Введение

Жизнь человека и животных связана с постоянным изменением режимов освещенности [1; 2]. Почти все процессы в организме связаны и зависят от данной цикличности [3; 4]. Десинхроноз - это нарушение естественных биоритмов организма. Организм современного человека постоянно подвергается изменениям естественного цикла освещенности как на работе (на ночных дежурствах, при сменной работе), так и в повседневной жизни (смена часовых поясов, длительное пребывание за компьютером и телефоном) [5; 6]. Данные изменения освещенности могут быть причиной светового десинхроноза [7; 8]. Он может приводить к развитию большого количества патологий в органах, в том числе опухолевых процессов [9; 10]. В кишечнике нарушение циклов освещенности приводит к функциональным изменениям, нарушениям микрофлоры [11; 12] и различным заболеваниям [13]. Нарушение сна может способствовать обострению хронических заболеваний кишечника [14].

Целью данной работы является изучение морфологических изменений в двенадцатиперстной кишке, возникающих при световом десинхронозе в эксперименте на белых крысах.

Материалы и методы исследования

Данное исследование было выполнено на базе научной лаборатории кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии СГМУ им. В. И. Разумовского Минздрава России. Исследование проводили в соответствии с декларацией Всемирной медицинской ассоциации о гуманном отношении к животным (Хельсинки, 2000 г.), Женевской конвенцией “International Guiding Principles for Biomedical Research Involving Animals” (Geneva, 1990), а также после представления работы в этическом комитете ФГБОУ ВО «СГМУ им. В. И. Разумовского» Минздрава России (протокол № 4 от 06.12.2016). Эксперименты проведены на белых беспородных крысах-самцах. Животных разделили на четыре группы: 1-я группа – контрольная, включала 10 крыс. Данная группа животных находилась в условиях естественного освещения. 2, 3 и 4-я группы были опытными, в каждой группе по 10 животных. Продолжительность светового десинхроноза во 2-й группе составляла 10 дней, в 3-й группе – 21 день, в 4-й группе – 30 дней. Для формирования десинхроноза авторы применяли модель искусственного освещения как в дневное, так и в ночное время, режим света с постоянным, непрерывным искусственным освещением в лаборатории мощностью 300 лк в светлое и 500 лк в темное время суток. Животных из эксперимента выводили путем передозировки препаратов для наркоза (внутримышечная комбинация Телазола (Zoetis Inc, США) в дозе 0,1 мл/кг и Ксиланита («Нита-Фарм», Россия) в дозе 0,3 мл/кг). Затем у животных забирали фрагмент двенадцатиперстной кишки с последующей фиксацией в 10%-ном растворе нейтрального формалина, обезвоживанием в спиртах возрастающей концентрации (80-100º). С помощью микротома готовили срезы толщиной 3-5 мкм, которые окрашивали гематоксилином и эозином, с последующим морфологическим и морфометрическим исследованием. Морфометрию проводили на микровизоре mVizo-103.

Полученные данные обрабатывали статистически на программе Statistica 10 (StatSoft®, США). Статистически значимыми считали изменения при p<0,05. Для каждого исследуемого параметра вычисляли медиану (Ме) и межквартильный размах. Для определения статистически значимых морфологических изменений у животных с разной длительностью светового десинхроноза авторы использовали U-критерий Манна - Уитни, сравнивали изменения в опытных группах с группой контроля.

Результаты исследования и их обсуждение

У крыс 2, 3 и 4-й групп в слизистой оболочке двенадцатиперстной кишки форма ворсин была пальцевидная или ветвистая, что соответствовало норме. При морфометрии толщина стенки двенадцатиперстной кишки у крыс контрольной группы в среднем составляла 500 мкм, слизистой оболочки - 375 мкм; во 2-й группе толщина стенки кишки была 490 мкм, слизистой оболочки - 390 мкм; в 3-й и 4-й группах толщина стенки кишки в среднем составляла 510-515 мкм, слизистой оболочки 390-395 мкм. Толщина стенки и слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки увеличивалась при световом десинхронозе в опытных группах (табл.), однако данные изменения были статистически не значимы.

Толщина стенки и количество лимфоцитов в эпителии ворсин слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки крыс

Примечания: в каждом случае приведены медиана, верхний и нижний квартили; 
* - обозначает статистически значимые изменения (p<0,05) по сравнению с контрольной группой.

В ворсинах покровного эпителия во 2-й группе животных были слабые признаки десквамации. В 3-й группе по сравнению с контролем увеличивалась десквамация эпителия ворсин в среднем на 15%, в 4-й группе на 30%. Щеточная каемка покровного эпителия ворсин была сохранена, в отдельных участках слегка увеличена во 2-й группе крыс. В 3-й и 4-й группах животных высота ее снижалась и отмечались очаговые признаки ее десквамации. В эпителии ворсин и крипт слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки у крыс 2-й группы было снижено количество и размер бокаловидных клеток (при подсчете на микровизоре в среднем 26,5 в поле зрения, х250). В 3-й группе животных количество и размер бокаловидных клеток соответствовал группе контроля (при подсчете на микровизоре в среднем 67,4 в поле зрения, х250). В 4-й группе животных размер и количество данных клеток резко увеличивался (при подсчете на микровизоре медиана составила 181,5 клеток, х250, рис. 1). Обнаружены статистически значимые изменения в количестве бокаловидных клеток у крыс 4-й группы по сравнению с контрольной. Ядра в эпителии ворсин и крипт в слизистой оболочке животных всех групп были округлой формы, диаметр их составлял в среднем 14 мкм.

