Проблемы биологии и медицины, 2013, №2 (73)
93
УДК: 616-001.17-06:616.24-008.818-018-076.4]-092.9
ЭЛЕКТРОННОМИКРОСКОПИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ АЛЬВЕОЛЯРНЫХ МАКРОФАГОВ
РЕСПИРАТОРНОГО ОТДЕЛА ЛЕГКИХ В ДИНАМИКЕ ПОСЛЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ
ТЕРМИЧЕСКОЙ ТРАВМЫ
З.М. НЕБЕСНА
Тернопольский Государственный медицинский университет имени И.Я. Горбачевского, Украина, г.
Тернополь.
Резюме.
В эксперименте на белых крысах проведено изучение субмикроскопического
состояния альвеолярных макрофагов респираторного отдела легких в стадии шока, ранней и
поздней токсемии, септикотоксемии после термической травмы III степени. В ранние сроки опыта
(1, 7 сутки) установлена реорганизация макрофагов, что свидетельствует об их повышенной
функциональной активности. Субмикроскопически это проявляется увеличением количества и
размеров микровыростов и инвагинаций плазмолеммы, первичных лизосом и фагосом. В поздние
сроки происходят значительные изменения ультраструктуры большинства макрофагов, они имеют
гораздо меньше микровыростов, включают пикнотически измененные ядра, в их цитоплазме
наблюдаются деструктивно поврежденные органеллы и скопления вторичных лизосом, что связано
с действием патогенного термического фактора.
Ключевые слова:
альвеолярные макрофаги, ультраструктурные изменения, термическая травма.
ULTRASTRUCTURAL
CHANGES’ DYNAMICS IN ALVEOLAR MACROPHAGES OF
RESPIRATORY PART OF LUNGS AFTER EXPERIMENTAL THERMAL TRAUMA
Z. M. NEBESNA
Ternopil State Medical University, Ukraine, Ternopil
Resume.
In experiment on white rats studied submicroscopic state of respiratory part of alveolar
macrophages of the lungs in the stage of shock, early and late toxemia, septicotoxemia after thermal
trauma, ІІІ degree. In the early stages of the experiment (1, 7 days) it was revealed reorganization of
macrophages, indicating their increased functional activity. Submicroscopically is this reflect in increase
of the number and size of microvilli and invagions of plasmolemma, primary lysosomes and phagosomes.
In later stages, significant changes of ultrastructure of most macrophages, occur they have much less
microvilli have picnotic nuclei and destructively damaged organelles in their cytoplasm and accumulation
of secondary lysosomes. This is due to the influence of thermal pathogenic factor.
Key words:
alveolar macrophages, ultrastructural changes, thermal
trauma
.
Вступление.
Экспериментальными и
клиническими исследованиями установлено, что
тяжелая
термическая
травма
вызывает
значительные морфофункциональные изменения
во всех тканях и органах обожженного
организма вследствие сосудистых расстройств,
значительной экзо- и эндогенной интоксикации,
нарушения водно-солевого обмена [4, 5].
Известно, что ведущая роль в
обеспечении
местной
защиты
в
легких
принадлежит альвеолярным макрофагам [3, 6].
От состояния их функциональной активности в
значительной степени зависит инициация, ход и
разрешение воспалительных процессов в легких
при различных патологических состояниях [1, 7,
8, 9].
Учитывая вышесказанное, целью этой
работы
было
изучение
электронномикроскопического
состояния
альвеолярных
макрофагов
респираторного
отдела легких животных в динамике после
термического поражения.
Материалы
и
методы
.
Опыты
проведены на 15 половозрелых нелинейных
белых крысах - самцах. Ожоговую травму
моделировали на эпилированной поверхности
кожи спины животного в течение 15 секунд
двумя медными пластинами площадью 14,5 см
2
,
нагретыми в кипящей воде до температуры 97-
100
0
С, под кетаминовым наркозом. Размеры
участка поражения составляли 18-20 %
поверхности
тела
животных.
