Morphometry characteristic of the gut mucous membranes condition in growing rats with different selenium provision

AbstractThe purpose of the given work was to research an influence of polysynthetic diet with various levels of selenium on a condition of distal small intestine mucous membranes in rats. Mucous membranes of distal small intestine were studied by common morphological and morphometrical methods. The histological estimation of influence of quantity of consumed selenium has shown that adverse changes in a mucous membrane of intestines of the rats receiving low selenium diet are most expressed, and least – at the animals receiving a diet as much as possible enriched organic form of selenium.

Keywords:selenium, security, morphometric methods, histologic evaluation, the mucous membrane, atrophy

Вопр. питания. - 2012. - № 1. - С. 86-89.

Состояние слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) в значительной степени зависит от нутриентной обеспеченности организма. Особый интерес в этом плане представляют исследования, раскрывающие характер влияния на слизистую оболочку тонкой кишки человека и лабораторных животных рационов с различным содержанием эссенциальных микроэлементов, в частности цинка и селена, обладающих иммуномодулирующими и антиоксидантными свойствами. Ранее нами было охарактеризовано состояние слизистой оболочки дистального отдела тонкой и толстой кишки крыс, получавших рационы с различной содержанием цинка [1].

Целью настоящего сообщения было морфометрическое исследование структуры слизистой оболочки дистального отдела тонкой кишки у растущих крыс-самцов при различной обеспеченности их селеном.

Материал и методы

В работе были использованы растущие крысы-самцы Вистар с исходной массой тела 92,2±1,9 г, которые были разделены 4 группы (по 10 животных в каждой группе): три опытные и контрольную; продолжительность эксперимента составила 28 дней. Животные 1-й опытной группы на протяжении всего эксперимента получали полусинтетический селенодефицитный корм (содержание селена 0,02 мг/кг корма) "Low Selenium Diet, Rat Modified" (MP Biomedicals, LLC, Франция), состав которого представлен в табл. 1. Крысы 2-й и 3-й опытных групп в течение всего эксперимента находились на таком же рационе, дополнительно обогащенном органическим селеном до 0,2 мг/кг корма (2-я группа) и 2,0 мг/кг корма (3-я группа). Добавляемая форма селена представляла собой ферментолизат селенсодержащих пищевых дрожжей (БАД "Se-витасил" производства "Эней Вита", Россия). Животные 4-й, контрольной, группы получали стандартный виварный рацион (приказ МЗ СССР № 1179 от 10.10.1983). Корм и питьевую воду животные получали ad libitum. На протяжении всего эксперимента еженедельно у животных всех групп осуществляли контроль массы тела и поедаемость корма. На 28-й день эксперимента всех животных умерщвляли путем обескровливания под легким эфирным наркозом и осуществляли патолого-анатомическое вскрытие. На секции у животных всех групп брали кусочки из дистального отдела тонкой кишки для гистологического исследования. Материал фиксировали в жидкости Карнуа и заливали в парафин, Парафиновые срезы толщиной 2-4 мкм получали на санном микротоме фирмы "Рейхерт" (Австрия). Срезы окрашивали гематоксилином и эозином, а также Шифф-реактивом по Шабадашу и муцикармином для выявления секрета (муцина) бокаловидных клеток. При изучении полученных препаратов использовали морфометрические методы: на продольных срезах измеряли высоту ворсинок и глубину крипт, высоту их эпителиального слоя, в нем определяли число эпителиальных и бокаловидных клеток, количество лимфоцитов и митотически делящихся клеток.

Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакетов программ MS ExcelХР для Windows. Математическая обработка данных эксперимента включала расчет средних значений (М) со стандартными ошибками (m). Достоверность различий значений средних уровней исследуемых показателей определяли с использованием двустороннего t-теста Стьюдента. Различия считали достоверными при значимости p<0,05.

