Morfologické zvláštnosti a morfometrie krysích ledvin pod vlivem experimentálního lehkého traumatického poranění mozku

edmund.chen@wecistanche.com

ÚVOD

Traumatické poranění mozku (TBI) je jedním z nejdůležitějších problémů moderní medicíny, který hraje velkou roli v morbiditě a úmrtnosti populace i v ekonomicky nejvyspělejších zemích [3, 7, 8, 10, 11, 20, 23, 25, 26]. Tento medicínský problém je multidisciplinární v oblasti praktické a experimentální medicíny a biologie, která má kromě medicínského významný společenský význam, vzhledem k nízkému věku traumatizovaných pacientů a značným nákladům na jejich léčbu [9, 24]. Traumatické poranění mozku působí na organismus globálně, vyvolává celkovou adaptační reakci, která se projevuje komplexem patofyziologických a patomorfologických změn nejen v oblasti přímého mechanického poškození, ale i různých orgánů a systémů těla, zejména vledviny[4, 5]. V současné době existuje malé množství experimentálních výzkumů, které by zejména v pokročilém období odhalily obsah morfologických poruch vnitřních orgánů pubescentních a nezralých potkanů ​​v důsledku TBI. Pokud jde o TBI u dětí, je známo, že charakteristickým rysem dynamiky a klinického obrazu TBI u dětí je dopad traumatického faktoru na mozek, jehož růst a vývoj ještě není dokončen [6]. V případě TBI u dětí je navíc třeba vzít v úvahu intenzitu metabolických procesů, nízkou toleranci ke ztrátě krve, hypoxii a hypotenzi, prevalenci generalizovaných reakcí nad lokálními, vysokými kompenzačními možnostmi s rychlým přechodem k dekompenzaci [22 ]. To je důvod, proč TBI i mírné závažnosti způsobené v dětství nezmizí beze stopy. Bylo prokázáno, že u těžkého TBI, zejména v jeho akutním období, jaterní aselhání ledvin patří mezi nejčastější poruchy, stejně jako jednotlivé poruchy na koronárních cévách a myokardu [15]. Extrakraniální komplikace, včetně akutníchporanění ledvin,mají velký vliv na určování výsledku těžkého poranění hlavy [2, 12, 13, 17, 19] a mohou přispívat k morbiditě a mortalitě. Neexistuje však jasné pochopení patogeneze takových účinků, ani experimentální práce, které by potvrdily nebo vyvrátily předpoklad morfologických změn vledvinav důsledku TBI, zvláště — mírné TBI. Účelem této studie bylo odhalit obsah morfologie vnitřních orgánů, zejména morfologie vnitřních orgánůledvinyu potkanů ​​postižených TBI mírné závažnosti se zvláštním zaměřením na pubescentní potkany. První fází této studie tedy bylo prozkoumat takové změny u pubescentních potkanů ​​bezprostředně po poranění a v pokročilejším období po poranění.

