Сократительная функция брыжеечных лимфатических узлов крыс при ожирении

• Лобов Геннадий Иванович

Резюме

За последние 50 лет распространенность ожирения во всем мире увеличилась в несколько раз и приобрела характер пандемии. Влияние ожирения на лимфатическую систему, которая играет ключевую роль в регуляции гомеостаза жидкости, миграции иммунных клеток, презентации антигенов и разрешении воспалительных реакций, слабо изучено, а данных о сократительной активности лимфатических узлов (ЛУ) при ожирении нет.

Цель работы - исследовать параметры и механизмы нарушения сократительной функции брыжеечных ЛУ крыс при ожирении, вызванном применением высокожирового рациона.

Материал и методы. Исследование проведено на 50 самцах крыс линии Sprague-Dawley. Крысы в возрасте 6 нед случайным образом были разделены на группы: контрольную (n=10), получавшую стандартный корм, и группу (n=40), содержавшуюся на высокожировом рационе (ВЖР) - 60% по калорийности. Крысы на протяжении 16 нед получали корм и воду ad libitum. Перед окончанием эксперимента были сформированы 4 группы крыс, получавших ВЖР: устойчивые к ожирению (ВЖР-УО, n=11), получавшие ВЖР, без дополнительных вмешательств (ВЖР, n=10), животные, которым за 3 дня до исследования вводили дексаметазон (ВЖР+Декс, n=9), с последующим 8-недельным ограничением рациона (ВЖР+ОР, n=9). В конце эксперимента у крыс под анестезией забирали брыжеечные ЛУ и исследовали в миографе их сократительную функцию с применением 1400W, династата и темпола.

Результаты. ЛУ крыс контрольной группы имели высокий уровень тонуса и генерировали спонтанные высокоамплитудные фазные сокращения. В ЛУ крыс из группы ВЖР был низкий исходный тонус, в них зарегистрированы редкие низкоамплитудные фазные сокращения. Параметры сократительной активности ЛУ крыс из групп ВЖР-УО и ВЖР+Декс незначительно отличались от соответствующих параметров ЛУ крыс контрольной группы. Ограничение калорийности рациона на протяжении 8 нед у крыс с ожирением (ВЖР+ОР) приводило к возрастанию тонуса и увеличению частоты и амплитуды фазных сокращений ЛУ по сравнению с параметрами ЛУ крыс из группы ВЖР. Ингибирование iNOS вызывало значительное увеличение тонуса, амплитуды и частоты фазных сокращений ЛУ у животных в группе ВЖР. Возрастание только частоты фазных сокращений наблюдалось в ЛУ крыс из групп ВЖР+Декс и ВЖР+ОР. Ингибирование циклооксигеназы-2 не оказывало влияния на сократительную функцию ЛУ крыс всех групп, за исключением животных из группы ВЖР (рост амплитуды и частоты фазных сокращений). Темпол значительно повышал тонус, частоту и амплитуду фазных сокращений ЛУ крыс группы ВЖР и увеличивал частоту фазных сокращений ЛУ крыс из группы ВЖР+ОР.

Заключение. Рацион с высоким содержанием жира приводит к нарушению сократительной функции ЛУ крыс и может создавать дополнительные препятствия на пути движения лимфы, способствуя ее просачиванию в окружающие ткани. Ожирение сопровождается развитием воспаления в ЛУ и перинодальной жировой ткани, что индуцирует экспрессию индуцебельной NO-синтазы, циклооксигеназы-2 и накопление активных форм кислорода. NO, простагландины и активные формы кислорода оказывают ингибирующее действие на гладкомышечные клетки капсулы ЛУ, приводя к снижению тонического напряжения и ослаблению спонтанных фазных сокращений. Причиной ингибирования сократительной функции ЛУ является ожирение, но не потребление пищи с высоким содержанием жира. Перевод крыс с ожирением на рацион с ограничением калорийности, сопровождаясь снижением массы тела и висцерального жира, приводит к улучшению сократительной функции ЛУ.

Ключевые слова: высокожировой рацион; лимфатические узлы; тонус; фазные сокращения; оксид азота; простагландины; активные формы кислорода

За последние 50 лет распространенность ожирения во всем мире увеличилась в несколько раз и приобрела характер пандемии, в России число лиц с ожирением составляет около 28% среди мужчин и 32% среди женщин [1]. Учитывая тяжелые последствия с точки зрения сопутствующих заболеваний и смертности, ожирение представляет собой серьезный риск для здоровья, оно оказывает негативное влияние практически на все системы организма [2]. Многочисленные клинические и эпидемиологические данные убедительно показывают связь ожирения с широким спектром сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), включая ишемическую болезнь сердца, сердечную недостаточность, артериальную гипертензию, инсульт головного мозга и фибрилляцию предсердий. Помимо прямых негативных эффектов ожирение оказывает и косвенное влияние на сердечно-сосудистую систему (ССС), вызывая резистентность к инсулину, гипергликемию и дислипидемию [3]. Актуальность этой проблемы привлекла внимание многих специалистов, за последние 30-40 лет проведены многочисленные исследования, позволившие раскрыть основные патофизиологические механизмы влияния ожирения на ССС, в том числе и на молекулярном уровне.

