Структурные особенности почек потомства в раннем постнатальном онтогенезе, рожденных в условиях хронической интоксикации материнского организма

АННОТАЦИЯ

Структурные особенности почек потомства в раннем постнатальном онтогенезе, рожденных в условиях хронической интоксикации материнского организма.

В работе изучены морфологические и морфометрические особенности раннего постнатального становления почек в условиях хронической интоксикации организма матери гелиотрином. Показано, что при хронической интоксикации материнского организма, наряду с уменьшением общей массы тела, существенно нарушается процесс естественного постнатального роста и становления почки у потомства. При этом темпы формирования структурнофункциональных единиц почки значительно отстают от контрольного уровня, что связано с нарушением пролиферации и дифференцировки клеток нефрогенной зоны и канальцев нефрона.

Ключевқе слова: беременность, токсичность, потомство, почки, постнатальный онтогенез.

Введение.

Период эмбрионального развития является одним из критических этапов онтогенеза, который характеризуется закладкой основных жизненно важных функций организма и формированием начальных форм приспособительного поведения [2;19]. В этот период быстро увеличивается масса тела и отдельных органов, формируются системы гомеостаза, обеспечивающие поддержание ионного состава клеток и внеклеточной жидкости [3;18]. Рождение здорового потомства во многом определяется функциональными возможностями, складывающихся в системе мать - плод. Закладка внутренних органов, их внутриутробное развитие, а также постнатальное становление зависит от состояния здоровья матери. В этом плане любые воздействия на организм матери до и после родов, отрицательно отражаются не только на здоровье новорожденного, но и на дальнейшее формирование его внутренних органов [4;6;7;10]. Ряд экспериментов показал, что воздействие ксенобиотиков, ядохимикатов, экотоксикантов, алкоголя на организм матери а так же необоснованное применение токсических доз лекарственных препаратов способных проникать через плаценту, влияет на развитие почек у плода и на их функции в постнатальном онтогенезе, вызывает уменьшение веса новорожденных, что в свою очередь является риском развития патологии пищеварительной, выделительной и других систем во взрослом организме [1;5;12;16;20]. Изучение ответных реакций плода и новорожденного на повреждающее воздействие многочисленных факторов окружающей среды является актуальной проблемой профилактической медицины [8;9;11;13]. Между тем, в доступной литературе практически отсутствуют работы, посвященные сравнительному изучению состояния структурных аспектов печени и почек потомства в условиях патологии печени в период беременности. В этой связи представляет большой интерес исследование влияния хронической интоксикации материнского организма на структурное состояние печени потомства в динамике постнатального онтогенеза.

Целью работы явилось выявление структурных особенностей постнатального роста и становления печени и почек крысят, матери которых подвергались хронической интоксикации во время беременности и кормления.

Материалы и методы.

Опыты проведены на белых беспородных крысятах, разделенных на две группы. Первую группу составляли крысята, полученные от интактных самок (контроль). Вторую группу животных составляли крысята, полученные от самок с хронической гелиотринной интоксикацией. Для получения потомства использовали белых половозрелых нерожавших крыс-самок массой тела 200-250 г. Животные до эксперимента находились в карантине в течение недели и после исключения соматических и инфекционных заболеваний были переведены на обычный режим вивария. Далее все самки были разделены на две группы. В опытной группе вызывали хроническую интоксикацию путем еженедельного введения алкалоида гелиотрин в течение 6 недель в дозе 0,05 мг/г. Через неделю после последней инъекции гелиотрина самки одновременно с контрольными самками спаривались со здоровыми самцами. Наступление беременности как у контрольных, так и у опытных самок определяли по наличию сперматозоидов во влагалищных мазках. Крысята, полученные как от опытных, так и контрольных самок, после предварительного определения массы и длины тела, забивали на 1, 3, 7, 14, 21 и 30 сутки после рождения под легким эфирным наркозом. У всех крысят определяли массу почек, печени, селезенки, тимуса и других важнейших внутренних органов.

