Морфологические характеристики надпочечников

Размещено на http://allbest.ru

4

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО

«УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра геоэкологии

дисциплина «Биология»

Курсовая работа на тему

Адаптация лабораторной работы

«Морфологические характеристики надпочечников»

к специальности «Экология и природопользование»

Преподаватели: Байтимирова Е.А.

Михеева Е.В.,

Студент: Лекомцева С.М.,

Группа: ЭП-12

Екатеринбург 2014

Содержание

• Введение
• 1. Теоретическая часть
• 1.1 Зоны коры надпочечника
• 1.2 Мозговое вещество надпочечника

2. Необходимое оборудование

3. Ход работы

3.1 Изготовление микрофотографий

3.2 Работа с программой ImageJ

3.3 Работа с программой Excel

3.4 Работа в программе «Statistica»

3.5 Анализ полученных результатов

4. Изменение для специальности

4.1 Морфофункциональные изменения

4.2 Морфометрия при геохимических аномалиях

5. Перспективы внедрения

Заключение

Список использованных источников

Приложение



Введение

Изменение морфофизиологических характеристик животных является существенным биоиндикатором в системе мониторинга окружающей среды. Поэтому овладение навыками получения, обработки и анализа морфологических характеристик животных необходимо для достоверного изучения и прогнозирования состояния окружающей среды.

Цель: исследование физиологических особенностей животных

Задачи:

Изучить морфофункциональное состояние коры надпочечника животных. надпочечник морфофункциональный кора

Измерить площади среза надпочечника, клубочковой, пучковой, пучково-сетчатой зон коры, относительные размеры этих зон с использованием программного продукта ImageJ.

Получить навыки измерения и статистического анализа



1. Теоретическая часть

Надпочечники - это парные эндокринные железы позвоночных животных и человека. Играют важную роль в регуляции обмена веществ и в адаптации организма к неблагоприятным условиям (реакция на стрессовые условия). В надпочечниках разделяют две основные анатомические зоны - корковое вещество надпочечника и мозговое вещество надпочечника. (Рис 1)

Поперечный срез надпочечника. Увеличение: 4.5

Корковое вещество надпочечника отвечает за выработку гормонов, которые относятся к группе кортикостероидов.

В корковом веществе надпочечников выделяют три зоны: наружная зона - клубочковая, которая находится сразу под капсулой надпочечника, далее пучковая зона надпочечника и сетчатая зона надпочечника, которая окружает мозговой слой. Кора надпочечника является важным звеном в процессе осуществления адаптивных реакций организма и борьбе с различными повреждениями под влиянием широкого многообразия стрессирующих факторов. Такие неблагоприятные факторы, как интоксикация, в том числе тяжелыми металлами, травма, социальный стресс, физическая нагрузка, недостаток кислорода и пр., индуцируют выделение гипоталамусом КРФ (кортикотропин-рилизинг-фактора). Воздействие КРФ на аденогипофиз приводит к интенсификации выработки АКТГ (адренокортикотропного гормона), который стимулирует продукцию гормонов коры надпочечника, принимающих участие в формировании неспецифической резистентности организма. Диапазон участия кортикостероидов в адаптивных реакциях организма довольно широк от общих стрессовых внутрипопуляционных взаимодействий до регуляции специфических звеньев обмена.

Механизмы защитной роли кортикостероидов при действии неблагоприятных факторов связаны с обеспечением достаточного количества энергоемких метаболитов (глюкозы и жирных кислот), воздействием на водно-солевой баланс, поддержанием необходимого объема плазмы крови, пермиссивным действием в отношении ряда гормонов. При длительном воздействии АКТГ на клетки надпочечников (хронический эффект) можно наблюдать не только избирательную индукцию ферментов, но и развитие генерализованной гипертрофии железы. Этот эффект является результатом сложного взаимодействия гормональных, обменных и сосудистых процессов.

К настоящему времени морфология и функции надпочечников довольно детально изучены. Кора надпочечника млекопитающих построена из эпителиальных тяжей, ориентированных перпендикулярно к капсуле и разделенных тонкими прослойками соединительной ткани, которые составляют строму надпочечника.