В отличие от ССС, влияние ожирения на лимфатическую систему, которая является компонентом сосудистой системы, только начинает изучаться. Лимфатическая система выполняет множество функций, она является структурной основой иммунной системы, осуществляет транспорт макромолекул, абсорбцию жиров, клиренс воспалительных цитокинов и обратный транспорт холестерина. Она играет ключевую роль в регуляции гомеостаза жидкости, миграции иммунных клеток и презентации антигенов, разрешении воспалительных реакций и регуляции периферической толерантности к аутоантигенам [4]. Длительное время лимфатическую систему изучали лишь с точки зрения ее участия в развитии лимфедемы и метастазировании злокачественных опухолей. Позднее появились доказательства ее участия в развитии воспалительных заболеваний кишечника, ССЗ, сахарного диабета и метаболического синдрома. А недавние исследования показали, что функции лимфатической системы могут заметно ухудшаться при ожирении [5, 6].

В лимфатической системе нет централизованного насоса. В стенке лимфатических сосудов (ЛС) представлено несколько слоев гладкомышечных клеток (ГМК) и клапаны, в физиологических условиях ЛС ритмично сокращаются и обеспечивают активный транспорт лимфы из тканей в крупные вены шеи [7]. В капсуле лимфатических узлов (ЛУ) также располагаются многочисленные ГМК, которые способны ритмично сокращаться, обеспечивая продвижение лимфы по синусам ЛУ [8]. В нескольких работах изучали влияние ожирения, вызванного диетой с высоким содержанием жиров, на функцию ЛС [6, 9, 10]. В подавляющем большинстве авторы пришли к выводу, что ожирение оказывает негативное влияние на формирование и функцию ЛС. Важнейшим негативным следствием ожирения является снижение сократительной способности ЛС, лежащей в основе их транспортной функции. В изолированных брыжеечных ЛС крыс с метаболическим синдромом, сопровождающимся ожирением, частота фазных сокращений была на 30-50% меньше по сравнению с показателем контрольных животных, уменьшалась также и амплитуда сокращений, что приводило к двукратному уменьшению объема прокачиваемой лимфы [11].

Хиломикроны, антигены и иммунные клетки, а при воспалении также цитокины и липополисахариды транспортируются брыжеечными ЛС из кишечника в брыжеечные ЛУ. Висцеральные ЛУ выполняют функцию первичного барьера, предотвращая в случае воспаления генерализованное распространение патогенов и воспалительных факторов, образующихся в стенке кишечника. Влияние ожирения на ЛУ изучено значительно слабее по сравнению с ЛС. Имеются лишь единичные работы, показывающие, что ожирение мышей приводит к значительным изменениям в макро- и микроскопической анатомии ЛУ, что выражалось в уменьшении количества и размеров ЛУ, а также в утрате фолликулярного рисунка [6]. Имеются также работы, в которых у мышей, содержавшихся на высокожировом рационе (ВЖР), выявлено значительное увеличение ЛУ [12]. Также у мышей с ожирением в брыжеечных ЛУ было показано значительное уменьшение числа лимфоидных клеток [9, 12]. Судя по данным литературы, влияние ожирения на транспортную функцию ЛУ не исследовано.

Цель данной работы - изучение вызванных ожирением изменений активной транспортной функции брыжеечных ЛУ у крыс, а также механизмов негативного влияния ожирения на сократительную функцию ЛУ.

Материал и методы

В данном исследовании использовали самцов крыс линии Sprague-Dawley из Центра коллективного пользования "Биоколлекция" ИФ РАН. Крысы этой линии обычно используются для индукции ожирения и резистентности к инсулину [13]. Все манипуляции с животными проводили в соответствии с принципами Базельской декларации и протоколом Комиссии по контролю за содержанием и использованием лабораторных животных Института физиологии им. И.П. Павлова РАН. Крысы в возрасте 6 нед и массой тела 140-160 г первоначально были разделены на группы: животные контрольной группы (n=10) получали стандартный корм, животные основной группы (n=40) получали ВЖР. Стандартный корм: "Дельта Фидс" комбикорм для лабораторных крыс и мышей С-19 (АО "БиоПро", РФ) по ГОСТ Р 50258-92 "Комбикорма полнорационные для лабораторных животных. Технические условия" (калорийность - 250 ккал/100 г, содержание жира - 5 г/100 г, или 18% по калорийности). Корм с высоким содержанием жиров (ВЖР) состоял из следующих компонентов (на 100 г): "Дельта Фидс" комбикорм - 70 г, казеин - 4,3 г, жир говяжий - 23 г, масло кукурузное - 2,7 г (калорийность - 430 ккал/100 г, 60% жиров по калорийности). Все компоненты измельчали и смешивали в гомогенизаторе FOS HM 297 (FOSS, Дания). Из смеси готовили шарики диаметром около 15-20 мм. Корм готовили еженедельно и хранили в холодильнике. С целью исключения дефицита в рационе витаминов и минеральных веществ в питьевую воду крыс, содержавшихся на ВЖР, вводили витаминную добавку Unitabs Total (Neoterica GmbH, Германия) - 0,5 мл на 0,5 л воды, а в корм - минеральную смесь Beaphar Algolith (Beaphar, Нидерланды) - 0,5 г на 100 г корма. Крыс размещали по 3 особи в клетке R-1, на протяжении 16 нед они получали корм и воду ad libitum.