Результаты
гистологических исследований поврежденной
кожи показали глубину поражения, которая
соответствует ожогу III степени. Животных
декапитировали на 1, 7, 14 и 21 сутки, что
соответствует стадиям шока, ранней и поздней
токсемии и септикотоксемии ожоговой болезни.
Электронномикроскопические изменения альвеолярных макрофагов респираторного отдела…
94
Проблемы биологии и медицины, 2013, №2 (73)
Для ультраструктурных исследований вырезали
маленькие кусочки респираторного отдела
легких, фиксировали в 2,5-3 % растворе
глютаральдегида, постфиксировали в 1 %
растворе тетраокиси осмия на фосфатном
буфере рН 7,2-7,4, обезвоживали в спиртах и
пропилен оксиде и заливали в смесь эпоксидных
смол [2]. Ультратонкие срезы контрастировали
уранилацетатом
и
цитратом
свинца
по
Рейнольдсу
и
изучали
в
электронном
микроскопе ПЭМ–125К.
Результаты
исследования
и
их
обсуждение
. В первые сутки (стадия шока)
после экспериментальной термической травмы
субмикроскопически
в
просвете
альвеол
наблюдается
увеличение
количества
альвеолярных макрофагов, находящихся в
состоянии
повышенной
функциональной
активности. На их поверхности установлено
значительное количество цитоплазматических
выростов. Их ядра имеют неправильную форму
и инвагинации кариолеммы. В кариоплазме
преобладает эухроматин, имеется одно или два
ядрышка.
Цитоплазма
содержит
мелкие,
осмиофильные
первичные
лизосомы
и
небольшие вторичные лизосомы. Небольшие
митохондрии имеют разную форму, а их матрикс
–
умеренную
электронную
плотность.
Диктиосомы комплекса Гольджи размещены
преимущественно в над ядерном участке
цитоплазмы и образованы расширенными
цистернами, мелкими пузырьками и вакуолями.
Канальцы гранулярной эндоплазматической сети
не протяжные и утолщенные, на их мембранах
обнаруживается умеренное количество рибосом
(рис. 1).
Рис. 1. Ультраструктурное состояние альвеолярного макрофага респираторного отдела легких на 1
сутки после термической травмы. Выпячивание плазмолеммы (1), ядро с ядрышком (2), митохондрии
(3), лизосомы (4), фагосомы (5). х 9 000.
На седьмые сутки после ожога (стадия
ранней токсемии) сохраняется значительное
количество
альвеолярных
макрофагов
и
отмечается
гетерогенность
их
состояния.
Субмикроскопически
в
части
клеток
плазмолемма
образует
длинные
цитоплазматические выросты и инвагинации.
Изменения ядер таких клеток проявляются
глубокими
инвагинациями
кариолеммы,
имеются
локально
расширенные
перинуклеарные пространства. В цитоплазме
увеличивается количество первичных лизосом и
имеются неправильной формы осмиофильные
фагосомы,
включающие
фрагменты
фагоцитированного
материала.
Отдельные
цистерны комплекса Гольджи и канальцы
эндоплазматической
сети
значительно
расширены и вакуоле подобны (рис. 2).
З.М. Небесна
Проблемы биологии и медицины, 2013, №2 (73)
95
Рис. 2. Субмикроскопические изменения альвеолярного макрофага на 7 сутки после
экспериментальной термической травмы. Длинные цитоплазматические выросты (1), ядро с
глубокими инвагинациями кариолеммы (2), митохондрии (3), лизосомы (4). х 12 000.
В части альвеолярных макрофагов
наблюдаются деструктивные изменения, что
свидетельствует об их низкой функциональной
активности. В таких клетках отмечается
осмиофилия ядер и повреждение органелл.
