Автореферат и диссертация по медицине (14.00.15) на тему:Межмитохондриальные контакты кардиомиоцитов в динамике различных патологических процессов в сердце (экспериментальное исследование)

На правах рукописи

] Ь

ПРОЦЕНКО ДМИТРИЙ ДМИТРИЕВИЧ

МЕЖМИТОХОНДРИАЛЬНЫЕ КОНТАКТЫ КАРДИОМИОЦИТОВ В ДИНАМИКЕ РАЗЛИЧНЫХ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СЕРДЦЕ

(ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)

14.00.15 - ПАТОЛОГИЧЕСКАЯ АНАТОМИЯ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Москва 1996

Работа выполнена в Московской медицинской академии имени И.М.Сеченова и Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова

Научные руководители:

Заслуженный деятель науки РФ, академик РАЕН, доктор

медицинских наук, профессор В.С.ПАУКОВ кандидат биологических наук, доцент М.В.ШОРНИКОВА

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Л.В.КАКТУРСКИИ лауреат Государственной премии СССР, доктор биологических наук, профессор А.А.ПАЛЫДЫН

Ведущее учреждение - Российский государственный медицинский университет

Защита состоится "_"___1996 г. в_часов

на заседании специализированного Совета Д 074.05.05 при Московской медицинской академии имени И.М.Сеченова по адрес)': 112881, г.Москва, Б.Пироговская 2-6. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской медицинской академии им.И.М.Сеченова

Автореферат разослан "_"_ 1996 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, доктор медицинских наук,

профессор В.А.Варшавский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Известно, что развитие заболеваний сердца вне зависимости от их этиологии подчинено общим закономерностям, играющим ведущую роль в патогенезе и исходе страдания (В.С.Пауков, В.А.Фролов, 1982). Среди этих закономерностей важнейшее значение имеет очень быстрое включение в патологический процесс комплекса компенсаторно-приспособительных реакций, которые действуют на всех уровнях организации живой системы. Эти реакции позволяют сердцу достаточно быстро адаптироваться к меняющимся условиям функционирования. Особенно широко и ярко физиологические и патологические реакции организма проявляются на ультраструктурном уровне (Д.С.Саркисов, 1988). Таким образом, изучение внутриклеточных компенсаторно-приспособительных реакций позволяет понять тонкие механизмы повреждения сердца в условиях патологии и вместе с тем искать пути коррекции этих повреждений.

Работами, в основном отечественных исследователей, показано, что в поврежденном миокарде компенсаторно-приспособительные механизмы представляют собой набор стереотипных изменений ультраструктур кардиомиоцитов (КМЦ) и физиологических реакций сердца на различные повреждающие воздействия(В.С.Пауков, В.А.Фролов, 1982; Н.К.Хитров, В. С. Пауков, 1991). При этом среди органелл клеток сердечной мышцы наибольшим спектром морфологических изменений, в том числе и компенсаторно-приспособительного характера, обладают митохондрии. Это выражается в изменении количества митохондрий, их размеров, формы и структуры в динамике заболевания. Как правило, эти параметры, а также характер распределения органелл в цитоплазме клетки определяются уровнем выполняемой ими функции и условиями в которых она осуществляется, а также потребностью самой клетки в энергии АТФ (А.Абдулла, 1992).

В последние годы появились сообщения о том, что митохондрии в

мышечных клетках сердца связаны между собой посредством специаль ных структур - межмитохондриальных контактов (ММК), морфологическ: представляющих собой зоны повышенной электронной плотности в мес тах сближения наружных мембран соседних митохондрий (Бакеева J1.E и соавт., 1982). Впервые контакты между митохондриями были описан] D.C. Pease (1962) как "упорядоченные частицы" на митохондриально! поверхности в клетках сетчатки глаза кошки. Они соединяли наружны! мембраны соседних митохондрий между собой, формируя группы по 6-' органелл. При более детальном изучении ММК (Л.Е. Бакеева,Ю.С. Чен' цов, 1989) было обнаружено, что они имеют одинаковые параметры не' зависимо от вида клеток исследуемой ткани и характеризуются высокой устойчивостью (М.Г.Тихова и соавт., 1988). Кроме этого, н. культивированных КМЦ было продемонстрировано, что митохондрий объединенные посредством ММК, синхронно меняли свою энергетику npi пробое одной из органелл сфокусированным лазерным пучком (A.A. Ам-ченкова и соавт., 1987). Однако, большинство работ по этой тем( было выполнено биологами и в основном касалось нормального распределения и тонкого строения данных ультраструктур. В литератур! практически не обсуждаются изменения ММК в условиях патологии. Однако, если эти структуры действительно выполняют функцию объединения митохондрий в единую систему, то они должны играть существенную роль в механизмах энергообеспечения кардиомиоцитов и тем самьп в процессах компенсации и приспособления при повреждениях сердцг различного генеза.

