Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

MORPHOMETRIC PARAMETERS OF ADRENAL GLANDS OF WHITE RATS BY KEEPING IN CONDITIONS OF NATURAL AND ARTIFICIAL PHOTOMODES

Kargina M.V. 1 Kotelnikova S.V. 1 Kotelnikov A.V. 1
1 Astrakhan state technical university
Исследованы морфометрические показатели надпочечников белых крыс обоего пола в разные сезоны года. У животных были выявлены половые различия как в общей площади надпочечников, так и в размерах их зон. Площадь зон надпочечников самок была выше по сравнению с самцами. Особенно сильно эти различия проявлялись в зимний период. В данный сезон года все исследуемые морфометрические показатели (объем клеток, объем ядер, объем ядрышек) во всех зонах коры надпочечников выше у самок по сравнению с самцами. В сетчатом слое изученные морфометрические показатели выше у самок также в переходные сезоны года (весенний и осенний). В мозговом слое изученные морфометрические показатели выше у самок, по сравнению с самцами, во все сезоны года. В условиях темновой депривации наблюдается увеличение площадей коркового и мозгового вещества у животных обоего пола. В клубочковом и сетчатом слоях самцов в условиях темновой депривации наблюдалось увеличение объемов клеток, ядер и ядрышек, а в столбчатом слое произошло только увеличение объемов ядрышек. В условиях световой депривации у самцов произошло снижение площади коркового вещества. Световая депривация не влияет на общую площадь коркового и мозгового вещества надпочечников самок. У самок при обоих видах депривации произошло увеличение всех изученных показателей в столбчатом слое, а в клубочковом только увеличение объемов ядрышек. В мозговом веществе надпочечников самцов под влиянием темновой депривации произошло увеличение всех изученных морфометрических показателей.
This article examines the morphometric parameters of the adrenal glands of male and female white rats in different seasons of the year. Sexual distinctions have been revealed both in the total area of the adrenal glands and in the areas of their zones. The area of the zones of the adrenal glands of the females was higher in comparison with the males. Especially strongly these distinctions revealed themselves during the winter period. In this season of the year all the examined morphometric parameters (volume of cells, volume of karyon, volume nucleolus) in all the zones of the adrenal cortex were higher in the females in comparison with the males. In the reticular layer the studied morphometric parameters were also higher in the females during the transitive seasons of the year (spring and autumn). In the adrenal medulla the studied morphometric parameters were higher in the females in comparison with the males in each season of the year. In conditions of dark deprivation in the animals of both sexes was observed an increase of the total area of the adrenal cortex and the adrenal medulla. In the zona glomerulosa and reticular layer of the males in conditions of dark deprivation was observed an increase in the volumes of the cells, karyon and nucleolus, and in the zona fasciculate there was only an increase in the nucleolus volumes. In conditions of light deprivation in the males there was a decrease in the area of the adrenal cortex. Light deprivation did not influence the total area of the adrenal cortex and adrenal medulla of the female adrenal glands. In the females by both types of deprivations there was an increase in all the studied parameters in the zona fasciculate, while in the zona glomerulosa there was only an increase in the nucleolus volumes. In the male adrenal medulla under the influence of dark deprivation there was an increase in all the studied morphometric parameters.
a season of year
dark deprivation
light deprivation
photomode
adrenal glands

Введение

Под контролем надпочечников находятся рост, развитие и функциональная активность органов и тканей. Надпочечники обеспечивают гормональную регуляцию обмена веществ, а также принимают участие в развитии адаптационных реакций организма к постоянно изменяющимся условиям окружающей среды [4; 2]. Адекватное функционирование надпочечников способствует обеспечению необходимого взаимодействия целого ряда систем, отвечающих за сохранность организма и возможность его выживания в условиях повреждения отдельных клеток [3]. Одним из факторов, способных приводить к развитию стресса, является нарушение режима освещенности. Так называемое «световое загрязнение», то есть освещение, влияющее на человека в ночное время, на сегодняшний день является частью современной жизни [1]. Также существует много спорных и нерешенных вопросов в отношении функционирования надпочечников в различные сезоны года.

