Latory flow after the action of general deep hypothermia

 Knyazevich-Chorna T. Morphological changes of adrenal glands’ hemomicrocirculatory … 

 

42

UDK 616.071+616.002.16+616.45+616.18 

© Knyazevich-Chorna T., 2012 

MORPHOLOGICAL CHANGES OF ADRENAL GLANDS’ HEMOMICROCIRCU-

LATORY FLOW AFTER THE ACTION OF GENERAL DEEP HYPOTHERMIA 

Knyazevich-Chorna T. 

State Higher Educational Establishment “Ivano-Frankivsk National Medical University” 

Князевич-Чорна Т.В. Морфологічні зміни гемомікроциркуляторного русла надниркових залоз на висоті дії 

загальної глубокої гіпотермії // Український морфологічний альманах. – 2012. – Том 10, № 2. – С. 42-43. 

У дослідженнях на надниркових залозах 18 білих безпородних статевозрілих щурів-самців, використовуючи 

комплекс морфологічних методів дослідження, було вивчено стан їх гемомікроциркуляторного русла на висоті дії 

загальної глибокої гіпотермії. Встановлено, що при дії холодового фактора спостерігається звуження артеріальної 

та розширення венозної ланок кровоносного русла капсули і паренхіми наднирників. Такі зміни параметрів цих 

судин зумовлені морфологічними порушеннями у структурних компонентах їх стінок. 

Ключові слова: надниркова залоза, гемомікроциркуляторне русло, загальна глибока гіпотермія. 

Князевич-Чорна  Т.В.  Морфологические  изменения  гемомикроциркуляторного  русла  надпочечников  на 

высоте воздействия общей глубокой гипотермии // Український морфологічний альманах. – 2012. – Том 10, № 2. 

– С. 42-43. 

В опытах на надпочечниках 18 белых беспородных половозрелых крыс-самцов, используя комплекс морфо-

логических методов исследования, изучено состояние их гемомикроциркуляторного русла на высоте воздействия 

общей  глубокой  гипотермии.  Установлено,  что  при  воздействии  холода  наблюдается  сужение  артериального  и 

расширение венозного отделов кровеносного русла капсулы и паренхимы надпочечников. Такие изменения па-

раметров этих сосудов обусловлены морфологическими нарушениями в структурных компонентах их стенок. 

Ключевые слова: надпочечники, гемомикроциркуляторное русло, общая глубокая гипотермия. 

Knyazevich-Chorna T. Morphological changes of adrenal glands’ hemomicrocirculatory flow after the action of 

general deep hypothermia // Український морфологічний альманах. – 2012. – Том 10, № 2. – С. 42-43. 

For investigation of adrenal glands of 18 mature white breedless male-rats we used complex of morphological meth-

ods of investigations to study the hemomicrocirculatory flow after the effect of general deep hypothermia. The contraction 

of arteries and dilatation of veins have been established in the adrenal glands capsule and parenchyma. Such modifications 

of these blood vessels are due to morphological violation in structural components of their walls.  

Key words: adrenal gland, hemomicrocirculatory flow, the general deep  hypothermia. 

Introduction.  One of the main factors that affect 

the morphology of the adrenal glands is stress, in this 

case cold temperatures.  Slight and frequent impact of 

cold will not only damage the organism, but can even 

make it stronger.  But, the long lasting impact of very 

cold temperatures will lead to irreversible changes [3].  

Diseases or any pathological processes of the adrenal 

glands lead to changes of the internal environment of the 

human organism. Regardless of the etiological factors, 

the first place of the pathogenesis of these diseases or 

processes is appears as changes in the hemomicrocircula-

tion channel [1]. Therefore important is to investigate the 

hemomicrocirculatory flow of the adrenal glands after 

the action of general deep hypothermia. 

The aim of research. The aim of our research is to 

study morphofunctional changes of the hemomicrocircu-

latory flow of the adrenal glands with morphometric 

parameters after the general deep hypothermia. 

Materials and methods. The experiment was per-

formed on the 18 mature white breedless male rats, with 

weight 160-200 grams each, which were divided into two 

groups: the experimental (14 rats) and control (4 rats).  

The animals from the experimental group were put into 

the freezing camera with the constant  temperature of 

about -32°C  in order to reach the desirable rectal tem-

perature of about +12-+13°C [7]. 

