С.О. Борисов, Ф.І. Костєв, О.В. Борисов, О.В. Артьомов

Порівняльна характеристика морфологічних змін нирки при моделюванні у щурів пієлонефриту та супутнього цукрового діабету I та II типів

Вступ. Встановлено, що суттєву роль у розвитку патологічних змін в тканинах нирки при гострому пієлонефриті (ГП) та супутньому цукровому діабеті (ЦД) відіграє гіперглікемія та розвиток окислювального стресу, який супроводжується активізацією процесів вільнорадикального окислення на тлі виснаження антиоксидантної системи [1, 2, 3].

Механізми нефротоксичної дії продуктів пероксидації пов’язують з їх загальним цитотоксичним ефектом, а саме порушенням функції проксимальних канальців та базальних мембран клубочків нирок, а також з надмірною проліферацією гладком’язових клітин ниркових судин. Розвиток дисрегуляції тонусу останніх сприяє порушенню внутрішньониркової гемодинамі- ки [4, 5].

Приймаючи до уваги те, що супутній цукровий діабет значною мірою ускладнює перебіг гострого пієлонефриту, що суттєво впливає на прогноз захворювання, поглиблене вивчення патогенетичних особливостей згаданих патологічних станів є важливою задачею сучасної урологічної науки.

Мета роботи: дати порівняльну характеристику структурних змін в тканинах нирки при моделюванні у щурів пієлонефриту та супут-нього цукрового діабету I та II типів.

Матеріал і методи дослідження. Експериментальні дослідження проводились на щурах лінії Вістар, вагою 200-300 г віком 8-9 міс. Експеримент був здійснений відповідно до «Загальних етичних принципів експериментів на тваринах», які схвалені 3 Національним конгресом (Київ, 2007) і відповідно до положень «Європейської конвенції про захист хребетних тварин, що використовуються для експериментальних та інших цілей» (Страсбург, 1986).

Тварини були розділені на наступні групи: перша - контрольна група (норма), в якій тварини не підлягали будь-якому експериментальному впливу (30 щурів), друга - тварини із відтвореним пієлонефритом (35 щурів), третя - тварини з цукровим діабетом (ЦД) I типу та пієлонефритом (50 щурів), четверта - тварини з діабетом II типу і пієлонефритом (50 щурів).

Через 14 діб після моделювання ГП та ЦД щурів виводили з експерименту з попередньою анестезією тіопенталом натрію (50 мг препарату на кг ваги).

Відразу після виведення щурів з експерименту, проводився розтин з видаленням нирок, які розрізали на дві рівні половини по поздовжній осі і поміщали в 10%-вий розчин нейтрального формаліну для фіксації.

Тривалість фіксації становила від 2-3 днів до тижня, що обумовлено необхідністю синхронізації гістологічної обробки матеріалу, одержуваного від тварин, які виводилися з експерименту в різний час. Після фіксації проводилося відмивання фіксованого матеріалу в проточній воді протягом 2-3 годин. Потiм матеріал залишали для додаткового промивання на ніч в надмірному обсязі води - не менш ніж 20:1, з подальшою гістологічною проводкою в спиртах наростаючої щільності за загальноприйнятою гістологічною методикою [5-7].

Після зневоднення в спиртах і подальшого протравлення у хлороформі і хлороформ-парафіні, матеріал заливався у парафін. З готових парафінових блоків на санному мікротомi виготовлялося не менше 15 серiйних зрізів з кожного парафінового блоку; готові зрізи фарбували гематоксилін еозином для подальшої світлової мікроскопії.

Результати та їх обговорення. При гістологічному дослідженні тканини нирок контрольної групи виявлена нормотипова структура всіх відділів ниркової паренхіми, що відображає певну морфологічну специфіку нирок щурів [2-4]. Зокрема, в корковому шарі клубочки характеризувалися помірно розширеними повнокровними капілярами, в просвіті яких можна було виявити численні еритроцити; епітелій проксимальних звивистих канальців без ознак дистрофії, просвіт канальців не розширений; лімфоцитарна інфільтрація відсутня або представлена поодинокими дисперсно розташованими клітинами (рис. 1).

У мозковому шарі зазначалося помірно виражене ретенційне розширення проксимальних звивистих канальців і прямих канальців, можна зустріти поодинокі осередки лімфоцитарної інфільтрації в інтерстиції, переважно між прямими канальцями (рис. 2).

У мисково-уретеральній зоні епітеліальний покрив був представлений 6-7 шарами клітин; субепітеліальна строма без лiмфоцитарної інфільтрації, можливі поодинокі лімфоцити в прилеглій пухкій волокнистій тканині (рис. 3).

У результаті моделювання гострого пієлонефриту у всіх шарах нирки відбувалися суттєві зміни. Так, в корковому шарі відзначалося нерівномірне кровонаповнення капілярів клубочкiв, що супроводжувалося їх повнокров’єм, і повним запустінням гломерулярних капілярів на тлi збільшення клітинності мезангія, з наявністю гіперхромних клітин і поодиноких клітин з фрагментованими ядрами.

В окремих випадках спостерігалось різке порушення кровонаповнення клубочків з колабуванням капілярних петель або, навпаки, з утворенням геморагічного випоту між капілярними петлями. У клітинах мезангія виявлялися патерни фрагментації ядер, характерні для апоптозу. В інтерстиції спостерігалися осередки лімфоцитарної інфільтрації із помірною кількістю мікрокіст в зонi звивистих канальців (рис. 4).