Во 2-й группе животных в эпителии ворсин увеличивалось количество митозов (в среднем 3 в поле зрения, х400). Количество интраэпителиальных лимфоцитов в слизистой оболочке двенадцатиперстной кишки было: в ворсинах в среднем - 11, в криптах - 2 в поле зрения х400. В собственной пластинке слизистой оболочки выявлено полнокровие сосудов без признаков пролиферации эндотелия и диапедеза эритроцитов (рис. 2А); в подслизистой и мышечной оболочках также имело место полнокровие сосудов.

В 3-й группе крыс увеличивалось количество митозов в эпителии крипт до 6, в эпителии ворсин их число снижалось до 2 в поле зрения х400. Количество внутриэпителиальных лимфоцитов в ворсинах слизистой оболочки составило в среднем 20 (статистически значимое увеличение по сравнению с контрольной группой), в криптах - 9,5 в поле зрения (табл.); в собственной пластинке слизистой оболочки - полнокровие сосудов, мелкие диапедезные кровоизлияния (рис. 2Б); в подслизистой и мышечной оболочках двенадцатиперстной кишки - полнокровие сосудов, слабо выраженная инфильтрация лимфоцитами.

В 4-й группе животных, как и в 3-й группе, наблюдали снижение количества митозов в эпителии ворсин до 1-2, в эпителии крипт количество митозов возрастало в среднем до 5-6 в поле зрения. Число внутриэпителиальных лимфоцитов в ворсинах слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки увеличивалось в среднем до 20, в криптах - до 15 в поле зрения (это увеличение было статистически значимым по сравнению с группой контроля); в собственной пластинке слизистой оболочки отмечали мелкоочаговые кровоизлияния, эрозии (рис. 3А.); в подслизистой и мышечной оболочках сосуды были резко полнокровны (рис. 3Б).

При изучении авторами воспалительной инфильтрации в собственной пластинке слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки животных второй группы количество эозинофилов в среднем составило 9, лимфоцитов - 10, нейтрофилов и плазмоцитов - 0-2 в поле зрения х400.

Рис. 1. Количество бокаловидных клеток в эпителии крипт и ворсин двенадцатиперстной кишки у крыс во 2-й (А), 3-й (Б), 4-й группе (В). А - снижение числа бокаловидных клеток в эпителии крипт и ворсин у крыс во 2-й группе. Б - увеличение числа бокаловидных клеток в слизистой оболочке крыс 3-й группы. В - увеличение числа и размера бокаловидных клеток в слизистой оболочке крыс 4-й группы. Окраска гематоксилином и эозином. Бокаловидные клетки помечены на микровизоре, х250 (фото авторов)

Рис. 2. Нарушение кровообращения в слизистой оболочке двенадцатиперстной кишки.

А - полнокровие сосудов в ворсинах двенадцатиперстной кишки у животных 2-й группы.

Б - диапедезные кровоизлияния в слизистой оболочке кишки у крыс 4-й группы.

Окраска гематоксилином и эозином, х800 (фото авторов)

Рис. 3. Морфологические изменения в слизистой и подслизистой оболочках двенадцатиперстной кишки у крыс 4-й группы. А - эрозии в слизистой оболочке двенадцатиперстной кишки. Б - полнокровие, диапедезные кровоизлияния в подслизистой оболочке. Окраска гематоксилином и эозином, х250 (фото авторов)

В 3-й группе крыс в собственной пластинке слизистой оболочки увеличивалось количество эозинофилов в среднем до 12, плазмоцитов до 10, лимфоцитов до 15 в поле зрения, х400. В 4-й группе животных количество эозинофилов составило в среднем 20, плазмоцитов - 14, лимфоцитов - 30, нейтрофилов - 5 в поле зрения, х400. Статистически значимые изменения количества плазмоцитов и лимфоцитов по сравнению с контролем выявлены в 3-й и 4-й группах животных.

В стенке двенадцатиперстной кишки у крыс при световом десинхронозе основные морфологические изменения развивались в пределах слизистой оболочки. На 10-й день светового десинхроноза (2-я группа животных) морфологические изменения выявлены только в пределах ворсин слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки. Эти изменения носили компенсаторно-приспособительный характер и развивались в ответ на микроповреждение поверхностного эпителия. На 21-й день светового десинхроноза авторами отмечались полнокровие, кровоизлияния в слизистой оболочке и подслизистом слое кишки. Увеличение количества лимфоцитов в эпителии ворсин и крипт, эозинофилов и плазмоцитов в собственной пластинке слизистой оболочки было связано с реакцией организма на повреждение в виде воспаления. В данной группе животных компенсаторные механизмы преобладали на уровне крипт слизистой оболочки и заключались в увеличении митотической активности. Таким образом, световой десинхроноз в течение 21 дня у крыс сопровождался повреждением ворсин слизистой оболочки и изменениями компенсаторного характера в криптах. На 30-е сутки светового десинхроноза авторы отмечали нарушения кровообращения в слизистой оболочке, подслизистом слое кишки, кровоизлияния, эрозии слизистой оболочки, увеличение выраженности клеточной инфильтрации.

Нарушения кровообращения при световом воздействии в различных органах, в том числе кишечнике, согласуются с результатами других авторов и свидетельствуют о нарушении механизмов регуляции микроциркуляции при световом десинхронозе [15]. Нарастающая в зависимости от длительности светового десинхроноза клеточная инфильтрация в слизистой оболочке двенадцатиперстной кишки также согласуется с работами других авторов [16].

Заключение

Таким образом, в экспериментальном исследовании на белых беспородных крысах-самцах с постоянным, непрерывным искусственным освещением световой десинхроноз продолжительностью более 10 суток ассоциируется со структурными морфологическими изменениями в двенадцатиперстной кишке в виде нарушения кровообращения, образования эрозий и клеточной инфильтрации.