Açlık, beslenme ve DL-DOPA`nın sıçan mide-barsak mukozasına etkilerinin ışık mikroskopu ve ultrastrüktür düzeyinde incelenmesi

Abstract

- 85 - ÖZET Mide-barsak kanalının mukozasındaki bez hücrelerinin ve endokrin hücrelerin açlık, açlık sonrası yeniden beslenme ve DL-DOPA etkisiyle gösterdiği morfolojik değişiklikler ışık mikroskopu ve elektronmikroskopu düzeylerinde incelendi. Bu amaçla yapılan araştırmada, çeşitli sürelerde (24, 48 ve 72 saat) açlığı, aynı sürelerde aç bırakıp 24 saat sü-. reyle yeniden beslenme ve DL-DOPA verilmesini takiben sıçan mide. (Fundus-Pylorus) ve incebarsak (Duodenum) mukozası hüc relerinin etkilenmesi gruplar halinde değerlendirildi. 1- Açlığın Etkileri A- Mide mukozasında görülen değişiklikler: Yapılan incelemelerde aç bırakılan sıçanlardan alınan mide mukozalarında bazı değişiklikler saptanarak aşırı uya rıldığı kanısına varıldı. 24 saat aç bırakılan grupta yüzey epiteli ve hatta Foveolae gastricae bile çok kalın PAS pozitif mukus ile kaplı görüldü Çeşitli saatlerde aç bırakılan tüm gruplarda, mide mukozasında bulunan bezlere ait lümenlerde de kontrollere ki-- 86 - yasla salgı fonksiyonuna bağlı olarak genişlemeler saptandı. 24 ve 72 saat aç bırakılan sıçanların mide Fundus mukozasında dikkati çeken değişik bir bulguda Tubuler bezlerin orta kıs mına rastlayan bez hücrelerinde PAS pozitif grandilerden zen gin bir bölgenin görülmesiydi. Bu bölgenin sıçanlar beslen dikten sonra kaybolması ise açlıkla ilişkili olarak oluştu ğunu düşündürdü. Elektronmikroskopu ile incelendiğinde, açlığa bağlı olarak en çok etkilenen bez hücrelerinin Parietal hücreler olduğu görüldü. Açlığın ilk dönemlerinde (24 saat) mide Parie tal hücrelerde intrasellüler sekret kapilerlerinde genişleme ler ve mikrovilluslardan zengin oluşu bu sürede HC1 yapımının oldukça fazla olduğunu yansıtır nitelikte bulundu. Ancak aç lık süresi uzadıkça, bu hücrelerin hem aktivitelerinde bir azalma ve hem de dejenerasyona gittiği dikkati çekti. Açlık süresi uzadıkça Esas (Zimogen) hücrelerin Granü- ler endoplazmik retikulum (GER) membranlarmda aşırı genişle meler görüldü. Ayrıca, açlığa bağlı olarak midenin esas hüc relerinde salgı granüllerinde birikmeler ve ribozomdan zengin lik ile protein yapımında aşırı zorlanmayı yansıtır bir mor- f oloj i izlendi. 24, 48 ve 72 saat aç bırakılmış sıçanların mide mukoza sındaki endokrin hücrelerden EC (Enterochromaf f in), ECL (En- terochromaf f ine benzer), AL (A'ya benzer) ve G (Gastrin) hüc relerinin oldukça etkilendiği görüldü. 24 saat aç bırakılan gruplarda EC hücrelerinin sayıca artışı yanı sıra, salgı granüllerinde belirgin derecede azal ma saptandı. Bu nedenle, hücreler boş vakuollü bir görünüşe sahip olduklarından aydınlık tipte ayırd edildi.- 87 - Tüm deney gruplarında ECL hücrelerinin de salgı granül- lerinin boşalmış gözlenmesi yani vakuollü durum, bu hücreler de salgı yapımında depolamanın azaldığını kanıtlamaktaydı. AL hücrelerinin bu grupta sayıca artışının yanında hem salgı yapımı, depolama ve salgılama evrelerinde de oldukça ak tif olduğu izlendi. Bu nedenle AL hücrelerini fonksiyon duru muna bağlı olarak koyu ve aydınlık tipte sınıflamamız mümkün oldu. Ayrıca AL hücrelerinde salgı verilmesiyle ilgisi tartı şılan filamentöz yapıların artışı da dikkati çekti. G hücrelerine mide mukozasındaki diğer endokrin hücre lerden daha az sayıda rastlandı. 