У субкортикальному та мозковому шарах виявлено осередки запальної інфільтрації в інтерстиції навколо прямих i звивистих канальців та ретенційне розширення окремих канальців (рис. 5, 6).

У чашково-мисковій та мисково-уретеральній зонах були присутні фолікулоподібні осередки запальної інфільтрації, які включали поліморфноядерні клітини, лімфоцитарну і плазмацитарну інфільтрацію різної інтенсивності (нерідко з домішком еозинофілів), в основному захоплюючі пухку волокнисту тканину навколо миски і жирову клітковину в зонi ворiт нирки (рис. 7).

Як видно, виявлені мікроскопічні зміни в нирках щурів із відтвореним гострим пієлонефритом в цілому відповідають відомій морфологічній картині даного патологічного стану, в якій домінують запальні зміни гострого характеру в чашково-мисковії зоні і інтерстиції мозкового шару. Основним проявом вивченої патології є запальний процес з переважаючим ураженням канальцевого апарату, тканин ниркової миски і чашечок, а також ниркової паренхіми, здебільшого її інтерстиційної тканини. Разом з тим слід зазначити деякі особливості морфологічних змін, які є відображенням структурної організації нирок у експериментальних тварин. Зокрема до таких особливостей можна віднести нерідке залучення в патологічний процес гломерулярного апарату. Так, зазначені вище порушення кровообігу в капілярах клубочків супроводжувалися апоптичними і проліферативними змінами клітин мезангія, що можна пояснити особливістю структурної топографії нирок у щурів.

Такою важливою особливістю, що впливає на характер патологічних змін, є превалювання коркової субстанції над мозковим шаром, в пропорції 60:40 [2, 4], що призводить до топографічної близькості клубочкових структур до чашково-мискової зони. Слід вважати, що у зв’язку з вказаною близькістю клубочки також залучаються до патологічного процесу, в основному дисциркуляторно-дистрофічного характеру, як це показано на рисунках 4-6. Так, функціональними наслідками зазначених змін, з огляду на нерівномірність залучення клубочків, може бути нерівномірна участь нефронів в продукції сечі. Це призводить до ретенції в різних ділянках канальцевої системи, на що вказує утворення кіст в корковому і мозковому шарах.

Зазначені вище зміни були характерні для всіх груп з експериментальним гострим пієлонефритом. Одночасно слід відмітити деякі особливості, які мали місце в третій і четвертій групах: на тлі ГП та супутнього цукрового діабету I i II типів. В основному вони стосувалися вираженості змін, і меншою мірою якіс-них відмінностей від другої групи із відтвореним ГП.

Так, у групі тварин з гострим пієлонефритом і цукровим діабетом I типу в корковому шарі в більшій кількості клубочків виявляли збільшення клітинності мезангія. При цьому в окремих клубочках зустрічалося до 2-3 клітин з гіперхромними ядрами, а також до 1-2 фігури фрагментації ядер, що вказує на наявність морфологічних проявів апоптозу.

Зміни в мозковому шарі в цілому відпо-відали картині гострого інфекційного запалення і відрізнялися від змін в другій групі значною поширеністю і інтенсивністю запальної інфільтраціїі, схильністю до формування більш масивних, зливних осередків, захоплюючих не лише чашково-мискову зону, а й ниркову паренхіму (рис. 8).

При моделюванні ГП на тлі ЦД II типу у корковому шарі виявлена нерівномірна повно-кровність судин, в тому числi значна кількість клубочків із спорожнілими капілярами, збільшеною клітинністю мезангія з наявністю гіпер-хромних клітин і клітин з фрагментованими ядрами до 1-2, окремі клубочки колабовані, присутні великі кісти. У мозковому шарі виявлено ретенційне розширення прямих канальців, кісти на межі з корковим шаром. У мисково-уретеральній зоні - осередки запальної поліморфно-клітинної, в тому числi, лімфо- і плазмоцитарної інфільтрації з домішком еозинофілів у параренальній клітковині (рис. 9).

Висновки

1. Основним проявом вченої патології є запальний процес з переважаючим ураженням канальцевого апарату, тканин ниркової миски і чашечок, а також ниркової паренхіми, здебільшого її інтерстиційної тканини із залученням в патологічний процес гломерулярного апарату. Останні зміни проявляються у вигляді порушення кровотоку в капілярах клубочків з апоптичними і проліферативними змінами клітин мезангія.

2. У щурів з гострим пієлонефритом і цукровим діабетом I типу зміни в корковому шарі виявлялися у вигляді збільшення клітинності мезангія, з гіперхромними ядрами, а також морфологічними ознаками апоптозу. При цьому зміни в мозковому шарі в цілому відповідали картині дифузно-осередкового запалення зі значною поширеністю і інтенсивністю інфільтрації і схильністю до формування масивних, зливних осередків, захоплюючих всю паренхіму нирки.

3. У щурів з гострим пієлонефритом на тлі цукрового діабету II типу мали місце виражені структурні порушення в корковому шарі паренхіми нирок з морфологічними проявами ранніх процесів апоптозу в мезангії. Зміни в мозковому шарі нирок відповідали картині гострого інфекційного запалення.

4. Проведені дослідження змін в тканинах нирки при моделюванні у щурів гострого пієлонефриту на тлі цукрового діабету I та II типів дозволили виявити виражені структурні порушення в корковому і в мозковому шарах нирок з морфологічними проявами ранніх процесів апоптозу. Ймовірно, що основну роль в розвитку патологічних порушень в тканинах нирок при гострому пієлонефриті відіграє супутній цукровий діабет І типу.