Состояние клеток поверхностного слоя панкреатических островков в условиях действия аллоксана

В статье показано, что прямое воздействие аллоксана на поверхностный слой клеток изолированных панкреатических островков сопровождается сморщиванием клеточной мембраны А-клеток, изменением их формы, а также частичным или полным их разрушением.

Отмечено, что при парентеральном введении вещества А-клетки подобным изменениям не подвергаются. Авторами сделано предположение, что, возможно, по причинам, связанным с особенностями кровообращения в островках, аллоксан при парентеральном введении не достигает А-клеток. Доказано, что теоретически аллоксан может при определенных условиях синтезироваться в организме. В этом случае его воздействие на клетки панкреатических островков может осуществляться в результате попадания в кровь.

Аллоксан (мезоксалилмочевина, С₄Н2Ч₂О₄) — продукт распада мочевой кислоты — является первым из химических веществ, у которого была выявлена способность вызывать в течение короткого времени избирательную гибель панкреатических В-клеток и быстрое развитие экспериментального сахарного диабета. Наряду с другими химическими соединениями, аналогичная способность у которых была обнаружена в последующие годы, аллоксан в течение многих десятилетий использовался в качестве весьма удобной модели для воспроизведения экспериментального диабета у животных. Характер гистологических изменений, развивающихся в панкреатических островках при аллоксановом диабете, хорошо изучен [1]. Считается, что аллоксан может синтезироваться при определенных условиях в организме животных и человека. Между тем механизмы его диабетогенного действия до конца не исследованы. Неизвестно также, оказывает ли он действие на поверхностный слой панкреатических островков, сформированный А-клетками.

Цель исследования — изучить с помощью растровой электронной микроскопии состояние поверхностного слоя панкреатических островков в условиях прямого воздействия аллоксана.

Материал и методы

Опыты проведены на 22 6−8-дневных крысятах линии Wistar и 8 белых крысах массой 152−174 г. Изолированные с помощью 2%-ного раствора коллагеназы при рН = 7,34−7,39 панкреатические островки после очистки помещались в питательную среду RPMI-1640, куда затем добавлялcя водный раствор аллоксана (SERVA, Germany), из расчета 20−22 мг/100 мл на 20 мин. По окончании питательную среду заменяли свежей, в которой островки инкубировались при температуре +37°С, с добавлением О2 в течение 2 часов, после чего их высушивали с помощью углекислоты, напыляли золотом и исследовали в сканирующем электронном микроскопе S-570 «Hitachi» при ускоряющем напряжении 15 кВ. Контрольным животным внутривенно вводился аллоксан, разведенный в 0,85%-ном водном растворе NaCl, в дозе 20 мг/100 г массы тела.

Уровень глюкозы крови определялся в первые сутки через 3, 12 и 24 часа, в последующем — на 3-е и 6-е сутки. Животные умерщвлены на 7-е сутки. Образцы ткани поджелудочной железы фикси-роваы в жидкости Буэна. Парафиновые срезы окрашивались альдегидфуксином [2]. Цинк в В-клетках выявлялся с помощью гистохимической реакции с толуолсульфониламинохинолином (ТСХ) [3, 4].

Результаты и их обсуждение

В панкреатических островках контрольной группы животных с аллоксановым диабетом выявлены следующие гистологические изменения: некроз, деструкция и снижение содержания цинка в В-клетках центральной части островков (рис. 1.1−1.4). Содержание ионов цинка составило 1,12+0,04; интактных В-клеток — 1,79+0,07;р < 0,05.

Рисунок 1. Гистоструктура панкреатических островков и содержание цинка в В-клетках при аллоксановом диабете.

панкреатический клетка аллоксановый диабет Данные о динамике уровня глюкозы крови у животных контрольной группы с аллоксановым диабетом представлены в таблице.

