1 Важнейшим фактором сохранения и укрепления здоровья населения является обеспечение качественной питьевой водой. Водоснабжение населения Республики Мордовия осуществляется из подземных, хорошо защищенных от внешнего загрязнения водоносных слоев. Артезианская питьевая вода безопасна для населения, имеет хорошие вкусовые качества, но не совсем безвредна
по химическому составу. Отмечается повышенное содержание фтора, железа и общей жесткости в воде [2].
Многочисленными экспериментальными исследованиями подтверждается специфические и неспецифическое действие химических факторов воды, особенно в области пороговых и подпороговых уровней на органы и системы организма [3, 4]. В последние годы особую актуальность приобрели работы по изучению роли желудочно-кишечного тракта в регуляции водно-солевого обмена [1, 7].
Кишечник является основным каналом поступления воды и солей в организм и частью пищеварительной системы, непосредственно осуществляющей контакт с первично поступающей в органы пищеварения водой. Именно здесь поступающая в организм вода наиболее интенсивно всасывается [5]. Из всасываемых в кишечнике двухвалентных катионов также наибольшее значение имеют ионы кальция, магния, цинка, меди и железа. Наиболее интенсивное всасывание этих ионов происходит в начальном отделе тонкой кишки [6].
Анализ обзора литературы свидетельствует, что влияние водопроводной воды г. Саранска Республики Мордовия с повышенным содержанием ионов железа, кальция, магния и фтора на морфологию тощей кишки не изучено. Нами дополнительно проведены исследования по влиянию указанной воды на морфологию тощей кишки небеременных и беременных животных.
В нашей работе использовалась бутилированная питьевая вода «Акваминерале», сбалансированная по ионному составу, и добываемая в Республике Мордовия артезианская вода с повышенным содержанием фтора, железа, кальция и магния, близкой по своему составу к воде с повышенной жесткостью некоторых регионов Российской Федерации.
В качестве биологического тест-объекта в работе использовали белых беспородных половозрелых крыс–самок массой 180-200 гр. Всего использовано 60 животных. В соответствии с поставленными задачами животные разбивались на группы.
Первую (контрольную) группу составили небеременные самки, которые потребляли фасованную негазированную питьевую воду «Акваминерале», сбалансированную по содержанию микро- и макроэлементов.
Вторую (опыт 1) группу составили беременные крысы, в качестве питья, получавшие питьевую воду «Акваминерале».
Третью (опыт 2) группу составили небеременные крысы, в качестве питья получавшие воду с повышенным содержанием ионов железа, кальция, магния и фтора из центральной системы водоснабжения г. Саранска.
В четвертую (опыт 3) группу входили беременные крысы, потреблявшие водопроводную воду г. Саранска с повышенным содержанием ионов железа, кальция, магния и фтора.
Эксперимент проводился в летне-осенний период в помещении при температуре 22-25С и относительной влажности 67-70%. Животные находились на общем режиме вивария, имели свободный доступ к корму и воде. Беременность устанавливали, определяя момент спаривания самок, находящихся в состоянии течки. Животные считались беременными с утра того дня, когда во влагалищном содержимом обнаруживали сперматозоиды. Забой животных производился на 21-е сутки эксперимента путем декапитации под наркозом эфира с хлороформом с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества (86/609/ЕЕС) и Хельсинкской декларации и в соответствии с требованиями правил проведения работ с использованием экспериментальных животных.
С целью изучения морфологических изменений в организме животных при потреблении питьевой воды «Акваминерале», водопроводной воды с повышенным содержанием ионов железа, кальция, магния и фтора для исследования брались кусочки тощей кишки размером 10Х10 мм. Для гистологического исследования материал фиксировали в 10%-ном растворе нейтрального формалина. Зафиксированные образцы после промывки в проточной воде подвергали обезвоживанию путем помещения исследуемого материала в спирты возрастающей концентрации и заливали в парафин по общепринятой методике. Готовили гистологические срезы толщиной 7-10 мкм, окрашивали их гематоксилин-эозином по Ван-Гизону и исследовали с помощью цифрового микроскопа Axio Imager.M2 (ZEISS, Япония) с программным обеспечением для анализа изображений AxioVision SE64 Rel. 4.8.3 и ZEN 2011. При обзорной микроскопии проводили морфологический анализ структурных тканевых компонентов тощей кишки.