Цель исследования. Целью работы является оценка роли ММ1 кардиомиоцитов как одной из компенсаторных реакций сердца при ег< повреждениях, а также при приспособлении миокарда к изменившимся условиям его функционирования после ликвидации в сердце патологических процессов.

Задачи исследования. Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1) В хронических экспериментах на моделях гипертрофии миокарда и алкогольной кардиомиопатии проследить изменения ММК в динамике развития компенсаторно-приспособительных процессов в сердце.

2) В остром эксперименте на модели разлитого гнойного перитонита, заканчивающегося быстрой смертью животных, исследовать состояние ММК при недостаточности компенсаторно-приспособительных процессов в миокарде.

3) В подостром эксперименте на модели острого панкреатита, заканчивающегося выздоровлением животных, изучить динамику образования ММК в процессе становления компенсаторно-приспособительных реакций в сердечной мышце.

4) На модели обратного развития гипертрофии миокарда после ликвидации патологического процесса исследовать изменения ММК кар-циомиоцитов в динамике приспособления сердца к изменившимся условиям функционирования.

5) Провести клинико-морфологические корреляции данных, полученных в поставленных экспериментах, для выявления закономерностей изменений ММК в процессе развития компенсаторных и приспосо-Зитель-ных реакций в сердце.

Научная новизна. Впервые описана компенсатсрно-приспособи-гельная реакция кардиомиоцитов поврежденного сердца в виде стереотипных изменений недавно обнаруженных внутриклеточных образований - ММК. При этом показано, что они играют важную роль в энергети-леском обеспечении функции и гиперфункции КМЦ в условиях патологии зердца различного генеза, а также в динамике приспособления миокарда к меняющимся условиям функционирования.

Практическое значение работы. Выполненная работа в основно! имеет значение для общей патологии, т.к. впервые описанный феноме] расширяет группу известных стереотипных компенсаторно-приспособительных реакций сердца, которые носят характер общебиологически: закономерностей. Результаты исследования также можно использоват: в практике анализа эндоыиокардиальных биопсий с целью установлена прогноза кардиомиопатий и других хронических заболеваний сердца.

Реализация практических рекомендаций. Результаты исследования используются в учебном процессе на кафедре патологической анатомии 2-го лечебного факультета ММА им. И.М. Сеченова, а также н; кафедре цитологии и гистологии биологического факультета МГУ им М.В. Ломоносова.

Апробация диссертации. Материалы исследования были доложеш на: I Съезде Международного союза ассоциаций патологоанатомов (октябрь 1995 г.), международном симпозиуме "Патология висцерально{ регуляции и тканевого роста" (октябрь 1995 г.), на республиканец научно-практической конференции "Актуальные вопросы патологическое и нормальной морфологии" (1995 г.), на заседании Московского общества патологоанатомов (март 1996 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Реакция ассоциирования митохондрий кардиомиоцитов с помощью межмитохондриальных контактов стереотипно развивается пр! различных патологических процессах в сердце, является лабильной, обратимой и направлена на регуляцию энергообеспечения клеток сократительного миокарда в условиях энергетического дефицита.

2. Ассоциирование митохондрий с помощью межмитохондриальньп контактов носит характер биологической закономерности и проявляет-

ся кратковременным снижением количества ассоциированных митохондрий в начальный период патологического процесса в миокарде, резким повышением в период относительно устойчивой компенсации и возвратом к норме при ликвидации причины, вызвавшей заболевание сердца.