Субмикроскопически в стадии поздней
токсемии (14 сутки опыта) в просвете альвеол
также наблюдается значительное количество
альвеолярных
макрофагов,
которые
характеризуются
полиморфизмом
их
гистологического состояния. Имеются активно
фагоцитирующие клетки, в которых находятся
одно или несколько ядер, а также деструктивно
измененные макрофаги. В первых плазмолемма
содержит многочисленные цитоплазматические
выпячивания и инвагинации. Их ядра имеют
преимущественно неправильную форму с
инвагинациями кариолеммы, в которой контуры
ядерных мембран нечеткие, а перинуклеарное
пространство плохо выражено. В кариоплазме
преобладает
гетерохроматин,
который
расположен преимущественно под кариолеммой
и
отсутствуют
ядрышки.
В
цитоплазме
отмечается большое количество небольших
митохондрий с электронноплотным матриксом и
частично редуцированными кристами. Комплекс
Гольджи
представлен
расширенными
цистернами
и
пузырьками.
Канальцы
гранулярной
эндоплазматической
сети
утолщенные
и
фрагментированные,
с
одиночными
рибосомами
на
внешней
поверхности
мембран.
Характерным
для
цитоплазмы таких клеток является значительное
количество первичных лизосом и фагосом,
форма, размеры и внутреннее содержимое
которых
разнообразны.
Фагоцитированный
материал содержит фрагменты сурфактанта и
остатки разрушенных клеток (рис 3).
Рис. 3. Субмикроскопическая организация альвеолярного макрофага на 14 сутки после
экспериментальной термической травмы. Цитоплазматические выросты плазмолеммы (1), ядро (2) с
преобладанием гетерохроматина, лизосомы (3), большие фагосомы (4). х 12 000.
Электронномикроскопические изменения альвеолярных макрофагов респираторного отдела…
96
Проблемы биологии и медицины, 2013, №2 (73)
В стадии септикотоксемии (21 сутки
опыта) в просвете альвеол уменьшается
количество
активно
фагоцитирующих
альвеолярных макрофагов, а преобладают
клетки
с
деструктивно-дегенеративными
изменениями.
Их
плазмолемма
имеет
незначительное количество небольших по
размерам микровыростов и инвагинаций. Ядра
пикнотически
изменены,
осмиофильны,
деформированы, с инвагинациями кариолеммы.
Кариоплазма содержит большие маргинально
расположенные
глыбки
гетерохроматина.
Цитоплазма локально просветленная, включает
много вакуолеобразных структур. Канальцы
гранулярной
эндоплазматической
сети
и
цистерны комплекса Гольджи расширены и
фрагментированы,
также
встречаются
единичные рибосомы и полисомы (рис 4).
Рис. 4. Ультраструктурные изменения альвеолярного макрофага на 21 сутки после
экспериментальной термической травмы. Выпячивание плазмолеммы (1), осмиофильное ядро (2),
измененные органеллы (3), лизосомы (4), фрагмент фагоцитированной клетки (5). х 10 000.
Митохондрии имеют просветленный
матрикс
и
редуцированные
кристы.
В
цитоплазме наблюдаются единичные лизосомы
и большие фагосомы, в которых имеется
неоднородной
электронной
плотности
осмиофильный
материал,
фрагменты
разрушенных клеток, а иногда и целые клетки.
Выводы:
Таким образом, термическая травма
является значительным патогенным фактором,
который
вызывает
существенные
ультраструктурные изменения альвеолярных
макрофагов респираторного отдела легких
подопытных животных. Последовательность и
глубина нарушения их субмикроскопической
организации находятся в прямой зависимости от
срока
наблюдения
после
моделирования
термической
травмы.
В
ранние
сроки
эксперимента
в
макрофагах
развиваются
приспособительно-компенсаторные процессы и
начальные признаки деструкции. В стадии
поздней
токсемии
и
септикотоксемии
развиваются
глубокие,
необратимые
деструктивные
изменения
большинства
альвеолярных макрофагов, что свидетельствует
об угнетении их фагоцитарной активности и,
соответственно, снижении неспецифической
резистентности и ухудшении защитных реакций
легочной ткани.
Литература:
1.
Герасимчук М. Р. Ультраструктура
альвеолярних
макрофагів
при
експериментальному розлитому перитоніті та за
умов
корекції
ліпіном
/
М. Р. Герасимчук, Л. М. Заяць // Галицький
лікарський
вісник.