Таблица 1. Состав полусинтетического селенодефицитного корма "Low Selenium Diet, Rat Modified"

Результаты и обсуждение

Как видно из табл. 2, морфометрические показатели, характеризующие состояние слизистой оболочки дистального отдела тонкой кишки животных, взятых в опыт, различаются не только между подопытными и контрольными животными, но и между животными разных опытных групп.

У животных, находящихся на селендефицитном рационе (1-я опытная группа), отмечалось уменьшение толщины слизистой оболочки по сравнению с таковой у крыс 2-й и 3-й групп, (рацион, обогащенный селеном). При этом наблюдалось уменьшение высоты клеток эпителиального слоя ворсинок и крипт, а также снижение в этом слое количества муцинпродуцирующих клеток. Довольно часто в криптах слизистой оболочки встречались клетки со светлыми, иногда крупными ядрами, увеличенными в размерах ядрышками и большими глыбками хроматина. В то же время на вершинах ворсинок наблюдались небольшие полиповидные выпячивания и очаги отставания эпителиальных клеток от поверхности собственной пластины слизистой оболочки. Местами в зоне вершин ворсинок обнаруживались участки низких клеток с пикнотичными мелкими ядрами. Расположение крипт в толще слизистой оболочки кишки у большинства животных 1-й группы было обычное, но иногда встречались участки с плотно расположенными узкими криптами, выстланные слоем невысокого эпителия. В нем, как и в эпителии крипт, выявлялись эпителиальные клетки со светлыми, иногда несколько увеличенными в размере ядрами, в которых обнаруживались интенсивно окрашенные крупные ядрышки. Часто у крыс этой группы в области дна крипт обнаруживались 5-6 клеток Паннета. Все отмеченные изменения свидетельствуют о развитии в слизистой оболочке тонкой кишки животных, находившихся на селенодефицитном рационе, дистрофических и атрофических процессов.

У животных 2-й группы, находившихся на рационе с добавлением 0,2 мг/кг органической формы селена, изменения слизистой оболочки тонкой кишки проявлялись в меньшей степени и характеризовались менее выраженным снижением высоты ворсинок и глубины крипт. Однако, как и в 1-й группе, в эпителиальном слое вершины ворсинок обнаруживались полиповидные выпячивания и очаги отставания клеток эпителия от поверхности собственной пластины. Однако крипты в большинстве случаев выглядели неизмененными, с обычным для них просветом. Лишь у 3-х животных этой группы встречались отдельные узкие крипты, выстланные невысокими эпителиальными клетками. При этом в некоторых криптах обнаруживались клетки со светлыми, несколько увеличенными ядрами, содержащими крупные, интенсивно окрашенные ядрышки с четкими глыбками хроматина. Собственная пластинка слизистой оболочки тонкой кишки у крыс 2-й группы, получавших рацион, обогащенный органической формой селена в количестве 0,2 мг/кг корма, была без особенностей.

У крысы 3-й группы, получавших 2,0 мг/кг селена, толщина слизистой оболочки тонкой кишки была более высокой, чем у крыс предыдущих групп. Ворсинки, как правило, располагались плотно и имели ту же высоту, что и в контрольной группе, однако высота эпителиального слоя в ворсинках и криптах была ниже, чем у контрольных животных. В эпителиальном слое ворсинок количество бокаловидных клеток также было уменьшено по сравнению с данным показателем в контроле. Собственная пластинка слизистой оболочки, как правило, богата клетками. Иными словами, у крыс, получавших рацион с большим количеством селена (2,0 мг/кг корма), структура слизистой оболочки тонкой кишки по некоторым показателям оказалась близка к строению таковой у контрольных животных (см. табл. 2): ворсинки, как правило, высокие, собственная пластина богата клетками. Близким к контролю было и состояние эпителиального слоя на вершинах ворсинок. Однако в 3-й группе высота эпителиального слоя в ворсинках и криптах была несколько меньше, чем у крыс контрольной группы. Количество бокаловидных клеток в эпителиальном слое ворсинок также было понижено (см. табл. 2).