72 saat aç bırakılmış grupta görülen G hücrelerinin küçük ve hafif osmiofil salgı granülle- ri ile dolu olduğu saptandı. Açlığa bağlı olarak midenin bağ dokusu hücrelerinden en çok etkilenen hücreler Fibrocyt'ler ve Mast hücreleri idi. Açlık süresi arttıkça bu hücrelerin özellikle Mast hücreleri nin hem sayısının ve hem de aktivitelerinin (Hiperf onksiyon) arttığı görüldü. B- Barsak mukozasında görülen değişiklikler Işık mikroskobunda incelendiğinde 24 saat aç kalmış sıçan grubunda villus epitelinin fırçamsı kenarı (mikrovi Huş lar) PAS ile çok belirgin reaksiyon verirken, açlık süresi uzadığında reaksiyonun azaldığı ve zayıfladığı dikkati çekti. Ayrıca, uzun açlık süresince (72 saat) epitel hücrelerinin apikal yüzlerinde (fırçamsı kenar) bazı dejeneratif bozukluk lar izlendi. Villus epiteli ve Lieberkühn bezleri içinde bulunan Cellula calicif ormis ' lerdeki mukus salgısının açlık süresi uzadıkça azaldığı görüldü.- 88 - Elektronmikroskopu ile incelendiğinde sindirimle iliş kili olan Absorptif hücreler deney gruplarında aydınlık ve koyu tipte ayırdedildi. Açlık süresi uzadıkça koyu sitoplazma- lı hücrelerin çoğunlukta oluşu dikkati çekiyordu. 24 saat aç bırakılmış sıçanların özellikle koyu Absorptif hücrelerindeki GER membranlarınm genişlemesiyle birlikte Golgi kompleks' le- rinin yassı kesecikler halinde oluşu ayrıca ilginç bulundu. Ayrıca, değişik bir bulgu 24 saat aç bırakılan sıçan grupla rındaki Absorptif hücrelerde kontrollere kıyasla lipid gra- nüllerinde artış oldu. Gerek kontrol grubunda, gerek deneyli gruplarda ince barsak endokrin hücre tiplerinden EC (Enterochromaf f in) hüc releri ayırd edilerek incelendi. Aç bırakılmış sıçanların bar sak mukozasındaki EC hücrelerinin sayıca arttığı ve genellik le koyu sitoplazmalı olduğu dikkati çekti. 48 ve 72 saat aç bırakılan sıçanların Duodenum mukozasında yer alan EC hücre lerinin Mitokondri kristalarmda yer yer şişme ve dejeneras yon ile birlikte Lizozomlarda artışın açlığa bağlı olarak hücre içi sindirim hızlanması ve daha sonra dejenerasyona gi diş şeklinde yorumlandı. II. Açlık ve Beslenmenin Etkileri A. Mide Mukozasında Görülen Değişiklikler Işık mikroskopu ile incelendiğinde mide yüzeyini kap layan mukusun süre uzadıkça (72 saat) azaldığı görüldü. Foveo- lae gastricae'lere ait deliklerin ise aynı grup hayvanlarda git tikçe genişlediği açıldığı dikkati çekti. Buna karşın mukozada yer alan bez hücrelerinin lümenlerinin daraldığı ve büzüldüğü izlendi.- 89 - 24 saat aç bırakıp tekrar beslenen sıçan mide mukoza sının tubuler bezlerinin orta kısmında görülen az sayıda PAS pozitif grandilerin 48 ve 72 saat aç bırakıp tekrar beslenen gruplarda görülmeyişi oldukça ilginç bulundu. Elektronmikroskopu ile incelendiğinde Parietal hücre lerde tntrasellüler sekret kapilerleri ile vesiküllü yapıla rın artışı izlendi. 24, 48 ve 72 saat aç bırakılıp tekrar beslenen sıçan ların mide mukozasındaki Esas hücrelerde görülen dikkate değer değişiklikler hücre organellerinde oldu. Çeşitli sürelerde aç bırakıp tekrar beslenen sıçan mi- desindeki endokrin hücrelerden EC, ECL, AL ve G hücrelerinde bazı etkilenmeler saptandı. 24 ve 48 saat aç bırakıp sonra beslenmiş gruplarda rastlanan EC hücrelerinin zengin salgı granülleri ile koyu sitoplazmalı olmalarına karşın, 72 saat açlıktan sonra bes lenenlerde ise az sayıda salgı granülleri ile aydınlık sitop lazmalı görülmeleri oldukça ilginç bulundu. ECL hücrelerinin ise tüm gruplarda en fazla etkilenen endokrin hücre tipini oluşturduğu görüldü. AL hücrelerinin ise tekrar beslenen gruplarda sayıca arttığı ve ekseriyetle salgı granüllerinden zengin ve koyu sitoplazmalı olduğu dikkati çekti. B- Barsak mukozasında görülen değişiklikler Villus epitelinin serbest yüzlerinde açlıkla rastlanan dejeneratif yapılar beslenen tüm sıçan gruplarında düzelmeler şeklinde saptandı.