Крыс взвешивали через каждые 2 нед. Перед окончанием эксперимента из основной группы были выделены крысы, масса тела которых не отличалась от таковой у крыс контрольной группы (11 особей), и из них была сформирована группа крыс, устойчивых к ожирению (ВЖР-УО). Оставшиеся крысы со значительным увеличением массы тела были разделены на 3 группы: 1-я (n=10) - группа ВЖР, 2-я (n=9) - группа ВЖР+Декс [этим крысам за 3 дня до исследования сократительной функции ЛУ вводили внутрибрюшинно дексаметазон (SANTEN, Финляндия), 0,1 мг на 1 кг массы тела], 3-я (n=10) - группа ВЖР с последующим ограничением рациона (ВЖР+ОР). Эти крысы после 16-недельного содержания на ВЖР на протяжении последующих 8 нед получали ограниченное количество стандартного корма (80% от рекомендуемого изготовителем). Таким образом, в данном исследовании были выделены 5 групп крыс: контрольная, ВЖР, ВЖР-УО, ВЖР+Декс и ВЖР+ОР. По истечении 16 нед крысы контрольной группы, групп ВЖР, ВЖР+Декс и ВЖР-ОР были взяты в эксперимент, а крыс группы ВЖР+ОР забирали в эксперимент после содержания на протяжении 8 нед на ограниченном рационе, следующем за 16-недельным кормлением ВЖР.

По окончании срока наблюдения у крыс измеряли артериальное давление с помощью системы неинвазивного измерения кровяного давления грызунов "Систола" (ООО "Нейроботикс", РФ). Концентрацию глюкозы в крови измеряли в конце эксперимента с помощью глюкометра Accu-Chek Active (Roche, Швейцария). Кровь отбирали из кончика хвоста через надрез кожи. Затем крысам вводили средство для общей анестезии (Zoletil 100, Virbac, Франция) из расчета 15 мг на 1 кг массы тела, делали разрез брюшной стенки и извлекали 3-4 брыжеечных ЛУ с окружающей жировой подушкой, после чего животных выводили из эксперимента посредством обескровливания (разрез нижней полой вены). Часть ЛУ аккуратно очищали от прилежащего перинодального жира (Perinodal Adipose Tissue, PNAT), в другой группе ЛУ тонкий слой PNAT сохраняли. До исследования в миографе ЛУ хранили в физиологическом солевом растворе (PSS) в холодильнике на льду. Детально последовательность действий при исследовании ЛУ описана ранее [14].

ЛУ после закрепления в камере миографа с проточным PSS выдерживали на протяжении 30 мин без натяжения. Затем ЛУ растягивали, создавая натяжение, соответствующее трансмуральному давлению 3 см вод.ст. После натяжения развивалась релаксация ЛУ и устанавливался новый относительно стабильный уровень тонуса, который оценивали через 20 мин после натяжения. После установления стабильного тонуса в омывающий PSS вводили ингибитор индуцибельной NO-синтазы - 1400W (N-([3-(Aminomethyl)phenyl] methyl)ethanimidamide dihydrochloride) 2×10^-5 М (Sigma-Aldrich Merck, Германия), в другой группе экспериментов - ингибитор циклооксигеназы-2 (ЦОГ-2) - династат (Parecoxib sodium, Pfizer Inc.) 1×10^-5 М, в третьей - поглотитель свободных радикалов - темпол (4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl) 1×10^-3 М (Sigma-Aldrich Merck, Германия) и через 30 мин определяли величину тонуса ЛУ.

Статистическая обработка данных была проведена с использованием программы Statistica 12.0. Данные, полученные в экспериментах, проверены на нормальность распределения с помощью критерия Шапиро-Уилка. В дальнейшем был использован однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA) с последующим апостериорным анализом с поправкой Бонферрони. Полученные данные представлены в виде среднего значения и стандартной ошибки среднего (m). Различия считали статистически значимыми при р<0,05.

Результаты

По завершении содержания крыс на ВЖР у части животных (n=11) масса тела не имела статистически значимых отличий от массы тела крыс контрольной группы, они были выделены в отдельную группу животных, устойчивых к ожирению (ВЖР-УО). Масса тела большей части крыс, получавших ВЖР, была достоверно выше по сравнению с показателем крыс контрольной группы (в среднем на 22%) (табл. 1). У крыс группы ВЖР+ОР за 8 нед последующего ограничения калорийности рациона масса тела снизилась. Масса висцерального жира у крыс разных групп также существенно различалась. Систолическое и диастолическое артериальное давление у крыс группы ВЖР к концу эксперимента было достоверно выше по сравнению с показателями крыс контрольной группы. Концентрация глюкозы в крови крыс, содержавшихся на ВЖР, не имела достоверных отличий от уровня у крыс контрольной группы.