1.1 Зоны коры надпочечника

Наружная часть коры надпочечника - клубочковая зона (zona glomerulosa), образована мелкими, многоугольными эпителиальными клетками, объединенными в дугообразные группировки. В клетках содержатся мелкие вакуоли. ормоны клубочковой зоны коры надпочечника - менералокортикоиды. Главный представитель - альдостерон. Основной функцией гормона альдостерона, является секреция ионов калия в мочу и обратное всасывание ионов натрия в кровь в почках. 

Сравнительно более крупные клетки пучковой зоны (zona fasciculata) образуют столбовидные тяжи. Клетки в большинстве случаев имеют вид призм, иногда их форма близка к кубической или многоугольной. В клетках пучковой зоны обильно накапливаются липоиды и нейтральные жиры, чем обусловливается характерный светло-желтый цвет, свойственный коре надпочечников. Жиро-липоидные включения имеют вид капелек разной величины. Гормоны пучковой зоны коры надпочечника - глюкокортикоиды. Главный представитель - кортизол. Кортизол оказывает свое влияние почти на все обменные процессы в человеческом организме - на метаболизм жира, углеводов, белков. Влияет на сердечно-сосудистую систему, почки, деятельность центральной нервной системы.

В нижней части коры пучковая зона переходит в сетчатую (zona reticularis), граничащую с медуллярной частью. В сетчатой зоне правильное столбовидное расположение железистых клеток теряется, и эпителиальные тяжи разветвляются, образуя рыхлую сеть. Относительно мелкие клетки данной зоны имеют более темный вид по сравнению с фасцикуляторными благодаря пигменту липофусцину. Нередко встречаются дегенерирующие клетки с пикнотзирующимися ядрами. Гормоны сетчатой зоны коры надпочечника - половые гормоны, андрогены.

Основным представителем является дегидроэпиандростерон (ДГЭАС), который стимулирует синтез белка, увеличивает мышечную массу и сократительную способность мышц. 

Строение пучковой и сетчатой зон отличается мозаичностью. Наряду со светлыми спонгиоцитами встречаются так называемые темные клетки. Существует мнение, что светлые и темные клетки находятся на различных стадиях секреторного цикла. Темные клетки содержат много РНК и мало липидов, которые были использованы на образование гормонов. Большое количество темных фасцикуляторных клеток свидетельствует об усиленной секреции надпочечной железы. Светлые клетки находятся в фазе истощения.

В нормально функционирующем надпочечнике млекопитающих на долю клубочковой зоны приходится 8-10, пучковой - 50, сетчатой - 30-35, мозгового вещества - 6-10% от массы всего органа. [10]

Сфера действия гормонов коры надпочечных желез чрезвычайно велика. Она включает регуляцию водно-солевого обмена, тканевого метаболизма, контроль за функционированием иммунной и репродуктивной систем. Ни один другой эндокринный орган не вырабатывает такого набора химических веществ со столь разнонаправленным и широким диапазоном влияния на организм [5]. Функциональная специфика клеток различных кортикальных зон заключается в синтезе различных типов гормонов. В клубочковой зоне происходит образование минералокортикоидов, в пучковой - глюкокортикоидов. Основная функция сетчатой зоны - синтез стероидов, обладающих андрогенным действием.

1.2 Мозговое вещество надпочечника

Мозговое вещество является основным веществом надпочечников и окружено корой надпочечников. Мозговое вещество вырабатывает около 20% норадреналина (норадреналин) и 80% эпинефрина (адреналин). Хромаффинные клетки мозгового вещества надпочечников являются основным поставщиком в кровь адреналина, норадреналина и энкефалина, отвечающих за мобилизацию организма при появлении угрозы. Такое название клетки получили так как становятся видны при окрашивании тканей солями хрома. Для активации функции хромаффинных клеток требуется сигнал от симпатической нервной системы через преганглионарные волокна, возникающий в грудном отделе спинного мозга. Секрет мозгового вещества поступает непосредственно в кровь. Синтезу адреналина в мозговом веществе также способствует кортизол. Произведенный в коре, кортизол достигает мозгового вещества надпочечников, увеличиваю уровень выработки адреналина.



2. Необходимое оборудование

Микроскоп системы визуализации. (Рис 2.1)

Микроскоп Nikon Eclipse E200MV RS

Готовая коллекция микропрепаратов

Программа Excel

Microsoft Excel -- это самая популярная программа, предназначенная для создания документов на основе электронных таблиц. С помощью Excel возможно создать различные каталоги и картотеки, производить расчеты практически любой сложности, анализировать данные, строить графики и диаграммы. Возможности Excel практически безграничны и программу можно приспособить под решение огромного числа разнообразных задач.