- 90 - 24 saat aç bırakılıp 24 saat yeniden beslenen sıçanla rın, Absorptif hücrelerindeki Mitokondrion' lan normale yakın izlenirken 48 ve 72 saat aç bırakıp 24 saat yeniden beslenen lerde kristalarda şişme ve harabiyet izlendi. Ayrıca 24 saat aç bırakıp 24 saat yeniden beslenen gruplarda bu hücrelerde lipid granüllerinde artış dikkati çekti. Endokrin hücrelerinden EC hücrelerinin ise süre uzadık ça salgılamada hiperf onksiyonu yansıtan morfolojide olduğu saptandı. Nitekim bu hücreler sayıea artışlarının yanısıra koyu ve aydınlık sitoplazmalı görüldü. Ayrıca bu hücrelerde salgılamayla ilgili olduğu ileri sürülen filamentöz yapılarda da artış izlendi. Bağ dokusunda Mast hücrelerinin 24 saat aç bırakılıp beslenen hayvanlarda sayıca arttığı ve hiperaktivite gösteren yapıda olduğu özellikle dikkati çekti. III. Açlık ve DL-DOPA'nın Etkileri A- Mide mukozasında görülen değişiklikler Elektronmikroskopu ile incelendiğinde aç bırakılmış ve DL-DOPA verilmiş sıçanların mide mukus hücrelerinde süre uza dıkça (72 saat) salgı granüllerinde artma dikkati çeken bir bulgu oldu. Çeşitli sürelerde aç bırakılıp DL-DOPA verilmiş sıçanla rın mide Parietal hücrelerinde tekrar beslenen gruplara benzer lik görüldü. Midenin esas hücrelerinde 24 saat aç kalan gruptan baş layarak sıklıkla GER membranlarının genişlediği dikkati çekti. 24 ve 72 saat aç bırakıp DL-DOPA verilmiş sıçan gruplarında- 91 - Esas hücrelerdeki salgı granüllerinin hem kontrollerden ve hem de diğer gruplardan farklı olarak hafif osmiofil olduğu görüldü. Bu gruba ait mide mukozasının endokrin hücrelerinden EC, ECL ve AL hücrelerine ait bulgular bu hücrelerin farklı fonksiyon fazlarına bağlı olarak yapılarındaki değişiklikleri yansıtır nitelikte gözlendi. 48 saat aç bırakılıp DL-DOPA verilen sıçanlarda görü len EC hücreleri çoğunlukla koyu sitoplazmalı olarak izlendi. Histamin yapıcı ECL (Enterochromaf f ine-benzer) hücre lerin ise DL-DOPA ile en çok etkilenen endokrin hücre tipini oluşturduğu görüldü. Bu ECL hücreleri 24 ve 48 saat aç bıra kılıp DL-DOPA verilmiş sıçanlarda sayıca artışın yanısıra, aşı rı uyarılma, salgı yapımı ve salgılama evrelerinde hiperfonk- siyon durumunu yansıtır nitelikte bulundu. Midedeki asid sekresyonunu inhibe edici Enteroglukagon yapıcı AL hücrelerinin 24 saat aç bırakıp DL-DOPA verilmiş gruplarda sayıca artmasının yanısıra, salgı granüllerinin depo ve salgılama safhalarında oluşu ayrıca dikkati çekti. B- Barsak mukozasında görülen değişiklikler 24, 48, 72 saat aç bırakılmış ve DL-DOPA verilmiş sı çan gruplarında ince barsak mukozasındaki hücreler ve endokrin hücrelerde elektronmikroskopu düzeyinde bazı değişiklikler saptandı. Absorptif hücrelerde görülen morfolojik yapı özellik leri beslenmiş gruplardakine benzemesine karşın onlardan fark lı olarak süre arttıkça aşırı dejeneratif yapıların belirmesi idi.- 92 - Süre uzadıkça (72 saat) koyu tiplerde EC hücrelerinin bulunuşu bu tip endokrin hücrelerin aşırı uyarılma sonucu sal gı yapımında depolama evrelerinde hiperf onksiyon durumunda olduğunu düşündürdü. Ayrıca bu çalışmada mide ve barsak mukozasındaki endok rin hücreler, Mast hücreleri ve Neuroendokrin hücrelerin muko za pleksusuna ait sinir lifleri ve topografik ilişkileri ultra- strüktür düzeyinde belirtildi. Sonuç olarak bu çalışmada hem mide ve hem de barsak mukozasında açlık, beslenme ve DL-DOPA etkisiyle oluşan deği şikliklerin süreyle bağımlı olarak dejeneratif yönde gelişti ği ve kısa süreli değişikliklerin ise düzelebilir (Reversibl) nitelikte oldukları gösterildi.

- 93 - SUMMARY Morphological changes of the glandular cells and the endocrine cells in the mucosa of the gastro-intestinal tract due to starvation, post-starvation refeeding and the treatment with DL-DOPA were examined at the level of light and electron- microscopy. In the research done for this purpose, the alterations of the mucosal cells of the rat stomach (Fundus-Pylorus) and the intestine (Duodenum) due to the starvation during the time periods (24, 48 and 72 hours), refeeding during 24 hours following these starvation periods and also after the treatment with DL-DOPA, were evaluated in groups. I. The effect of the starvation A- The changes seen in the stomach mucosa In the studies done with the starved rats, some changes in their stomach mucosa were observed and that fact was related to their extreme stimulation. In the rat group starved during 24 hours, the surface epithelium and even foveolae gastricae, were seen covered with a very thick PAS-positive mucous.