Реактивность и пластичность тканевых компонентов печени в сравнительном ряду позвоночных в норме и после гипертермии (12.10.2009)

Автор: Антонова Елена Ивановна

Согласно проведенному корреляционному анализу, у млекопитающих после гипертермии выявлены только положительные связи, но количество связей уменьшается. Снижение оптической плотности деконденсированной фракции хроматина ассоциировано с увеличением площади его распределения и увеличением площади ядра, как и у интактных животных. Снижение оптической плотности де- и конденсированной фракции хроматина находится в тесной зависимости, что еще раз указывает на дифференцированную активацию синтетических, катаболических и пролиферативных процессов в различных гепатоцитах. В группе рептилий, как и в группе млекопитающих, наблюдается функциональная активация ядер гепатоцитов,

КОНТРОЛЬ

ПЕРЕГРЕВАНИЕ

Контроль

перегревание

Контроль

перегревание

Контроль

Перегревание

Контроль

Перегревание

Рис. 7. Млекопитающие вида Rattus norvegicus.

что проявляется в установлении связи между уровнем оптической плотности обеих фракций хроматина и увеличением площади их распределения. Выявленная деконденсация хроматина затрагивает высокотемпературные ГЦ-участки ДНК, на фоне увеличения содержания цитоплазматического иона [Са2+]i при этом уменьшается жесткость ДНК (S. I. Grewal, 2002; S. Memedula, 2003). Эухроматизация может быть следствием действия кортикостероидных гормонов, усиления процессов транскрипции и репликации (В. А. Шкурупий, 1989).

У птиц увеличивается количество связей. Уменьшение площади деконденсированной фракции связано с увеличением уровня его оптической плотности, и как следствие, с уменьшением площади ядра. Уменьшение площади ядра ассоциировано с увеличение уровня оптической плотности обеих фракций хроматина.

У амфибий проявляется сопряженность между увеличением интегральной плотности конденсированной фракции хроматина и площадью его распределения.

Уменьшение площади ядра у рыб коррелирует с уменьшением площади занимаемой деконденсированной фракцией.

HYPERLINK "http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6VRT-45DDJ01- H&_coverDate=03%2F19%2F2002&_alid=456654814&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_ qd=1&_cdi=6243&_sort=d&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_url?????????? ??????????????????????????????????

2005). Это подтверждается выявленным нами выбором различных стратегий метаболической адаптации у животных с большим размером генома – рыбы, рептилии (толерантная) и амфибии (резистентная). Этот же процесс наблюдается при активации генома у рептилий и млекопитающих (толерантная стратегия).

Реактивность и пластичность гепатоцитов на субклеточном уровне

%тохондрий больше, чем у эндотермных видов. У эндотермных этот показатель ниже, а у Rattus norvegicus в сравнении со всеми группами животных численная плотность самая низкая. По всей видимости, адаптивное развитие структурно-функциональной организации в эволюции шло по пути формирования более крупных митохондрий. Большая численная плотность митохондрий у эктотермных организмов является механизмом адаптации к естественной гипоксии и реоксигенации с увеличением функциональной нагрузки на митохондрии, что также является источником их повреждения. Тип хондриома, представленный единичными мелкими митохондриями, вероятно, является самым ранним этапом программы гепатоцитов, направленной на защиту всей клетки от митохондрий с поврежденными функциями, предотвращая повреждение других митохондрий.

Самый большой объем ядрышка выявлен у млекопитающих (рис. 12), наименьший - у амфибий (рис. 9). Объемная плотность ГЭС выше у рыб (рис. 8), амфибий (рис. 9) и млекопитающих (рис. 12), самая низкая объемная плотность у рептилий (рис. 10). Наибольшая объемная плотность липидных капель наблюдается в группе рептилий, при этом численная плотность выше в гепатоцитах млекопитающих и рептилий. Минимальное количество липидных капель, как и объем, у птиц (рис. 11). Максимальные показатели объемной плотности гликогена выявлены у птиц (рис. 11) и минимальный - у млекопитающих (рис. 12).

Максимальная объемная плотность лизосом обнаруживается у птиц, минимальная - у рептилий и млекопитающих. Однако большая численная плотность лизосом отмечается у рыб, амфибий и млекопитающих, минимальная - у птиц и рептилий.

