Morphologic changes in the liver of laboratory rats under combined influence of spontaneous mammary tumor and short-lived radioactive isotopes

At present time the use of nuclear energy for the peaceful purpose, including its use in medicine, increases. Hence more and more people have to contact with ionizing radiation. Such condition causes the necessity of detailed study of penetrating radiation influence upon the organism of man and animals.

Actuality. At present time the use of nuclear energy for the peaceful purpose, including its use in medicine, increases. Hence more and more people have to contact with ionizing radiation. Such condition causes the necessity of detailed study of penetrating radiation influence upon the organism of man and animals.

Available scientific literature comprises abundant data concerning the influence of ionizing radiation upon organism [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29]. However the morphologic changes in case of radiolesion (particularly in the digestive system) are not investigated sufficiently.

Methods. The investigated livers were obtained from adult laboratory rats. There were three groups of the rats: two of the groups were control and one group was experimental. The first control group included five intact animals at the age of three months. The second control group included five intact animals at the age of one year. Experimental group included seven rats (at the age of more than one year) that had advanced mammary tumors, those animals were intravenously injected with solution of radioactive isotopes (¹⁸F). All the investigated animals were killed on the seventh day after the beginning of the experiment. After death of the rats the abdominal cavity was opened, the livers were extracted and fixed in formalin solution. Paraffin sections were stained with hematoxylin-eosin. Histologic specimens were examined under a light microscope.

Discussion. Microscopically the liver of the intact rats at the age of three months (the first control group) is characterized by lobulous structure. Hepatocytes of the hepatic lobules in the most cases are polyhedral in shape. Boundaries of the cells are not clearly defined, and the cytoplasm is granular. Diameter of the hepatocytes is 13,53±0,35 micrometers. The hepatic cells are arranged in irregular cords that branch and anastomose with one another, the cords travel from periphery of the lobule to central vein. Nuclei of the hepatocytes are rounded in shape, they contain distinct karyolemma, nucleoli, and chromatin. Average diameter of the nuclei is 7,37±0,29 micrometers. Among the hepatic cells there are those having two nuclei (their diameter attains 23,4 micrometers) and three nuclei (their diameter attains 25,74 micrometers).

The cords of liver cells are separated by sinusoids that contain formed elements of blood. Inner surface of the sinusoidal capillaries is lined by endotheliocytes containing elongated hyperchromic nuclei. Average diameter of the sinusoids is 7,41±0,39 micrometers. The sinusoidal capillaries drain into central vein the inner surface of which is lined by endotheliocytes containing elongated densely stained nuclei.

Interlobular connective tissue in the three-month-old rats is scanty hence the boundaries between lobules are not distinct. Not numerous connective tissue bundles consist of thin fibres and cellular elements surrounding interlobular blood vessels and bile ducts.

Interlobular veins are rather large. They contain a wide lumen and a thin wall. Their inner surface is lined by flattened endothelial cells that have elongated densely stained nuclei.

Interlobular arteries are smaller than interlobular veins. The arteries contain narrow lumen and thick wall. The bulk of the arterial wall is made up of media.

Interlobular bile ducts are lined by cuboidal and low columnar epithelial cells the basal membrane of which is scarcely distinguishable. Boundaries of the epithelial cells are discernible. Nuclei of the cells are rounded or oval in shape, they are poorly stained but their karyolemma is clearly defined.

In general the structural features of the one-year-old rats (the second control group) are similar to those of three-month-old animals. Average diameter of the hepatocytes is almost the same and it accounts for 13,4±0,31 micrometers. But in the most cases the boundaries of the cells are more conspicuous.

There isn't prominent difference in the diameter of the hepatocytic nuclei either. In the one-year-old rats the average diameter of the nuclei is 7,18±0,18 micrometers. But not infrequently one can find hepatic cells the nuclei of which don't have distinct contours.

The average diameter of sinusoids is also almost the same, in the one-year-old animals it makes up 7,49±0,34 micrometers. But in this group of rats the sinusoidal capillaries contain less formed elements of blood. Contours of the sinusoids are more conspicuous due to the fact that the boundaries of the surrounding hepatocytes are more clearly defined.

Interlobular connective tissue bundles are found more seldom than those in the rats of the previous group.

The liver of the rats of experimental group (group №3) is characterized by considerable distention and engorgement of blood vessels.