Полученные нами результаты совпадают с данными других авторов о неблагоприятном воздействии на организм человека и лабораторных животных низкого содержания в рационе органических форм селена [8-10, 13, 14], причем особенно сильное негативное влияние недостаточной обеспеченности селеном отмечено со стороны системы иммунной и антиоксидантной защиты организма [2-4, 16]. Результаты проведенных нами исследований, несомненно, могут представлять интерес для оценки влияния обеспеченности рациона селеном на структуру и барьерную функцию ЖКТ, в частности слизистой оболочки тонкой кишки, являющейся, как известно, одной из важнейших составляющих сложноорганизованной системы защиты внутренней среды организма [5-7, 11, 12, 15]. Наконец, следует отметить, что данные наших исследований свидетельствуют о безопасном использовании в питании ферментолизата селеносодержащих дрожжей, что согласуется с результатами многочисленных клинических наблюдений.

Таблица 2. Морфометрические показатели состояния слизистой оболочки дистального отдела тонкой кишки у крыс с различной обеспеченностью селеном (размеры приведены в условных единицах)

Литература

1. Гаджиева З.М., Бажаргал М., Зорин С.Н. и др. // Микроэлементы в медицине. - 2007. - Т. 8, № 4. - С. 13-18.

2. Зенков Н.К., Ланкин В.З., Меньшикова Е.Б. Окислительный стресс: Биохимический и патофизиологический аспекты. - М.: Наука-Интерпериодика, 2001. - 343 с.

3. Ивахненко В.И., Мальцев Г.Ю., Васильев А.В., Гмошинский И.В. // Вопр. питания. - 2007. - Т. 76, № 5. - С. 11-16.

4. Мазо В.К. / / Рос. журн. гастроэнтерол., гепатол., колопроктол. - 1998. - Т. 8, № 1. - С. 47-53.

5. Мазо В.К., Морозов И.А., Ширина Л.И. // Успехи физиол. наук. - 1989. - Т. 20, № 3. - С. 65-85.

6. Парфенов А.И., Екисенина Н.И., Мазо В.К. и др. // Тер. арх. - 2000. - Т. 72, № 2. - С. 64-66.

7. Уголев А.М., Иезуитова Н.Н., Тимофеева Н.М. // Физиол. журн. - 1992. - Т. 78, № 8. - С. 1-20.

8. Burk R.F. // J. Nutr. - 1989. - Vol. 119, N 7 . - P. 1051-1054.

9. Burk R.F., Hill K.E., Motley A.K. // J. Nutr. - 2003. - Vol. 133, N 5. - Suppl. 1. - P. 982-992.

10. Chu F.F., Esworthy R.S., Doroshow J.H. // Free Radic. Biol. Med. - 2004. - Vol. 36, N 12. - P. 1481-1495.

11. Daniel R. Clayburgh, Le Shen, Jerrold R. Turner // Lab. Investig. - 2004. - Vol. 84. - P. 282-291.

12. DeWitt R.C., Kudsk K.A. // Infect. Dis. Clin. North Am. - 1999. - Vol. 13, N 2. (Department of Surgery, University of Tennessee College of Medicine, Memphis, USA). - Р. 84-92.

13. Dubois F., Belleville F. // Pathol. Biol. Paris. - 1988. - Vol. 36, N 8. - P. 1017-1025.

14. Foster L.H., Sumar S. // Crit. Rev. Food. Sci. Nutr. - 1997. - Vol. 37, N 3. - P. 218-228.

15. Ma T.Y. // Proc. Soc. Exp. Biol. Med. - 1997. - Vol. 214. - P. 3 18 - 3 2 7.

16. Sies H., Sharov V.S., Klotz L.O., Briviba K. // J. Biol. Chem. - 1997. - Vol. 272, N 44. - P. 27812-27817.