Брыжеечные ЛУ крыс имели овоидную форму, были светло-бежевого цвета, все ЛУ были покрыты слоем жира, при этом слой висцерального жира вокруг ЛУ крыс из группы ВЖР был в 2-3 раза больше по сравнению с контролем. Брыжеечные ЛУ крыс из группы ВЖР имели статистически значимо большие размеры (средняя длина ЛУ была 10,8±1,5 мм, ширина - 7,9±1,5 мм) по сравнению с ЛУ крыс контрольной группы (средняя длина ЛУ - 7,7±1,1 мм, ширина - 5,8±0,6 мм).

В первой серии опытов исследовали брыжеечные ЛУ с сохраненным PNAT. ЛУ крыс контрольной группы демонстрировали максимальную величину тонуса - 1,56±0,13 мН, в ЛУ крыс из группы ВЖР величина тонуса была минимальной - 1,28±0,07 мН (p<0,05 от контроля), составив у крыс группы ВЖР-УО 1,39±0,09 мН, ВЖР+Декс - 1,48±0,11 мН, ВЖР+ОР - 1,41±0,09 мН.

ЛУ крыс контрольной группы в PSS спонтанно ритмически сокращались (рис. 1А). Средняя амплитуда фазных сокращений составила 0,35±0,04 мН, длительность одного фазного сокращения - 24,6±2,7 с, частота - 0,81±0,06 мин^-1. В ЛУ крыс из группы ВЖР были зарегистрированы редкие фазные сокращения, которые имели низкую амплитуду и большую продолжительность по сравнению с ЛУ крыс контрольной группы (рис. 1Б).

После установления стабильного тонуса в омывающий PSS в первой серии экспериментов вводили ингибитор индуцибельной NO-синтазы (1400W), в другой серии - ингибитор ЦОГ-2 (династат), в третьей - поглотитель свободных радикалов (темпол) и через 30 мин определяли величину тонуса ЛУ. Полученные данные представлены на рис. 2. Действие всех 3 веществ не приводило к значимым изменениям тонуса ЛУ крыс контрольной группы. При этом в ЛУ крыс из группы ВЖР было зарегистрировано статистически значимое (p<0,05) повышение тонуса при действии 1400W (+10%) и темпола (+9%).

В следующей серии экспериментов мы сравнили амплитуду и частоту спонтанных фазных сокращений брыжеечных ЛУ с сохраненным слоем перинодального жира (PNAT+) и ЛУ, у которых был полностью удален слой PNAT (PNAT-). В этих исследованиях в PSS в ЛУ (PNAT-) крыс группы ВЖР была зарегистрирована бо́льшая амплитуда фазных сокращений, а в ЛУ всех экспериментальных групп - бо́льшая частота фазных сокращений по сравнению с показателями ЛУ (PNAT+) соответствующих групп крыс (рис. 3).

Затем мы оценили параметры спонтанных фазных сокращений (амплитуду и частоту) ЛУ крыс из разных групп в физиологическом растворе и на фоне действия ингибиторов. Усредненные данные представлены в табл. 2 и 3.

Обсуждение

В нашей работе мы использовали модель ожирения, вызванного потреблением ВЖР. Считается, что, в отличие от генетически индуцированных моделей ожирения, она в большей степени отражает изменения, происходящие при спонтанном ожирении [15]. Основная масса крыс, содержавшихся на ВЖР, имела значительно большие массу тела и массу висцерального жира. При этом, несмотря на потребление ВЖР, часть крыс (28%) имела незначительный прирост массы тела и массы висцерального жира, они были выделены в отдельную группу устойчивых к ожирению крыс (ВЖР-УО).

Предполагается, что важной причиной многочисленных заболеваний, связанных с ожирением, является избыточное производство большой массой жировой ткани провоспалительных цитокинов [12], при этом в большинстве работ акцент делается на висцеральной жировой ткани [16]. ЛУ, которые преимущественно расположены в жировой ткани, при значительном увеличении ее объема, сопровождающегося воспалением [12], могут подвергаться выраженному негативному влиянию со стороны иммунных клеток жировой ткани и провоспалительных цитокинов. Однако этой области исследований до настоящего времени уделялось мало внимания. В разных работах выявлено различное влияние ожирения на размеры ЛУ. Так, в исследовании E.S. Weitman и соавт. было установлено, что ожирение мышей приводит к атрофии ЛУ и уменьшению в них количества В- и Т-клеток [6]. В других работах установлено, что ожирение вызывает гиперплазию ЛУ и увеличение количества лимфоцитов в них [17], при этом установлено, что ВЖР вызывает гиперплазию только висцеральных, но не соматических ЛУ [18].

