Адаптация организма к действию повреждающих факторов, в том числе радиации, тесно связана с состоянием гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы [1—3]. Важную роль в ее деятельности играют клетки пучковой зоны коры надпочечников — адренокортикоциты (АКЦ), нарушение структуры и функции которых может существенно ослабить и ограничить развитие адаптационных реакций во всем организме. Одним из перспективных путей профилактики пострадиационных нарушений этих клеток является использование немедикаментозных лечебных факторов, в том числе низкоинтенсивного электромагнитного излучения (ЭМИ) сверхвысокой частоты (СВЧ) и магнитного поля (МП) низкой частоты (НЧ). Каждый из этих факторов обладает антиоксидантным и регенеративным действиями, которые, как показали наши экспериментальные исследования, в наибольшей степени проявлялись при действии ЭМИ СВЧ [4—6]. Это дает основание предполагать, что указанные факторы будут различаться по эффективности влияния на развитие регенеративно-гиперпластических процессов и формированию адаптационного потенциала в АКЦ. В связи с этим представляется важным выяснить, в какой мере предварительное (потенциальное) укрепление механизмов адаптационных реакций АКЦ при использовании ЭМИ СВЧ и МП НЧ сможет предупредить развитие пострадиационных нарушений и повысить сохранность клеток. Такой подход с применением ультраструктурного анализа АКЦ даст возможность выявить характер развития внутриклеточных адаптационных перестроек под влиянием исследуемых факторов и оценить устойчивость важнейших органелл и их мембран к повреждающему действию радиации. В доступной нам литературе мы не встретили работ, связанных с изучением этих вопросов.

Цель исследования — выявить ультраструктурные регенеративно-адаптационные изменения в АКЦ пучковой зоны надпочечников при первично-профилактическом действии эми свч и мп нч в условиях радиации.

Исследования проведены на 28 белых беспородных крысах-самцах массой 180—200 г, которые были разделены на четыре группы (по 7 животных в каждой). В 1-й (опытной) группе предварительно применяли ЭМИ СВЧ с последующим радиационным облучением; во 2-й (опытной) группе предварительно применяли МП НЧ с последующим радиационным облучением; в 3-й (контрольной) группе примененяли ложные процедуры (без включения аппарата) с последующим радиационным облучением; животные 4-й (интактной) группы никаким воздействиям не подвергались. Для электронно-микроскопических исследований надпочечники фиксировали в 4% параформальдегиде, приготовленном на фосфатном буфере (рН 7,4), постфиксировали в 1% ОsО₄. После обезвоживания в серии спиртов и ацетона образцы заключали в смесь эпон—аралдит. На ультратоме Reichert (Австрия) получали ультратонкие срезы. Исследование образцов проводили на электронном микроскопе Libra 120 (Германия) с программой Karl Zeiss SMT Nano Texnology system Diyizion, которая включает в себя как режим трансмиссионного исследования, так и математическую обработку внутриклеточных структур (число измерений внутриклеточных структур в каждой группе было не менее 25).

Животные контрольной и опытных групп содержались в одинаковых условиях вивария и имели свободный доступ к воде и корму. Исследования проводили в лаборатории экспериментальных исследований ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии» Минздрава России. Радиационное облучение животных осуществляли в ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России.

Продолжительность эксперимента составляла 16 дней. Исследования проводили с 22 марта по 6 апреля 2016 г. Общий период наблюдения за каждым животным составлял 20 сут.

Курс профилактического воздействия ЭМИ СВЧ (10 процедур) проводили на поясничную область животных (зона проекции надпочечников) с помощью аппарата Акватон-2 (ООО «Телемак», Саратов), плотность потока мощности 1 мкВт/см², частота около 1000 МГц, время воздействия 2 мин. Курс профилактического воздействия МП НЧ (10 процедур) также проводили на поясничную область с помощью аппарата МУМ-50 ЭДМА (постоянное и переменное МП 50Гц с магнитной индукцией 35 мТл), время воздействия 2 мин. На следующий день после окончания процедур животных опытных и контрольной групп облучали с помощью аппарата АГАТ-Р гамма-лучами ⁶⁰Со в дозе 2 Гр. На следующий день после воздействия радиации крыс декапитировали.

Проводили подсчет светлых и темных АКЦ пучковой зоны надпочечников (всего 630 клеток). В светлых АКЦ осуществляли морфометрический анализ митохондрий (количество, средняя и суммарная площади на стандартную площадь клетки, количество крист на среднюю площадь митохондрий). Всего проанализировано 130 митохондрий. Также проводили анализ содержания липидов и белоксинтезирующих органелл.