klíčová slova:traumatické poranění mozku, ledvin, potkanů, nefronů, ledvin

CISTANCHE ZLEPŠÍ SELHÁNÍ LEDVIN/RENÁL

MATERIÁLY A METODY

Studie byla provedena na 70 dospělých bílých potkanech ve věku 3 měsíců s tělesnou hmotností 180–230 g. Všechna zvířata byla rozdělena do dvou skupin: 1 — zdravá zvířata (kontrolní skupina, 10 zvířat), 2 — zvířata se simulovaným mechanickým TBI mírné závažnosti (60 zvířat). Zvířata ve skupině 2 byla vyjmuta z experimentu 1., 3., 5., 7., 14. a 21. den po modelování TBI (10 zvířat každý den). Potkani byli chováni na standardní laboratorní stravě s volným neomezeným přístupem k vodě ve vivárium Oděské národní lékařské univerzity. Všechny experimenty byly provedeny v souladu s ustanoveními Evropské úmluvy o ochraně obratlovců používaných pro výzkumné a jiné vědecké účely (Štrasburk, 18.03.1986), směrnice Rady Evropy 86/609/ EHS (1986), usnesení Prvního národního kongresu o bioetice (Kyjev, 2001) a nařízení Ministerstva zdravotnictví Ukrajiny č. 690 (Kyjev, 23.09.2009). Všechny fáze experimentů byly schváleny Bioetickou komisí ONMEDU (zápis č. 109-A, 4.11. 2016). Mírná TBI byla způsobena použitím modelu Impact-Acceleration Model, volného pádu závaží na parietookcipitální oblast podle Meretskyi [16]. Reprodukce TBI byla použita vertikálně namontovaná kovová vodicí trubka stativu o vnitřním průměru 1 mm a výšce 65 cm. Trubice sloužila jako vodítko pro volně se pohybující závaží uvnitř. Ta představovala kruhovou kovovou tyč, ke které byl na spodním konci přilepen pevný pryžový pásek o tloušťce 3 mm a ploše 0,5 cm 2 . Stativový stojan byl také přilepen pevným pryžovým těsněním. Pomocí lehké etherové anestezie byla zvířata umístěna pod trubici tak, aby hlava byla jasně pod otvorem a byla fixována experimentátorem. Poté traktor provedl volný pád s následným úderem do lebky zvířete. Střed dopadu byl tedy jasně na sagitální čáře dopředu 3–5 mm od intraurikulární linie. Pro reprodukci TBI mírné závažnosti u dospělých potkanů ​​byl použit traktor o hmotnosti 34,5 g, který produkoval energii nárazu 0,220 J. Zvířata byla vyřazena z experimentu předávkováním etherovou anestezií, po které bylaledvinavzorky byly připraveny a získány pro další histologické vyšetření. Histologická sklíčka byla obarvena hematoxylinem a eosinem a Malloryho trichromem, zkoumána a fotografována pomocí mikroskopu Leica-DMLS, zatímco všechna měření byla prováděna pomocí softwaru ImageJ (ver. 1.51j8).

Statistická analýzaZískané výsledky byly testovány na normalitu distribuce Shapiro-Wilkovým testem. Všechna data byla prezentována jako M ± SD, kde „M“ znamená průměr a „SD“ znamená standardní odchylku. Rozdíly mezi skupinami byly analyzovány pomocí analýzy rozptylu (ANOVA) s Tukeyho post-hoc testem. Rozdíly se ukázaly jako statisticky významné s p-hodnotou < 0,05.="" všechny="" statistické="" výpočty="" byly="" provedeny="" pomocí="" softwaru="" rstudio="" (ver.="">

VÝSLEDEK

Po modelování TBI nebyly u zvířat zaznamenány žádné úmrtnosti, změny chování nebo diety. 1. den po způsobeném experimentálním poranění byla u všech vyšetřených histologických vzorků pozorována hyperémie tubulárních kapilár se stázou erytrocytů v jejich lumen. Průměrný průměr se zvýšil až na 6,75 ± 1,98 µm (index kontrolní skupiny 4,60 ± 1,72 µm, p < 0,001;="" obr.="" 1),="" zatímco="" průměr="" dilatovaných="" aferentních="" arteriol="" byl="" v="" v="" rozmezí="" 10-15="" µm.="" některé="" žíly="" byly="" dilatovány="" stází="" erytrocytů="" v="" jejich="" lumen="" o="" průměru="" 40–60="" µm.="" stáza="" erytrocytů="" byla="" také="" pozorována="" v="" lumen="" středně="" velkých="" tepen.="" glomeruli="" nefronů="" byly="" fragmentovány="" a="" jejich="" průměr="" zůstává="" v="" rozmezí="" hodnot="" kontrolní="" skupiny,="" stejně="" jako="" průměr="" pouzdra="" (tab.="" 1,="" 2).="" kapiláry="" glomerulů="" se="" zúžily="" na="" 2,44="" µm="" a="" rozšířily="" se="" —="" s="" maximální="" hodnotou="" až="" 9,91="" µm="" na="" rozdíl="" od="" kontrolní="" skupiny,="" kde="" maximální="" hodnota="" zůstala="" na="" 7,80="" µm.="" průměrná="" hodnota="" byla="" 5,25="" ±="" 1,51="" µm="" (obr.="" 2),="" což="" je="" významně="" vyšší="" hodnota="" než="" u="" kontrolní="" skupiny="" (p="">< 0,05).="" 3.="" den="" experimentu="" u="" všech="" vzorků="" nadále="" přetrvávala="" dilatace="" tubulárních="" kapilár="" se="" stázou="" erytrocytů="" v="" jejich="" lumen.="" jejich="" průměr="" v="" určitých="" oblastech="" byl="" až="" 12,12="" µm="" se="" střední="" hodnotou="" 6,43="" ±="" 1,98="" µm,="" zvětšil="" se="" i="" průměr="" glomerulárních="" kapilár="" (tab.="" 3).="" stáza="" erytrocytů="" byla="" pozorována="" v="" žilách="" všech="" kalibrů="" s="" jejich="" dilatací="" v="" jednotlivých="" oblastech="" dosahující="" až="" 40–50="" µm.="" to="" se="" týkalo="" zejména="" oblasti="" mezi="" kortikální="" vrstvou="" a="" medulární="" oblastí.="" byla="" také="" pozorována="" dilatace="" vasa="" recta="" s="" průměrem="" dosahujícím="" až="" 12–15="" µm="" se="" stázou="" erytrocytů="" v="" jejich="" lumen.="" 5.="" a="" 7.="" den="">ledvinovéu většiny vyšetřovaných vzorků byly pozorovány různě velké krvinky. Průměr glomerulu 5. den byl 76,85 ± 15,19 µm a 77,78 ± 15,31 µm 7. den. Průměr víčka-suleledvinovétělísko také dosáhlo své maximální hodnoty — 93,07 ± 14,76 µm 5. den a 94,06 ± 14,82 µm 7. den. Průměr