В этих исследованиях и в ряде других основное внимание уделялось иммунным клеткам ЛУ: определяли их количество, локализацию, градиенты хемокинов и другие характеристики. Данных о сократительной функции ЛУ при ожирении не найдено. Между тем это один из важнейших показателей, определяющих параметры иммунного ответа (количество накопленных иммунных клеток, время задержки лимфоцитов в ЛУ, скорость выхода лимфоцитов в эфферентные ЛС и в кровоток) [19, 20]. В отличие от ЛС, насосная функция которых хорошо изучена [21], попытки исследования движения лимфы внутри ЛУ к настоящему времени успеха не принесли. В связи с этим основными критериями эффективности активной транспортной функции ЛУ являются параметры их сократительной функции, реализуемой ГМК, расположенными в капсуле ЛУ [22].

В данной работе показано значительное увеличение размеров брыжеечных ЛУ у крыс с ожирением по сравнению с ЛУ крыс контрольной группы. Анализ параметров сокращений ЛУ показал, что ЛУ крыс из группы ВЖР имеют низкий исходный уровень тонуса. Частота и амплитуда спонтанных фазных сокращений ЛУ крыс из группы ВЖР были статистически значимо меньше по сравнению с аналогичными параметрами ЛУ крыс контрольной группы. С учетом данных, полученных ранее при исследовании ЛС [21], выявленные в нашей работе негативные изменения сократительной функции ЛУ (низкий тонус и редкие низкоамплитудные фазные сокращения) позволяют предположить, что у крыс с ожирением нарушен транспорт лимфы по ЛУ; это может быть одной из причин застоя лимфы в афферентных ЛС и просачивания ее в окружающую брыжеечную жировую ткань, способствуя развитию вялотекущего хронического воспаления, как это ранее было выявлено у мышей и пациентов с ожирением [9].

Поскольку в основе активной транспортной функции ЛС и ЛУ лежат спонтанные ритмические фазные сокращения ГМК стенки ЛС и капсулы ЛУ [21, 22], в нашей работе основное внимание было уделено исследованию параметров фазных сокращений ЛУ и возможных причин их изменений при ожирении. Анализ силы фазных сокращений ЛУ у крыс различных групп показал, что достоверное снижение амплитуды сокращений наблюдается в ЛУ крыс из групп ВЖР, ВЖР-УО и ВЖР+ОР, при этом максимальное ослабление силы сокращений было в ЛУ крыс из группы ВЖР. Еще более значимыми были различия частот фазных сокращений ЛУ: во всех вышеуказанных группах частота фазных сокращений была значительно ниже по сравнению с таковой ЛУ крыс контрольной группы, в группе ВЖР частота была снижена в 3,7 раза. До настоящего времени вопрос о том, что же при ожирении (увеличение массы тела, длительное действие ВЖР или токсичные метаболиты жировой ткани) приводит к негативным эффектам в различных органах и тканях, остается открытым. Для ответа на этот вопрос в отношении ЛУ мы сравнили сократительную функцию ЛУ крыс, содержавшихся на ВЖР, с ожирением и устойчивых к ожирению. Тонус и параметры фазных сокращений ЛУ крыс, устойчивых к ожирению, были достоверно большими (см. рис. 2 и 3) по сравнению с параметрами ЛУ крыс с ожирением и приближались к показателям, зарегистрированным в ЛУ крыс контрольной группы. Таким образом, наши результаты показывают, что ожирение, но не ВЖР является причиной угнетения сократительной функции ЛУ, поскольку параметры сократительной функции ЛУ крыс, устойчивых к ожирению, незначительно отличались от таковых в ЛУ крыс контрольной группы, несмотря на воздействие ВЖР на протяжении 16 нед. Ранее похожие выводы были сделаны в работе, выполненной на мышах в отношении ЛС. Авторы этого исследования полагают, что длительное воздействие только ВЖР не вызывает повреждения ЛС, а к дисфункции ЛС приводят изменения в тканях, вызванные ожирением [23].

Известно, что ключевым механизмом, который регулирует при ожирении патофизиологические изменения в различных системах органов, является хроническое вялотекущее воспаление [23], которое в лимфатической системе способствует перилимфатическому накоплению воспалительных клеток [6] и снижению сократительной способности ЛС [10]. Исходя из этих представлений, крысам одной из групп, получавших ВЖР, за 3 дня до исследования был введен дексаметазон, оказывающий выраженное противовоспалительное действие. ЛУ этих крыс демонстрировали значительно лучшие показатели сократительной функции: достоверное повышение тонуса ЛУ, а также, что является наиболее важным, значительное увеличение амплитуды и частоты фазных сокращений по сравнению с параметрами ЛУ крыс из группы ВЖР (см. рис. 3). Эти данные доказывают, что в брыжеечных ЛУ крыс при ожирении развивается воспаление, оказывающее негативное влияние на сократительную функцию ЛУ. В процессе исследования у части узлов мы удаляли PNAT. Поскольку ЛУ крыс из группы ВЖР с удаленной PNAT демонстрировали достоверно лучшие показатели сократительной функции по сравнению с ЛУ крыс из группы ВЖР с сохраненной PNAT, но достоверно худшие по сравнению с ЛУ крыс контрольной группы (см. рис. 3), мы полагаем, что при ожирении воспаление развивается как в окружающей PNAT, так и непосредственно в тканях ЛУ. Медиаторы воспаления, образующиеся при ожирении в PNAT и диффундирующие в ЛУ, оказывают ингибирующий эффект на сократимость ГМК их капсулы.

