PECULIARITIES OF THYROID MORPHOLOGY IN CEREBRAL HYPOPERFUSION IN THE COMPLEX WITH SHORT-TERM EXERCISE IN RATS WITH DIFFERENT RESULTS IN THE MORRIS LABYRINTH

Full Text

Влияние гормонов щитовидной железы на форми- классическими исследованиями [1]. Однако наличие рование головного мозга показано многочисленными у нейронов, астроцитов и микроглии головного мозга рецепторов TRa и TRp [8, 9] обуславливает связь низкого уровня ТТГ с худшими показателями тестов на развитие когнитивных способностей людей зрелого возраста, средний возраст составил (49,5 ± 7,4) года, без явной дисфункции щитовидной железы [11]. В наших экспериментальных исследованиях было выявлено, что у животных с высоким уровнем когнитивных способностей при церебральной гипоперфузии спустя 2-3 месяца в щитовидной железе отмечается большее снижение удельной доли перфузированных перифолликулярных гемокапилляров и тучных клеток, чем у животных с низким уровнем когнитивных способностей [4]. Хронологически эти изменения совпадают со вторым пиком летальности у животных с высоким уровнем когнитивных способностей, наблюдаемым после двусторонней перевязки общих сонных артерий [3]. Это соответствуют результатам клинических исследований, в которых продемонстрировано, что уровни сывороточного трийодтиронина при поступлении в больницу с ишемическим инсультом могут предсказать снижение когнитивных функций пациента [7]. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Оценить динамику структурных изменений фол-ликуллярного аппарата и гемомикроциркуляторного русла щитовидной железы крыс при церебральной гипоперфузии у крыс с различным уровнем способностей к обучению при длительном влиянии физических нагрузок. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Эксперимент проводился на 240 крысах обоего пола (120 самцов и 120 самок), массой 180-200 г., линии Wistar. Перед моделированием гипоксии всех животных тестировали в водном лабиринте Мориса [2] для прогностической оценки индивидуальной способности к обучению. По результатам тестирования животные были разделены на две равные по численности подгруппы: с высоким (ВУК) (120 крыс) и низким уровнем развития когнитивных функций (НУК) (120 крыс). Моделирование хронической церебральной гипоперфузии проводили при помощи постоянной одномоментной необратимой билатеральной окклюзии общих сонных артерий. Операцию выполняли под кратковременным внутрибрюшинным наркозом. Золе-тил вводили из расчета 20-40 мг/кг массы крысы. После операции крыс разделили на экспериментальную группу (112 животных) и группу сравнения (128 животных). Животные экспериментальной группы, начиная с 7-х суток после операции, ежедневно подвергались принудительному плаванию в бассейне в течение 15 минут. Максимальная длительность физической нагрузки составляла 4 недели, то есть спустя 35 дней после операции физические нагрузки прекращали. Животные выводились из эксперимента спустя через 8, 14, 28, 35, 60 и 90 суток после операции путем п е редозировки золетила. В каждой группе выделяли по две одинаковых по численности подгруппы: самцы и самки (64 в группе сравнения и 56 в экспериментальной группе), животные с низким и высоким уровнем тревожности (64 в группе сравнения и 56 в экспериментальной группе), а также животные с высоким и низким уровнем когнитивных функций (по 64 и 56 животных соответственно). Эксперимент одобрен Этическим комитетом ФБОУ ВО ЯГМУ Минздрава России (протокол № 8 от 24.03.2016 г.) и выполнен в соответствии с соблюдением «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных», Хельсинкской декларации 1975 г. и ее пересмотренного варианта 2000 г. и этических норм и рекомендаций по гуманному обращению с животными, используемыми в экспериментальных и других научных целях (Приказ Минздрава России от 01.04.2016 г. № 199 «Об утверждении Правил надлежащей лабораторной практики»). Щитовидную железу фиксировали в 10%-м нейтральном забуференном формалине, проводку осуществляли промежуточными смесями Блик. На серийных микротомных срезах (5 мкм), окрашенных гематоксилином-эозином Майера, определяли