Программа ImageJ

«ImageJ» (Image Processing and Data Analysis in Java) - программа специально разработанная для анализа медицинских и биологических изображений. Эта программа имеет открытый код и свободно распространяется. (Рис 2.2)



Приборная панель программы ImageJ

«ImageJ» - одна из самых быстрых в мире программ по обработке изображений, написанных на Java. Она может проводить фильтрацию изображения размером 2048x2048 за 0,1 сек. Это приблизительно 40 миллионов пикселей в секунду. Программа поддерживает все известные форматы изображений (GIF, JPEG, BMP, PNG, PGM), а также DICOM, RAW, FITS и ASCII. Одна из главных возможностей программы «ImageJ» - возможность проводить измерение площади, периметра, значений яркости и многих других показателей изображения или выделения. При этом можно применять единицы измерения реального мира (см, мкм, и т.п.). Оценивать градуировки по стандартам плотности изображения.

Пакет прикладных программ «Statistica»

Statistica -- программный пакет для статистического анализа, разработанный компанией StatSoft, реализующий функции анализа данных, управления данных, добычи данных, визуализации данных с привлечением статистических методов. Цель и применения пакета прикладных программ «Statistica» заключается в выявлении некоторых закономерностей на выборке и дальнейшей экстраполяции полученных результатов на всю генеральную совокупность (популяцию), из которой получена исследуемая выборка. Выявление закономерностей на выборке производится обычно путем решения следующих основных задач:

- описание группы (групп) объектов исследования;

- сравнение групп (или одной группы в разные моменты времени);

- исследование взаимосвязей признаков.

Вариабельность значений параметра в разных выборках из одной генеральной совокупности тем ниже, чем больше объем выборок. Значение вариации оценки может быть выражено с помощью доверительного интервала.

Доверительный интервал (ДИ) - интервал значений признака, рассчитанный для какого-либо параметра (например, среднего значения признака) по выборке и с определенной вероятностью (например, 95%) включающий истинное значение этого параметра во всей генеральной совокупности. [9]

Описательная статистика - параметры выборки, описывающие набор данных, например среднее, медиана, среднееквадратическое отклонение. Для выполнения описательной статистики используют параметрические (вычисление средних значений, средних квадратических отклонений и т.д.) и непараметрические методы (вычисление медиан и интерквартильных интервалов, пропорций).

Среднее значение - описательная статистика (параметр), являющаяся мерой центральной тенденции для приближенно нормально распределенных данных. Если распределение не соответствует закону нормального распределения, то для характеристики центральной тенденции следует использовать медиану.

Среднеквадратическое отклонение - описательная статистика (параметр), являющаяся мерой рассеяния для приближенно нормально распределенных данных.

Интерк6артильный размах ( интер6ал, отрезок) - интервал значений признака, содержащий центральные 50% наблюдений выборки. Используется вместе с медианой для описания данных, имеющих распределение, отличное от нормального.

Медиана - значение признака, разделяющее пополам распределение наблюдений на интервале значений признака, т.е. половина значений в выборке меньше медианы, а вторая половина - больше ее. Используется для описания Центральной тенденции распределений количественных и порядковых признаков независимо от его закона.

3. Ход работы

3.1 Изготовление микрофотографий

Микрофотография -- техника фотографии макроскопических объектов, преимущественно с помощью оптической системы микроскопа.

1) Рассмотреть препарат при увеличении 4,5

2) Сделать фотографию с помощью системы визуализации микроскопа

3) Сохранить фотографию в формате «JPG» (Рис 3.1)

Поперечный срез надпочечника рыжей полевки( Clethrionomys glareolus). Увеличение: 4.5

3.2 Работа с программой ImageJ

1) Открываем готовую микрофотографию в программе ImageJ

2) Выбираем необходимые виды измерений, такие как площадь и периметр (программа позволяет совершить любые виды измерений объекта ). Для этого на приборной панели выполняем:



3) Устанавливаем масштаб

4) Выполняем проверку заданного масштаба с помощью измерительной линейки бинокуляра, одно деление которой составляет 0,1 миллиметра. Для этого выбираем на приборной панели знак кривой линии (Рис 3.2)

Приборная панель программы ImageJ

И растягиваем ее на 10 делений бинокулярной линейки. (Рис 3.3)

Деления бинокулярной линейки в объективе 4,5

Затем снова переходим к функции Set Scale и сравниваем величины. Если полученный результат идентичен с заданным, то можно переходить к измерениям площади и периметра зон коры надпочечника и органа в целом.