Исследование осуществляли в соответствии с правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных (приложение к приказу Минздрава СССР от 12.08.77 № 755) и требованиями Европейской конвенции по защите экспериментальных животных (Страсбург, 1986 г.).

Статистическую обработку полученных данных осуществляли с использованием парного t-критерия Стьюдента, различия между выборками считали статистически достоверными при р<0,05.

У интактных крыс пучковая зона надпочечников имела типичное строение и состояла из крупных АКЦ, которые находились в разных структурно-функциональных состояниях: темные клетки имели электронно-плотную цитоплазму, высокое содержание рибосом, гранулярной и агранулярной эндоплазматической сети; светлые клетки характеризовались более просветленной цитоплазмой, содержащей большое число митохондрий и липидных включений, необходимых для процесса стероидогенеза. По периферии липидных включений встречались миелиноподобные структуры, предполагается, что их формирование имеет связь с активацией синтеза кортикостероидов [3, 7]. Количественная оценка клеток пучковой зоны показала, что число светлых АКЦ у интактных крыс больше темных на 50%.

После действия радиации у животных контрольной группы изменялось соотношение между светлыми и темными АКЦ (см. таблицу):

Ультраструктурные нарушения были более выражены в светлых АКЦ, при этом численность митохондрий в них уменьшалась на 10,5%, средняя и суммарная площади снижались соответственно на 30,0% (р<0,01) и 37,5% (р<0,01), а число крист — на 49,0% (см. таблицу). Во многих АКЦ митохондрии были подвержены существенным дистрофическим изменениям, при этом в них обнаруживались нарушения наружной мембраны, которая иногда определялась в виде слабых контуров или вообще отсутствовала. Мембраны крист часто выглядели нечеткими, выявлялись их очаговый лизис и просветление матрикса (см. рисунок,

Первично-профилактическое применение низкоинтенсивного ЭМИ снижало уровень пострадиационных нарушений в АКЦ и повышало активность регенеративных процессов. Наибольшая их выраженность отмечалась при действии ЭМИ СВЧ, что проявлялось, в частности, в достоверном увеличении численности светлых клеток (на 35,0%; р<0,01) и снижении темных (на 23,7%; р<0,01) по сравнению с контролем (см. таблицу). При этом уровень численности светлых АКЦ практически был близок к таковому у интактных животных. Указанные изменения могли быть связаны в определенной мере с повышением устойчивости светлых клеток к действию радиации, но в основном с переходом темных клеток в светлые, что является, по сути, компенсаторно-приспособительной реакцией на усиление их функциональной активности под влиянием ЭМИ СВЧ. На ультраструктурном уровне выявлялась активация процессов внутриклеточной регенерации со стороны важнейших органелл АКЦ. Наиболее отчетливо адаптационные перестройки прослеживались в митохондриях. Важно отметить, что по сравнению с контролем наблюдалась стимуляция главным образом внутриорганоидной регенерации митохондрий, о чем свидетельствовало достоверное увеличение их средней площади (на 55,1%; р<0,01) в сочетании с увеличенным количеством крист (на 114,5%; р<0,01), при этом возрастала также и суммарная площадь митохондрий (на 61,1%; р<0,01). Митохондрии часто характеризовались крупными размерами, часть из них были отчетливо гипертрофированными за счет гиперплазии крист; их мембраны обычно имели четкие контуры и хорошо просматривались (см. рисунок, г). Белоксинтезирующая система АКЦ в основном была представлена свободными рибосомами и короткими профилями гранулярной эндоплазматической сети, которые диффузно располагались в разных зонах цитоплазмы, их содержание обычно превышало уровень контроля (см. рисунок, д). Важно также отметить, что липидные включения в отличие от контроля имели умеренную или повышенную электронную плотность и округлую форму (как и у интактных животных), но при этом они существенно различались по размерам: нередко в одних клетках превалировали в основном мелкие липиды (до 20—25 штук), в других, наоборот, крупные (см. рисунок, г). Миелиноподобные структуры встречались чаще, чем в контроле, и располагались обычно вокруг липидных включений и в контакте с митохондриями. Во многих АКЦ наблюдались явления активации агранулярной эндоплазматической сети, что проявлялось в ее гиперплазии, причем часть из них имела расширенные просветы в виде вакуолей (см. рисунок, е). Обнаруживались также признаки умеренной гипертрофии со стороны секреторного аппарата Гольджи, который обычно состоял из неравномерно расширенных цистерн (см. рисунок, ж). Все эти изменения свидетельствовали о том, что под влиянием ЭМИ СВЧ происходило укрепление структурно-адаптационного потенциала АКЦ, что препятствовало развитию пострадиационных нарушений.

