Морфологические особенности почек плодов и новорожденных от матерей с подострым инфекционно-воспалительным процессом в брюшной полости, вызванным Escherichia coli
В Украине с каждым годом отмечается увеличение количества женщин, беременность которых протекает на фоне хронических инфекционных заболеваний. Escherichia coli является частым возбудителем бактериальных инфекций у женщин. Целью исследования было выявление морфологических особенностей почек плодов и новорожденных от матерей с экспериментальным абдоминальным подострым инфекционно-воспалительным процессом, вызванным Escherichia coli. Материалы и методы. Авторами проведен эксперимент на крысах линии WAG, в ходе которого сформировано две группы: группа I -- 7 плодов и 11 новорожденных от 3 здоровых самок; группа II -- 10 плодов и 13 новорожденных от 4 самок, которым моделировали абдоминальный инфекционно-воспалительный процесс, вызванный Escherichia coli. Материалом исследования послужили почки плодов и новорожденных. Использовали гистологические, гистохимические, морфометрические и статистические методы исследований.
Результаты. Абдоминальный подострый инфекционно-воспалительный процесс в организме матери, вызванный Escherichia coli, приводит к структурным изменениям в паренхиматозном и стромальном компонентах почек, которые нарастали от плода к новорожденному. Гломерулярный аппарат почек характеризуется неравномерным расположением в корковом слое, задержкой развития, изменением формы, гемодинамическими изменениями, расширением мочевого пространства, отсутствием сосудистых клубочков, уменьшением количества и компактности расположения капиллярных петель в некоторых молодых и зрелых почечных тельцах; тубулярный аппарат -- задержкой развития, изменением формы и очаговым утолщением базальных мембран отдельных канальцев, очаговыми дистрофическими, некротическими и десквамативными изменениями эпителиальной выстилки; стромальный компонент -- склеротическими изменениями, гемодинамическими нарушениями, более выраженными в мозговом слое, клеточной инфильтрацией, характеризующейся наличием клеток фибробластического ряда и иммунных клеток. Выводы. Развившиеся в почках плодов и новорожденных гистологические и морфометрические изменения, обусловленные наличием у матери экспериментального подострого инфекционно-воспалительного процесса в брюшной полости, вызванного Escherichia coli, приведут в будущем к сниженным функциональным возможностям почек как гомеостатического органа и развитию различной нефрологиче- ской патологии у таких детей.
В последние годы отмечается рост удельного веса женщин, беременность которых протекает на фоне хронических инфекционных заболеваний верхних дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта, мочевыделительной и половой систем [1], что обусловливает высокую частоту осложнений во время беременности и родов [2]. Так, у женщин с очагами хронической, латентной, инфекции достоверно чаще отмечаются случаи преждевременной родовой деятельности, аномалий сократительной деятельности матки, преждевременной отслойки нормально расположенной плаценты [3]. Бактериальная и вирусная инфекция у матери занимает ведущие позиции среди факторов, приводящих к плацентарной недостаточности, частота которой, по данным различных ученых, составляет в среднем 50--70 % [4, 5]. Наличие у беременной очагов инфекции, особенно скрытой, является фактором риска развития различных патологических состояний у плода и новорожденного.
Escherichia coli -- факультативно-анаэробный компонент нормальной толстокишечной флоры. Однако эти непатогенные штаммы Escherichia coli при определенных условиях могут проявлять целый ряд своих патогенных свойств. Чаще всего транслокация эшерихий имеет место при массивной антибиотикотерапии, химиотерапии, гормональной и иммунодепрессивной терапии, подавляющей инди- генную флору и способствующей селективной пролиферации coli-бактерий с высокой лекарственной резистентностью. Escherichia coli может вызвать сепсис, менингит, перитонит, простатит и др. [6]. Инфекции мочевыводящих путей относятся к наиболее распространенным заболеваниям среди женщин, основной причиной возникновения которых в 80 % случаев является Escherichia coli [7].
Проведенный нами анализ данных литературы не позволил выявить информацию о влиянии пролонгированного инфекционного процесса в организме матери, вызванного Escherichia coli, на морфологические особенности почек их потомства. Выявление специфических морфологических изменений, обусловленных действием какого-либо биологического фактора, диктует необходимость проведения экспериментальных исследований. Представленное авторами экспериментальное исследование является весьма актуальным, значимым, перспективным и имеющим большое практическое значение.