tubulární kapiláry a kapiláry glomerulů nefronů dosáhly svého maxima v průběhu experimentu 7. den (obr. 1, 2, tabulky 3, 4). To bylo způsobeno především dilatací kortikálních kapilár, které byly blízko kledvinovékapsle, zatímco průměr některých kapilár byl 15,46 um. Na nějakých místech,ledvinovécorpuscles byly částečně zničeny a došlo k dilataci prostoru mezi glomeruly a pouzdrem. Malé tepny byly ucpané především agregovanými erytrocyty (kal). Perivaskulární prostor vykazoval impregnaci krvinek a masivní lymfocytární infiltráty s perivaskulárním krvácením v některých oblastech (obr. 3). Dřeň ledvin vykazovala oblasti se známkamiledvinovéinfarkt a destrukce proximálních a distálních tubulů. Jedním z charakteristických rysů tohoto období byla dilatace obloukovitých žil se zástavou krve v jejich lumen, jejíž průměr dosahoval 50–80 µm.

14. – 21. den po TBI se objevily sklerotické změny vledvinovéfokálně byly pozorovány tělíska (obr. 4), masivní perivaskulární infiltráty a počáteční známky sklerotizace perivaskulárních prostorůledvinovémedulla (obr. 5). Infiltráty byly pozorovány u všech vzorků, zatímco známky sklerózy byly zjištěny u 6 zvířat. Theledvinovétělíska byla fokálně fragmentována s infiltráty na jejich místo a se známkami tvorby pojivové tkáně (obr. 4, 6). Lumen cév, zejména žil, byl naplněn červenými krvinkami, které se příležitostně lepily na jejich intimu. Průměr kapilár a velikost glomerulů měly tendenci se zmenšovat, i když všechny jejich hodnoty zůstaly významně vyšší než u kontrolní skupiny. Venózní dilatace a agregace krevních buněk se projevily zejména v oblasti meziledvinovékůra a dřeň podobně jako v předchozích obdobích.

DISKUSE

Podle výzkumné literatury se dysfunkční poruchy způsobené těžkým kraniocerebrálním poraněním projevují ve formě akutníholedvinovéinsuficience, která vzniká v důsledku diencefalicko-katabolického syndromu [4, 5]. V klinické léčbě pacientů s těžkou TBI jsou popisovány dyscirkulační funkční změny ve formě spazmů tepen, arteriol a žilní pletory a diapedetických hemoragií. V budoucnu to vede k metabolickým, dystrofickým a nekrotickým změnám. Prvním klinickým příznakem je výskyt červených krvinek, bílkovin a válců v moči.

Jeho spouštěcím mechanismem může být s největší pravděpodobností masivní nával adrenalinu v krevním řečišti s následným spasmem mikrocirkulačního řečiště, který vede k akutnímu hepatoledvinovénedostatečnost. Ale takové komplikace se nevysvětlují pouze stresem, ale také aktivací cytokinového systému v reakci na poškození mozku vedoucí k systémové zánětlivé reakci [14, 18]. Vlivem déletrvajícího spasmu a vlivu katecholaminů se začaly vyvíjet známky hypoxického poškození cévního endotelu spolu s tvorbou kalů a trombů, zvýšenou permeabilitou endotelu a expresí endoteliálních adhezních molekul [18], které v delších obdobích experiment vedl k infarktuledvinovéparenchymu, zničeníledvinovékrvinek, vznik sklerotických změn a rozvoj chronledvinovénedostatečnost. Centrální dysregulační mechanismy po poranění mozku by mohly přispět k rozvoji a progresi dysfunkce extracerebrálních orgánů podporou systémového zánětu, který může způsobit zdravotní komplikace.