- 94 - In all groups starved during different time periods, widened lumens of the glands in the gastric mucosa were found when compared with the control groups. So, some extensions due to the secretory function were determined. In the rats starved during 24 and 72 hours, a different remarkable finding in the fundic mucosa was the appearance of PAS-positive granule-rich area in the glandular cells of the mid-section of the tubular glands. As that area was disappeared after the rats had been fed, it was thought that it had been occurred due to the effect of the starvation. When examined with the electronmicroscopy, it was seen that the most affected glandular cells from the starvation were the parietal cells. At the primary periods of the starva tion (24 hours), some extensions were found in the intracellular secretory capillaries of the parietal cells. Meanwhile, it was thought that the richness of the microvilli at that area reflected the extreme production of HCL. But, as the starvation period was prolonged, decrease in the activities and degenera tions in those cells were noted. As the starvation period was prolonged some extreme extensions in the granular endoplasmic reticulum (GER) membranes of the zymogen cells were seen. In addition, in the stomach chief cells, a morphology which reflected the accumulation in the secretory granules, a richness in ribosomes and an extreme enforcement in protein synthesis was seen. In the rats starved during 24, 48 and 72 hours, EC (Enterochromaf f ine), ECL (Enterocromaf fine-like), AL(A-like) and G(Gastrin) cells were seen much more affected than the other endocrine cells of the stomach mucosa. In the rat group starved during 24 hours, an increase in number of the EC cells and an obvious decrease in secretory granules were determined. As those cells had a vacuolar aspect,- 95 - they were distinguished as light type. In all experimental groups, the empty appearance of the secretory granules in the ECL cells, in other term, their vacuolar aspect, meant that there was a decrease in storage of the secretion. In this group, AL cells, together with an increase in number, were also active in the synthesis, in storage and- in the secretory phases. So, it would be possible to classify AL cells as dark and light types according to their functional states. An increase in the filamentous structures which had been discussed to have a relationship with the release of secretion in AL cells, was also noticed. G cells were fewer than the other endocrine cells in the stomach mucosa. G cells seen in the group starved during 72 hours were determined filled with the slighter osmiophil, small secretory granules. Related to the starvation, the most affected cells of the stomach connective tissue were the fibrocytes and the mast cells. As the starvation period was increased, those cells increased both in number and in activity (hyperf unction). B- The changes seen in the intestinal mucosa In the rat group starved during 24 hours, when examined with the light microscopy, while the microvilli of the villus epithelium were giving a very remarkable PAS reaction, there were a decrease and a weakness in the reaction when the starvation period was prolonged. Meanwhile, during long starvation periods (72 hours), some degenerative disturbances were seen at the apical faces (microvillus) of the epithelial cells.