Фотосъемку препаратов производили цифровой камерой AxioCam MRc5 (ZEISS, Япония) с последующей обработкой изображения в Abode Photoshop Elements 11.
Микроскопическое исследование тонкого отдела кишечника (тощая кишка) белых крыс контрольной группы показало, что слизистая, мышечная и серозная оболочки хорошо развиты, имеют четкие границы (рис. 1). Слизистая оболочка содержит ворсинки крупного диаметра и крипты меньшего диаметра (рис 2). Поверхность ворсинок и крипт покрыта энтероцитами цилиндрической формы с овальными ядрами. Хроматин ядер умеренно выражен, размещается около ядерной мембраны, количество ядрышек 1-2. Среди энтероцитов располагаются бокаловидные экзокриноциты, наибольшее количество которых наблюдается в криптах. Ядро экзокриноцита как правило прилежит к базальной мембране, гиперхромно (рис. 3). На дне крипт располагаются клетки Панета с ярко-красными ацидофильными гранулами (см. рис. 3).
Кровеносные артериальные и венозные сосуды локализуются преимущественно в подслизистой основе слизистой оболочки. В стенке кишечника периодически встречаются лимфатические узелки. Иммунная система кишечника также представлена узелками, клетками-«мигрантами», диффузно располагающимися базально-зернистыми клетками эпителия, лимфоцитами, ретикулярными клетками собственной пластинки, локализующимися преимущественно по ходу сосудов. Воспалительных или дистрофических изменений не отмечалось. Соединительнотканый остов собственной пластинки построен из рыхлой соединительной ткани и клетками ретикулярной ткани. В ней выявляются ретикулярные и эластические волокна, и очень мало коллагеновых волокон. В основном межклеточном веществе обнаруживаются макрофаги, фибробласты, эозинофилы, лимфоциты, тучные и плазматические клетки. В ворсинках проходят кровеносные и лимфатические капилляры, а в центре артериола и венула (рис. 4). Сгруппированные лимфатические узелки чаще встречаются в стенке с противоположной прикреплению брыжей. Мышечный слой слизистой оболочки представлен двумя рядами гладкомышечных клеток, идущих в разных направлениях.
Подслизистую основу формирует рыхлая соединительная ткань. В ней выявляются крупные кровеносные и лимфатические сосуды, которые формируют подслизистые кровеносные сплетения. На всех гистологических препаратах выше мышечной оболочки выявляются подслизистые нервные сплетения. Мышечная оболочка имеет два слоя из гладкомышечных клеток, между которыми выявляются нервные сплетения. Серозная оболочка построена из рыхлой соединительной ткани и покрыта одним слоем мезотелия.
Исследование слизистой кишечника беременных животных, потреблявших питьевую воду «Акваминерале» (опыт 1), не выявило патологических нарушений, указывающих на воспаление, атрофию или некроз.
Проведенные гистологические исследования показали, что структура стенки тощей кишки у беременных крыс (опыт 1) аналогична структуре небеременных животных (контроль), получавших воду «Акваминерале» (рис. 5, 6).
У небеременных белых крыс, получавших водопроводную воду г. Саранска (опыт 2), в просвете кишечника и между ворсинками фиксируется обилие слизи с включениями слущенных эпителиальных пластов, одиночных лимфоцитов. Следует отметить дегрануляцию эпителия вершин ворсинок и уменьшение количества бокаловидных экзокриноцитов в апикальной части ворсин (рис. 7). У основания ворсин и в устьях крипт количество бокаловидных клеток больше, чем в контроле (рис. 8).
В слизистой оболочке тонкого кишечника беременных животных (опыт 3), потреблявших в качестве питья водопроводную воду г. Саранска, ворсины меньшей высоты, на их верхушках наблюдалась интенсивная десквамация энтероцитов в просвет кишечника, скопление лимфоцитов (Рис. 9). Строма ворсинок отечная, в ней содержится большое количество макрофагов и лимфоцитов.
