ALTERED STRUCTURE AND FUNCTION OF RAT ADRENAL MEDULLA IN PUBERTY AFTER PRENATAL AND POSTNATAL EXPOSURE TO ENDOCRINE DISRUPTING CHEMICAL DICHLORODIPHENYLTRICHLOROETHANE

Яглова Н.В.¹, Цомартова Д.А.², Яглов В.В.³

¹Доктор медицинских наук, ²Кандидат медицинских наук, ³Доктор медицинских наук, профессор, ФГБНУ «НИИ морфологии человека»

СТРУКТУРНЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ МОЗГОВОГО ВЕЩЕСТВА НАДПОЧЕЧНИКОВ КРЫС В ПУБЕРТАТНОМ ПЕРИОДЕ, ПОДВЕРГАВШИХСЯ ВОЗДЕЙСТВИЮ НИЗКИХ ДОЗ ЭНДОКРИННОГО ДИСРАПТОРА ДИХЛОРДИФЕНИЛТРИХЛОРЭТАНА В ПРЕНАТАЛЬНОМ И ПОСТНАТАЛЬНОМ ЭТАПАХ РАЗВИТИЯ

Аннотация

Изучено влияние пренатального и постнатального воздействия низких доз эндокринного дисраптора дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ) на структуру и функцию мозгового вещества надпочечников крыс в пубертатном периоде. Исследование гистологических препаратов надпочечников показало задержку их развития к периоду полового созревания, а также выявило признаки снижения функциональной активности хромаффинных клеток и появление в них дистрофических изменений. Установлено, что у крыс, подвергавшихся воздействию ДДТ во внутриутробном периоде и после рождения, к периоду полового созревания отмечается снижение продукции адреналина клетками мозгового вещества надпочечников.

Ключевые слова: эндокринные дисрапторы, ДДТ, надпочечник, мозговое вещество.

Yaglova N.V.¹, Tsomartova D.A.², Yaglov V.V.³

¹MD, ²MD, ³MD, professor, Research Institute of Human Morphology

ALTERED STRUCTURE AND FUNCTION OF RAT ADRENAL MEDULLA IN PUBERTY AFTER PRENATAL AND POSTNATAL EXPOSURE TO ENDOCRINE DISRUPTING CHEMICAL DICHLORODIPHENYLTRICHLOROETHANE

Abstract

The impact of prenatal and postnatal exposure to low doses of endocrine disrupting chemical dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) on rat adrenal medulla structure and function in puberty  were studied. Histological  examination revealed retardation of the adrenal gland development compared to the control, signs of decreased activity and dystrophia of the chromaffine cells. Reduced adrenalin production in puberty was found in rats exposed to low doses of DDT in prenatal and postnatal development.

Keywords: endocrine disrupting chemicals, DDT, adrenal gland, adrenal medulla.

Введение.

Воздействие эндокринных дисрапторов на развитие желез внутренней секреции является одной из наиболее актуальной проблем фундаментальной и клинической эндокринологии [2]. Наиболее распространенным дисраптором, чьи низкие дозы регистрируются повсеместно, является дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ) [4]. Воздействие низких доз эндокринного дисраптора на развитие и функционирование надпочечников является малоизученным аспектом проблемы. Ранее проводившиеся исследования показали, что воздействие больших токсичных доз метаболита ДДТ 3-метилсульфонил ДДЭ вызывает некротические изменения в корковом веществе надпочечников крыс, в связи с чем он был предложен в качестве потенциального противоопухолевого препарата [3]. Однако воздействие низких доз ДДТ в пределах максимально допустимых уровней содержания в продуктах питания на развитие и функционирование как коркового, так и мозгового вещества надпочечников остается открытой проблемой.

Цель исследования – изучение структурных и функциональных изменений мозгового вещества надпочечников крыс в пубертатном периоде, подвергавшихся воздействию низких доз ДДТ в пренатальном и постнатальном этапах развития.

Материалы и методы.