Hepatic cells of the animals of experimental group are destructive. Process of the collapse begins from cytoplasm: many of the collapsing hepatic cells contain well preserved nuclei that have distinct karyolemma and discernible nucleoli. Numerous vacuolated hepatocytes are also found. There are small cavities that have formed in place of entirely destroyed hepatic cells.

Some zones of the liver represent anhistous mass within which the wrinkled densely stained hepatocytic nuclei and formed elements of blood are irregularly scattered.

We also studied the mammary tumor structural features of the rats of experimental group. Surface of the tumor is lined by a single layer of cells containing elongated densely stained nuclei. The bulk of the tumor tissue is composed of compactly arranged fibres and cellular elements. In the peripheral zones of the neoplasm the structural components lie along its surface; in the deeper zones of the tumor the structural components are irregularly arranged.

Neoplastic cells are devoid of clearly defined boundaries. Within the peripheral zones of the tumor the nuclei of cells are densely stained, their shape is rounded or elongated. Within the deeper zones of the neoplasm the nuclei of cells are poorly stained, their shape is rounded or elongated; in the most cases their karyolemma is clearly defined and they contain discernible nucleoli and chromatin.

Some zones of the tumor represent anhistous mass that is devoid of nuclei.

There are some cells containing numerous large basophilic granules in their cytoplasm. Those cells are scattered throughout the tumor tissue. Boundaries of the cells are distinct, their diameter accounts for 13,03±0,42 micrometers. The cells contain rounded nuclei the diameter of which is 5,85±0,11 micrometers. The tumor is penetrated by not numerous thin-walled vessels that contain formed elements of blood. The wall of the vessels is lined by flattened endothelial cells that have elongated densely stained nuclei.

Within the tumor one can find singly arranged islands of glandular tissue that are penetrated by not numerous thinwalled blood vessels. Epithelial cells of the glands show prominent signs of destruction. Among the epithelial cells there are vacuolated and anucleate. Within the tumor there are cavities that are formed in places of entirely collapsed epithelial cells. Many of the collapsing epithelial cells contain well preserved rounded and oval nuclei that are characterized by distinct karyolemma and discernible nucleoli and chromatin. In the process of the destruction the nuclei become wrinkled and densely stained.

