических островков с другими компонентами гемопоэзиндуцирующего микроокружения. До конца не расшифрованы и механизмы межклеточной кооперации макрофагов и Т-лимфоцитов [51,153,157].
Попытки изменения функциональной активности мононуклеарных фагоцитов с помощью иммуномодуляторов [13,65,111,142], ставят вопрос о поисках эффективных лекарственных препаратов, для целенаправленной модуляции гемопоэтической функции макрофагов. Известные на сегодняшний день имму-нокорректоры изучены с точки зрения их влияния на показатели иммунного статуса. В то же время, использование этих препаратов может открыть принципиально новые пути для регуляции гемопоэза.
Таким образом, изучение механизмов регуляции гемопоэтической функции моноцитов-макрофагов костного мозга является актуальной, научной проблемой и требует специальных целенаправленных исследований.
Цель исследования: оценить роль моноцитов-макрофагов костного-мозга в адаптивных реакциях кроветворной ткани при действии на организм экстремальных факторов.
Задачи исследования:
1. Охарактеризовать реакцию моноцитарного ростка кроветворения при действии на организм различных экстремальных факторов: кровопотери, гипоксии, фенилгидразиновой анемии, иммобилизационного стресса, частичной гепатэктомии.
2. Проанализировать изменения эритропоэтической активности моноцитов-макрофагов костного мозга при действии на организм экстремальных факторов.
3. Оценить эритропоэтическую функцию моноцитов-макрофагов на фоне стимуляции функциональной активности системы мононуклеарных фагоцитов тамеритом.
4. Оценить эритропоэтическую функцию моноцитов-макрофагов при инги-бировании функциональной активности системы мононуклеарных фагоцитов каррагинаном.
5. Проанализировать некоторые механизмы регуляторного влияния надпочечников на эритропоэтическую функцию моноцитов-макрофагов.
6. Определить роль медиаторов вегетативной нервной системы - адреналина
и ацетилхолина в макрофагальной регуляции эритропоэза.
7. Исследовать влияние продуктов секреции тучных клеток — гепарина и гис тамина на реакции моноцитов-макрофагов костного мозгам
Научная новизна исследования:
Проведен сравнительный анализ реакции моноцитов-макрофагов костного мозга при действии на организм экстремальных факторов. Показано, что активация моноцитопоэза является неспецифической реакцией моноцитарного ростка кроветворения на экстремальные воздействия.
Доказано, что эритропоэтическая функция моноцитов-макрофагов костного мозга зависит от количествами функционального состояния клеток системы мононуклеарных фагоцитов.
Установлено, что гормоны надпочечников, медиаторы вегетативной нервной системы и физиологически активных веществ, секретируемых тучными клетками могут оказывать влияние на макрофагальную регуляцию эритропоэза, регулируя скорость и продолжительность развития адаптивных реакций-в эритробла-стических островках.
Показана возможность целенаправленного воздействия на эритропоэтиче-скую функцию макрофагов с помощью иммуномодуляторов, избирательно изменяющих функциональную активность моноцитарно-макрофагального звена.
Теоретическая значимость работы. Результаты исследования позволяют расширить современные представления о роли системы мононуклеарных фагоцитов в формировании адаптивных и компенсаторных реакций гемопоэти-ческой ткани при действии на организм экстремальных факторов. Выявлено, что реакция моноцитов-макрофагов костного мозга на экстремальные воздействия носит неспецифический характер и проявляется увеличением общего количества клеток моноцитарного ряда.
Результаты исследования позволяют раскрыть существенные моменты макрофагальной регуляции гемопоэза. Полученные данные доказывают, что-для проявления эритропоэтической функции макрофагов эритробластических островков важным является функциональное состояние всей системы мононуклеарных фагоцитов.
Продемонстрировано, что реакция моноцитарного ростка кроветворения и эритропоэтическая функция макрофагов костного мозга контролируется ней-роэндокринной системой и гемопоэзиндуцирующим микроокружением.
Проведенное исследование создает теоретическую основу для разработки новых методов влияния на макрофагальную регуляцию гемопоэза путем воздействия на функциональное состояние системы мононуклеарных фагоцитов.
Практическая значимость работы. Теоретически обоснована возможность коррекции гемопоэтической функции макрофагов в клинической практике при гематологических заболеваниях, связанных с активацией или угнетением эритропоэза, путем целенаправленного воздействия на функциональную активность моноцитарно-макрофагального звена с помощью иммунотропных лекарственных препаратов.
Положения, выносимые на защиту:
1. Реакция мононуклеарных фагоцитов костного мозга на экстремальные воз действия проявляется неспецифическим увеличением общего количества клеток моноцитарного ряда. Выраженность и характер реакции активации моноцитопоэза определяется природой экстремального фактора.
2. Активация моноцитопоэза сопровождается изменением эритропоэтическои функции моноцитов-макрофагов костного мозга и развитием адаптивной реакции в эритробластических островках костного мозга.
3. На эритропоэтическуюя функцию моноцитов-макрофагов костного мозга оказывают влияние количество и функциональное состояние клеток системы мононуклеарных фагоцитов.5
4. Регуляции моноцитопоэза и эритропоэтических свойств макрофагов, осуществляется с участием эндокринной и нервной систем, а также гемопоэзин-дуцирующего микроокружения.
Апробация работы. Работа апробирована,на заседании XI международного симпозиума «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (г. Москва, 2003 г.), на I Всероссийской конференции « Физиология иммунной системы» (г. Сочи, 2003 г.), на III конференции иммунологов Урала (г. Челябинск, 2003 г.), на XIX съезде физиологического общества им. И.П.Павлова (г. Екатеринбург, 2004 г.), на 2-ой Всероссийской научно-практической конференции «Компенсаторно-приспособительные процессы: фундаментальные, экологические и клинические аспекты» (г. Новосибирск, 2004 г.), на Международном симпозиуме «Молекулярные механизмы регуляции функции клетки» (г.Тюмень, 2005), на I съезде физиологов СНГ (г.Сочи, 2005 г.), на Межрегиональной научно-практической конференции с международным участием «Типовые патологические процессы» (г.Уфа, 2005 г.), на V конференции иммунологов Урала (г. Оренбург, 2006 г.), на III съезде физиологов Урала (г. Екатеринбург, 2006 г.), на Региональной научно-практической конференции «Вопросы интегративной физиологии» (г. Красноярск, 2007 г.). По материалам исследования опубликовано 15 научных работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК - 3.
Внедрение. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре физиологии человека и животных Уральского государственного университета имени A.M. Горького, в научных разработках Института иммунологии и физиологии Уральского отделения Российской академии наук.