Исследование проведено на самцах крыс Вистар (n=20) в возрасте шести недель, что соответствует наступлению пубертатного периода. В эксперименте моделировали воздействие низких доз ДДТ на развивающийся организм, предусмотренных максимально допустимыми уровнями  содержанием в продуктах питания [1], так как именно пищевые продукты являются  основным источником ДДТ для населения развитых стран.  Самцы опытной группы (n=10) были получены от самок, которые с момента ссаживания с самцами до перевода потомства на самостоятельное вскармливание получали водные растворы о,п-ДДТ с концентрацией 20мкг/л вместо питьевой воды. В дальнейшем потомство самостоятельно потребляло ДДТ в виде аналогичных водных растворов. Среднесуточное потребление ДДТ животными в эксперименте составило 2,90±0,13мкг/мл, что является кинетически обоснованной дозой, соответствующей потреблению ДДТ человеком с продуктами питания. Животные контрольной группы (n=10) были получены от интактных самок и в дальнейшем получали водопроводную воду. Предварительное исследование лабораторного корма и водопроводной воды на наличие ДДТ и его метаболитов были проведено методом газожидкостной хроматографии. Животных выводили из эксперимента передозировкой золетила. Надпочечники фиксировали в растворе Буэна, после стандартной проводки изготавливали гистологические препараты, которые окрашивали гематоксилином и эозином. Морфометрическое исследование проводили с помощью программы “Image ProPlus” и светового микроскопа “Leica DM2500”  (“Leica Microsystems”, Австрия). Кровь собирали в вакуумные пробирки с добавлением ЭДТА для получения плазмы. Содержание адреналина в плазме проводили после предварительной экстракции методом иммуноферментного анализа с помощью коммерческих наборов (“IBL International”, Германия). Статистическую обработку осуществляли с помощью пакета программ Statistica 7.0 (Statsoft  Inc., США).  Сравнение независимых групп по количественному признаку проводили с помощью t-критерия Стьюдента с учетом значений критерия Левена о равенстве дисперсий, критерия Манна-Уитни, χ². Различия считали статистически значимыми при  р<0,01.

Результаты и их обсуждение.

У крыс контрольной группы в пубертатном периоде надпочечники представляли собой шаровидные образования, покрытые соединительнотканной капсулой. При гистологическом исследовании в надпочечниках выявлялось корковое и мозговое вещество. На экваториальных срезах площадь мозгового вещества составляла  в среднем 12% от площади среза органа (табл.). Мозговое вещество было представлено тяжами  хромаффинных клеток, характеризующимися крупными размерами, умеренно базофильной цитоплазмой и крупными круглыми ядрами, в которых часто выявлялись ядрышки (табл.). Хромаффинная ткань составляла три четверти площади среза мозгового вещества (табл.). Скопления хромаффинных  клеток разделялись тонкими соединительнотканными перегородками, в которых находились фибробласты. Сосудистое русло было представлено капиллярами и венозными синусоидами, характеризующимися различной степенью кровенаполнения. Часть сосудов микроциркуляторного русла имела свободные просветы, часть была заполнена плазмой. В мозговом веществе встречались единичные нервные ганглии.

У крыс, подвергавшихся воздействию ДДТ, в пубертатном возрасте надпочечники  имели аналогичную округлую форму. При гистологическом исследовании корковое и мозговое вещество были полностью сформированы.  При исследовании экваториальных срезов органа были выявлены уменьшение ширины коркового и мозгового вещества, однако доля мозгового вещества не отличалась от значений контрольной группы (табл.).  В мозговом веществе хромаффинные клетки также занимали три четверти площади (табл.). Их тяжи разделялись соединительнотканными перегородками. Сосудистое русло было хорошо развито, просветы синусоидов были заполнены плазмой и были свободны. Хромаффинные клетки имели меньший размер, чем у животных контрольной группы, и характеризовались умеренной базофилией цитоплазмой. Ядра клеток имели меньший размер. Наряду с клетками с крупными округлыми ядрами встречались клетки с пикнозом и гиперхромазией ядер.

Содержание адреналина в плазме крови крыс опытной группы было статистически значимо ниже значений контрольной группы.