Sections of the adrenals glands were dyed with he-

matoxylin-eosin and fuksin-picrofuksin in order to per-

form the histological investigation. In order to study the 

adrenal vessels, they were injected with the ether chloro-

form mixture of paris blue paint through the abdominal 

aorta and subsequently dyed with hematoxylin-eosin [8]. 

Electromicroscopic investigation was performed in the 

conventional way. 

Pets and manipulation of them carried out in accor-

dance with Appendix 4 to the "Rules for work with 

experimental animals", approved by the Ministry of 

Health of  Ukraine № 755 of 12 August 1997., "On 

measures for further improvement of forms of work 

with experimental animals" and the "General ethical 

principles of animal experiments ", approved by the first 

National Congress on Bioethics (Kyiv, 2001). 

Results and discussion. After the general deep hy-

pothermia the contraction of the arterial and dilation of 

the venous blood vessels of the circulatory system of the 

capsule and parenchyma can be observed.  In certain 

places, the blood vessels were not uniformly filled with 

the injected dye mixture.  The diameter of the arterioles 

of the capsule is about 4 mcm on average (р < 0,05) (in 

control 22,10 ± 1,11 mcm). The internal elastic mem-

brane is uneven, forming deep folds on the top of which 

the swollen nuclei of the endotheliocytes can be ob-

served. The smooth myocytes of the middle layer have 

veiled nuclei, which are situated deep between folds of 

the inner elastic membrane. The external elastic mem-

brane has no outlines, and the dilatation of the perivascu-

lar space is observed.  

Under the electron microscope we can observe the 

swelling of the endotheliocytes of the arterial stream, 

resulting in their crossing over into the lumen. The nuclei 

of these cells are elongated, with condensed chromatin 

located under the invaginated karyolema.  The tubules 

and cisterns of the rough endoplasmic reticulum widen 

and form vacuoles.  On their outer membrane we can 

observe a large amount of ribosomes.  The components 

of the Golgi complex become wider. The mitochondria 

increase in size, their matrix is transparent containing 

fuzzy crysta.  A lot of vacuoles are seen in the cytoplasm. 

The lumenal surface of the cell membrane of endothelio-

cytes is fragmented in some areas.  The basal membrane 

Український морфологічний альманах, 2012, Том 10, № 2 

 

43

is dilated and together with the inner elastic membrane 

forms an uneven fold.  Its folds are considerably deeper 

than those of the control group.  The smooth myocytes 

of the middle layer of the blood vessel wall and their 

organelles have poorly defined boundaries due to the 

swelling.  Invagination is seen in the adventitial layer.  

Same occurrences can be seen in the structural compo-

nents of the precapillaries, causing the contraction of 

their lumen: 12,26 ± 0,45 mcm (р < 0,05) (in the control 

group 14,42 ± 0,72  mcm). 

In the capillaries of the capsule and the cortex of the 

adrenal glands, we can see the destruction of the fenestral 

areas of endotheliocytes and the formation of protru-

sions of their lumenal membrane into the cavity of capil-

laries.  The nuclei of these cells are deformed and the 

boundaries of the nucleosome become convoluted.  The 

granules of chromatin combine for form larger structures 

and are located under the nuclear membrane.  Widening 

and vacuolization of the structural components of the 

rough endoplasmic reticulum and the Golgi apparatus is 

observed.  The mitochondrial matrix becomes transpar-

ent/lighter, the crysta undergo destruction.  The basal 

membrane becomes thicker and uneven.  In the lumen 

of the capillaries erythrocyte sludge can be observed 

along with leukocytes and thrombocytes. 

Under morphometric analysis, the diameters of glo-

melular fasciculate and reticular zones are the following:  

4,21 ± 0,25 mcm (р < 0,01), 4,70 ± 0,16 mcm (р < 0,001) 

and 9,07 ± 1,02 mcm (р < 0,05) in comparison with 5,48 

± 0,21 mcm, 6,97 ± 0,23 mcm and  13,28 ± 1,31 mcm in 

control. 

The sinusoidal capillaries of the medullary substance 

have an irregular shape, due to the uneven filling by the 

injected dye mixture, their diameter increases to 27,07 ± 

1,25 mcm (р < 0,05). 

On the basis of morphometric analysis the dilatation 

of the postcapillaries, venules, veins and the central vein 

of the medullary substance are observed. The diameter of  

these vessels is  42,71 ± 1,54 mcm (р < 0,05), 61,27 ± 

2,29 mcm (р < 0,05), 93,35 ± 1,55 mcm (р < 0,01) та 

129,73 ± 2,26 mcm (р < 0,01) respectively,  witch is 

bigger than in control group.  