3. Изменение ассоциативной способности митохондрий кардио-иио-цитов с помощью образования или распада межмитохондриальных контактов является важной компенсаторно-приспособительной реакци-гй, направленной на сохранение необходимого уровня энергии в экстремальных условиях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из вве-цения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, 2-х глав результатов собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка использованной литературы. Работа изложена на 161 странице машинописного текста, иллюстрирована 63 рисунками и 5 таблицами. Указатель литературы вклю-1ает 142 источника, в том числе 58 отечественных и 84 иностранных автора.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материал и методы исследования.

Для выполнения поставленной цели были проведены эксперименты ча белых крысах, в которых исследована динамика изменений ММК кар-зиомиоцитов при различных патологических состояниях и при разных 1сходах патологических процессов. Для этого были созданы модели фонических процессов: развития гипертрофии миокарда с последующей зе регрессией, хронической алкогольной интоксикации, а также моде-1И острых патологических процессов - острого гнойного разлитого херитонита, от которого животные погибали, и острого панкреатита с юследующим выздоровлением животных. Указанные модели по-существу

представляют широкий круг болезней и патологических состояний имеющих место в медицине.

В экспериментах в общей сложности было использовано 135 половозрелых самцов белых крыс массой 230-250г, у которых исследовали миокард левого желудочка сердца при вышеуказанных патологических процессах. Забой животных и забор материала производили следующим образом: под эфирным наркозом вскрывали грудную клетк; крыс, быстро извлекали сердце и погружали его в 3,5% раствор глу-тарового альдегида на фосфатном буфере (рН 7,4) с дальнейшей обработкой для световой и электронной микроскопии.

Гипертрофию миокарда с последующей ее регрессией моделировали на 25 животных; 20 крыс составили группу контроля, в котору! вошли 5 интактных и 15 ложнооперированных крыс. Методика операции: под эфирным наркозом производили переднесрединный разрез брюшно! стенки, аорту мобилизовывали и накладывали шелковую лигатуру на ее поддиафрагмальный отдел, создавая 50% стеноз просвета сосуда. 5 ложнооперированных животных производили те же манипуляции за исключением затягивания лигатуры. У 10 крыс создавали стеноз аорты п< вышеуказанной методике, однако перед наложением лигатуры под шелковую нить подводили кольцо из тефлоновой пленки, что в дальнейше* обеспечивало возможность быстрого снятия лигатуры без повреждение аорты и магистральных сосудов брюшной полости. Методика была предложена акад. РАЕН проф. А.Х. Коганом, за что автор выражает ем! искреннюю благодарность. На 30-е сут. после создания стеноза аорть производили релапаротомию для удаления лигатуры. Крыс умерщвлял1 на 3-е, 15-е и 30-е сут. после операции, а также на 15-е и 30-« сут. после релапаротомии и устранения стеноза аорты. В каждук группу входили по 5 экспериментальных животных и по 3 ложнооперированных .

Хроническую алкогольную интоксикацию моделировали на 20 крысах. Животных помещали в герметичную камеру в которой распыляли 96% этанол из расчета 200мг на 1л воздуха. Крысы находились в камере 12ч в сут. в течение 98 дней, после чего были умерщвлены. Контрольную группу составили 5 крыс, содержавшихся на том же питательном рационе, но без пребывания в камере. Этот эксперимент был проведен совместно с сотрудниками лаборатории токсикологии (зав. д.м.н. В.П.Нужный) ГНЦ психиатрии и наркологии МЗ РФ, за что приносим им искреннюю благодарность.

Острый панкреатит моделировали на 15 крысах. 13 животных составили группу контроля, в которую вошли подгруппы интактных (4 крысы) и ложнооперированных (9 крыс) животных. У подопытных крыс после переднесрединной лапаротомии под эфирным наркозом производили спленэктомию, после чего в области проксимального отдела горизонтального сегмента поджелудочной железы накладывали лигатуру на селезеночную вену и панкреатический проток, что в дальнейшем приводило к геморрагическому панкреонекрозу. У ложнооперированных животных производили те же манипуляции, но без затягивания лигатуры. Крыс умерщвляли на 1-е, 3-е и 7-е сут. после операции - по 5 животных из экспериментальной группы и по 3 ложнооперированных.