- 96 - In the Cellula caliciformis which took place in both the villus epitelium and Lieberkuhn glands, a decrease in the secretion of the mucous was observed when the starvation period was extended. In the experimental groups»-when examined with the electronmicroscopy, the absorptive cells, related to the digestion, were distinguished as light and dark types. As the starvation period was extended, it was noticed that the cells with dark cytoplasms were in majority. The appearance of the Golgi complexes as flattened sacs, together with the extension of the GER membranes of the especially dark absorptive cells in the rats starved during 24 hours, were found interesting. Another different finding was, in the absorptive cells of the rat groups starved during 24 hours, the presence of an increase in the lipid granules when compared with the control groups. Both in the control group and the experimental groups, EC (Enterochromaf f in) cells were examined separately among the other intestinal endocrine cells. In the intestinal mucosa of the starved rats, EC cells were increased in number and had generally dark cytoplasms. The local swelling and degeneration in the mitochondrial cristae of the EC cells which took place in the Duodenal mucosa of the rats starved during 48 and 72 hours and also the increase in lysosomes were explained so that, related to the starvation, the acceleration of the intracellular digestion was followed by a degeneration. II. The effects of the feeding and the starvation A- Changes seen in the stomach mucosa When examined with the light microscopy, it was observed that, as the time period was prolonged (72 hours), the mucous- 97 - covering the surface of the stomach was reduced. On the other hand, the pores belonging to Foveolae gastricae widened and opened more and more. Contrary to that situation, it was observed that the lumens of the glandular cells in the mucosa shrunk and were constricted. It was found interesting that a few PAS-positive granules seen in the middle region of the tubular glands belonging to the stomach mucosa of the rats starved during 24 hours and refed, were not seen in the groups refed after 48 and 72 hours starvation. When examined with electronmicroscopy, the intracellular secretory capillaries of the parietal cells in this group of rats were observed as the wide canalicules with microvilli and also as small vesicules. Their morphologies which were similar to the control group were noticed. In the rat groups starved during 24, 48 and 72 hours and refed, the remarkable changes seen in the chief cells of the gastric mucosa were in the cell organelles. The increase of the degenerative structures, as the time period was extended (72 hours), was noticed. Among the endocrine cells of the stomach of the rats fed after starvation EC, ECL, AL and G cells were found affected. It was found rather interesting that, although the EC cells of the groups starved during 24 and 48 hours and refed, had rich secretory granules and dark cytoplasms fewer secretory granules and clear cytoplasms were observed in the group fed after 72 hours starvation. It was observed that, among the all groups, EC cells formed the most affected endocrine cell type.