Таблица 1 – Морфофункциональные характеристики мозгового вещества надпочечников крыс контрольной группы и подвергшихся воздействию низких доз ДДТ в пренатальном и постнатальном этапах развития (M±m)

Морфофункциональные характеристики	Контрольная группа	Опытная группа
Диаметр надпочечника, мкм	2670,30±67,81	2479,0±92,46*
Диаметр мозгового вещества, мкм	874,80±17,54	798,46±16,01*
Доля площади мозгового вещества, %	12,09±0,91	12,25±0,97
Доля хромаффинной ткани в мозговом веществе, %	74,50±1,83	76,46±1,67
Площадь хромаффинных клеток, мкм2	117,74±3,73	100,36±2,48*
Площадь ядер хромаффинных клеток, мкм2	33,25±0,23	30,72±0,57*
Концентрация адреналина в плазме крови, нг/мл	9,09±0,15	7,35±0,61*

Примечание. * – статистически значимые отличия от значений контрольной группы.  

Исследование строения надпочечников показало, что воздействие низких доз ДДТ в пренатальном и постнатальном этапах онтогенеза оказывает значительное влияние на развитие и функционирование органа. Отмечалось уменьшение площади как коркового, так и мозгового вещества, что указывает на неселективность действия дисраптора на гистогенетически разнородные структуры надпочечника. Структура мозгового вещества надпочечника крыс, формировавшаяся при воздействии ДДТ, не имела принципиальных различий с аналогичной структурой крыс контрольной группы, о чем свидетельствует и не изменявшееся соотношение паренхимы и стромы мозгового вещества, однако выявленные уменьшение размеров клеток и их ядер указывают на снижение функциональной активности. Наиболее выраженным было уменьшение размеров клеток, что указывает на снижение в первую очередь процессов синтеза и депонирования биологически активных веществ. Наличие пикнотизированных и гиперхромных ядер указывает на развитие дистрофических изменений. Известно, что у крыс подавляющее большинство хромаффинных клеток являются адреноцитами, поэтому для оценки функционального состояния мозгового вещества было проведено определение концентрации адреналина в плазме крови крыс, так как свыше 80% от общего содержания адреналина в системном кровотоке приходится на адреналин надпочечников [5]. Исследование показало, что уровень адреналина в плазме крови у крыс, подвергавшихся воздействию ДДТ как на пренатальном, так и на постнатальном этапах развития, был снижен, что подтверждает данные гистологического исследования.

Выводы.

Воздействие низких доз эндокринного дисраптора ДДТ в пренатальном и постнатальном этапах развития вызывает изменения в структуре мозгового вещества надпочечников крыс, что проявляется как уменьшением темпов его развития к периоду полового созревания особи, так и снижением функциональной активности хромаффинных клеток.

Литература

1. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. СанПин 2.3.2.1078-01. –
2. Яглова Н.В., Яглов В.В. Эндокринные дизрапторы — новое направление исследований в эндокринологии. // Вестник РАМН. – – № 3. – С. 56-61.
3. Asp V., Ulleras E., Lindstrom V., Bergstrom U, Oskarsson A., Brandt I. Biphasic hormonal responses to the adrenocorticolytic DDT metabolite 3-methylsulfonyl-DDE in human cells // Toxicology and Applied Pharmacology. – 2010. – Vol. 242. – P. 281-289.
4. State of the science of endocrine disrupting chemicals 2012. United Nations Environment Programme and World Health Organization. – 2013. – 260p.
5. Yamaguchi , Kopin I. Plasma catecholamine and blood pressure responses to sympathetic stimulation in pithed rats // Am. J. Physiol. – 1979. – Vol. 237. –P. H305.

References

1. Gigienicheskie trebovaniya bezopasnosti i pishchevoy tsennosti pishchevykh produktov. SanPin 2.3.2.1078-01. – 2008.
2. Yaglova N.V., Yaglov V.V. Endocrine disruptors are a novel direction of endocrinologic scientific investigation // Vestnik Rossiiskoi Akademii Meditsinskikh Nauk. – – No. 3. – P. 56-61.
3. Asp V., Ulleras E., Lindstrom V., Bergstrom U, Oskarsson A., Brandt I. Biphasic hormonal responses to the adrenocorticolytic DDT metabolite 3-methylsulfonyl-DDE in human cells // Toxicology and Applied Pharmacology. – 2010. – Vol. 242. – P. 281-289.
4. State of the science of endocrine disrupting chemicals 2012. United Nations Environment Programme and World Health Organization. – 2013. – 260p.
5. Yamaguchi , Kopin I. Plasma catecholamine and blood pressure responses to sympathetic stimulation in pithed rats // Am. J. Physiol. – 1979. – Vol. 237. – P. H305.