Острый разлитой гнойный перитонит создавали на 30 крысах, 7 животных составили контрольную группу (4 ложнооперированных и 3 интактных). Подопытным крысам внутрибрюшинно вводили 10% каловую взвесь из расчета 1мл взвеси на 10Ог веса. При этом 4-м крысам контрольной группы внутрибрюшинно вводили такое же количество стерильного физиологического раствора. В данном эксперименте, наряду с контрольным, исследовали материал, полученный от крыс, погибших в сроки от 10 до 14ч от начала опыта. Образцы миокарда брали тотчас после гибели животных.

Обработку материала для светооптического и электронномик-рос-копического исследований производили по стандартным методикам, Парафиновые срезы окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофукси-ном по ван Гизону и исследовали в световом микроскопе. С блоков, залитых в смесь Ероп 812, Ага1с11Ъ М, Ероп Н, получали полутонкие срезы для светооптического исследования, которые окрашивали мети-леновым синим, а также ультратонкие срезы материала, сориентированные параллельно продольной оси кардиомиоцитов, которые в дальнейшем контрастировали уранилацетатом, свинцом по Рейнольдсу I изучали в электронном микроскопе аЕОЬ 100 С.

На гистологических поперечных срезах волокон миокарда с помощью квадратно-сетчатого окуляра определяли абсолютную площадь поперечного сечения кардиомиоцитов, а также относительные показатели - долю площади, занимаемой паренхимой и стромой на срезах.

Для морфометрического исследования использовали негативь электронограмм, полученные при стандартном увеличении в 7000 раз. В каждом наблюдении изучали продольные срезы не менее 10 кардиомиоцитов левого желудочка сердца экспериментальных и контрольных животных. С помощью квадратной тестовой системы коротких отрезкоЕ (Е.К.Ие1Ье1, 1969) оценивали относительную объемную плотность митохондрий и миофибрилл, а также относительную площадь поверхноста митохондрий в кардиомиоците. Кроме этого, проводили оценку среднего количества крист в митохондриях, а также подсчитывали количество ММК. В связи с данными о том, что популяция митохондрий в КМ1. обладает структурной и функциональной гетерогенностью, число ММ? анализировали отдельно в 3-х зонах клетки: межфибриллярной, суб-сарколеммальной и околоядерной, выражая результат в процентах ММ!< по отношению к количеству митохондрий. Для количественного анализа ММК было обсчитано не менее 1000 митохондрий в каждой из 3-х зон

кардиомиоцитов на каждом сроке каждого опыта. Цифровой материал подвергали статистической обработке по Стьюденту, а результаты представляли в виде усредненных показателей по 3-м животным на каждый срок опытов с доверительным уровнем 55%.

Результаты исследования и их обсуждение.

При исследовании контрольного материала было обнаружено, что во всех субпопуляциях митохондрий многие органеллы были соединены между собой посредством хорошо выраженных ММК. Эти структуры представляли собой зоны, где наружные мембраны соседних митохондрий были максимально сближены и отличались от соседних участков мембран повышенной электронной плотностью, а межмембранное пространство заполнено электронноплотным веществом. С помощью морфомет-рического и статистического анализа было показано, что в межфибриллярной зоне количество ММК составило 36,3+2,4, в субсарколем-мальной - 44,3+4,0, а в околоядерной - 44,6+3,8 на 100 митохондрий .

Гипертрофия миокарда и ее регрессия. Через 3 сут. после операции сужения брюшной аорты гистологическое исследование миокарда левого желудочка выявило полнокровие сосудов микроциркуляторного русла, сладж эритроцитов в капиллярах и венулах, контракту рные изменения отдельных КМЦ. При электронномикроскопическом исследовании бьша отмечена морфологическая гетерогенность КМЦ, которая выражалась в появлении отдельных поврежденных клеток с отеком саркоплазмы. В сохранившихся клетках были выявлены морфологические признаки гиперфункции КМЦ: подавляющее большинство ядер имели изрезанные контуры, в перинуклеарной области обнаруживалось накопление рибосомального материала, а также отчетливое увеличение количества вторичных лизосом. Митохондрий в межфибриллярной, субсарколеммаль-ной и околоядерной зонах КМЦ образовывали скопления большие, чем в