Широкий спектр медиаторов воспаления, воздействующих на ЛС, приводит к образованию очень сложной сети сигналов, которая до сих пор полностью не изучена. При этом имеются данные, что при воспалении наблюдается высокая экспрессия iNOS, приводящая к образованию больших количеств NO, оказывающего ингибирующий эффект на сократимость и активную насосную функцию ЛС [24]. Недавно в нашей лаборатории также было показано, что воспаление в брюшной полости крыс сопровождается экспрессией iNOS в брыжеечных ЛУ и ослаблением их сократимости [25]. Для подтверждения участия iNOS в ингибировании сократительной функции ЛУ при ожирении в данном исследовании мы применяли селективный ингибитор iNOS - 1400W. Действие 1400W сопровождалось выраженным повышением тонуса и увеличением амплитуды фазных сокращений ЛУ крыс группы ВЖР и частоты фазных сокращений ЛУ у крыс всех групп, за исключением контрольной и устойчивой к ожирению. Значительные различия амплитуды и частоты спонтанных фазных сокращений в PSS и при действии 1400W позволяют заключить, что так же, как и в ЛС, ожирение способствует экспрессии iNOS в ЛУ и образовании ею значительных количеств NO и что этот механизм является важнейшим, если не основным, приводящим к ингибированию сократительной функции ЛУ при ожирении.

NO в высокой концентрации у животных с ожирением может регулировать функцию ЛС и ЛУ посредством нитрозативного стресса и образования свободных радикалов кислорода (АФК), а клетки ЛС чувствительны к повреждению свободными радикалами [26]. В свою очередь, диета с высоким содержанием жиров провоцирует развитие воспаления в кишечнике, а воспаление сопровождается повышением уровня АФК [27]. Ранее ингибирующий эффект пероксида водорода на сократимость ЛС был продемонстрирован D.C. Zawieja и K.L. Davis на анестезированных крысах in vivo; в их исследовании под влиянием пероксида водорода частота сокращений ЛС снизилась на 85%, а объем прокачиваемой лимфы - на 93% [28]. Примерно такие же результаты были получены ими при добавлении в раствор гипоксантина и ксантиноксидазы. С учетом этих данных в отдельной серии экспериментов мы оценили возможную роль АФК в релаксации ЛУ при ожирении. В нашей работе мы не определяли уровень АФК, а использовали поглотитель АФК - темпол. Через 20 мин после введения в раствор темпола в ЛУ крыс из группы ВЖР достоверно повышались тонус и амплитуда фазных сокращений. Наиболее выраженным был эффект темпола на частоту фазных сокращений ЛУ (повышение на 80%). Темпол также достоверно увеличивал этот показатель в ЛУ крыс из группы ВЖР+ОР. Данные, полученные в этой серии экспериментов, дают основания полагать, что под влиянием ожирения в тканях ЛУ и PNAT образуется значительное количество АФК, которые ингибируют сократительную функцию ГМК капсулы ЛУ.

Ранее было показано, что при воспалении (экспериментальный колит) ЛС мышей способны продуцировать метаболиты арахидоновой кислоты, которые влияют на их сократимость аутокринным образом [29]. Авторы, используя различные ингибиторы, показали, что воспаление приводит к экспрессии в ЛС ЦОГ-2 и повышению содержания простагландина PGE₂, который ингибирует сократимость ЛС. В нашей работе с целью выяснения роли простагландинов в релаксации ЛУ мы применяли селективный ингибитор ЦОГ-2 - династат. Применение династата сопровождалось возрастанием амплитуды и частоты фазных сокращений ЛУ крыс из группы ВЖР, что позволило нам сделать заключение об участии простагландинов в релаксации ЛУ при ожирении, хотя их релаксирующий эффект был выражен значительно слабее по сравнению с NO.

В заключительной части нашего исследования мы оценили массу тела, массу висцерального жира и параметры сократительной функции брыжеечных ЛУ крыс с ожирением, которые после потребления ВЖР были переведены на рацион с ограниченной калорийностью. Масса тела этих животных за 8 нед содержания на ограниченном рационе снизилась на 11%, а масса висцерального жира - на 30%. Сопоставление параметров сократительной функции ЛУ крыс из группы ВЖР и ВЖР+ОР показало достоверные различия тонуса (см. рис. 2), а также амплитуды и частоты спонтанных фазных сокращений ЛУ. У крыс после ограничения рациона (ВЖР+ОР) амплитуда фазных сокращений ЛУ была на 22%, а частота на 128% больше по сравнению с ЛУ крыс, получавших ВЖР. Ранее в исследовании на мышах также было показано, что перевод мышей с ожирением на обычную диету приводит к снижению массы тела и нормализации скорости прокачивания лимфы по ЛС [30]. Полученные данные позволяют сделать заключение о том, что перевод крыс с ожирением на рацион с ограниченной калорийностью способствует не только уменьшению массы тела и массы висцерального жира, но и улучшению транспортной функции ЛУ.