Целью работы стало изучение морфометрических показателей надпочечников белых крыс обоего пола в условиях естественных и искусственных фоторежимов.

Материалы и методы

Исследования были выполнены на беспородных белых крысах, альбиносах серой крысы Rattus norvegicus, общим количеством - 72 особи. Для выявления сезонных различий морфометрических показателей надпочечников исследования были проведены в четыре сезона года: зимой (январь), весной (апрель), летом (июль), осенью (октябрь). Для изучения влияния роли светового фактора на морфометрические показатели надпочечников были выполнены эксперименты со световой и темновой депривацией. Животных в течение 45 дней содержали в условиях постоянной темноты и постоянного освещения. После декапитации надпочечники животных фиксировали в смеси Буэна. Последующую заливку в парафин осуществляли стандартным способом. Срезы толщиной 5 мкм (средняя часть органа) окрашивали гематоксилином Гарриса - эозином. Для измерения морфологических показателей фотографии срезов переводили в электронный вид и обрабатывали с помощью инструмента «Измерение» программы Photoshop.

Поскольку размеры клеток, ядер и ядрышек в большинстве случаев адекватны интенсивности клеточного белкового синтеза, а высокая функциональная активность клетки часто сопровождается увеличением объема ядрышка, были замерены и рассчитаны объемы клеток, ядер и ядрышек. Увеличение размеров ядер, по мнению Я. Е. Хесина (1967), предполагает повышение функциональной активности клеток. Также функциональное состояние надпочечников можно оценивать по размерам секреторных клеток [6]. В процессе эксперимента было сделано около двухсот замеров диаметров клеток, ядер и ядрышек в каждой группе. В результате статистической обработки результатов были найдены средние значения изучаемых параметров и ошибки средних. Вопрос о значимости различий решался с помощью t-критерия Стьюдента. Значимыми считали различия при p < 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

При сравнении морфометрических показателей надпочечников во все сезоны года было обнаружено, что наименьшие показатели в площади надпочечников и площади коркового вещества приходились на летний период, а наибольшие осенью. Площадь мозгового вещества самок была менее подвержена изменениям по сезонам года, по сравнению с самцами (табл. 1).

В наших экспериментах объемы клеток, ядер и ядрышек зон коркового вещества надпочечников самцов были максимальны в весенний и летний сезоны. Данные морфометрические показатели могут свидетельствовать о наиболее высокой функциональной активности надпочечников в эти сезоны. У самок же наибольшие объемы клеток, ядер и ядрышек в клубочковом и столбчатом слое были отмечены в контрастные сезоны.

Наибольшие морфометрические показатели в сетчатом слое, наблюдаемые у животных обоего пола в весенний период, могут быть связаны с выработкой половых гормонов.

Таблица 1

Морфометрические показатели надпочечников самцов и самок белых крыс в разные сезоны года, мм2

Сезон

Пол

животных

Площадь

надпочечника

Площадь

мозгового

вещества

Площадь

коркового

вещества

Лето

Самцы

4±0,2

0,9±0,05

3±0,1

Самки

5±0,2

0,8±0,03

4±0,20

Зима

Самцы

5±0,3

0,7±0,05

4±0,3

Самки

6±0,20

0,8±0,040

5±0,20

Осень

Самцы

6±0,2

0,9±0,1

5±0,1

Самки

7±0,200

0,9±0,05

6±0,1000

Весна

Самцы

5±0,2

0,7±0,05

4±0,1

Самки

6±0,30

0,7±0,05

5±0,200

Примечание: ° - половые отличия;

0 - р < 0,05; 00 - р < 0,01; 000 - р < 0,001.

В мозговом веществе надпочечников максимальные морфометрические показатели наблюдались весной, возможно, это увеличение можно рассматривать как адаптацию к повышению температуры окружающей среды [5].