норме, при этом наблюдались умеренное набухание многих органелл, фрагментация и гомогенизация их крист, гомогенизация матрикса. Количество ММК визуально несколько снижалось. Морфометрическое исследование показало, что количество данных структур увеличивалось лишь в межфибриллярной зоне КМЦ (46,7+3,7), а в двух других зонах, напротив, снизилось, в среднем составив 34,4+2,9. Достоверно снижались объемная плотность миофибрилл и количество крист в митохондриях, что, очевидно, явилось следствием относительного преобладания деструктивных процессов в клетке над синтетическими. Через 15 сут. эксперимента увеличивалось количество контрактурно измененных клеток. При электронномикроскопическом исследовании нарастала морфологическая гетерогенность КМЦ, среди которых встречались значительно поврежденные клетки с резчайшим отеком саркоплазмы, очагами лизиса целых групп саркомеров, фрагментацией миофиламен-тов, кариопикнозом. Митохондрии находились в состоянии умеренного набухания, значительно возрастал их полиморфизм. Во всех зонах большинства КМЦ митохондрии образовывали скопления или ассоциации более крупные по размерам и количеству составляющих их митохондрии, чем на предыдущем сроке опыта. Очаговая гиперплазия митохондрии под сарколеммой была особенно выражена в участках клеток, располагавшихся наиболее близко к капиллярам. Большинство митохондрии были связаны друт с другом посредством ММК, количество которых значительно возрастало во всех митохондриальных субпопуляциях, в среднем составив 73,1+4,3. Количество крист в митохондриях межфибриллярной и субсарколеммальной зон клеток также резко возросло по сравнением с предыдущим сроком опыта. Через 30 сут. после стеноза брюшной аорты масса сердца крыс увеличилась в среднем на 43,6% от контрольных значений. При гистологическом исследовании миокарда была обнаружена отчетливая гипертрофия КМЦ, умеренный периваску-

мрный и интерстициальный склероз стромы. Абсолютная площадь поперечного сечения КМЦ в среднем составляла 577,23 мкм2, что в 2 раза зыше, чем у животных контрольной группы. Паренхиматозно-стромаль-юе отношение в миокарде также изменялось, что проявилось в виде достоверного увеличения относительного объема стромы (в 1,3 раза) 1 достоверного уменьшения относительного объема паренхимы (в 1,1 заза) по сравнению со значениями контрольной группы. Электронно-дикроскопически сохранялась морфологическая гетерогенность КМЦ, юдавлягощее большинство митохондрий находились в состоянии актив-юго набухания, они образовывали ассоциации, объединяясь при помо-'№ протяженных ММК значительно большей электронной плотности, чем 5 материале контрольной группы. Причем выраженные ММК были обнаружены даже между органеллами, с отчетливой деструкцией крист и мат-зикса, но сохранявшими целостность наружной мембраны. Число ММК в ¡остоверно возрастало в среднем в 1,85 раза по сравнению с матери-шом контрольной группы. Количество крист в митохондриях упало по :равнению с предыдущим сроком эксперимента, что, очевидно, указы-¡ает на начинающееся истощение энергетических и пластических резервов гипертрофированного миокарда.

Через 15 сут. после устранения стеноза брюшной аорты у крыс [ри гистологическом исследовании миокарда по-прежнему отмечались [арушения микроциркуляции и умеренный склероз периваскулярной и [нтерстициальной стромы. При электронномикроскопическом исследова-[ии было обнаружено, что нередко встречались значительно повреж-(енные КМЦ. Количество митохондрий в последних снижалось, они рас-юлагались неравномерно, во многих митохондриях наблюдались дест-»уктивные изменения. В относительно сохранившихся КМЦ митохондрий >ставались умеренно набухшими и продолжали формировать скопления. >днако, в этих скоплениях снижалось количество ММК, достигавшее