При применении МП НЧ изменения в соотношении светлых и темных клеток были мало выражены и проявлялись в виде слабой тенденции к снижению числа светлых клеток и увеличению темных. Поэтому можно полагать, что функциональная активность АКЦ под влиянием МП НЧ изменялась незначительно. Характерно, что численность митохондрий проявляла выраженную тенденцию к увеличению (органоидная форма регенерации) (см. таб-лицу), но при этом средняя площадь оставалась фактически на уровне контроля и была отчетливо снижена по сравнению с действием ЭМИ СВЧ (на 32,9%; р<0,01). Эти изменения в структуре митохондрий сопровождались увеличением их суммарной площади и численности крист. Цистерны агранулярной эндоплазматической сети чаще выглядели расширенными в виде лакун, липидные включения, как и в контроле, различались по своим размерам и обычно были просветлены, процессы миелиноподобной деградации имели умеренную степень развития. В отдельных АКЦ отмечались явления активации рибосом. Вместе с тем следует отметить, что при действии МП НЧ интенсивность процессов регенерации и сохранность основных органелл, в том числе мембран митохондрий, были выражены явно слабее, чем при действии ЭМИ СВЧ.

На модели экспериментального радиационного облучения показано, что предварительное применение низкоинтенсивных ЭМИ СВЧ и МП НЧ усиливало регенеративные процессы в АКЦ пучковой зоны надпочечников.

Таким образом, профилактическое применение низкоинтенсивных ЭМИ СВЧ и МП НЧ усиливало регенеративные процессы в АКЦ пучковой зоны надпочечников и повышало их устойчивость к действию радиации. В наибольшей степени эти изменения наблюдались при действии ЭМИ СВЧ, они проявлялись в увеличении численности функционально активных светлых АКЦ и сопровождались стимуляцией процессов внутриклеточной регенерации в виде гиперплазии и гипертрофии их основных органелл. Особенно выраженным сдвигам подвергались митохондрии, они становились более мощными и резистентными к действию радиации, о чем свидетельствовали явления гиперплазии крист и лучшая сохранность мембран. Эти структурно-адаптационные перестройки митохондрий и других органелл препятствовали развитию пострадиационных нарушений, так как обладали более выраженными потенциальными возможностями для защиты клеток и повышения их устойчивости к действию радиации. Выявленные ультраструктурные сдвиги в АКЦ во многом были обусловлены антиоксидантным и мембраностабилизирующим действиями низкоинтенсивного ЭМИ [8] и имели прямое отношение к механизмам формирования радиопротекторного эффекта.

Результаты проведенного исследования свидетельствуют о перспективности дальнейшего изучения действия этих факторов, особенно низкоинтенсивного ЭМИ СВЧ, в качестве средств профилактики пострадиационных нарушений в клинике.

Источник финансирования. Бюджет.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Участие авторов: концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование — Ю.Н. Королев; сбор и обработка материала, статистическая обработка данных — М.С. Гениатулина, Л.А. Никулина, Л.В. Михайлик.

Сведения об авторах

*Королев Юрий Николаевич, д.м.н., профессор [Yuriy N. Korolev, MD, PhD, Professor]; адрес: Россия, 125252, Москва, ул. Куусинена, 17, корп. 2, [address: 17 Kuusinena str., 125252 Moscow, Russia]; https://orcid.org/0000-0001-5530-1538; eLibrary SPIN: 8071-8284; e-mail: korolev.yur.@ yandex.ru

Гениатулина Мариям Сабировна, к.б.н. [Mariajm S. Geniatulina, PhD]; https://orcid.org/0000-0001-5263-0889; eLibrary SPIN: 9146-6830; е-mail: geniatulina.marina2012@yandex.ru

Михайлик Любовь Васильевна [Lubov V. Mikhailik]; https://orcid.org/0000-0002-9717-4749; е-mail: mihailik 2910@ icloud.com

Никулина Людмила Анатольевна, к.б.н. [Liudmila A. Nikulina, PhD]; https://orcid.org/0000-0003-2200-868X; eLibrary SPIN: 4988-7892; е-mail: nikulina.liudmila 2013@ yandex.ru