На основании сравнительного межгруппового анализа интактных животных выявлено, что значимые различия в численной плотности митохондрий наблюдаются у амфибий со всеми группами животных, в поверхностной плотности митохондрий - у амфибий с млекопитающими; у рыб с млекопитающими, рептилиями и с птицами. Объемная плотность митохондрий выше у эндотермных, и она значимо отличается от показателей эктотермных животных. Объемная плотность липидов значимо различается у рептилий с млекопитающими и с рыбами. Численная плотность липидов отличается в группе млекопитающих, рептилий и рыб. Различия в объемной плотности гликогена выявлены у амфибий с млекопитающими; рыб с рептилиями, а также между группой млекопитающих и рептилий. Поверхностная площадь лизосом значимо отличается у рептилий и птиц; рептилий и млекопитающих, объемная плотность лизосом - у птиц с рыбами. Значимые изменения в численной плотности лизосом выявлены только между группой млекопитающих и рептилий. Объемная плотность ГЭС значимо отличается у амфибий с рептилиями и млекопитающими; у рептилий с рыбами; млекопитающих и птиц.

2005; J. Das, 2006).

В гепатоцитах рыб (рис. 8) отмечается значимое увеличение объемной и поверхностной плотности митохондрий, но численная плотность уменьшается, вероятно, в связи со слиянием их в единую сеть. В гепатоцитах амфибий (рис. 9) увеличивается только поверхностная плотность. У рептилий и птиц (рис. 10, 11) увеличивается не только поверхностная, но и численная плотность, это может свидетельствовать о делении митохондрий, которое сопровождается увеличением суммарной поверхностной плотности наружных мембран. У рептилий, как у рыб и амфибий отмечается, наряду с делением митохондрий, и процесс их слияния, с формированием гигантских митохондрий. Слияние митохондрий обеспечивает увеличение транспорта энергетических субстратов в митохондрии, позволяет использовать ее в качестве «внутриклеточного кабеля», передающего энергию в виде мембранного потенциала с периферии гепатоцита, где уровень кислорода, необходимого для дыхания, относительно высок, к центральной части гепатоцита, где потребность в окислительных метаболитах и АТФ особенно высока (К. Г. Лямзаев, 2007; H. A. Woods, 1999; C. T. Taylor, 2008). В отличие от других групп, у млекопитающих выявлено снижение объемной и поверхностной плотности митохондрий, с увеличением только численной. Гиперплазия митохондрий у млекопитающих, по всей видимости, может отражать, с одной стороны, усиление пролиферативной активности гепатоцитов, с другой - увеличение функциональной нагрузки. В то же время фрагментация может быть следствием как ингибирования дыхания, так и повышения уровня АФК, генерируемых дыхательной цепью поврежденными митохондриями. Таким образом, фрагментация митохондрий при окислительном стрессе, гипоксии у млекопитающих, вероятно, является самым ранним этапом программы гепатоцитов, выявленной у интактных эктотермных животных, направленной на защиту от митохондрий с поврежденными функциями и служит для предотвращения повреждения всех митохондрий слитых в единую сеть (Е. Ф. Лушников, 2001; Л. Е. Панин, 2004; К. Г. Лямзаев, 2007; Э. Л. Холмухамедов, 2008; S. Desagher, 2000; J. E. Flanigan, 2004; S. Desagher, 2000; J. M. Lee, 2006; O. Y. Pletjushkina, 2006).

2005; H. Erdal, 2005).

На изменение интенсивности утилизации липидов указывает увеличение содержания липидов в гепатоцитах всех групп животных. Отмечается активация процессов утилизации гликогена в качестве основного источника энергии у амфибий (рис. 9), рептилий и млекопитающих (рис. 10, 12). На этом фоне у данных групп животных альтернативным источником энергии могут являться продукты лизосомального гидролиза белков и липидов мембран.

Увеличение численной, объемной и поверхностной плотности лизосом соотносится как со снижением объемной плотности гликогена, так и с увеличением объемной плотности липидов. Исключение составляет группа птиц (рис. 11), у которых соотношения показателей гликогена и липидов проявляют обратную тенденцию. Увеличение объемной плотности гликогена у птиц и рыб (рис. 8, 11) указывает на превращение жира в гликоген, этим достигается снижение энергетической нагрузки на митохондрии при окислении жирных кислот, что способствует освобождению гепатоцита от избытка липидов. Необходимо также учитывать, что в печени рыб меньше активность ферментов гликогенолиза, и гликоген даже в период голодания расходуется медленно. По-всей видимости, основным источником энергии, наряду с гликогеном, являются липиды. Это подтверждается тесным топографическим контактом у всех животных митохондрий с липидными каплями, что отражает активацию АТФ-зависимого процесса ?-окисления жирных кислот с помощью митохондриальных ферментов (М. М. Калашникова, 2006). У амфибий и рептилий увеличение объема липидных капель составляет не более 30%, тогда как у птиц и млекопитающих значительно увеличивается поверхностная, объемная и численная плотность липидных капель. В цитоплазме накапливаются гранулы липофусцина в зоне локализации митохондрий, у которых отмечается формирование миэлиноподобных образований.