уровня 44,9+3,3 , т. е. достоверно не отличаясь от показателе контрольной группы. Вместе с тем, количество крист в митохондрия на этом сроке опыта умеренно возрастало, оставаясь, однако, низ контрольного уровня. Через 30 сут. после устранения стеноза аорт масса сердца крыс достоверно снижалась и составила 115,8% от конт рольных значений. При гистологическом исследовании миокарда ветре чались очажки склероза, а размеры мышечных клеток оставались нес колько увеличенными по сравнению с контролем. Морфометрическое ис следование показало, что абсолютная площадь поперечного сечени КМЦ в среднем составила 413,07 мкм2, что достоверно ниже той, ко торая отмечалась на высоте гипертрофии миокарда. Паренхиматозно стромальное отношение в мышечной ткани сердца не изменялось, и со хранялось таким же, как и на высоте гипертрофии миокарда. Как по казало электронномикроскопическое исследование, размеры ядер КМЦ толщина миофибрилл заметно снижалась, размеры митохондрий такж уменьшались. Митохондрии продолжали располагаться в виде скопле ний, однако, прилегали друг к другу не так плотно, как в материал предыдущих сроков опыта. Количество, протяженность и электронна плотность ММК заметно снижались, зачастую эти структуры отсутство вали даже у митохондрий, тесно прилежащих друт к другу. Тем самы отчетливо снижалось количество митохондриальных ассоциаций. Коли чество ММК достоверно не отличалось в различных зонах клетки и среднем составило 33,3+2,2.

При вскрытии животных, забитых на фоне хронической алко гольной интоксикации, при гистологическом исследовании миокард обнаружено полнокровие капилляров, умеренный склероз периваскулярно и интерстициальной стромы. Многие КМЦ были гипертрофированы, однако встречались атрофирующиеся мышечные клетки, которые были уменьшен в размерах, с очагами миолиза. При электронномикроскопическом ис

следовании в гипертрофированных КМЦ наблюдалась гиперплазия и напухание митохондрий, содержащих большое количество крист различной [юрмы, многие органеллы при этом имели признаки деструкции. Мито-гандрии образовывали большие скопления, особенно выраженные в суб-:арколеммальной зоне КМЦ. При этом практически все они были объ-:динены в ассоциации или кластеры посредством протяженных ММК с ¡ысокой электронной плотностью, количество которых достоверно воз->астало и достигло уровня 99,2+3,7 , что в среднем в 2,4 раза выше сонтрольных значений.

У животных, погибших от острого разлитого перитонита, при 'истологическом исследовании миокарда были отмечены нарушения мик-юциркуляции, отек стромы, выраженные контрактурные изменения как »тдельных КМЦ, так и их групп вплоть до фрагментации мышечных во-юкон. При электронномикроскопическом исследовании отмечены много-мсленные спавшиеся капилляры, просвет других капилляров и венул [ередко был заполнен скоплениями эритроцитов вплоть до образования >ритроцитарных тромбов. В большинстве мышечных клеток имел место ¡начительный отек саркоплазмы, фокусы лизиса миофибрилл. Митохондрии находились в состоянии набухания с выраженными деструктивными [зменениями большинства органелл вплоть до разрыва их наружных 1ембрая. Митохондрии образовывали умеренно выраженные скопления, >днако ММК полностью отсутствовали. Относительная объемная и по-;ерхностная плотность митохондрии резко снижались, что объективно :одтверждало их деструкцию. В соответствии с абсолютным преобладаем деструктивных процессов, количество крист резко падало, осо-■енно в межфибриллярных митохондриях.

Течение острого панкреатита характеризовалось тяжелым со-тоянием животных к концу 1-х сут. опыта, к концу 3-х сут. двига-'ельная активность животных повышалась, а к 7-м сут. эксперимента их

состояние и поведение визуально не отличались от крыс контрольно группы. У животных, забитых на 1-е сут. эксперимента, при гистолс гическом исследовании левого желудочка сердца были обнаружен сладжи и микротромбы в одних капиллярах и венулах, наряду с запус теванием других, многочисленные мозаичные повреждения миокарда виде контрактурных изменений КМЦ и отека саркоплазмы отдельнь клеток. При электронномикроскопическом анализе в части КМЦ capкол лазма была отечна, в миофибриллах - мелкие фокусы лизиса миофила ментов. Митохондрии образовывали небольшие группы, ряд органел при этом имели выраженные признаки деструкции, в основном в вид резкой вакуолизации их матрикса и фрагментации. Электронная плот ность и количество ММК несколько снижались (до 31,2+0,9). Одновре менно с этим снижались объемная и поверхностная плотность митс хондрии и количество крист в них, очевидно, из-за нарастающей де струкции органелл. На 3-й сут. изменения на светооптическом уровн не отличались от предыдущего срока опыта. Однако, электронная мик роскопия показала, что митохондрии в КМЦ располагались в виде скс плений, причем большинство органелл были объединены посредствс ММК в кластеры или ассоциации. При этом количество ММК возросло достигло уровня 46,6+1,0 , несколько превышавшего контрольные зна чения. На 7 сут. опыта гистологически наблюдалась умеренная гипер трофия КМЦ. При электронномикроскопическом анализе обнаружено, чт подавляющее большинство митохондрии были набухшими, а количестЕ их в скоплениях значительно увеличивалось по сравнению с предыда щими сроками эксперимента. При этом большинство органелл были обт единены в кластеры посредством протяженных ММК с высокой электрон ной плотностью, количество которых резко возрастало во всех зона клетки, составив в среднем 76,7+3,2.