Заключение

Ожирение у крыс приводит к нарушению сократительной функции ЛУ (снижаются тонус ЛУ, амплитуда и частота спонтанных фазных сокращений), что может создавать дополнительные препятствия на пути движения лимфы и способствовать просачиванию ее из ЛУ в окружающую жировую ткань.

Ожирение сопровождается развитием воспаления в ЛУ и перинодальной жировой ткани, что приводит к экспрессии индуцибельной NO-синтазы, ЦОГ-2 и накоплению АФК. NO, простагландины и АФК, образующиеся при ожирении, оказывают ингибирующее действие на ГМК капсулы ЛУ, приводя к снижению тонического напряжения и ослаблению фазных сокращений.

Ингибирование сократительной функции ЛУ происходит именно по причине ожирения, поскольку у крыс, получавших ВЖР и устойчивых к ожирению, сократительная функция ЛУ изменялась слабо.

Перевод крыс на диету с ограничением калорийности до 80% от рекомендуемого стандартного рациона сопровождается снижением массы тела, массы висцерального жира и улучшением сократительной функции ЛУ. Эти результаты крайне важны, поскольку они предполагают, что дисфункция ЛУ, вызванная ожирением, является обратимой (по крайней мере частично).

Литература

1. Алферова В.И., Мустафина С.В. Распространенность ожирения во взрослой популяции Российской Федерации (обзор литературы) // Ожирение и метаболизм. 2022. Т. 19, № 1. С. 96-105. DOI: https://doi.org/10.14341/omet12809

2. Golden A. Obesity’s impact // Nurs. Clin. North Am. 2021. Vol. 56, N 4. P. xiii-xiv. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cnur.2021.08.004

3. Koliaki C., Liatis S., Kokkinos A. Obesity and cardiovascular disease: revisiting an old relationship // Metabolism. 2019. Vol. 92. P. 98-107. DOI: https://doi.org/10.1016/j.metabol.2018.10.011

4. Angeli V., Lim H.Y. Biomechanical control of lymphatic vessel physiology and functions // Cell. Mol. Immunol. 2023. Vol. 20, N 9. P. 1051-1062. DOI: https://doi.org/10.1038/s41423-023-01042-9

5. Lee Y., Zawieja S.D., Muthuchamy M. Lymphatic collecting vessel: new perspectives on mechanisms of contractile regulation and potential lymphatic contractile pathways to target in obesity and metabolic diseases // Front. Pharmacol. 2022. Vol. 13. Article ID 848088. DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2022.848088

6. Weitman E.S., Aschen S.Z., Farias-Eisner G., Albano N., Cuzzone D.A., Ghanta S. et al. Obesity impairs lymphatic fluid transport and dendritic cell migration to lymph nodes // PLoS One. 2013. Vol. 8. Article ID e70703. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0070703

7. Breslin J.W. Lymphatic clearance and pump function // Cold Spring Harb. Perspect. Med. 2023. Vol. 13, N 2. Article ID a041187. DOI: https://doi.org/10.1101/cshperspect.a041187

8. Лобов Г.И., Панькова М.Н. Транспорт лимфы по лимфатическим узлам: механизмы регуляции // Российский физиологический журнал имени И.М. Сеченова. 2012. Т. 98, № 11. С. 1350-1361.

9. Mikrani R., Styles I.K., Hoang T.A., Abdallah M., Senyschyn D., Porter C.J.H. et al. Obesity-associated mesenteric lymph leakage impairs the trafficking of lipids, lipophilic drugs and antigens from the intestine to mesenteric lymph nodes // Eur. J. Pharm. Biopharm. 2022. Vol. 180. P. 319-331. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2022.10.019

10. Torrisi J.S., Hespe G.E., Cuzzone D.A., Savetsky I.L., Nitti M.D., Gardenier J.C. et al. Inhibition of inflammation and iNOS improves lymphatic function in obesity // Sci. Rep. 2016. Vol. 6. Article ID 19817. DOI: https://doi.org/10.1038/srep19817

11. Zawieja S.D., Wang W., Wu X., Nepiyushchikh Z.V., Zawieja D.C., Muthuchamy M. Impairments in the intrinsic contractility of mesenteric collecting lymphatics in a rat model of metabolic syndrome // Am. J. Physiol. Heart Circ. 2012. Vol. 302, N 3. P. H643-H653. DOI: https://doi.org/10.1152/ajpheart.00606.2011

12. Magnuson A.M., Regan D.P., Booth A.D., Fouts J.K., Solt C.M., Hill J.L. et al. High-fat diet induced central adiposity (visceral fat) is associated with increased fibrosis and decreased immune cellularity of the mesenteric lymph node in mice // Eur. J. Nutr. 2020. Vol. 59, N 4. P. 1641-1654. DOI: https://doi.org/10.1007/s00394-019-02019-z

13. Zhang X.Y., Guo C.C., Yu Y.X., Xie L., Chang C.Q. Establishment of high-fat diet-induced obesity and insulin resistance model in rats // Beijing Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban. 2020. Vol. 52, N 3. P. 557-563. DOI: https://doi.org/10.19723/j.issn.1671-167X.2020.03.024

