jsmsJournal of Siberian Medical SciencesJournal of Siberian Medical Sciences2542-1174Federal state budgetary educational institution of higher education "Novosibirsk state medical university" of Ministry of Health of the Russian Federation (FSBEI HE NSMU MOH Russia)10.31549/2542-1174-2022-6-1-80-92jsms-795Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL RESEARCHТканевый и ультраструктурный анализ печени крыс препубертатного возраста при субтоксическом воздействии кадмия и свинцаTissue and ultrastructural analysis of the liver of prepubertal rats under subtoxic exposure to cadmium and leadЕлясинП. А.ElyasinP. A.

 канд. мед. наук, доцент кафедры анатомии человека им. акад. Ю.И. Бородина 

 630091, г. Новосибирск, Красный просп., 52

 Cand. Sci. (Med.), Assistant Professor, Yu.I. Borodin Department of Human Anatomy

52, Krasny prosp., Novosibirsk, 630091, Russia 

elyasin@ngs.ruЗалавинаС. В.ZalavinaS. V.

д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой гистологии,эмбриологии и цитологии им. проф. М.Я. Субботина

 630091, г. Новосибирск, Красный просп., 52

Dr. Sci. (Med.), Professor, Head, M.Ya. Subbotin Department of Histology, Embryology and Cytology 

52, Krasny prosp., Novosibirsk, 630091, Russia 

МашакА. Н.MashakA. N.

 д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой анатомии  человека им. акад. Ю.И. Бородина 

 630091, г. Новосибирск, Красный просп., 52

 Dr. Sci. (Med.), Professor, Head, Yu.I. Borodin Department of Human Anatomy 

52, Krasny prosp., Novosibirsk, 630091, Russia 

РавиловаЮ. Р.RavilovaYu. R.

 канд. мед. наук, старший преподаватель кафедры фармакологии, клинической фармакологии и доказательной медицины 

 630091, г. Новосибирск, Красный просп., 52

 Cand. Sci. (Med.), Senior Lecturer, Department of Pharmacology, Clinical Pharmacology and Evidence-Based Medicine 

52, Krasny prosp., Novosibirsk, 630091, Russia 

МашакС. В.MashakS. V.

 д-р мед. наук, профессор кафедры гистологии, эмбриологии ицитологии им. проф. М.Я. Субботина 

 630091, г. Новосибирск, Красный просп., 52

 Dr. Sci. (Med.), Professor, M.Ya. Subbotin Department of Histology, Embryology and Cytology 

52, Krasny prosp., Novosibirsk, 630091, Russia 

АйдагуловаС. В.AidagulovaS. V.

 д-р биол. наук, профессор, заведующий лабораторией клеточной биологии и фундаментальных основ репродукции Центральной научно-исследовательской лаборатории  

 630091, г. Новосибирск, Красный просп., 52

 Dr. Sci. (Biol.), Professor, Head, Laboratory of Cell Biology and Fundamentals of Reproduction, Central Research Laboratory 

52, Krasny prosp., Novosibirsk, 630091, Russia 

ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияNovosibirsk State Medical UniversityRussian Federation202229032022018092Copyright © Елясин П.А., Залавина С.В., Машак А.Н., Равилова Ю.Р., Машак С.В., Айдагулова С.В., 20222022Елясин П.А., Залавина С.В., Машак А.Н., Равилова Ю.Р., Машак С.В., Айдагулова С.В.Elyasin P.A., Zalavina S.V., Mashak A.N., Ravilova Y.R., Mashak S.V., Aidagulova S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://jsms.elpub.ru/jour/article/view/795