5) Проводим измерения. Для максимально точного результата измерений выбираем функцию «ломаная кривая», (Рис 3.3)

С помощью которой выполняется точечное выделение зон коры надпочечника, мозгового вещества и всего органа в целом. Неровности среза могут быть визуально дополнены.

6) Производим расчет параметров

В новом окне будут представлены результаты измерений по заданным параметрам (Рис 3.4)

Пример таблицы результатов

3.3 Работа с программой Excel

Данные, полученные при работе в программе «ImageJ» переносим для систематизации и хранения в базу данных программы Excel

3.4 Работа в программе «Statistica»

1) Данные следует располагать в строках и столбцах электронной таблицы. В строках располагаются наблюдения (объекты исследования), в столбцах - переменные (признаки). (Рис 3.5)

Электронная таблица программы «Statistica»

Качественные данные могут быть представлены текстовыми значениями, которые автоматически кодируются числовыми значениями, однако такое представление не рекомендуется из-за возрастания вероятности ошибок.

2) Так как данные уже подготовлены в пакете MS Excel версий 7.0, 8.0 или 2000, то для последующего переноса данных в ППП STАТISТICA версии 4. * или 5. * потребуется предварительно сохранить их в формате Excel 3.0 или 4.0. Для переноса в STAТISТICA'99 (версия 5.5) предварительного сохранения в форматах более ранних версий MS Excel не требуется.



После обращения к указанным командам необходимо следующее:

a. указать файл, подлежащий переносу ("импорту");

b. подтвердить автоматически определенный формат, отредактировав опции, в том числе рекомендуется выбрать опцию "Имена переменных из 1-й строки диапазона"

c. подтвердить выбранные опции ("ОК"). (Рис 3.6)

Диалоговое окно импорта данных

3) Проводим описательную статистику для количественных данных

4) Выполняем расчет следующих параметров, отмечая (галочками) соответствующие опции: "Среднее", «Стандартное отклонение", «Стандартная ошибка среднего» (Рис 3.7)

Диалоговое окно "Статистики"

5) Результаты всех видов статистического анализа в ППП STAТISТICA представляются в отдельном окне ("Scrollsheet"), представляющем собой обычно таблицу. Эти результаты сохраняем для последующего представления следующим способом: копирование в буфер обмена нужного фрагмента таблицы результатов и вставка его в открытый в другом окне документ текстового редактора MS Excel. При копировании фрагментов таблицы рекомендуется выделять все ячейки нужного столбца или строки. В этом случае сохраняются названия столбцов и строк таблицы результатов. Лишние результаты затем можно удалить непосредственно в текстовом редакторе.

3.5 Анализ полученных результатов

Результаты, полученные с помощью методов описательной статистики, представляем в виде рисунков - диаграмм размахов и диапазонов, а также графиков. Они удобны для представления как нормальных, так и других распределений признаков. Примером служит следующая диаграмма. (Рис 3.8)

"Морфометрия надпочечников в геохимических исследованиях"



4. Изменение для специальности

Многочисленными исследованиями показано, что изменения регуляторных систем организма при действии разнообразных факторов внешней среды приводят к гиперфункции адреналовой железы. Однако особенности морфофункционального состояния надпочечников зависят от природы, интенсивности и продолжительности действия раздражителя.

Показателями стрессорной гипертрофии надпочечников являются возрастание массы железы, увеличение размеров и количества клеток коры [4], а также повышение кровенаполнения органа.

4.1 Морфофункциональные изменения

Известно, что повышение функциональной активности адреналовой железы, сопровождающееся ее гипертрофией, может обеспечиваться изменением размеров зон, клеток, ядер коры надпочечника в зависимости от природы, силы и продолжительности действия фактора среды. В зависимости от плотности популяции установлено статистически значимое увеличение массы надпочечников и уменьшение концентрации в нем аскорбиновой кислоты, что свидетельствует о функциональном напряжении органа объема органа (площадь среза), площади клубочковой и пучково-сетчатой зон, а также клеток и ядер в пучковой и сетчатой зонах при «росте» численности популяции по сравнению с «пиком». Увеличение клубочковой зоны при «росте» численности обусловлено, вероятно, увеличением количества клеток, так как их размеры остаются неизменными. При экспериментальном увеличении плотности у мышей наблюдалось

Наблюдаемое увеличение размеров пучково-сетчатой зоны, а также размеров клеток и ядер в пучковой и сетчатой зонах свидетельствуют об интенсификации глюкокортикоидной и андрогенной функции надпочечника в год роста численности.