14. Лобов Г.И. Роль калиевых каналов в регуляции транспортной функции лимфатических узлов крыс при сепсисе // Российский физиологический журнал имени И.М. Сеченова. 2023. Т. 109, № 12. С. 1832-1846. DOI: https://doi.org/10.31857/S0869813923120063

15. Sadie-Van Gijsen H., Kotzé-Hörstmann L. Rat models of diet-induced obesity and metabolic dysregulation: current trends, shortcomings and considerations for future research // Obes. Res. Clin. Pract. 2023. Vol. 17, N 6. P. 449-457. DOI: https://doi.org/10.1016/j.orcp.2023.09.010

16. Rowan C.R., McManus J., Boland K., O’Toole A. Visceral adiposity and inflammatory bowel disease // Int. J. Colorectal Dis. 2021. Vol. 36, N 11. P. 2305-2319. DOI: https://doi.org/10.1007/s00384-021-03968-w

17. Magnuson A.M., Fouts J.K., Regan D.P., Booth A.D., Dow S.W., Foster M.T. Adipose tissue extrinsic factor: obesity-induced inflammation and the role of the visceral lymph node // Physiol. Behav. 2018. Vol. 190. P. 71-81. DOI: https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2018.02.044

18. Magnuson A.M., Regan D.P., Fouts J.K., Booth A.D., Dow S.W., Foster M.T. Diet-induced obesity causes visceral, but not subcutaneous, lymph node hyperplasia via increases in specific immune cell populations // Cell Prolif. 2017. Vol. 50, N 5. Article ID e12365. DOI: https://doi.org/10.1111/cpr.12365

19. Johnson S.C., Frattolin J., Edgar L.T., Jafarnejad M., Moore J.E. Jr. Lymph node swelling combined with temporary effector T cell retention aids T cell response in a model of adaptive immunity // J. R Soc. Interface. 2021. Vol. 18, N 185. Article ID 20210464. DOI: https://doi.org/10.1098/rsif.2021.0464

20. McDaniel M.M., Ganusov V.V. Estimating residence times of lymphocytes in ovine lymph nodes // Front. Immunol. 2019. Vol. 10. Article ID 1492. DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.01492

21. Russell P.S., Hong J., Trevaskis N.L., Windsor J.A., Martin N.D., Phillips A.R.J. Lymphatic contractile function: a comprehensive review of drug effects and potential clinical application // Cardiovasc. Res. 2022. Vol. 118, N 11. P. 2437-2457. DOI: https://doi.org/10.1093/cvr/cvab279

22. Лобов Г.И., Панькова М.Н., Абдрешов С.Н. Транспортная функция лимфатических узлов у молодых и старых животных // Успехи геронтологии. 2015. Т. 28, № 4. С. 681-686.

23. Roy S., Ripon M.A.R., Begum R., Bhowmik D.R., Amin M.T., Islam M.A. et al. Arachidonic acid supplementation attenuates adipocyte inflammation but not adiposity in high fat diet induced obese mice // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2022. Vol. 11, N 608. P. 90-95. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2022.03.089

24. Schmid-Schönbein G.W. Nitric oxide (NO) side of lymphatic flow and immune surveillance // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2012. Vol. 109, N 1. Р. 3-4. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1117710109

25. Косарева М.Е., Чивильдеев А.В., Лобов Г.И. Cепсис-индуцированное ингибирование сократительной функции лимфатических узлов // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2023. Т. 176, № 9. С. 280-285. DOI: https://doi.org/10.47056/0365-9615-2023-176-9-280-285

26. Rehal S., Kataru R.P., Hespe G.E., Baik J.E., Park H.J., Ly C. et al. Regulation of lymphatic function and injury by nitrosative stress in obese mice // Mol. Metab. 2020. Vol. 42. Article ID 101081. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molmet.2020.101081

27. Fokam D., Hoskin D. Instrumental role for reactive oxygen species in the inflammatory response // Front. Biosci. (Landmark Ed.). 2020. Vol. 25, N 6. P. 1110-1119. DOI: https://doi.org/10.2741/4848

28. Zawieja D.C., Davis K.L. Inhibition of the active lymph pump in rat mesenteric lymphatics by hydrogen peroxide // Lymphology. 1993. Vol. 26, N 3. P. 135-142.

29. Al-Kofahi M., Becker F., Gavins F.N., Woolard M.D., Tsunoda I., Wang Y. IL-1beta reduces tonic contraction of mesenteric lymphatic muscle cells, with the involvement of cycloxygenase-2 and prostaglandin E2 // Br. J. Pharmacol. 2015. Vol. 172, N 16. P. 4038-4051. DOI: https://doi.org/10.1111/bph.13194

30. Nitti M.D., Hespe G.E., Kataru R.P., García Nores G.D., Savetsky I.L., Torrisi J.S. Obesity-induced lymphatic dysfunction is reversible with weight loss // J. Physiol. 2016. Vol. 594. P. 7073-7087. DOI: https://doi.org/10.1113/JP273061

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)