Таким образом, наше исследование показало, что во всех экспе

жментах возникает перегрузка миокарда, обусловливающая гиперфунк-;ию КМЦ, что влечет за собой необходимость адекватного энергети-¡еского обеспечения гиперфункционирующих миофибрилл. Однако, энер-таобразующий аппарат КМЦ на ранних сроках патологического воздейс-:вия еще не успевает приспособиться к повышенным энергетическим ¡апросам миокарда, что приводит к гиперфункции митохондрий и их 'силенной деструкции. Возникает энергетический дефицит, являющийся :игналом для включения компенсаторных процессов. Однако, в резуль-'ате снижения в среднем общего количества митохондрий, несколько •меньшается и количество ММК. Вместе с тем, и при остром панкреатите и при стенозе аорты, образующиеся с помощью ММК ассоциации мтохондрий, очевидно, компенсируют уменьшение количества их крист I такой степени, которая позволяет сердцу поддерживать сократи-■ельную функцию. Однако, при чрезвычайных перегрузках миокарда, :огда деструктивные изменения превышают определенный порог, проис-:одит усиленное разрушение не только крист, но и самих митохондрий : при этом исчезают ММК. Это морфологический показатель энергети-;еского истощения, обусловливающего сердечную недостаточность. Та-:ую ситуацию мы наблюдали при остром разлитом гнойном перитоните, аким образом, снижение в КМЦ количества митохондрий, их крист, а акже ММК, как ответ на возникающий энергетический дефицит, наблю-;ается в аварийной стадии всех исследованных патологических состо-ний. При этом каждый из патологических процессов имеет морфологи-еские особенности, связанные с этиологией заболевания.

В дальнейшем, если животное не погибает в первые дни пато-енного воздействия, начинают развиваться компенсаторно-приспособи-ельные процессы, направленные в первую очередь на повышение обра-ования энергии АТФ. Ее должно быть достаточно, чтобы обеспечивать ак гиперфункцию миофибрилл, так и ресинтез интенсивно разрушаю-

щихся внутриклеточных структур. В принципе, комплекс компенсатор но-приспособительных реакций должен обеспечить функционировав сердца, сбалансировав распад и ресинтез ультраструктур клеток сер дечной мышцы. При подостром и хроническом течении патологическог процесса это состояние должно достигаться за счет гипертрофии гиперплазии митохондрий, их крист, а также гипертрофии миофибрилл интенсификации функции клеточных ядер, что морфологически проявля ется в их гипертрофии и гиперплазии ядрышек, гипертрофии саркоп лазматического ретикулума и других внутриклеточных структур. Нача ло таких процессов мы наблюдали на 3-й сут. острого панкреатита Однако, в этот период еще имеются отчетливые повреждения миокарда количество крист, а также самих гиперфункционирующих митохондри снижено и, очевидно, сохраняется энергетический дефицит. При этс резко возрастало количество ММК, что приводило к росту ассоциатив ности митохондрий и образованию в КМЦ их больших скоплений, кото рые еще более увеличивались на следующем сроке опыта. Очевидно эта компенсаторная реакция способствует значительному повышени уровня энергетического обеспечения функции сердца. Она нарастала к следующему сроку эксперимента, когда развивающийся комплекс ком пенсаторно-приспособительных механизмов наряду с резким повышение ассоциативности митохондрий позволял значительно улучшить услови функционирования КМЦ.