высоту тиреоидного эпителия фолликулов (Ht), средний диаметр фолликула (Df), площадь единичного островка интерфолликулярного эпителия (Si). Также определялась удельная доля гемокапилляров на срезе (Sh) в процентах от общей площади среза. Статистический анализ полученных результатов проводили с помощью программного пакета «StatSoft Statistics v6.0». Для оценки связи между исследуемыми показателями использовали коэффициент корреляции Кендала. Значимость различий измеряемых параметров оценивали с помощью непараметрического критерия Манна - Уитни для двух независимых выборок. Значения p < 0,05 рассматривали как значимые различия. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Средняя высота эпителия фолликулов щитовидной железы в группе сравнения (прооперированные без нагрузки) изменялась фазно: сначала достоверно снижалась, по отношению к показателям группы контроля, а затем, начиная с трех недель исследования, постепенно нарастала, превышая к 90-м суткам после начала моделирования показатели контроля (табл. 1). Эта динамика была характерна и для ВУК, и для НУК подгрупп. Однако для подгруппы с ВУК диапазон изменений был шире: снижение в первой фазе было ниже, а рост на протяжении 30-90 суток эксперимента более значимый. Средний диаметр фолликулов у животных с ВУК на протяжении 6-8 суток был меньше, чем в альтернативной подгруппе с НУК. В дальнейшем его динамика в обеих подгруппах однонаправ-л е н н а я и во многом аналогична динамике высоты тироцитов, что отражает уменьшение объема фолликула при росте синтетической активности тиро-ц и т о в. Таблица 1 Показатели активности тиреоидного эпителия фолликулов, мкм Показатель Высота тиреоидного эпителия фолликулов Средний диаметр фолликула группа сравнения экспериментальная группа группа сравнения экспериментальная группа ВУК НУК ВУК НУК ВУК НУК ВУК НУК Контроль 10,2 ± 0,7 9,3 ± 0,8 - - 45,0 ± 2,2 48,5 ± 2,1 - - 1 сут. 9,4 ± 0,4 8,9 ± 0,4 - - 49,5 ± 2,3 53,0 ± 2,4 - - 6 сут. 6,0 ± 0,3 8,3 ± 0,3 - - 37,5 ± 1,5 53,3 ± 2,5 - - 8 сут. 5,8 ± 0,3 7,3 ± 0,3 6,1 ± 0,2* 8,0 ± 0,3*л 38,5 ± 1,6 53,3 ± 2,2 43,2 ± 1,8Л 58,7 ± 2,4* 14 сут. 7,4 ± 0,3 7,6 ± 0,3 6,5 ± 0,3*Л 6,7 ± 0,3*л 41,1 ± 1,8 46,0 ± 1,9 41,9 ± 1,7* 35,4 ± 1,4*л 21 сут. 9,7 ± 0,4 8,5 ± 0,3 8,4 ± 0,4*л 7,9 ± 0,3* 57,7 ± 2,8 49,2 ± 2,4 40,6 ± 1,7*л 39,6 ± 1,7*л 28 сут. 8,6 ± 0,4 9,7 ± 0,4 9,4 ± 0,4Л 10,5 ± 0,5 58,2 ± 2,4 55,4 ± 2,4 35,1 ± 1,8*л 44,4 ± 1,9*л 35 сут. 7,6 ± 0,3 13,4 ± 0,6 10,1 ± 0,5Л 14,6 ± 0,7* 58,6 ± 2,4 60,7 ± 2,6 30,5 ± 1,4*л 39 ± 1,9*л 60 сут. 9,8 ± 0,5 7,6 ± 0,3 7,8 ± 0,3*л 6,5 ± 0,3*л 47,5 ± 2,2 45,8 ± 2,2 53,3 ± 2,2*л 51,7 ± 2,3Л 90 сут. 12,0 ± 0,5 10,0 ± 0,5 6,9 ± 0,3*л 7,5 ± 0,4*л 46,2 ± 2,3 40,8 ± 1,8 32 ± 1,4*л 47,9 ± 2Л * Различия с группой контроля достоверны; Л - различия с группой сравнения достоверны. Удельная площадь перифолликулярных гемокапилляров на срезе (Sh) (табл. 2) изменяется синхронно с диаметром фолликула (Df). В первые сутки показатель снижается в подгруппе с ВУК и нарастает в подгруппе с НУК, в дальнейшем в обеих подгруппах возвращается к уровню интактных животных. В дальнейшем Sh, повторяя динамику показателя средней высоты тироцитов и среднего диаметра фолликула, на 35-е сутки увеличивается в подгруппе с НУК, на 90-е сутки - в подгруппе с ВУК. Изменения площади единичного островка интерфолликулярного эпителия близки к динамике Sh, о чем свидетельствуют достоверные коэффициенты корреляции (т = 0,49, для ВУК и т = 0,63 для НУК, p < 0,05). Таблица 2 Показатели интерфолликулярных островков эпителия и элементов стромы Показатель Площадь еди интерфолликуля ничного островка рного эпителия, мкм2 С ред няя удельн ая доля перифолликулярных гемокапилляров на срезе, % группа сравнения экспериментальная группа группа сравнения экспериментальная группа ВУК НУК ВУК НУК ВУК НУК ВУК НУК Контроль 106,2 ± 4,4 46,1 ± 1,9 - - 2,3 ± 0,1 2,6 ± 0,1 - - 1 сут. 123,7 ± 6,0 86,5 ± 4,1 - - 2,7 ± 0,1 4,3 ± 0,2 - - 6 сут. 75,4 ± 3,2 93,9 ± 3,8 - - 2,0 ± 0,1 3,8 ± 0,2 - - 8 сут. 88,5 ± 4,3 109,1 ± 5,1 101,3 ± 4,5Л 122,5 ± 5,1*л 3,6 ± 0,2 