При сравнении морфометрических показателей самцов и самок было отмечено, что площадь коркового вещества самок больше этого показателя у самцов во все сезоны года (летом на 16 % (р<0,05), зимой на 28 % (р<0,05); осенью на 18 % (р<0,05), весной на 17 % (р<0,01).

В результате эксперимента было отмечено, что у самцов во всех слоях коркового вещества морфометрические показатели наибольшие в летний и весенний периоды. У самок наибольшие показатели наблюдаются в клубочковом и столбчатом слое в зимний и летний периоды, а в сетчатом слое в зимний и весенний периоды.

В результате эксперимента было отмечено, что в зимний период в столбчатом слое все исследуемые структуры у самок больше чем у самцов, в летний, напротив, объем ядрышек больше у самцов. В сетчатом слое исследуемые структуры у самок больше осенью, зимой и весной. У самцов, напротив, летом. В клубочковом слое у самок морфометрические показатели выше зимой и летом, а у самцов осенью (табл. 2).

В условиях световой депривации у самцов произошло снижение площади коркового вещества на 17 % (р<0,01). В условиях темновой депривации у животных обоего пола произошло уменьшение площади коркового вещества на 13 % (р<0,01) у самок и на 25 % (р<0,001) у самцов. Мозговое вещество, напротив, увеличилось на 21 % (р<0,05) у самцов и на 19 % (р<0,05) у самок (табл. 3).

Таблица 2

Морфометрические показатели коркового и мозгового вещества надпочечников самцов и самок белых крыс в разные сезоны года, мкм3

Корковое вещество надпочечников

Клубочковый слой

Сезон

Пол

V клетки

V ядра

V ядрышка

 

 

 

 

 

Зима

Самцы

29±1,9

3±0,1

0,006±0,00042

Самки

52±2,3000

5±0,1000

0,01±0,0007000

Весна

Самцы

28±1,1

4±0,1

0,008±0,0005

Самки

37±2,100

4±0,1

0,008±0,0005

Лето

Самцы

55±4,0

3,8±0,1

0,01±0,001

Самки

39±2,100

4±0,10

0,02±0,00110

Осень

 