Половозрастные особенности морфологии и реакции надпочечника на стрессоры также отмечались исследователями. Известно, что в онтогенезе у млекопитающих изменяется не только функциональная активность коры надпочечника, но и тип реакции коры на экзо- и эндогенные факторы [9]. Подвержена возрастным колебаниям и адаптационная перестройка надпочечников [2]. Ткань надпочечников молодых животных характеризуется более высокой пролиферативной активностью. Известно, что андрогены и эстрогены способны вызывать гипертрофию надпочечника, причем последние более эффективно. Существуют половые различия в уровне секреции кортикостероидов и активности ферментов специфического синтеза [2].

При оценке половых различий анализируемых показателей у самок обнаруживается статистически значимое увеличение площади среза надпочечника, клубочковой, пучково-сетчатой зон, ядер и клеток в пучковой и сетчатой зонах, а так же относительных размеров пучковой зоны (% от площади среза). Это свидетельствует о более активном синтезе глюкокортикоидов и половых стероидов надпочечником самок. В ходе исследования особенностей надпочечника, обусловленных репродуктивным статусом, исследователями обнаруживается статистически значимое увеличение всех морфометрических показателей надпочечника у половозрелых животных по сравнению с неполовозрелыми за исключением относительных размеров зон коры.

4.2 Морфометрия при геохимических аномалиях

Также у мелких млекопитающих отмечено статистически значимое увеличение среднего значения относительной массы надпочечника, почки, а так же частоты встречаемости низких значений индексов печени и гепатосупраренального коэффициента на территориях естественных геохимических аномалий, что свидетельствует о возрастании напряженности энергообмена животных в популяции аномального участка. Условия биогеохимической провинции увеличивают различия морфофизиологических характеристик, вызванные действием других факторов. Естественные геохимические аномалии могут провоцировать адаптивные изменения регуляторных систем организма животных и человека, сопровождающиеся определенной «физиологической платой» за адаптированность. В связи с этим анализ естественного геохимического фона должен рассматриваться в качестве обязательного компонента системы государственного экологического мониторинга.

Таким образом, разнообразные изменения условий внешней среды приводят к активации гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы и гиперфункции адреналовой железы, особенности морфофункционального состояния которой зависят от природы, интенсивности и продолжительности действия раздражителя. Показателями стрессорной гипертрофии надпочечников являются возрастание его массы, увеличение размеров и количества клеток коры, а также повышение кровенаполнения органа.



5. Перспективы внедрения

Изучение изменений морфофункциональных характеристик коры надпочечника широко проводится во всех научно- исследовательских центрах и институтах.

Например, представители Иркутского государственного университета изучали морфофункциональные изменения надпочечника при определенном стрессе. В ходе исследования выявлено, что в условиях хронического иммобилизированного стресса надпочечники подвергаются значительным структурным и функциональным изменениям. Причем в наибольшей степени это проявляется при переходе из стадии тревоги в стадию резистентности. К 14 суткам эксперимента (стадия истощения) надпочечники испытывают ярко выраженный дефицит пластических материалов, что приводит к срыву их компенсаторных возможностей. (Голуб И.Е., Лебединский В.Ю. и др.). А Изатулин В.Г., Голуб И.Е. и др. представили в своей работе данные о морфофункциональных изменений в надпочечниках преморбидный период суицидальных отравлений. Их исследование показало, что в преморбидный период суицидального отравления наблюдаются значительные морфо-функциональные изменения в надпочечниках, отмечающееся увеличением синтеза и секреции адаптивных гормонов, а в последующие сроки и истощение резервных возможностей коры надпочечника.

Приведу в пример работу студентов Уральского государственного горного университета Лекомцевой С. М., Костыриной В.А., результатом практического исследования которой был вывод усиления основных факторов, влияющих на изменение морфометрии надпочечника, таких как пол, репродуктивный статус и плотность популяции аномалиями в рамках геохимических условий. Также было заключено, что морфофункциональное состояние надпочечника животных является удобным и информативным объектом биоиндикационных исследований по оценке воздействия экстремальных геохимических условий на биоту и человека.