Для светооптических исследований кусочки печени ипочек фиксировали в жидкостях Карнуа, Буэна, после соответствующей проводки заливали в парафин. Окраску срезов производили гематоксилин-эозином.

Подсчет митозов нефрогенной зоны и канальцев нефронов осуществляли иммерсионным объективом 60х и окуляром 10х бинокулярного микроскопа. Подсчитывались количество просмотренных полей зрения, число клеток в каждом поле и встретившиеся при этом митотически делящиеся клетки. После суммирования полученных таким образом данных определялся митотический коэффицент в промилли (%о), для чего отношение сумм митозов к общему числу просмотренных клеток умножали на 1000.

Все цифровые данные обрабатывали по критериям Фишера-Стьюдента; достоверными считались различия, удовлетворяющие Р<0,05.

Результаты и обсуждение.

Во всех сериях опытов продолжительность беременности составляла 21-22 дня, что не отличалось от контроля. Необходимо отметить, что наличие токсического гепатита нарушало течение и исход беременности у крыс: повышался процент внутриутробной гибели и резорбции плодов, а также уровень мертворождаемости и постнатальной смертности. Потомство рождалось в состоянии физиологической незрелости. Известно, что масса эмбрионов зависит от численности плодов в помете и от условий протекания беременности. Анализируя полученные данные, мы выявили, что масса тела крысят во все сроки исследования постнатального онтогенеза в опытных группах ниже контроля, хотя численность потомства в помете была одинакова (у новорожденных крысят опытной группы масса тела была равна 4,7±0,21 гр., а в контроле 5,8±0,16 Р<0,05; к 30 суткам составляла 21,3±0,62 и 37,0±0,57 соответственно. Рис.1). Четкие отклонения наблюдались и со стороны других признаков общего развития: на 1-3 дня запаздывало отлипание ушных раковин, открытие ушных проходов, появление шерстного покрова, прозревание и реализация позы стояния. Значительные изменения обнаруживаются в печени и почках. Это проявляется, прежде всего, в достоверном уменьшении массы почек (у новорожденных крысят опытной группы 68,0±0,27 мг., а в контроле 71,0±0,63 Р<0,05; к 30 суткам была 348,0±1,03 и 412,0±0,52 соответственно. Рис.2). Это согласуется с данными ряда авторов [3;14].

К моменту рождения почки как опытных, так и контрольных животных не заканчивают своего развития. Характерным морфологическим признаком почек новорожденных крыс является наличие малодифференцированной нефрогенной ткани в субкапсулярной зоне коркового вещества. Здесь находятся нефроны на самых ранних стадиях развития. Степень зрелости нефронов увеличивается по направлению к мозговому веществу. Но даже юкстамедуллярные нефроны не являются структурно и функционально зрелыми к моменту рождения [2;15;17;21].

Почки опытных крысят в период новорожденности (1-3 сутки после рождения) характеризовались более низким уровнем морфологической дифференцировки, выражающегося наличием большого количества формирующихся нефронов, которые в отличие от нормы, располагаются не в два, а в три ряда. Большинство почечных телец находились на более низких стадиях развития: наружный листок капсулы нефрона часто состоит из низкопризматического, а не плоского, как в контроле, эпителия. Иногда встречаются скопления призматических клеток даже без четкого разделения на клубочки и капсулу. Степень зрелости нефронов увеличивалось по направлению к мозговому веществу. В проксимальных извитых канальцах, выстланных более высоким, чем в норме эпителием, щеточная каемка отсутствовала. Отсутствует дифференцировка прямых отделов нефронов на восходящие и нисходящие. В мозговом веществе находятся значительные прослойки соединительной ткани и небольшое количество собирательных трубок. На фоне такой морфологической незрелости наблюдаются умеренные дистрофические изменения.

Некоторые почечные канальцы расширены и заполнены слущенными эпителиальными клетками.

У 15-дневных крысят встречаются ещё отдельные формирующиеся нефроны. К 20-30 дневному возрасту структурное состояние почечной ткани практически достигало уровня контрольной группы.