- 98 - AL cells of the groups refed were seen increased in number and they had a dark cytoplasm and were rich in secretory granules. B- Changes seen in the intestinal mucosa: It was noticed that the degeneratives structures, due to the starvation, in the free surfaces of the villus epithelium were seen to be recovered in all the rat groups which were fed. In the rats fed during 24 hour after 24 hours starvation, the mitochondria of the Absorptive cells were observed to be nearly normal in the group fed during 24 hours after 48 and 72 hours starvation. The cristae were seen swollen and destroyed. In those of the groups refed 24 hours after 24 hours starvation, an increase in the lipid granules was noticed. On the other hand, as the time period lengthened, the EC cells were seen in such a morphology that they reflected the hyperf unction of the secretion. In effect, it was seen that, together with their increases in number, they had dark and light cytoplasms. An increase in the filamentous structures which were thought to be concerned with the secretion, was also observed. In the connective tissue of the animals fed after 24 hours starvation, an increase of the mast cells in number and their hyperactive structures were especially seen.- 99 - III. The effects of the starvation and DL-DOPA A- Changes seen in the stomach mucosa When examined with electronmicroscopy, an interesting finding was that, in the stomach mucous cells of the rats starved and treated with DL-DOPA, there was an increase in mucous granules as the time period was extended (72 hours). Some similarities were seen between the gastric parietal cells of the rats starved and treated with DL-DOPA during some periods and of the other groups refed after starvation. Starting with the rat group starved during 24 hours, frequent extension in GER membranes were observed. It was also seen that the secret granules in the chief cells of the rat groups treated with DL-DOPA after 24 and 72 hours starvation were slightly osmiophil, differing from the control group and other groups. The findings concerning the endocrine cells of the gastric mucosa which were belonged to that group reflected the fact that their structural changes were related to the different functional phases. EC cells seen in the rats treated with DL- DOPA after 48 hours starvation, were observed with dark cytoplasms. Histamine producing enterochromaf fin-like (ECL) cells were seen to be the most affected endocrine cell type from DL-DOPA. Those ECL cells of the rats treated with DL-DOPA. after 24 and 48 hours starvation, together with an increase in number, were found reflecting a hyperfunctional state, in phases of extreme stimulation, in synthesis of the secretion and in the secretory periods. Entero-glucagon- secreting AL cells which inhibited the gastric acid secretion, were increased in number and their- 100 - secretory granules were in storage and in secretory phases, in rats treated with DL-DOPA after 24 hours starvation. B- Changes seen in the intestinal mucosa Both in the cells of the intestinal mucosa and the endocrine cells of the rat groups treated with DL-DOPA after 24, 48 and 72 hours starvation, some changes were seen at the level of electronmicroscopy. The morphological structural properties seen at those absorptive cells of that group looked like the properties of the fed groups. As the time period prolonged, some degenerative structures in the chief and parietal cells were observed as being differed from the fed groups. As the time period was extended (72 hours), the presence of EC cells in dark types suggested that those types of the endocrine cells, when extremely stimulated, were in hyper- functional state in cases of storage phases. In this study, the topographical relationship between the endocrine cells, mast cells and the neuroendocrine cells of the stomach and the intestinal mucosae and the nerves fibers of the mucosal plexus were demonstrated at the ultrastructural level. As the result of this study, it was demonstrated that the changes due to the effects of the starvation, feeding and DL-DOPA both in stomach and intestinal mucosa, were developed in a degenerative manner, depending on the time and that the short-term changes were in a reversible manner.