На основании полученных данных можно выявить соотношение «липогенез/гликогенез» (Vл/Vг), которое отражает приоритет запасающей функции и депонирование включений. Так, соотношение объемных показателей липидов и гликогена в контроле у рыб составляет 57/43 соответственно, после гипертермии - 25/75. У амфибий выявленное в контроле соотношение 80/20 после перегревания сохраняется. У рептилий контрольной группы соотношение объема липидов и гликогена равны – 50/50, после перегревания 95/5. У птиц сохраняются выявленные в контроле соотношения включений 1/99, за счет очень быстрого включения метаболической депрессии, так же как и у амфибий. У млекопитающих выявленное в контроле соотношение 82/18 после перегревания представлено только липидами, за счет полной утилизации гликогена (S. Mitev, 2005).

У рыб проявляется характерная для данного вида животных сегрегация ядрышка, которая может отражать инактивацию белоксинтетической деятельности на уровне угнетения сборки прерибосомальных субъединиц. В то же время подобная структура ядрышка встречается в гепатоцитах интактных животных. Возможно, это один из морфологических эквивалентов, который обеспечивает более низкий уровень метаболизма в норме, с последующей модуляцией транскрипции, реализации эволюционно сформированных механизмов устойчивости к гипертермии (H. A. Singh, 2006).

Функциональная морфология ядрышка гепатоцитов амфибий и млекопитающих отражает угнетение процессов биосинтеза рРНК, в отличие от птиц. Следовательно, структура хроматина ядра гепатоцитов проявляет адаптивную реорганизацию в соответствии с потребностями гепатоцитов в синтезе РНК и белка, обеспечивая, таким образом, согласование между уровнем транскрипции и трансляции (C. R. Currens, 2002).

Развитию метаболической депрессии также способствует универсальная черта, связанная с увеличением/уменьшением в эволюции размера генома у амфибий и птиц, что определяет снижение скорости метаболизма на клеточном и организменном уровнях согласно стратегии экономного метаболизма, как одного из показателей адаптивной метаболической пластичности.

Уменьшение численной плотности лизосом у птиц (рис. 11), снижение свободной активности кислой фосфатазы гепатоцитов морфобиохимически определяют самое большое превышение количества хехст-позитивных гепатоцитов над количеством проипидиумиодид-позитивных. Проявление метаболической депрессии у птиц отражает то, что новые возможности (функции) в эволюции возникают на базе уже достигнутого, вызывают активацию эволюционно более древних механизмов функционирования и энергообеспечения гепатоцитов. Можно предположить, что при экстремальных состояниях у эндотермных животных могут активизироваться эктотермные механизмы терморегуляции.

После гипертермии отмечается активация со стороны стромальных клеток печени. Во всех группах животных выделяется две популяции клеток Ито – с увеличенным содержанием липидов, в другой популяции клеток Ито проявляются признаки активации и трансформации в миофибробласты (K. Imai, 2000). Активация клеток Купфера проявляется в скоплении в фагосомах цитоскелетных структур из разрушенных клеток, большом количестве захваченного клеточного детрита.

Следовательно, после гипертермии реактивность и пластичность

Рис. 8. Ультраструктурные показатели гепатоцитов Carassius auratus gibilio в норме и после перегревания в системе in vivo.

Рис. 9. Ультраструктурные показатели гепатоцитов Rana terrestris в норме и после перегревания в системе in vivo.

Рис. 10. Ультраструктурные показатели гепатоцитов Trachemys scripta elegans в норме и после перегревания в системе in vivo.

Рис. 11. Ультраструктурные показатели гепатоцитов Columba livia в норме и после перегревания в системе in vivo.

Рис. 12. Ультраструктурные показатели гепатоцитов Rattus norvegicus в норме и после перегревания в системе in vivo.


загрузка...