Ультраструктурная характеристика клеток передней доли аденогипофиза в норме и в условиях острого лучевого поражения

К лучевому поражению приводит воздействие высоких доз ионизирующего излучения (ИИ) преимущественно на высокоактивные и радиочувствительные ткани, в частности, эндокринной системы. Наиболее чувствительным звеном является передняя доля аденогипофиза, регуляторные гормоны которой влияют на функции периферических эндокринных желёз и на ряд метаболических процессов. Острое лучевое поражение аденогипофиза может возникнуть как во время чрезвычайных ситуаций, так и при использовании ИИ в диагностике и лучевой терапии некоторых заболеваний. В работе мы изучили ультраструктурное строение клеток аденогипофиза крыс в норме и после воздействия ионизирующего излучения.

Цель настоящей работы: Описание ультраструктуры разных типов аденотропоцитов гипофиза белых крыс по основным морфологическим особенностям их гранул в норме, а также на фоне радиационного поражения.

В связи с поставленной целью были определены задачи исследования:
• Исследовать ультрамикроскопическое строение аденогипофиза;
• Идентифицировать разные типы клеток аденогипофиза;
• Описать морфологические основы секреции клеток на электронномикроскопическом уровне у интактной группы животных;
• Описать изменения ультраструктуры клеток передней доли аденогипофиза крыс после острого лучевого поражения в эксперименте.

Проблема воздействия ионизирующего излучения (ИИ) на организм стоит значительно остро, что обусловлено как высоким радиационным фоном, так и распространённым применением ИИ в диагностике и терапии заболеваний. Гипофиз является ключевым звеном адаптационно-компенсаторного механизма эндокринной системы, обеспечивает регуляцию функций и метаболических процессов при воздействии повреждающих факторов. Аденотропоциты обладают высокой чувствительностью к ИИ вследствие высокой интенсивности биосинтетических процессов и подвергаются значительным изменениям, прежде всего в строении ядерного аппарата клетки и секреторных гранул – их количества, формы, размеров, электронной плотности, однородности, распределения в цитоплазме. 

Исследование проводили на 30 половозрелых самцах белых крыс линии Wistar, массой 180-200 г. Лабораторные животные были разделены на 2 группы: контрольную – интактные крысы, содержавшиеся при стандартных условиях, и экспериментальную – где крысы однократно облучались гамма-излучением в дозе 5 Гр.

Животных выводили из эксперимента на 14-е сутки методом декапитации под эфирным наркозом.

Гипофизы извлекали при помощи элеватора, получив доступ к внутреннему основанию черепа, подрезав диафрагму турецкого седла,  фиксировали, используя 1% глутаральдегид в 0.1 M фосфатном буфере и 0,5 % раствор тетраоксида осмия, заключали в эпоксидную смолу Spurr, при помощи ультрамикротома делали ультратонкие срезы, контрастировали их уранилацетатом и цитратом свинца по Рейнольдсу, исследовали на трансмиссионном электронном микроскопе Libra 120 (Carl Zeiss) при ускоряющем напряжении 80 кВ.

Работа выполнена при поддержке гранта КФУ имени В.И. Вернадского по программе «АММУР-2015» в ФГБУН Институт цитологии РАН.

Ионизирующее излучение, воздействуя на липиды мембран клеток в присутствии О₂ образует пероксиды, продукты распада которых способствует взаимодействию активных форм О₂ с различными веществами по типу окислительно-восстановительных реакций. Происходит нарушение проницаемости мембран и изменение метаболичес­ких процессов: инактивация гормонов, подавление энергетических функций митохондрий и синтеза нуклеиновых кислот, процесс замыкается, приводя к апоптозу или к некрозу клеток.   

Электронномикроскопическое исследование позволило изучить ультраструктурную организацию аденотропоцитов в норме у интактных животных и при остром лучевом поражении. Среди всех популяций клеток наиболее часто встречаются соматотропоциты (СТ) с крупными темными гранулами округлой формы, заполняющими большую часть цитоплазмы клетки. У самцов это единственные представители ацидофильной группы. Ядро расположено по центру, хроматин распределен равномерно. Эндоплазматический ретикулум (ЭПР) представлен канальцами, которые или равномерно распределены в цитоплазме, или образуют скопления вокруг ядра. Митохондрии округлые с четкими кристами. Среди базофилов наиболее распространены гонадотропоциты различных подвидов с обильными полиморфными гранулами – большого диапазона электронной плотности и размеров, от мелких пылевидных до крупных округлых гранул. Встречаются тиреотропоциты с круглыми мелкими гранулами, расположенными по периферии и напоминающими жемчужное ожерелье, а также кортикотропоциты, имеющие неоднородные гранулы с темным центром и просветлением на периферии. Обнаружены и фолликулярно-звездчатые клетки не содержащие гранул в цитоплазме.

При изучении электронограмм экспериментальной группы в СТ были выявлены признаки повышения активности клеток, увеличение количества дегранулированных СТ, дистрофические процессы. Ядерного гетерохроматина мало, в одних СТ ядерные поры широкие, в других – ядро набухшее, поры практически не определяются, перинуклеарное пространство расширено, перинуклеарный отек. Цитоплазма СТ вакуолизирована, вокруг гранул скопление секрета.

У представителей других популяций клеток ядерная оболочка часто с инвагинациями, поры широкие, ободок перинуклеарного пространства. Число митохондрий во всех клетках увеличено, темные митохондрии чаще сохраняют свою структуру, среди светлых преобладает гидропическая дистрофия, утрата крист. Цистерны ЭПР расширены, цитоплазма вакуолизирована.

В результате собственого электронномикроскопического исследования мы идентифицировали  различные типы аденотропоцитов по особенностям строения секреторных гранул, описали ультраструктуру клеток аденогипофиза при воздействии ионизирующего излучения. Установлено, что ведущая роль при радиационном поражении аденогипофиза отводится нарушениям в кле­точном ядре, митохондриях и секреторном аппарате клетки. 

1 - Волоцкая Н.И., Ганиева А.Б. «Методика препарирования гипоталамо-гипофизарного комплекса и шишковидного тела белых крыс для морфологических исследований» / Сборник тезисов участников форума «Наука будущего – наука молодых» - Севастополь, 2015. – Том 2, С.22 – 24.
2 - Гордиенко В.М. Ультраструктура желез эндокринной системы / В.М. Гордиенко, В.Г. Козырицкий. — К.: Здоров'я, 1978. — 287 с.
3 - Электронная микроскопия в цитологических исследованиях: методическое пособие / Новосиб. гос. университет. Новосибирск, 2013. 85 с.
4 - Пикалюк В. С., Бессалова Е. Ю. и др. "Морфология аденогипофиза белых крыс в норме" / Журнал "Мир медицины и биологии" Выпуск № 2-2 (38) / том 9 / 2013

Ultrastructural characteristic of the cells of the anterior lobe of pituitary gland under normal condition and after an acute radiation injury
The radiation damage is caused by high doses of ionizing radiation(IR) exposure of predominantly highly radiosensitive tissues, especially of endocrine system.
The most sensitive element is the anterior lobe of adenohypophysis, which regulatory hormones affect the function of the peripheral endocrine glands, and some metabolic processes. Acute radiation injury of adenohypophysis may occurs during both emergencies and using IR in the diagnosis and radiation therapy of certain diseases. In this work we have studied the cell ultrastructure of rat anterior pituitary under normal condition and after exposure to ionizing radiation.