Это находит своё подтверждение и при подсчете митотической активности нефрогенной зоны почек. Так у новорожденных крысят митотический индекс нефрогенной зоны, канальцев почек и собирательных трубок ниже от контроля на 19%, 17% и 40%. На седьмые сутки эта тенденция сохраняется и эти показатели достоверно меньше от контрольных значений на 26%, 28% и 55% соответственно. Использование морфометрических методов исследования позволило установить достоверные различия количества и размеров почечных телец у контрольных и опытных крысят. Так, общее количество почечных телец у новорожденных крысят опытной группы меньше на 1,3 раза по отношению к контрольным животным.

Начиная с 14 суток, как у контрольных, так и у опытных крысят отмечается резкое увеличение количества почечных телец за счёт вновь сформировавшихся нефронов и это тенденция стабильно сохраняется до 30 суток постнатального развития.

На 21 и 30 сутки постнатального развития, состояние структуры почечной ткани приближается к показателям контрольных крысят и общее количество почечных телец у опытных животных меньше на 1,1 раза по сравнению с контролем (рис.3). Такие же изменения наблюдаются и в отношении общей площади почечной ткани (рис.4) и площади почечных телец.

Заключение.

Хроническая интоксикация материнского организма, наряду с уменьшением массы тела и индекса массы почки, приводит к существенному нарушению процесса раннего постнатального становления почки у потомства. При этом темпы формирования структурно-функциональных единиц почки значительно отстают от контрольного уровня, что связано с нарушением пролиферации и дифференцировки клеток нефрогенной зоны и канальцев нефрона. Эти изменения могут быть объяснены метаболическими нарушениями в организме матери и поступлением токсических метаболитов через молоко в организм потомства.