Заключение

В результате выполнения данной лабораторной работы, студенты получили знания в области строения, функций, морфологических характеристик органа парных эндокринных желез - надпочечников, его зон коркового вещества и мозгового вещества. Овладели навыками работы с микроскопом системы визуализации, в программах «ImageJ» и «Statistica».

Овладение полученным навыками позволит студентам и специалистам проводить биоиндикационные исследования по выявлению степени воздействия стрессующего фактора на организм позвоночных животных.



Список использованных источников

1. Байтимирова Е.А., Михеева Е.В. Геохимический мониторинг и экологическая безопасность на Среднем Урале/ Е.А. Байтимирова, Е.В. Михеева // ИЭРиЖ УрО РАН, Приволжско-Уральский филиал ВНИИ ГОЧС, к.б.н.

2. Банкова B.B. Функциональное состояние коры надпочечников у животных разного возраста и пола / В.В. Банкова, Х.М. Марков // Физиол. журн. СССР. 1971. - Т. 57, № 5. - С. 49 - 54.

3. Голуб И.Е., Лебединский В.Ю., Изатулин А.В., Шашкова О.Н. Морпфофункциональные изменения в надпочечниках экспериментальных животных при хроническом иммобилизационном стрессе / Иркутский государственный медицинский университет, Иркутск, Россия

4. Заварзин, А.А. Основы сравнительной гистологии / А.А. Заварзин. -Л.: Изд-во ЛГУ, 1985. 400 с.

5. Зуфаров К. А. Структурно-функциональные аспекты процессов адаптации и повреждения : (Тезис. докл. на 2 Всесоюз. съезде патофизиологов). -- Ташкент: Б. и., 1976. -- 48 с.

6. Изатулин В.Г., Голуб И.Е., Изатулин А.В., Шашкова О.Н. Адаптивно-компенсаторные морфофунуциональные изменения в надпочечниках в преморбилный период суицидальных отравлений / Изатулин В.Г., Голуб И.Е., Изатулин А.В.,

7. Кириллов О.И. Стрессовая гипертрофия надпочечников / О.И. Кириллов. М.: Наука, 1994. - 176 с.

8. Михеева. Е.В. Адаптация рыжей полевки к условиям природной биогеохимической провинции с избыточным содержанием никеля, кобальта и хрома / Е.В. Михеева [и др.] // Журн. общ. биологии. - 2006. - Т. 67, № 3. - С. 212-221.

9. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA М., МедиаСфера, 2002. 312с.

10. Ставицкая Л.И. Восприимчивость коры надпочечника к АКТГ в онтогенезе in vivo / Л.И. Ставицкая // Проблемы возрастной физиологии, биохимии и биофизики. Киев, 1974.-С. 174-178.

11. Тараканов Е.И. О гормонально-активных опухолях коры надпочечников / Е.И. Тараканов // Проблемы эндокринологии и гормонотерапии. 1956. -Т. 5, №4. С. 61-71

12. Шашкова О.Н. «Проблемы морфологии.Теоретические и клинические аспекты», 14-17 сентября 2005г. г. Астрахань.



Приложение

МОРФОМЕТРИЯ НАДПОЧЕЧНИКА В ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

Лекомцева С.М.1, Костырина В.А.1, Михеева Е.В. 2, Байтимирова Е.А. 3

Жизненные функции животных и человека нераздельно связаны с химизмом земной коры. Известно, что многие патологические состояния вызваны дефицитом, избытком или дисбалансом микроэлементов в живом организме [2]. Значительное воздействие на живые организмы оказывают естественные геохимические факторы, в том числе, на территориях, где распространены ультраосновные горные породы. Оценка приспособительных реакций животных в экстремальных геохимических условиях может с успехом быть проведена на основе морфометрических характеристик их надпочечников. То есть адреналовая железа является в данном случае удобным объектом биоиндикационных исследований, а ее морфофункциональные особенности - индикатором состояния организма в различных геохимических условиях.