3,3 ± 0,2 2,9 ± 0,1*Л 2,9 ± 0,1*л 14 сут. 110,5 ± 4,8 90,3 ± 3,7 84,9 ± 3,6*л 75,2 ± 3,0*л 4,0 ± 0,2 4,5 ± 0,2 3,9 ± 0,2* 2,9 ± 0,1*л 21 сут. 166,1 ± 7,8 82,9 ± 3,9 119,4 ± 5,6Л 89,0 ± 4,3*л 4,2 ± 0,2 3,9 ± 0,2 3,8 ± 0,2* 3,8 ± 0,2* 28 сут. 204,9 ± 8,3 116,3 ± 4,7 142,9 ± 6,4*л 111,5 ± 4,9* 3,9 ± 0,2 4,3 ± 0,2 3,9 ± 0,2* 4,9 ± 0,2*л 35 сут. 244,6 ± 11 217,6 ± 10,7 163,0 ± 6,6*л 75,3 ± 3,1*л 3,6 ± 0,1 6,6 ± 0,3 3,9 ± 0,2* 7,4 ± 0,3*л 60 сут. 176,5 ± 8,2 78,8 ± 3,2 116,8 ± 5,4*л 166,3 ± 7,5*л 4,3 ± 0,2 4,7 ± 0,2 7,0 ± 0,3*л 4,2 ± 0,2*л 90 сут. 238,2 ± 11,0 67,8 ± 3 38,9 ± 1,7*л 61,2 ± 2,5* 8,2 ± 0,4 5,0 ± 0,2 5,8 ± 0,3*л 3,9 ± 0,2*л * Различия с группой контроля достоверны; Л - различия с группой сравнения достоверны. В экспериментальной группе однодневная физи- отмечается смещение максимальных значений Ht ческая нагрузка уже с первых суток вызывает достовер- в подгруппе ВУК с 60-90-х суток на 21, 28, 35-е сутный рост Ht и Si и при этом снижение Sh. В дальнейшем ки исследования. В подгруппе с НУК достоверных изменений не происходит. Таким образом, имеющаяся в группе сравнения гетерохрония изменений при гипоксии между группами с ВУК и НУК под влиянием физической нагрузки нивелируется. Это сопряжено со значительным снижением смертности в подгруппе ВУК, выявленным нами в эти сроки в предыдущих исследованиях [4]. В эти же сроки в подгруппе ВУК под влиянием физической нагрузки достоверно снижается диаметр фолликулов, что может быть расценено как выброс тиреоидных гормонов в кровеносное русло (табл. 1). Однако Sh в эти сроки по отношению к группе сравнения не изменяется (табл. 2). Это позволяет предположить, что рост секреции не связан с дилатацией перифолликулярных гемокапилляров, а обусловлен, в основном, влиянием центральной нервной системы. Площадь интерфолликулярного эпителия в обеих подгруппах под воздействием физической нагрузки снижается (табл. 2). В наших предыдущих исследованиях продемонстрированы особенности нейроастроцитарных коммуникаций в зависимости от уровня когнитивных способностей особи [5]. Многочисленные работы демонстрируют ведущую роль астроцитов и астронейральных коммуникаций при развитии церебральной гипоксии [10]. Очевидно, что одним из регуляторных механизмов в этих условиях является активность щитовидной железы [8, 9]. Последняя может оказывать влияние как на энергетический обмен в нейронах и астроцитах, так и на нейрогенез, регулируя вектор дифференци-ровки нейральных прогениторных клеток [12]. Выявленное нами в ходе текущего исследования активное участие щитовидной железы не только в развитии церебральной гипоксии, но и в нейропротектор-ных механизмах, вызванных физической нагрузкой, у особей с высоким уровнем когнитивных способностей потенциально является важным компонентом индивидуализированной терапии при ишемическом повреждении головного мозга. Кроме того, смещение пиков фолликулярной активности с более позднего периода на более ранний и ликвидация межгруппо-вой гетерохронии подтверждают высказанную нами ранее концепцию о перезапуске адаптационнокомпенсаторных механизмов при церебральной гипоперфузии под влиянием физической нагрузки [6]. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, однократная физическая нагрузка вызывает рост активности щитовидной железы при церебральной гипоперфузии. В дальнейшем ее ежедневное повторение, очевидно, приводит к перезапуску адаптационно-компенсаторного синдрома со стороны структур щитовидной железы животных с ВУК, сопровождается более длительным ростом активности тиреоидного эпителия под влиянием физических нагрузок - вплоть до 35-х суток после начала эксперимента. Положительный эффект физических нагрузок в подгруппе с ВУК подтверждается снижением смертности в этой подгруппе

About the authors

V. V Krishtop

ITMO University

Email: chrishtop@scamt-itmo.ru

T. A Rumyantseva

FSBEI HE «Yaroslavl State Medical University» of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

V. G Nikonorova

FSBEI HE «Ivanovo State Agricultural Academy named after D.K. Belyaev»

References

Supplementary files