С помощью световой и электронной микроскопии изучено влияние интоксикации сульфатом кадмия (Cd) и ацетатом свинца (Pb) в течение 3 нед на архитектонику паренхимы печени и ультраструктурные особенности гепатоцитов 40 крысят-самцов Вистар препубертатного возраста с учетом модели классической печеночной дольки. Животные были разделены на 4 группы: 1-я – контроль; 2-я – раствор сульфата кадмия в дозе 0.5 мг/кг; 3-я – раствор ацетата свинца 10 мг/кг; 4-я – сочетание указанных растворов. По данным стереологического анализа полутонких срезов статистически значимые показатели перипортальных зон отражают увеличение объема гепатоцитов при воздействии Cd (2-я и 4-я группы). Во всех группах, за исключением 3-й (Pb), выявлено увеличение паренхиматозного компартмента в порто-венулярном градиенте, свидетельствующее о формировании «баллонной» дистрофии. Во всех опытных группах для перипортальной зоны печеночной дольки характерной особенностью ультраструктуры гепатоцитов было статистически значимое снижение объемной плотности эндоплазматической сети; для центролобулярной зоны – митохондрий; для перивенулярной зоны – митохондрий и ядер гепатоцитов. Формирование аутофагосом с признаками утилизации преимущественно митохондрий обращало на себя внимание в группах с воздействием Pb. Патологические изменения компенсированы усилением транссинусоидального обмена и наличием комплексов органелл биосинтеза.

Using light and electron microscopy, the effect of intoxication with cadmium sulfate (Cd) and lead acetate (Pb) for 3 weeks on the architectonics of the liver parenchyma and ultrastructural features of hepatocytes of 40 prepubertal male Wistar rats was studied, taking into account the model of the classical hepatic lobule. Animals were divided into 4 groups: 1st – control; 2nd – cadmium sulfate solution at a dose of 0.5 mg/kg; 3rd – lead acetate solution 10 mg/kg; 4th – a combination of these solutions. According to stereological analysis of semi-thin sections, statistically significant indicators of periportal zones reflect an increase in the volume of hepatocytes when exposed to Cd (2nd and 4th groups). In all groups, with the exception of the 3rd one (Pb), an increase in the parenchymal compartment in the porto-central gradient was revealed, indicating the formation of hepatocellular ballooning. In all experimental groups, for the periportal zone of the hepatic lobule, a characteristic feature of the ultrastructure of hepatocytes was a statistically significant decrease in the volumetric density of the endoplasmic reticulum; for the centrilobular zone – of mitochondria; for the perivenular zone – mitochondria and nuclei of hepatocytes. The formation of autophagosomes with signs of predominantly mitochondrial utilization attracted attention in groups exposed to Pb. Pathological changes are compensated by increased transsinusoidal metabolism and complexes of biosynthesis organelles.