Рис. 1. Стенка тощей кишки небеременной крысы (контрольная группа): 1 – слизистая оболочка, 2 – мышечная оболочка, 3 – серозная оболочка. Окраска гематоксилином и эозином. Ок. 10 × об. 10.
Рис. 2. Стенка тощей кишки небеременных белых крыс, потреблявших питьевую воду «Акваминерале» (контроль). Ворсинки большого диаметра и крипты меньшего диаметра. Окраска гематоксилином и эозином. Ок. 10 × об. 10. 1 – кровеносный сосуд, 2 – ворсинка, 3 – крипты.
Рис. 3. Крипты стенки тощей кишки небеременной крысы (контрольная группа). Крипты (КП). Клетки Панета с ярко-красными ацидофильными гранулами (КП). Бокаловидные экзокриноциты (БЭ). Окраска гематоксилином и эозином. Ок. 10 × об. 40.
Рис. 4. Ворсинки тощей кишки небеременных крыс, потреблявших питьевую воду «Акваминерале» (контроль). Окраска гематоксилином и эозином. 1 – артериола, 2 – венула. Ок. 10 × об. 40.
Рис. 5. Кишечные крипты стенки тощей кишки беременных крыс, потреблявших питьевую воду «Акваминерале» (опыт 1). Окраска гематоксилином и эозином. Ок. 10 × об. 40. КП – клетки Панета, БЭ - бокаловидные экзокриноциты.
Рис. 6. Кишечные крипты стенка тощей кишки беременных крыс, потреблявших питьевую воду «Акваминерале» (опыт 1).Увеличение толщины крипт, дегрануляция. Увеличение количества бокаловидных клеток (БК), уменьшение их размеров. Окраска гематоксилином и эозином. Ок. 10 × об. 40.
Рис. 7. Вершина ворсинки тощей кишки небеременных крыс, потреблявших водопроводную воду с повышенным содержанием ионов железа, кальция, магния и фтора (опыт 2). Уменьшение количества бокаловидных клеток в апикальной части ворсинки. Окраска гематоксилином и эозином. Ок. 10 × об. 40. БЭ – бокаловидные эндокриноциты.
Рис. 8. Ворсинки тощей кишки небеременных крыс, потреблявших водопроводную воду с повышенным содержанием ионов железа, кальция, магния и фтора (опыт 2). Увеличение количества бокаловидных клеток в основании ворсин и устьях крипт. Окраска гематоксилином и эозином. Ок. 10 × об. 40.
Рис. 9. Слизистая оболочка стенки тощей кишки беременных крыс, потреблявших водопроводную воду с повышенным содержанием ионов железа, кальция, магния и фтора (опыт 3). Окраска гематоксилином и эозином. Ок. 10 × об. 40. 1 – крипта, 2 – сосуд, 3 – скопление лимфоцитов.
В результате исследования выявлено, что морфология тощей кишки беременных животных, потреблявших питьевую воду «Акваминерале» не отличается от таковой небеременных животных, потреблявших данную воду. Патологических нарушений, указывающих на воспаление или атрофию, не обнаружено.
Наблюдаемые гистологические изменения в тонком кишечнике белых крыс при потреблении водопроводной воды г. Саранска с повышенным содержанием ионов железа, кальция, магния и фтора, можно отнести к адптационно-приспособительным реакциям на тканевом и клеточном уровне. Снижение активности секреции бокаловидных клеток в апикальной части ворсинок кишечника животных свидетельствует о наличии раздражающего агента в виде воды неблагоприятного состава, воздействующего в первую очередь на апикальную часть ворсинок. Уменьшение высоты ворсин у беременных крыс, потреблявших водопроводную воду г. Саранска, вероятно, объясняется увеличением процесса десквамации энтероцитов апикальной части ворсинок. У основания ворсинок наблюдалось увеличение количества бокаловидных клеток. Мы расценили этот факт, как защитную реакцию усиления слизеобразования эпителием тонкой кишки.
-------------------------------
1 Работа проводилась при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках государственного задания ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный педагогический институт имени М. Е. Евсевьева» (проект «Влияние антропогенных факторов на морфофункциональное состояние организма»).