The endotheliocytes of the sinusoids and the venous 

part of blood stream elongate and become thinner.  The 

nuclei of the cells also become elongated and the amount 

of cell components decreases. 

When talking about the spasm of the arterial part of 

the blood stream, its reflex origin should be noted.  It is 

known that the reaction of the organism to the changes 

of the ambient temperature is going through the activa-

tion of the sympathoadrenal system [6, 9], the terminal 

fibers of witch are located near the vessels and smooth 

muscle elements and through the α-adrenoreceptors it 

influences microcirculation [2].  In this manner, hypo-

thermia can lead to the spasm of smooth myocytes of 

arterial blood vessels [4].  The dilatation of the venous 

stream is caused of the weakening and destruction of the 

elastic components of the venous wall under the influ-

ence of the biologically active substances circulation of 

which is increased in the blood stream under the cold 

factor [5]. 

Conclusions:  

1. After the total deep hypothermia we can observe 

the spasm of the arterial stream and the dilatation of the 

venous stream, swelling of the components of the cellu-

lar wall and changes their morphometric parameters.   

2. All these changes lead to tension of the cells of the 

paremchyma of the adrenal glands corresponding to the 

period of the reactive-swelling changes caused by com-

pensatory adaptation phenomena.  

Prospects for future research in this direction are 

unquestioned, because it is unknown what changes we 

will observe in other terms after the total deep hypo-

thermia and how the regeneration of the organ will be 

held. 

REFERENCES: 

1. Doriot P. A. Some unusual consideration about vessel 

walls and wall stresses / P. A. Doriot // J. Theor. Biol. – 

2003. – Vol. 221, № 1. – P. 133–141. 

2. Hormonal regulation of mitogen activated protein 

kinase activity in bovine adrenocortical cells: cross- talk 

between phosphoinositides, adenosine 30,50-mono-

phosphate and tyrosine kinase receptor pathways / O. 

Chabre, F. Cor-nillon, S. Bottari [et al.] //  Endocrinol-

ogy. – 1995. – Vol. 136. – Р. 956–964. 

3. Ivanov K.P. The problem of recovery of physiological 

functions in  humans  during  deep hypothermia  (to  the 

question of the limits of physiological adaptation) / K.P. 

Ivanov // Human Physiology. - 2002. - T. 28, № 3. - P. 

123-130. 

4. Kudryashov Y.A.Paired organ vascular function during 

hypothermia against hypoxia / A. Y. Kudryashov, M. 

S. Tabarov, B. I. Tkachenko // Pathological physiology 

and experimental therapy. - 1993. - № 2. - P. 20-23. 

5. Kumar V. Robbins and Cotran Pathologic basis of 

disease / V. Kumar, A.  Abbas, N. Fausto. – [7-th Edi-

tion]. – Saunders, 2004. – 1525 p. 

6. Lapsha V.M. Morphofunctional changes in the sym-

pathoadrenal system under the influence of temperature 

and emotional factors / V.M. Lapsha, V. N. Bocharov 

// The endocrine system of the body and harmful envi-

ronmental factors: the works of all-Union Conf. Confe-

rence. - 1991: Proc. - Leningrad, 1991. -P. 133. 

7. Pat. 65225A Ukraine, IPC A 61 B 5/01. The method 

of modeling the overall deep hipotermia experiment / 

Shutka B.V., Popadynets O.G., Zhurakivska O.Y.; patent 

Ivano-Frankivsk State Medical 

University. 

- № 

2003065678; appl. 19.06.03, publ.15.03.04, Bull. Number 

3. 

8. Pat. 91377 Ukraine, IPC A 61 B 10/00, G 01 N 

1/30. A way of combined detection of hemomicrocircu-

latory flow and parenchyma tissue by injection of blood 

vessels and staining hematoxylin and eosin / Levitsky 

V.A., Popadynets O.G., Knyazevich-Chorna T. V., Ko-

linko J. O.; patent Ivano-Frankivsk State Medical  Uni-

versity. - № a200804032; appl. 

03/31/2008, 

publ. 26.07.2010, Bull. Number 14. 

9. Total deep hipotermiya / [Shutka B., Sagan OV 

Dutchak AM et al.] Ed. B. Jokes.  Ivano-Frankivsk: 

Galician printing, 2006. - 300 p. 

 

Надійшла 24.02.2012 р. 

Рецензент: проф. С.А.Кащенко