Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

По оценке ВОЗ распространенность ожирения в мире выглядит неутешительно. В 2016 г. более 1,9 млрд взрослых в возрасте 18 лет и старше имели избыточный вес, из них более 650 млн страдали ожирением. За последние 30 лет распространенность ожирения на всех континентах почти утроилась. В отдельных странах ежегодный рост этого показателя превышает прирост населения [1]. Неблагоприятное влияние ожирения на общую и сердечно-сосудистую смертность доказано. Установлено, что увеличение индекса массы тела (ИМТ) на одну единицу сопровождается увеличением риска развития сердечной недостаточности на 5 % у мужчин и на 7 % у женщин [2].

Накопление общего жира в организме, как известно, происходит в результате его отложения в подкожных и висцеральных депо.

Висцеральная жировая ткань окружает внутренние органы и характеризуется ассоциацией с кардиометаболическими факторами риска, независимо от общей жировой массы. К висцеральной жировой ткани относится и периваскулярная жировая ткань (ПВЖТ). ПВЖТ в настоящее время рассматривается как один из компонентов сердечно-сосудистого гомеостаза [3], механизмы данного взаимодействия еще нуждаются в изучении. В этой связи широко обсуждается концепция так называемого «парадокса ожирения». Согласно этой концепции у страдающих ожирением больных больше шансов на выживание, чем у лиц, имеющих недостаточный вес. Многие вопросы, касающиеся этого феномена, остаются без ответа [4, 5]. Периваскулярная жировая ткань (ПВЖТ) является активным регулятором сосудистого гомеостаза. В физиологических условиях она поддерживает нормальную функцию сосудов, выделяя антиатерогенные, противовоспалительные и вазодилатирующие биологически активные вещества [6]. Важно отметить, что все патологические изменения (индукция аргиназы, дефицит L-аргинина, ингибирование Akt и снижение фосфорилирования eNOS) у мышей с ожирением, вызванным диетой, наблюдались только в PVAT, но не в самой аорте. То есть сосудистая дисфункция у мышей с ожирением проявляется только в аорте, содержащей PVAT, но не в аорте без PVAT. Эти результаты еще раз подтверждают гипотезу о том, что роль PVAT может быть даже более важной, чем роль эндотелия, в сосудистой дисфункции, вызванной ожирением [7].

Жировая ткань в организме представлена клетками белого (БелЖТ) и бурого жира (БурЖТ). До недавнего времени полагали, что БелЖТ представляет собой лишь пассивную ткань для хранения дополнительной энергии. Однако в настоящее время существуют неоспоримые доказательства того, что эта ткань выполняет обширные эндокринные функции [8].

Гормоны и биологически активные вещества, вырабатываемые адипоцитами, называются адипоцитокинами (адипокинами). К настоящему времени известно около 50 адипоцитокинов [9].

Факт наличия БурЖТ у взрослых людей был установлен в 2009–2010 гг. С помощью методов иммуногистохимии, позитронно-эмиссионной и компьютерной томографии убедительно доказано наличие этого вида жировой ткани. По частоте встречаемости в организме одна клетка бурого жира (бурый адипоцит) приходится на 100–200 белых адипоцитов [9]. Между двумя разновидностями жировой ткани – белой и бурой – существует паритет, тесные структурно-функциональные взаимодействия. У многих млекопитающих и у детей БурЖТ содержит лимфоциты, а также очаги кроветворения, количество которых резко увеличивается при воздействии экстремальных факторов. Тесный контакт лимфоцитов с бурыми адипоцитами и максимальный лейкоцитоз у животных во время зимней спячки наводят на мысль о тесной взаимосвязи БурЖТ с иммунной системой.

Таким образом, ПВЖТ, БелЖТ и БурЖТ играют решающую роль в сосудистой дисфункции, вызванной ожирением, и могут представлять собой новую терапевтическую мишень для лечения сосудистых осложнений при ожирении. Их терапевтический потенциал нуждается в дальнейшей проверке на моделях ожирения. Необходим поиск новых информативных маркеров, характеризующих участие ожирения в патогенезе заболеваний внутренних органов и в их числе сердечно-сосудистой системы. На наш взгляд, чрезвычайно актуальным в этой связи является изучение топографии и функциональной активности жировой ткани, в том числе периваскулярной, в патогенезе атеросклероза аорты при ожирении.