Кора надпочечника является важным звеном в процессе осуществления адаптивных реакций организма и борьбе с различными повреждениями под влиянием широкого многообразия стрессирующих факторов. Такие неблагоприятные факторы, как интоксикация, в том числе тяжелыми металлами, травма, социальный стресс, физическая нагрузка, недостаток кислорода и пр., индуцируют выделение гипоталамусом КРФ (кортикотропин-рилизинг-фактора). Воздействие КРФ на аденогипофиз приводит к интенсификации выработки АКТГ (адренокортикотропного гормона), который стимулирует продукцию гормонов коры надпочечника, принимающих участие в формировании неспецифической резистентности организма. Диапазон участия кортикостероидов в адаптивных реакциях организма довольно широк от общих стрессовых внутрипопуляционных взаимодействий до регуляции специфических звеньев обмена [3, 5].

Исследованиями в области гистологии надпочечника показано, что его морфофункциональное состояние у мелких млекопитающих зависит от пола [7], репродуктивного состояния животных [4] и плотности популяции [6].

При оценке воздействия геохимических условий на морфофункциональное состояние адреналовых желез рыжей полевки (тест-объект) в условиях естественных геохимических аномалий, приуроченных к ультраосновным горным породам Среднего Урала, обнаружена статистически значимая гипертрофия пучково-сетчатой зоны, а также фасцикуляторных клеток и их ядер у животных аномального участка. Обнаруженная гипертрофия ядер фасцикуляторных клеток на аномальном участке, вероятно, связана с нарастанием объема продуктов ядерного синтеза в результате активизации их функции. Таким образом, интенсификация адренокортикальной функции на аномальном участке является адаптивной реакцией, а гипертрофия фасцикуляторных клеток, ядер и пучковой зоны в целом - структурным следом адаптации [1].

В результате анализа морфофункционального состояния надпочечника рыжей полевки в зависимости от плотности популяции установлено статистически значимое увеличение объема органа (площадь среза), площади клубочковой и пучково-сетчатой зон, а также клеток и ядер в пучковой и сетчатой зонах при «росте» численности популяции по сравнению с «пиком». Так как надпочечники созревающих животных характеризуются более высокими значениями морфометрических характеристик, чем надпочечники полевок, не вступивших в процесс полового созревания. Таким образом, большинство животных в фазе «роста» численности имели высокий уровень обменных процессов и функциональной активности надпочечника, что и обусловило наблюдаемые различия средних значений исследуемых показателей. Таким образом, морфофункциональное состояние надпочечника рыжей полевки свидетельствует о динамике глюкокортикоидной и андрогенной функций коры.

При оценке половых различий анализируемых показателей у самок обнаружено статистически значимое увеличение площади среза надпочечника. Различия обусловлены особенностями действия половых гормонов самок на морфофункциональное состояние надпочечника, которые неоднократно описывались исследователями [7].

В ходе исследования особенностей надпочечника, обусловленных репродуктивным статусом, обнаружено статистически значимое увеличение всех морфометрических показателей надпочечника у половозрелых животных по сравнению с неполовозрелыми за исключением относительных размеров зон коры. Наблюдаемые особенности, по-видимому, обусловлены с одной стороны соматическим ростом надпочечника при созревании животных, а с другой - изменением морфофункционального состояния органа при действии половых гормонов на его ткань [4, 7].

Суммируя результаты морфометрических исследований надпочечника животных в условиях естественных геохимических аномалий Среднего Урала, необходимо подчеркнуть следующее: на территориях распространения ультраосновных горных пород, происходит повышение относительного и абсолютного веса надпочечника у рыжей полевки, обусловленное в значительной степени увеличением кровенаполнения органа и свидетельствующее об активизации его функции. Экстремальные геохимические условия вызывают также увеличение площади пучковой зоны коры надпочечника, ее клеток и ядер, что связано с интенсификацией выработки глюкокортикоидов, участвующих в широчайшем спектре адаптивных реакций и обеспечивающих повышение неспецифической резистентности животных при избытке тяжелых металлов в окружающей среде. Также в ходе исследования было выяснено, что наиболее реактивной зоной коры надпочечника при действии различных факторов является пучковая. Связано это с интенсификацией выработки ее гормонов - глюкокортикоидов в ответ на любое воздействие, при котором необходимо включение адаптивных изменений регуляторных систем организма [4, 7].

Таким образом, на основании анализа литературных данных и проведенных исследований в условиях природных экосистем Среднего Урала можно с полным правом заключить, что морфофункциональное состояние надпочечника животных является удобным и информативным объектом биоиндикационных исследований по оценке воздействия экстремальных геохимических условий на биоту и человека.

Размещено на Allbest.ru