Результаты свидетельствуют о том, что первичная инсулиновая недостаточность и диабет 1 типа развились у всех контрольных животных. Кратковременное снижение уровня глюкозы крови через 3 часа после инъекции аллоксана объясняется разрушением большинства В-клеток и одновременным выходом в кровь повышенного количества инсулина.

Анализ сканограмм позволил выявить следующее. Интактные островки имеют правильную округлую или овальную форму, А-клетки ровным слоем покрывают большую часть поверхности островка. В местах их отсутствия выявляются отдельные В-клетки, также имеющие гладкую, правильную сферическую поверхность и тесно примыкающие друг к другу.

Большая часть А-клеток, располагающаяся на поверхности интактных островков, сохраняла правильную сферическую или овальную форму с гладкой матовой поверхностью (рис. 2.1, 2.2). Клетки тесно примыкают друг к другу. Дифференциация В-клеток от А-клеток затруднена в связи с отсутствием визуальных внешних различий между ними. Единственным относительным критерием, позволяющим их дифференцировать, является более глубокое расположение В-клеток, тогда как А-клетки расположены, как правило, на поверхности островка. В островках, подвергшихся действию аллоксана, отмечалось наличие следующих резких различий состояния клеток поверхностного слоя:

• 1) ярко выраженное сморщивание поверхности большинства клеток;
• 2) диффузное разрушение части клеток;
• 3) частичное или полное слияние образовавшейся бесструктурной массы клеток с образованием общего конгломерата неопределенной формы (рис. 2.3, 2.4);
• 4) утрата гладкой поверхности подавляющим большинством клеток поверхностного слоя; в случае отсутствия признаков сморщивания поверхностного слоя отмечено наличие шероховатой, пористой поверхности почти у всех клеток, при сохранении ими правильной сферической или овальной формы;
• 5) границы между частично разрушенными клетками плохо прослеживаются.

Характерным отличием состояния поверхности клеток, подвергнувшихся действию аллоксана, является ее сморщивание. Этому может быть дано 2 объяснения:

• 1) в результате гибели клеток и разрушения цитоплазмы происходит естественное уменьшение ее размеров, вследствие чего наблюдается сморщивание клеточной мембраны без возможных ее структурных изменений;
• 2) вероятно, аллоксан оказывает непосредственное прямое повреждающее воздействие на поверхностный слой клетки, приводя к сморщиванию, повреждению или разрушению клеточной мембраны. Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что аллоксан, вызывающий при парентеральном введении животным избирательную гибель только инсулинпродуцирующих В-клеток, в условиях прямого воздействия на островки вызывает очевидные повреждения клеточных мембран А-клеток, а также частичное или полное их разрушение. Не исключено, что при парентеральном введении аллоксан по каким-то причинам, возможно, связанным с особенностями кровообращения в панкреатических островках, не достигает А-клеток, расположенных на периферии островка.

Выводы

• 1. Прямое воздействие аллоксана на клетки поверхностного слоя панкреатических островков вызывает сморщивание поверхности А-клеток, частичное или полное разрушение их с образованием бесструктурной массы.
• 2. Характерными изменениями в условиях действия аллоксана являются утеря клетками сферической или овальной формы в сочетании с утратой признака гладкой поверхности.

• 1. Баранов В. Г. Экспериментальный сахарный диабет. — Л.: Наука, 1983. — 243 с.
• 2. Kvistberg D., Lester G., Lasarov A. Staining of Insulin with Aldehyde fuchsin // Journal Histochem. and Cytochem. — 1966. — 14. — P. 609−611.
• 3. Божевольнов Е. А., Серебрякова Г. В. 8-п-Тозиламинохинолиновый люминесцентный реактив на цинк и кадмий // Химические реактивы и препараты. — М., 1961. —C. 36-І2.
• 4. Meyramov G.G., Meyramova R.G. High Specific Histochemical Method Revealing of Zn-ions in Pancreatic B-cells // DIABETES, a Journal of American Diabetes Association. — 1991. — 40, № 6. — P. 65.