Цель исследования: выявление морфологических особенностей почек плодов и новорожденных от матерей с экспериментальным абдоминальным подострым инфекционно-воспалительным процессом, вызванным Escherichia coli.
Материалы и методы
В ходе данного исследования был проведен эксперимент. В качестве экспериментальных животных были выбраны крысы линии WAG, что обусловлено экономичностью, простотой содержания их в условиях вивария, коротким сроком беременности, их высокой плодовитостью, а также тем, что строение почек у данных животных и их антенатальное развитие имеют черты, сходные с почкой человека [8].
Моделирование подострого инфекционно-воспалительного процесса в брюшной полости на 4 половозрелых самках крыс линии WAG массой 250--300 г выполняли следующим образом: животных предварительно сенсибилизировали путем однократного подкожного введения в область бедра 0,1 мл взвеси убитых нагреванием в течение 1 часа при температуре 80 °С клеток референтного штамма Escherichia coli (ATCC 25922 (F50)) плотностью 1,0 ед. по шкале McFarland. Через 10 суток животным внутрибрюшинно вводили 0,1 мл взвеси суточной культуры штамма Escherichia coli в 20% растворе маннитола, которая содержала 1,5 х 109 микробных клеток, при предварительном раздражении брюшины введением в брюшную полость мясо-пептонного бульона. Инфицирование животных повторяли при аналогичных условиях через 10 и 20 дней. После моделирования инфекционно-воспалительного процесса самок оплодотворяли с целью получения потомства [9].
В данном исследовании были сформированы следующие группы: группа I (группа контроля) -- беременные крысы-самки (n = 3) не подвергались каким- либо манипуляциям, при этом 1 самку выводили из эксперимента на поздних сроках гестации с целью извлечения плодов (n = 7), а от 2 самок получали потомство (n = 11), которое в первые сутки с момента рождения выводилось из эксперимента; группа II (исследуемая группа) -- беременные крысы-самки (n = 4) с подострым абдоминальным инфекционно-воспалительным процессом, вызванным Escherichia coli, при этом 2 самок на поздних сроках гестации выводили из эксперимента для получения плодов (n = 10), а от 2 самок получали потомство (n = 13), которое в первые сутки с момента рождения выводилось из эксперимента.
Материалом исследования явилась ткань почки плодов и новорожденных. Полученный материал фиксировался в 10% растворе формалина. Уплотнение тканей, фиксированных в формалине, достигалось проводкой через спирты увеличивающейся концентрации, целлоидин, хлороформ и заливкой в парафин. Из приготовленных блоков для окрашивания гематоксилином и эозином, пикрофуксином по Ван Гизону готовились серийные срезы толщиной 4--5 х 10-6 м. Микропрепараты изучали на микроскопе Olympus ВХ-41 с последующей обработкой программой Olympus DP-soft version 3.1, с помощью которой проводилось морфометрическое исследование.
Средние значения показателей в группах сравнивали с помощью t-критерия Стьюдента и U-критерия Манна -- Уитни. Значимость различий между показателями принималась при уровне значимости p < 0,05. Статистические расчеты проводили с использованием программы Statistic Soft 6.0.
Результаты и обсуждение
При микроскопическом исследовании гистологических срезов почек плодов и новорожденных групп I и II определялась местами четкая, местами нечеткая дифференцировка на корковый и мозговой слои. В обеих группах ткань почек состояла из паренхиматозного, представленного клубочковым и канальцевым аппаратами, и стромального компонентов. В корковом слое почек плодов и новорожденных групп I и II определялись клубочковый и канальцевый аппараты, а также стромальный компонент, а в мозговом слое -- канальцевый аппарат и стромальный компонент.
В почках плодов и новорожденных обеих групп на периферии коркового слоя определялась в виде сплошной полосы нефрогенная зона (рис. 1), характеризующаяся наличием почечных телец, находящихся на ранних стадиях развития, канальцев, среди которых практически невозможно было идентифицировать их сегментарную принадлежность, сосудов, клеточных элементов и немногочисленных соединительнотканных волокон. В нефрогенной зоне среди клеточных элементов, располагающихся диффузно, были выявлены малодифференцированные клетки, которые многими учеными названы камбиальными нефрогенными клетками [10], клетки фибробластического ряда, а также иммунные клетки. В большинстве полей зрения в нефрогенной зоне значительный объем приходился на зачатки нефрона, что совпадает с данными других ученых [10]. Интересно то, что в нефрогенной зоне почек плодов и новорожденных группы II отмечалось снижение количества и плотности расположения зачатков как гломерулярного, так и тубулярного компонентов нефрона, что свидетельствовало о задержке процессов нефрогенеза.