Целью настоящей работы являлось изучение морфологии и функциональной активности ПВЖТ аорты крыс на ранних сроках формирования алиментарного ожирения.

Материалы и методы исследования

Работа выполнена на 22 крысах-самцах линии Wistar с массой тела 180–220 г. Животных содержали в стандартных условиях вивария.

Было выделено 2 группы животных по 11 голов в каждой. Крысы первой группы (I гр) получали свиное сало ad libitum; животные второй группы (II гр) находились на стандартном рационе питания вивария. На 8 сутки от начала скармливания жира крыс обеих групп иммобилизировали в вертикальном положении в течение 2–2,5 ч в камере Когана. Для замедления кровотока иммобилизованным крысам внутрибрюшинно четырехкратно с 15-минутным интервалом вводили обзидан из расчета 1 мг на 100 г массы тела животного. По истечении времени иммобилизации животных выводили из эксперимента с соблюдением правил эвтаназии. Для морфологического исследования у животного изымались аорта с прилежащей к ней периваскулярной жировой тканью. От каждого животного бралось 8 участков. Обработка биоматериала и окраска гематоксилином-эозином осуществлялась по стандартной методике. Гистоморфометрическое исследование проведено при увеличениях х120 и х390 с помощью морфометрической сетки Автандилова и Image-Pro® Plus системы. Для морфологических и гистохимических исследований забирали образцы подкожной жировой ткани (ПЖТ) и периваскулярной жировой ткани (ПВЖТ) грудной части аорты. Парафиновые срезы тканей, их окраску гематоксилином-эозином осуществляли общепринятым методом. Способ моделирования атеросклероза был осуществлен согласно патенту [10]. Исследование включало морфометрию препаратов и определение пролиферативной активности клеточных элементов жировой ткани по экспрессии Ki-67 [11].

Математическая обработка полученных данных выполнена с использованием статистической программы SPSS (USA).

Результаты исследования и их обсуждение

Было установлено, что в течение 8 дней эксперимента масса тела животных, получавших высокую пищевую нагрузку в виде свиного сала, значительно изменилась по сравнению с контрольной группой животных, находившихся на стандартном рационе питания. Масса тела крыс I гр на 8-й день эксперимента увеличилась на 20 % и составила 225,7±11,7 гр и II гр – 187,9±9,3 гр (различие математически достоверно, p < 0,05).

На 8-е сутки от начала алиментарной жировой нагрузки в подкожной жировой ткани (ПЖТ) крыс обеих групп выявлены обычные скопления адипоцитов, содержащих «белый» и «бурый» жир (АБлЖ, АБбЖ). Однако в периваскулярной жировой ткани (ПВЖТ) животных I-й (экспериментальной) группы к этому времени площадь скопления адипоцитов, содержащих АБрЖ, достоверно увеличилась против АБлЖ. Если в ПВЖТ животных контрольной группы площадь скоплений АБрЖ составила 21,08 ±2,3 х103 мкм2, в группе животных, получавших алиментарную нагрузку, она достигла 54,9±6,2 х103 мкм2 (р < 0,01), то есть в 2,6 раза превысила уровень контроля.

Ни в ПЖТ, ни в ПВЖТ животных обеих групп не выявлено воспалительных или склеротических изменений. То есть непродолжительная (в течение 8 дней) жировая алиментарная нагрузка не вызывает воспалительно-инфильтративных изменений ни в ПЖТ, ни ПВЖТ аорты крыс, но способствует накоплению в них бурой жировой ткани (БЖТ).

Было установлено, что с увеличением площади БЖТ в ПВЖТ и ПЖТ одновременно повышается экспрессия Ki-67– маркера пролиферации (таблица).

В частности, экспрессия Ki-67 в АБрЖ ПВЖТ у крыс экспериментальной группы в 3,3 раза выше по сравнению с контрольной группой животных и составляет 7,6±1,1 % против 2,3±0,6 % в контрольной группе (p < 0,01). То есть в ответ на алиментарную жировую нагрузку в ПВЖТ крыс линии Wistar активируются процессы пролиферации. «Фоновая» пролиферативная активность экспрессирована и в АБлЖ. Однако выраженность экспрессии маркера в 2 раза ниже по сравнению с экспериментальной группой животных. Так, экспрессия Ki-67 в АблЖ ПВЖТ у животных контрольной группы составляет 1,1±0,3 %, у животных экспериментальной – 2,1±0,5 (p < 0,05). То есть уже через 8 дней алиментарной жировой нагрузки в АДбЖ ПВЖТ крыс усиливаются процессы пролиферации (таблица).