Литература

1. Chen W. Effects of chlorpyrifos exposure on kidney Notch2-Jagged1 pathway of early prenatal embryo / H.Jiang, M.Wang, J.Jin, S.Feng, Y.Bi // Birth Defects Res B Dev Reprod Toxicol. -2011. -Vol. 92. -N. 2. -P. 97-101.
2. Dannikov S.P. Morphometric parameters of nutria kidney structures in postnatal ontogeny / A.N.Kivochlo, A.Iu.Krivoruchko // Ontogenez. -2014. -Vol. 45. -N. 6. -P. 423-33.
3. Dannikov S.P. The size and volume of the kidneys in nutria during postnatal ontogenesis / A.N.Kvochko // Morfologiia. -2013. -Vol. 143. -N. 2. -P. 64-8.
4. Gallegos C.E. Exposure to a glyphosate-based herbicide during pregnancy and lactation induces neurobehavioral alterations in rat offspring / M.Bartos, C.Bras, F.Gumilar, M.C.Antonelli, A.Minetti // Neurotoxicology. -2016. -Vol. 53. -P. 20-8.
5. Grabovska S. ADHD-like behaviour in the offspring of female rats exposed to low chlorpyrifos doses before pregnancy / Y.Salyha // Arh Hig Rada Toksikol. -2015. Vol. 66. -N. 2. -P. 121-7.
6. Hansen S. Prenatal exposure to persistent organic pollutants and offspring allergic sensitization and lung function at 20 years of age / M.Strom, S.F.Olsen, R.Dahl, H.J.Hoffmann, C.Granstrom, D.Rytter, B.H.Bech, A.Linneberg, E.Maslova, H.Kiviranta, P.Rantakokko, T.Halldorsson//Clin Exp Allergy. - 2016. -Vol. 46. -N. 2. -P.329-36.
7. Haraux E. Maternal Exposure to Domestic Hair Cosmetics and Occupational Endocrine Disruptors Is Associated with a Higher Risk of Hypospadias in the Offspring / K.Braun, P.Buisson, E.Stephan- Blanchard, C.Devauchelle, J.Ricard, B.Boudailliez, P.Tourneux, R.Gouron, K.Chardon // Int J Environ Res Public Health. -2016. -Vol.29;14. -N.1. -P.27. doi: 10.3390/ijerph14010027.
8. Huang C. Maternal cypermethrin exposure during the perinatal period impairs testicular development in C57BL male offspring / X.Li // PLoS One. -2014. -Vol. 8. -N. 9 (5). -P. 96781.
9. Imanishi S. Prenatal exposure to permethrin influences vascular development of fetal brain and adult behavior in mice offspring /M.Okura, H.Zaha, T.Yamamoto, H.Akanuma, R.Nagano, H. Shiraishi, H.Fujimaki, H.Sone // Environ Toxicol. -2013. -Vol. 28. -N. 11. -P. 617-29.
10. Jaacks L.M. Pre-Pregnancy Maternal Exposure to Persistent Organic Pollutants and Gestational Weight Gain: A Prospective Cohort Study / D.Boyd Barr, R.Sundaram, J.Grewal, C.Zhang, G.M.Buck Louis // Int J Environ Res Public Health. -2016. -Vol.12;13. -N. 9. -P. 905.
11. Jayachandra S. Prenatal and postnatal exposure to diazinon and its effect on spermatogram and pituitary gonadal hormones in male offspring of rats at puberty and adulthood / U.J.D'Souza // J Environ Sci Health B. -2014. -Vol. 49. -N. 4. -P. 271-8.
12. Jin Y. Exposure of maternal mice to cis-bifenthrin enantioselectively disrupts the transcription of genes related to testosterone synthesis in male offspring / J.Wang, X.Sun, Y. Ye, M.Xu, J.Wang, S.Chen, Z.Fu // Reprod Toxicol. -2013. -Vol. 42. -P. 156-63.
13. Lafuente A. Neurotoxic effects induced by endosulfan exposure during pregnancy and lactation in female and male rat striatum / N.Pereiro // Toxicology. -2013. -Vol. 6. -N. 311(1-2). -P. 35-40.
14. Lewicki S. Morphofunctional Renal Alterations in Progeny of Mice Fed Rhodiola kirilowii Extracts or Epigallocatechin During Pregnancy and Lactation/E.Skopinska-Rozewska, B.J.Balan, B.Kalicki, J.Patera // J Med Food. -2017. -Vol. 20. -N. 1. -P. 86-92.
15. Miner J.H. Organogenesis of the kidney glomerulus: focus on the glomerular basement membrane // Organogenesis. -2011. -Vol.7. -№2. -P.75-82.
16. Park S. Impaired development of female mouse offspring maternally exposed to simazine / S.Kim, H.Jin, K.Lee, J.Bae // Environ Toxicol Pharmacol. -2014. -Vol. 38. -N. 3. -P. 845-51.
17. Petreus T. Ultrastructural aspects in the development of the human nephron-electron microscopy study / A.Indrei, С.Е.Cotrutz // Rev Med Chir Soc Med Nat Iasi. -2008. -Vol.112. -№1. P.203-7.
18. Riabova T.S. To proliferation of mesangial cells in ontogenesis / A.L.Ar'ev // Adv Gerontol. -2010. -Vol. 23. -N. 3. -P. 349-56.
19. Rosenblum S. Renal development in the fetus and premature infant // Semin Fetal Neonatal Med. -2017. - N. 1. -P. 1744-165.
20. Shaw G.M. Early pregnancy agricultural pesticide exposures and risk of gastroschisis among offspring in the San Joaquin Valley of California /
21. W.Yang, E.Roberts, S.E.Kegley, A.Padula, P.B.English, S.L.Carmichael // Birth Defects Res A Clin Mol Teratol. -2014. -Vol.100. -N. 9. -P. 686-94.
22. Shyyrapai U.V. Quantitative relationship of renal blood flow with size and density of glomeruli in rat postnatal ontogenesis / V.M.Belichenko, K.A.Shoshenko, R.I.Aizman // Ontogenez. -2012. -Vol.43. -N. 1. -P. 14-9.