печеньтяжелые металлыкрысы препубертатного возрастатканевый анализультраструктураморфометрияliverheavy metalsprepubertal ratstissue analysisultrastructuremorphometryReferencesMitra P., Sharma S., Purohit P., Sherma P. Clinical and molecular aspects of lead toxicity: An update // Crit. Rev. Clin. Lab. Sci. 2017;54(7–8):506–528. doi: 10.1080/10408363.2017.1408562.Mitra P., Sharma S., Purohit P., Sherma P. Clinical and molecular aspects of lead toxicity: An update. Crit. Rev. Clin. Lab. Sci. 2017;54(7–8):506–528. doi: 10.1080/10408363.2017.1408562.Obeng-Gyasi E. Sources of lead exposure in various countries // Rev. Environ. Health. 2019;26(34):25–34. doi: 10.1515/reveh-2018-0037.Obeng-Gyasi E. Sources of lead exposure in various countries. Rev. Environ. Health. 2019;26(34):25–34. doi: 10.1515/reveh-2018-0037.Balali-Mood M., Naseri K., Tahergorabi Z., Khazdair M.R., Sadeghi M. Toxic mechanisms of five heavy metals: mercury, lead, chromium, cadmium, and arsenic // Front. Pharmacol. 2021; 12:643972. doi: 10.3389/fphar.2021.643972.Balali-Mood M., Naseri K., Tahergorabi Z., Khazdair M.R., Sadeghi M. Toxic mechanisms of five heavy metals: mercury, lead, chromium, cadmium, and arsenic. Front. Pharmacol. 2021;12:643972. doi: 10.3389/fphar.2021.643972.Pi H., Xu S., Reiter R.J. et al. SIRT3-SOD2-mROS-dependent autophagy in cadmium-induced hepatotoxicity and salvage by melatonin // Autophagy. 2015;11(7):1037–1051. doi: 10.1080/15548627.2015.1052208.Pi H., Xu S., Reiter R.J. et al. SIRT3-SOD2-mROS-dependent autophagy in cadmium-induced hepatotoxicity and salvage by melatonin. Autophagy. 2015;11(7):1037–1051. doi: 10.1080/15548627.2015.1052208.Genchi G., Sinicropi M.S., Lauria G., Carocci A., Catalano A. The effects of cadmium toxicity // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020;17(11):3782. doi: 10.3390/ijerph17113782.Genchi G., Sinicropi M.S., Lauria G., Carocci A., Catalano A. The effects of cadmium toxicity. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020;17(11):3782. doi: 10.3390/ijerph17113782.Ивашкин В.Т., Непомнящих Г.И., Айдагулова С.В. и др. Лекарственно-индуцированное поражение печени: Универсальные структурные маркеры // Рос. журн. гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2009;19(2):20–29.Ivashkin V.T., Nepomnyashchykh G.I., Aydagulova S.V. et al. Drug-induced lesion of the liver: general-purpose morphological markers. Russ. J. of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2009;19(2):20–29. (In Russ.)Ueno T., Komatsu M. Autophagy in the liver: Functions in health and disease // Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 2017;14(3):170–184. doi: 10.1038/nrgastro.2016.185.Ueno T., Komatsu M. Autophagy in the liver: Functions in health and disease. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 2017;14(3):170–184. doi: 10.1038/nrgastro.2016.185.Weiskirchen R., Tacke F. Relevance of autophagy in parenchymal and non-parenchymal liver cells for health and disease // Cells. 2019;8(1):16. doi: 10.3390/cells8010016.Weiskirchen R., Tacke F. Relevance of autophagy in parenchymal and non-parenchymal liver cells for health and disease. Cells. 2019;8(1):16. doi: 10.3390/cells8010016.Наркевич А.Н., Виноградов К.А., Гржибовский А.М. Множественные сравнения в биомедицинских исследованиях: проблема и способы решения // Экология человека 2020;10:55–64. doi: 10.33396/1728-08-69-2020-10-55-64.Narkevich A.N., Vinogradov K.A., Grjibovskiy A.M. Multiple comparisons in biomedical research: the problem and solutions. Human Ecology. 2020;10:55–64. doi: 10.33396/1728-08-69-2020-10-55-64. (In Russ.)Петри А., Сэбин К. Наглядная медицинская статистика. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2019. 216 с.Petrie A., Sabin K. (2019). Medical Statistics at a Glance (V.P. Leonov, Trans. from Engl.). Moscow: GEOTAR-Media. 216 p.Непомнящих Г.И., Айдагулова С.В., Постникова О.А. и др. Морфогенез хронического гепатита С и инфекционно-вирусного цирроза печени // Клин. перспективы гастроэнтерологии, гепатологии. 2012;2:13–21.Nepomnyashchikh G.I., Aidagulova S.V., Postnikova O.A. et al. Morphogenesis of chronic hepatitis C and infectious-viral liver cirrhosis. Clinical Perspectives of Gastroenterology, Hepatology. 2012;2:13–21. (In Russ.)Xiao C., Liu Y., Xie C. et al. Cadmium induces histone H3 lysine methylation by inhibiting histone demethylase activity // Toxicol. Sci. 2015;145(1):80–89. doi: 10.1093/toxsci/kfv019.Xiao C., Liu Y., Xie C. et al. Cadmium induces histone H3 lysine methylation by inhibiting histone demethylase activity. Toxicol. Sci. 2015;145(1):80–89. doi: 10.1093/toxsci/kfv019.Liu Z., Cai L., Liu Y., Chen W., Wang Q. Association between prenatal cadmium exposure and cognitive development of offspring: A systematic review // Environ. Pollut. 2019;254(PtB):113081. doi: 10.1016/j.envpol.2019.113081.Liu Z., Cai L., Liu Y., Chen W., Wang Q. Association between prenatal cadmium exposure and cognitive development of offspring: A systematic review. Environ. Pollut. 2019;254(PtB):113081. doi: 10.1016/j.envpol.2019.113081.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.