–
2011.
–
№ 1. – С. 17–20.
2.
Горальський
Л.
П.
Основи
гістологічної техніки і морфофункціональні
методи досліджень у нормі та при патології /
Л. П. Горальський, В. Т. Хомич, О. І.
Кононський. – Житомир : Полісся, 2011. – 288 с.
3.
Олексинська О. О. Макрофагальна
активність
легеневої
тканини
при
мультирезистентному
фіброзно-кавезрному
туберкульозі з морфологічними проявами різної
активності
запального
процессу
/
О. О. Олексинська // Міжнародна науково-
практична конференція студентів та молодих
вчених, 10-12 квітня 2013 р. : збірник тез
доповідей. – Суми, 2013. — С. 61–62.
4.
Опікова травма та її наслідки /
[Козинець Г. П., Слесаренко С. В., Сорокіна О.
Ю. та ін.]. – Дніпропетровськ : Преса України,
2008. – 216 с.
5.
Нетюхайло Л. Г. Патогенез опікової
хвороби (в 2 частинах) / Л. Г. Нетюхайло, С. В.
З.М. Небесна
Проблемы биологии и медицины, 2013, №2 (73)
97
Харченко, А. Г. Костенко // Світ медицини та
біології. – 2011. № 1. – С. 127–131, 131–135.
6.
Lepekhа L. N. In vitro effects of
pulmonary surfactant on macrophage morphology
and function / L. N. Lepekhа, E. A. Alexandrovа,
M. V. Erokhinа // Bulletin of Experimental Biology
and Medicine. – 2012. – Vol. 152. – P. 489–493.
М. Pathogenesis of indirect
(secondary) acute lung injury / М. Perl, J. Lomas-
Neira, F. Venet [et al.] // Expert Review of
Respiratory Medicine. – 2011. –Vol. 5, № 1. – P.
115–126.
8.
Hugo Gagnon Proprotein Convertase 1/3
(PC1/3) in the Rat Alveolar Macrophage Cell Line
NR8383: Localization, Trafficking and Effects on
Cytokine Secretion / Hugo Gagnon, Sarah Refaie1,
Sandra Gagnon [et al.] // PLOS ONE. – 2013. –
Vol. 8, № 4. – P. 1–16.
9.
Lin Zhu Assessment of human lung
macrophages after exposure to multi-walled carbon
nanotubes part I. cytotoxicity / Lin Zhu, Amanda M.
Schrand, Andrey A. Voevodin [et al.] //
Nanoscience and Nanotechnology Letters. – 2011. –
Vol. 3. – P. 88–93.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛ ТЕРМИК
ЖАРОХАТДАН СУНГ УПКА РЕСПИРАТОР
БУЛИМИ АЛЬВЕОЛЯР
МАКРОФАГЛАРНИНГ ДИНАМИКАДА
ЭЛЕКТРОНМИКРОСКОПИК УЗГАРИШИ
З.М. НЕБЕСНА
И.Я. Горбачевский номидаги Тернополь Давлат
медицина университети, Украина, Тернополь ш.
Ок каламушлар тажрибасида, упка
респиратор булими альвеоляр макрофагларнинг
III даражали куйишидан сунг шок, эрта ва кечки
токсемия,
септикотоксемия
боскичлари
субмикроскопик
холати
урганилди.
Тажрибанинг эрта даврида (1, 7 сутка)
макрофагларнинг кайта тикланиши аникланди,
бу уларнинг юкори функционал фаоллигидан
дарак беради. Субмикроскопик бу холат
плазмолемма,
бирламчи
лизосома
ва
фагосомаларнинг инвагинацияси билан намоѐн
булади. Кечки даврда купгина макрофаглар
тузилиши нихоятда узгаради. Патоген термик
омил
таъсирида
макрофагларнинг
цитоплазмасида
деструктив
бузилган
органеллалар
ва
иккиламчи
лизосомалар
йигилади.
Калит сузлар:
альвеоляр макрофаглар,
ультраструктурали узгаришлар, термик жарохат.