CISTANCHE ZLEPŠÍ FUNKCI LEDVIN/RENÁL

Mikroskopické studieledvinyv první hodině po těžkém TBI se projevily absolutní dyscirkulační změny projevující se spasmem cév, kongescí a oblastmi diapedézy krváceními na hranici meziledvinakůra a dřeň [1, 15]. 3. den po úrazu jsou patomorfologické procesy komplikovány dystrofickými a nekrotickými procesy s projevy ischemické nekrózy tubulárního epitelu a intersticiálním edémem s dezorganizací pojiva [1, 15]. V případě těžkého TBI byly pozorovány dyscirkulační změny v játrech, myokardu aledviny.Byly doprovázeny ischemií, kongescí, makrofágovou a lymfocytární infiltrací s dilatací cév různého kalibru, které byly v delším období po TBI (5. den) komplikovány patomorfologickými procesy v podobě dystrofických a nekrotických změn v všechny orgány [15, 21].

V průběhu této studie byl zjištěn následující vzorec ve vývoji patologických změn u potkanůledviny rv důsledku lehkého TBI: 1.–3. den byl pozorován rozvoj převážně dyscirkulačních změn projevujících se spasmem arteriol, dilatací kapilár a žilního řečiště; 5.–7. den dyscirkulační změny narůstají a jsou doprovázeny oblastmi destrukce stočených tubulů aledvinovékrvinky. Takové změny spolu s kongescí a oblastmi diapedézy a perivaskulárního krvácení se nejlépe projeví mezi kůrou a dření a v oblastech blízkýchledvinovékapsle. Tyto patologické změny mohou vysvětlit poruchy filtračních procesů a reabsorpce moči a jsou typické pro stadium akutníselhání ledvin; 14. – 21. den se intenzita dyscirkulačních a destruktivních změn snižuje, i když jsou náznaky fokální perivaskulární sklerózy, perivaskulárních infiltrátů a náznaky sklerózy některýchledvinovékrvinky. V souvislosti s klinickou aplikací výsledků experimentálních studií účinků TBI na krysy je třeba poznamenat, že krysíledvinastrukturálně a funkčně má podobnost s člověkemledvina. Drobné rozdíly jsou především na makrostrukturální úrovni; krysaledvina,na rozdíl od lidí obsahuje jednu pyramidu. Liší se také struktura cévní mřížky. Ale nefronová struktura, hierarchieledvinavrstvy a jejich fungování je podobné jako u lidí. Tato podobnost nám umožňuje učinit předpoklady o podobnosti patologických změn způsobených TBI. Limitací úplných závěrů z výsledků této práce je její výhradně morfologický charakter. Pro úplný a obsáhlý závěr je třeba prozkoumat fyziologické aspekty těchto změn, aby bylo možné zhodnotit možnou strategii léčby a prevence komplikací močového traktu způsobených TBI. Ujištěným závěrem pro klinické lékaře však může být, že pozornost je zapotřebí nejen u pacientů s těžkým TBI, ale také u pacientů s lehkým poraněním hlavy. Zvláště pokud je mírná TBI součástí polytraumatu, nebo pokud se u těchto pacientů vyskytuje souběžněledvinovépatologie.

CISTANCHE ZLEPŠÍ ONEMOCNĚNÍ LEDVIN/RENÁL

ZÁVĚRY

Shrneme-li data z těchto experimentů a vezmeme-li v úvahu příslušné zprávy obsažené ve výzkumné literatuře, je rozumné dojít k závěru, že existuje jasná závislost vývojové dynamiky a pozoruhodného stupně patologických změn vledvinyo závažnosti TBI. V případě mírné TBI jsou největší změny u potkanůledvinyse objevují 5. – 7. den po úrazu, které mají poté trvalou tendenci klesat. Nicméně morfologické změny v podobě perivaskulární sklerózy a ložiskové změny vledvinovékrvinky vykazují známky možného rozvoje chronselhání ledvini po mírném TBI.