Самцы

22±1,1

3±0,1

0,006±0,0003

Самки

21±1,3

3±0,1

0,005±0,00020

Столбчатый слой

Сезон

Пол

V клетки

V ядра

V ядрышка

Зима

Самцы

32±2,0

3,36±0,108

0,006±0,0004

Самки

60±3000

5,47±0,156000

0,01±0,0008000

Весна

Самцы

36±2,0

3,44±0,099

0,009±0,0004

Самки

38±2,0

4,70±0,150000

0,009±0,0006

Лето

Самцы

37±2,2

4,12±0,100

0,018±0,0009

Самки

43±2,4

4,70±0,1730

0,01±0,0008000

Осень

Самцы

28±1,3

3,66±0,111

0,005±0,0003

Самки

28±1,3

3,51±0,119

0,006±0,0003

Сетчатый слой

Сезон

Пол

V клетки

V ядра

V ядрышка

Зима

Самцы

21±1,1

2,53±0,095

0,005±0,0004

Самки

44±3,4000

4,53±0,172000

0,01±0,0008000

Весна

Самцы

24±1,6

2,83±0,117

0,008±0,0004

Самки

26±1,2

3,29±0,09100

0,012±0,0006000

Лето

Самцы

24±1,5

3,05±0,098

0,015±0,0009

Самки

32±1,700

2,50±0,1480

0,007±0,0004000

Осень

Самцы

18±0,7

2,30±0,075

0,005±0,0003

Самки

23±1,100

2,77±0,08300

0,008±0,0006000

Мозговое вещество надпочечников

Сезон

Пол

V клетки

V ядра

V ядрышка

Зима

Самцы

44±2,8

5,06±0,179

0,005±0,0004

Самки

46±2,1

6,48±0,188000

0,007±0,000300

Весна

Самцы

44±2,0

6,67±0,221

0,007±0,0003

Самки

54±3,10

7,59±0,2420

0,01±0,00045000

Лето

Самцы

54±2,7

6,00±0,152

0,005±0,0002

Самки

56±3,2

7,22±0,202000

0,008±0,0005000

Осень

Самцы

31±1,5

5,49±0,168

0,005±0,0003

Самки

43±1,800

6,50±0,19100

0,005±0,0002

Примечание: 0- половые отличия

0 - р < 0,05; 00 - р < 0,01; 000 - р < 0,001.

Таблица 3

Влияние искусственных фоторежимов на морфометрические показатели надпочечников самцов и самок белых крыс, мм2

Пол

группа

Площадь надпочечника

Площадь мозгового вещества

Площадь коркового вещества

Самцы

К

5,6±0,2

0,9±0,06

5±0,14

Т.Д.

4,7±0,1**

1,1±0,04*

3,55±0,1***

С.Д.

5±0,164*

1±0,04

4±0,13**

Самки

К

6,7±0,2

0,9±0,05

6±0,14

Т.Д.

6±0,1*

1,1±0,05*

5±0,094**

С.Д.

6±0,1**

1±0,02

4,8±0,1

Примечание: * - отличия по влиянию депривации

* - р < 0,05; ** - р < 0,01; *** - р < 0,001.

На фоне снижения площади коркового вещества в условиях темновой депривации у самцов произошло увеличение объемов клеток в столбчатом и сетчатом слоях на 29 % (р<0,05) и 17 % (р<0,05) соответственно (табл. 3). Также было замечено уменьшение объемов ядрышек в клубочковом слое на 19 % (р<0,05) и объемов ядер в столбчатом слое на 11 % (р<0,01). У самок же произошло увеличение объемов клеток в клубочковом и столбчатом слоях на 30 % (р<0,01), объем ядрышек в данных слоях увеличился на 20 % (р<0,01) и на 35 % (р<0,01) соответственно. В сетчатом слое у самок было отмечено увеличение объемов ядер на 10 % (р<0,05) и уменьшение объемов ядрышек на 38 % (р<0,001). В мозговом слое у самцов произошло увеличение объемов клеток на 22 % (р<0,05) и уменьшение объемов ядрышек на 18 % (р<0,05). У самок отмечено только уменьшение объемов ядер на 9 % (р<0,05).

Увеличение площади мозгового вещества у самцов произошло на фоне увеличения объемов клеток на 38 % (р<0,001) и ядрышек на 44 % (р<0,001). У самок же исследуемые морфометрические показатели не изменились. В клубочковом слое у животных обоего пола произошло увеличение объемов ядрышек на 33 % (р<0,01). Изменения объемов клеток и ядер были отмечены только у самцов, что выразилось в увеличении объемов клеток на 31 % (р<0,001) и ядер на 17 % (р<0,01). В столбчатом слое произошло увеличение объемов клеток и ядрышек у животных обоего пола. У самцов объем клеток увеличился на 26 % (р<0,01), у самок на 28 % (р<0,05), ядрышек на 33 % (р<0,01) и 39 % (р<0,01) соответственно. У самок в столбчатом слое было также отмечено увеличение объемов ядер на 19 % (р<0,001). В сетчатом слое у самцов было отмечено увеличение всех исследуемых морфометрических показателей: объем клеток увеличился на 36 % (р<0,001), ядер - на 22 % (р<0,001), ядрышек - на 31 % (р<0,01). У самок произошло увеличение только ядер, что составило 14 % (р<0,01) (табл. 4).

Таблица 4

Влияние искусственных фоторежимов на морфометрические показатели коркового и мозгового вещества надпочечников самцов и самок белых крыс мкм3

Корковое вещество надпочечников

Клубочковый слой

Пол

Группа

V клетки

V ядра

V ядрышка

Самцы

К

22,±1,14

2,9±0,08

0,006±0,0003

Т.Д.