Как видно из таблицы, адипоциты бурого жира (АБрЖ) обладают высокой пролиферативной активностью уже на ранних стадиях ожирения у крыс. Вместе с тем экспрессия Ki-67 на эндотелиоцитах капилляров в ПВЖТ, фибробластах и фиброцитах ПВЖТ, фибробластах и фиброцитах стенки аорты не изменяется (p > 0,05 во всех случаях).

Сравнительная характеристика ИГХ-экспрессии отдельных маркеров в ПВЖТ в виде Score-показателя

Примечание. * – р < 0,05.

Динамика степени экспрессии маркера Ki-67 в зависимости от вида клеток жировой ткани. (обозначения в тексте)

Показано, что, в отличие от отдаленных жировых депо, которые регулируют сердечно-сосудистую систему, способствуя циркуляции биоактивных адипоцитокинов, ПВЖТ способна непосредственно модулировать ключевые сигнальные пути в сосудистой стенке и миокарде через паракринные и вазокринные пути [3]. Более того, недавно показано, что связь между сосудистой стенкой и ПВЖТ является двунаправленной. Так, например, локально высвобождаемые из поврежденного сосуда медиаторы воспаления и продукты окисления могут непосредственно изменять фенотип периваскулярных адипоцитов [12]. В этой связи особый интерес вызывает достоверно низкая экспрессия десмина гладкомышечными клетками (ГМК) стенки аорты в I (экспериментальной) группе животных. Скорее всего, это связано с начавшимся процессом склерозирования в стенке аорты, когда определенная часть ГМК стенки аорты, в норме интенсивно экспрессирующая десмин, начинает терять свойства мышечных клеток и приобретает свойства фибробластов и фиброцитов.

Исследование показало, что экспрессия маркера Ki-67 четко выражена на эндотелиоцитах капилляров (ЭЦК) ПВЖТ животных обеих групп. Но и в этом случае экспрессия маркера на ЭЦ ПВЖТ крыс при алиментарном ожирении значительно выше по сравнению с контрольной группой животных и составляет 5,5±0,8 % против 3,2±0,5 %, то есть увеличена в 1,7 раза (p < 0,05).

Было установлено, что на ранней стадии развития алиментарного ожирения экспрессия маркера на эпителиоцитах капилляров ПВЖТ увеличивается в 1,7 раза, на адипоцитах бурого жира в 3,3 раза, в то время как пролиферативная активность других клеток практически не изменяется. То есть имеет место повышение пролиферативной активности фибробластов, фиброцитов и эпителиоцитов капилляров ПВЖТ, и оно достоверно выше по сравнению с адипоцитами бурого жира (рисунок).

Если учесть, что на ранней стадии алиментарного ожирения на фоне значительного увеличения площади АБлЖ увеличивается пролиферативная активность как самих АБрЖ, так и эпителиоцитов ПВЖТ, становится возможным допущение, что прогрессирование ожирения может привести к повреждению стенки не только капилляров ПВЖТ, но и аорты.

Роль ПВЖТ и БЖТ в развитии сердечно-сосудистых заболеваний доказана. Клетки этих тканей секретируют адипокины и цитокины, которые, в свою очередь, локально модифицируют стенку сосудов [3]. Следовательно, при прогрессирующем увеличении площади бурого жира в ПВЖТ аорты можно ожидать прогрессивного нарастания пролиферативной активности ее клеток (адипоцитов, фиброцитов, фибробластов и эндотелиоцитов), что неизбежно приведет к атаке на интиму аорты.

Современные компьютерные технологии – эмиссионно-позитронная томография – позволяют определить топографию и основные характеристики бурой жировой ткани [13]. В этой связи мы допускаем, что определение площади АБбЖ в ПВЖТ аорты можно использовать в качестве предиктора развития ее атеросклеротического поражения, то есть оценить риск поражения аорты при алиментарном ожирении.