REFERENCES

1. Абдуллаев В.М. Патоморфологические и некоторые гистохимические изменения в глазу при действии ионизирующей радиации: Автореф. дис. ... д-р.мед.наук Баку, 1965. 48 с.
2. Антипов И.В. Действие быстрых нейронов на функциональное и морфологическое состояние щитовидной железы крыс // Биофизика и радиобиология. Киев: 1972. В.3. С. 90-93.
3. Боровков А.И. Эстральный цикл и морфология яичников у облучённых мышей гибридов (CsBlxCBA) / / Радиационная эндокринология. Обнинск: 2006. С. 11-12.
4. Брегадзе М.А., Лагидзе Т.П. Морфологические изменения семенников морских свинок при тотальном и локальном облучениях. // Сообщения академии наук Грузинской ССР. 1972. Т.68., №3. С. 753-756.
5. Галашвили К.Д., Гачечиладзе Ц.В., Джорбенадзе А.Х., Кавтарадзе Л.Г. Влияние повышенного уровня радиации на морфофункциональное состояние надпочечника // Сборник научных трудов научно-исследовательского института санитарии и гигиены. Тбилиси: 1977. Т.13. С. 86-90.
6. Данилова Р.И., Святкина Н.А., Максумова М.У. Морфологические и гистохимические изменения в семенниках белых крыс под влиянием повышенного содержания естественно-радиоактивных элементов в воде в условиях хронического эксперимента. // Материалы научно-практических конференций республиканского общества патологоанатомов Узбекистана. Ташкент: 1969. С.174-175.
7. Джумашева Р.Т. Морфометрия лёгких у животных при ингаляционном воздействии урановой пыли // Гигиена, эпидемиология и иммунология. 2009. №2. С.34-36.
8. Коган Ю.Л. Морфологические и гистохимические изменения тканей в яичниках белых крыс при воздействии ионизирующей радиации: Автореф. дис. ... канд.мед.наук Караганда, 1967. 25 с.
9. Коран Ю.Л. Морфологические изменения яичников экспериментальных животных при рентгеновском облучении // Вопросы анатомии и гистологии (Учёный записки анатомов, гистологов и эмбриологов республик Средней Азии и Казахстана). Душанбе: 1967. В.2., №3. С. 55-58.
10. Кодраленко В.Ф., Васильева Л.А. Морфологические изменения микроциркуляторного русла щитовидной железы под влиянием облучения. // Микроциркуляция в патологии (Труды Московского научно-исследовательского клинического института). 1975. С. 92-94.
11. Кучерявый Г.Н. Морфологические и гистохимические изменения печени при опосредованном действии ионизирующего излучения: Автореф. дис. ... канд.мед.наук Краснодар, 1974. 19 с.
12. Лаврентьев Л.Н. О реакции ряда паренхиматозных органов крыс при хроническом пероральном воздействии радиоактивными веществами по данным морфологических исследований // Вопросы радиационной иммуноморфологии и цитоморфологии. Л.: 1968. С.147-151.
13. Лаврентьев Л.Н., Токин И.Б. Патоморфологические изменения и восстановительные процессы в толстом кишечнике крыс при хроническом облучении радиоактивными веществами // Вопросы радиационной иммунологии. Л.: 1968. С.203-207.
14. Литвинов Н.Н. Морфологические изменения костной ткани у крыс при острой интоксикации радиоактивным стронцием // Архив патологии. 1956. №4. С. 81-88.
15. Литвинов Н.Н. Опухоли костной ткани, возникающие под влиянием радиоактивных веществ // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1956. №8. С.62-65.
16. Литвинов Н.Н. Динамика развития костных сарком, возникающих под влиянием радиоактивного вещества // Вопросы онкологии. 1956. №3. С.285-294.
17. Литвинов Н.Н. Морфологические изменения костной ткани при поражении радиоактивным иттрием // Медицинская радиология. 1958. №1. С. 41-49.
18. Литвинов Н.Н. Ранние изменения скелета у собак при поражении радиоактивным стронцием и иттрием // Архив патологии. 1959. №5.С.12-19.
19. Литвинов Н.Н. Остеогенные саркомы собак, поражённых радиоактивным стронцием // Вопросы онкологии. 1959. №6. С. 675-681.
20. Литвинов Н.Н. Изменения костной системы при поражении радиоактивными веществами: Автореф. дис. ... д-р.мед.наук М., 1961. 29 с.
21. Одинокова В.А., Кондратенко В.Ф., Васильева Л.А. Морфологические изменения щитовидной железы крыс в отдалённые сроки после внешнего и внутреннего облучения // Архив патологии. 1974. Т.36., В.11. С.49-54.
22. Омиров Р.Ю., Турдыев Л.У. Гистоморфология щитовидной железы при общем облучении организма в эксперименте // Сборник научных трудов Самаркандского медицинского института. 1968. Т.38. С. 210-212.
23. Рюмина Е.Н. О влиянии малых доз внутреннего облучения на морфологический состав крови при раздельном и совместном действии с некоторыми факторами нерадиоактивной природы: Автореф. дис. ... канд.мед.наук М., 1961. 21 с.
24. Святкина Н.А., Данилова Р.И., Платонова Л.И., Новикова А.И., Гукасов В.М., Альченко В.А., Терентьев А.А. Морфологические изменения в органах экспериментальных животных под влиянием повышенного содержания естественнорадиоактивных элементов в водоисточниках // Материалы научно-практических конференций республиканского общества патологоанатомов Узбекистана. Ташкент: 1969. С. 167-169.
25. Святкина Н.А., Данилова Р.И., Степанов В.А., Платонова Л.И. Морфологические изменения в желудочно-кишечном тракте под влиянием повышенного содержания естественно-радиоактивных элементов в водоисточниках // Материалы научнопрактических конференций республиканского общества патологоанатомов Узбекистана. Ташкент: 1969. С. 9-11.
26. Сутулов Ю.Л. К вопросу о ранних повреждениях структурных компонентов аорты при воздействии ионизирующей радиации. // Вопросы экспериментальной гистологии (Научные труды Рязанского медицинского института). 1966. Т.27. С. 84-95.
27. Ташходжаев П.И., Шишова Е.К. Гистофизиология щитовидной железы при действии проникающей радиации // Материалы первого республиканского симпозиума по цитогистохимии. 1966. С.17-19.
28. Филиппова Л.Г., Нифатов А.П., Булдаков Л.А. Морфологические изменения у крыс после комбинированного поступления урана238 с плутонием-239 или америцием-241 // Радиобиология. 1980. Т.20., В.6. С. 886-891.
29. Шайхов Р.Т., Хамидов Д.Х., Хамраева Ф.А. Гистофизиология гипофиза облучённого животного // Материалы первого республиканского симпозиума по цитогистохимии. 1966. С. 19-21.