32±1,7***

3,4±0,09**

0,009±0,0005**

С.Д.

20±1,3

2,7±0,1

0,004±0,0003*

Самки

К

21±1,3

2,6±0,1

0,005±0,0002

Т.Д.

22±1,2

3±0,1

0,007±0,0004**

С.Д.

30±1,8**

3±0,1

0,006±0,0004**

Столбчатый слой

Пол

Группа

V клетки

V ядра

V ядрышка

Самцы

К

28±1,3

3,66±0,111

0,005±0,0003

Т.Д.

37±2,2**

3,60±0,114

0,008±0,0006**

С.Д.

39±3,3*

3,26±0,080**

0,006±0,0004

Самки

К

28,15±1,3

3,51±0,119

0,006±0,0003

Т.Д.

39±3,2*

4,34±0,099***

0,01±0,001**

С.Д.

40±2,8**

4,31±0,132**

0,009±0,0008**

Сетчатый слой

Пол

Группа

V клетки

V ядра

V ядрышка

Самцы

К

18±0,7

2,3±0,075

0,005±0,0003

Т.Д.

29±1,5***

2,95±0,096***

0,007±0,0005**

С.Д.

22±1,4*

2,29±0,077

0,004±0,0003

самки

К

23±1,1

2,77±0,08

0,0085±0,0006

Т.Д.

25±1,4

3,21±0,081**

0,007±0,0004

С.Д.

27±1,3

3,07±0,087*

0,005±0,0003***

Мозговое вещество надпочечников

Пол

Группа

V клетки

V ядра

V ядрышка

Самцы

К

32±1,5

5,5±0,17

0,005±0,0003

Т.Д.

51±3,5***

5,7±0,19

0,009±0,0006***

С.Д.

40±3,2*

5±0,16

0,004±0,0003*

Самки

К

43±2,0

6,5±0,19

0,005±0,0002

Т.Д.

42±2,0

6,2±0,17

0,005±0,0003

С.Д.

51±3,2

6±0,17*

0,0055±0,0004

Примечание: * - отличия по влиянию депривации

* - р < 0,05; ** - р < 0,01; *** - р < 0,001.

Заключение

В изучении сезонных отличий в морфометрических параметрах надпочечников наибольшие значения для самцов были характерны для летнего периода, то есть в период, когда длина светового дня максимальна. Таким образом, данные, полученные в экспериментах с депривацией, соотносятся с сезонной активностью коркового слоя надпочечников самцов. По данным Я. И. Бичкоева (2009), уменьшение морфометрических показателей коры надпочечников самцов происходит в период с минимальной продолжительностью светового дня, что согласуется с нашими данными.

Мозговой слой надпочечников самок устойчив к обоим видам депривации, а у самцов происходит увеличение морфометрических показателей только при темновой депривации. Также наиболее высокие морфометрические показатели мозгового вещества у самцов были отмечены в летний период. Во все сезоны года были выявлены половые различия в морфометрических показателях надпочечников интактных животных. При этом площадь мозгового и коркового вещества у самок больше, чем у самцов. Наиболее существенные отличия наблюдаются зимой - в этот сезон у самок площадь мозгового вещества больше на 20 %, а площадь коркового вещества - на 22 % по сравнению с самцами. Наименьшие половые различия морфометрических показателей характерны для летнего и весеннего периодов. Световая депривация не влияет на общую площадь коркового и мозгового вещества надпочечников самок. В условиях темновой депривации наблюдается увеличение площадей коркового и мозгового вещества у животных обоего пола.

Рецензенты:

Курьянова Евгения Владимировна, доктор биологических наук, доцент кафедры физиологии и морфологии человека и животных ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет», г. Астрахань.

Мажитова Марина Владимировна, доктор биологических наук, доцент кафедры неорганической и биоорганической химии ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет», г. Астрахань.