Проведенное морфометрическое исследование установило, что в группах I и II среднее значение толщины нефрогенной зоны было значимо (p < 0,05) меньшим у новорожденных (группа I -- 130,49 ± 1,60 мкм, группа II -- 159,11 ± 2,02 мкм) по сравнению с плодами (группа I -- 162,01 ± 3,95 мкм, группа II -- 175,73 ± 1,75 мкм), что обусловлено закономерными процессами уменьшения количества незрелых структур в почке с увеличением возраста. Многими учеными отмечено, что с увеличением возраста плода размеры нефрогенной зоны снижаются на фоне увеличения размеров коркового и мозгового слоев почки [11].
В литературе имеются противоречивые данные относительно сроков исчезновения нефрогенной зоны в почках. Некоторые ученые отмечают, что не- фрогенная зона в почках у плодов уменьшается с увеличением сроков гестации и полностью исчезает в 36 недель гестации [11]. Другие ученые выявили нефрогенную зону в почках у доношенных новорожденных и считают данный факт вариантом нормы. Описано, что нефрогенная зона может регрессировать, подвергаться склерозу либо становиться митотически активной [12].
При сравнении средних значений толщины нефрогенной зоны в почках плодов и новорожденных обеих групп было выявлено значимое (p < 0,05) преобладание данного морфометрического показателя в группе II по сравнению с группой I, что свидетельствовало о задержке процессов нефрогенеза.
Гломерулярный аппарат почек плодов и новорожденных группы II по сравнению с группой I характеризовался количественными и качественными изменениями. В группах I--II при подсчете абсолютного количества клубочков в поле зрения микроскопа х 200 были получены следующие показатели: в группе I у новорожденных среднее значение количества клубочков составило 20,00 ± 0,39, у плодов -- 13,36 ± 0,34; в группе II у новорожденных -- 11,04 ± 0,26, у плодов -- 6,95 ± 0,25. При анализе полученных показателей в обеих группах нами было отмечено, что с возрастом, то есть от плода к новорожденному, происходило значимое (р < 0,05) увеличение среднего значения абсолютного количества клубочков, что совпадает с данными литературы [13]. У плодов и новорожденных группы II средние значения абсолютного количества клубочков были значимо (р < 0,05) меньшими по сравнению с соответствующими показателями группы I, что свидетельствует о задержке процессов гломерулогенеза.
Число клубочков у крыс, согласно данным литературы, увеличивается не только во внутриутробном периоде, но и в первые дни -- недели постнатальной жизни, а в дальнейшем изменяется незначительно [14].
В литературе нет четких данных относительно постнатального образования и развития нефронов у людей. В части публикаций отмечено, что у людей формирование нефронов завершается примерно на 32-34-й неделе гестации, и поэтому любой дефицит количества нефронов, возникающий при рождении, не может быть компенсирован путем усиленного нефрогенеза после рождения [15, 16]. В то же время имеются публикации, где указано, что у недоношенных детей нефрогенез наблюдается до 40-го дня после рождения [15, 17].
В процессе развития почечных телец у крыс, как известно, выделяют следующие стадии: клеточных уплотнений и пузырьков (стадия I), S-образного тела (стадия II), зачатка почечного тельца (стадия III), молодого почечного тельца (стадия IV), зрелого почечного тельца (стадия V) [18].
В нашем исследовании в почках плодов и новорожденных групп I и II определялись все вышеуказанные стадии развития почечного тельца, при этом количественные характеристики клубочков, находящихся на различных стадиях развития, отличались в группах, что представлено в табл. 1. В обеих группах с увеличением возраста, то есть от плода к новорожденному, в почках отмечались процессы созревания клубочкового аппарата, что проявлялось значимым (р < 0,05) увеличением относительного количества молодых (стадия IV) и зрелых (стадия V) почечных телец, уменьшением относительного количества клубочков, находящихся на стадии клеточных уплотнений и пузырьков (стадия I) и S-образного тела (стадия II). У новорожденных по сравнению с плодами в группе I среднее значение относительного количества клубочков, находящихся на III стадии развития (стадия зачатка почечного тельца), значимо (p > 0,05) не отличалось, а в группе II имело тенденцию (p > 0,05) к увеличению.