При хроническом течении патологических процессов - гипер трофии миокарда и алкогольной кардиомиопатии - мы наблюдали вес комплекс описанных выше компенсаторных реакций, в том числе ги пертрофию и гиперплазию митохондрий. Однако, количество их крис не достигало уровня контроля. Таким образом, наши данные согласу ются с известным положением B.C. Паукова и В.А.Фролова (1982) том, что если не ликвидирована причина, вызвавшая нагрузку н,

;ердце, то даже в гипертрофированном миокарде сохраняется и прог->ессирует гиперфункция КМЦ. Это заставляет расходовать основную !асть образующейся энергии на поддержание сократительной функции :ердца, а меньшую - на биосинтез и восстановление субклеточных :труктур. В результате постоянно сохраняется какая-то степень шергетического дефицита, обусловливающего гиперфункцию митохонд->ий, снижается количество их крист, а на сохранившиеся или ресин-'езированные кристы прогрессивно возрастает нагрузка. Возникает юрочный крут и в этом дисбалансе уже закладывается как бы "отсро-:енная" недостаточность сердца. И в наших экспериментах было пока-¡ано, что в стадии относительно устойчивой компенсации при гиперт-юфии миокарда продолжающаяся гиперфункция митохондрий обусловли-;ает их усиленное разрушение и недостаточное восстановление. При ронической алкогольной интоксикации происходит гибель части КМЦ, ри этом их функцию принимают на себя сохранившиеся клетки, что риводит к их гипертрофии вследствие гиперфункции и снижению коли-ества крист при гиперплазии митохондрий. Именно на этом фоне в 'боих экспериментах резко увеличивается количество ММК и значи-ельно повышается ассоциативность митохондрий. Это, очевидно, поз-оляет в значительной степени сбалансировать нарушенный энергети-еский гомеостаз, хотя и не ликвидирует энергетический дефицит олностью.

При прекращении действия повреждающего фактора (устранении теноза брюшной аорты) перегрузка сердца прекращалась, что приво-ило к развитию процессов, большинство из которых отражали регрес-ию морфологических изменений КМЦ, развившихся в течение гипертро-ии сердца. Это связано прежде всего с тем, что отпавшая необходи-ость в гиперфункции КМЦ сняла необходимость их повышенного энер-ообеспечения, а, следовательно, и гиперфункционирования митохонд-

рий. Исчезновение энергетического дефицита - основного стимул развития компенсаторных реакций в поврежденном сердце, вызывае снижение количества, протяженности и электронной плотности ММК, также ассоциаций митохондрий, что является в данной ситуации чис1 приспособительной реакцией.

Таким образом, среди комплекса структурно-функциональнь проявлений компенсаторно-приспособительных механизмов в сердце ре акция ассоциаций митохондрий с помощью вновь образующихся ММК яе ляется одной из первых. Поэтому не исключено, что это ключева ком-пенсаторная реакция, обеспечивающая функцию КМЦ на начальнь стадиях патологических процессов в сердце. От ее эффективности значительной степени зависит возможность преодоления сердцем ава рийной стадии болезни и развития в дальнейшем гиперплазии и гипер трофии митохондрий, для чего требуется более длительное время. Од нако и в стадию относительно устойчивой компенсации эта реакция н теряет своего значения, т.к., возможно, именно благодаря ей сохра няется необходимый уровень энергообеспечения гиперфункционирующи КМЦ при неполном ресинтезе крист митохондрий и снижении их коли чества. Наконец, при приспособительных процессах, таких как per рессия гипертрофии миокарда при ликвидации повышенной нагрузки н него, снижение количества и размеров ассоциаций митохондрий а счет уменьшения количества ММК, очевидно, является одной из реак ций, направленных на уменьшение энергообразования. Тем самым сни жается и количество энергии, обеспечивающей ресинтез внутриклеточ ных структур, и в итоге уменьшается объем КМЦ и миокарда в целом.

Следует подчеркнуть стереотипность реакции образования ассо циаций митохондрий с помощью вновь возникающих ММК. Она носит ха рактер биологической закономерности и не зависит от этиологии по ражения сердца, имеет определенную динамику и, вероятно, в немалое

тепени влияет на патогенез заболевания, его длительность и исход.

ВЫВОДЫ

1. Межмитохондриальные контакты (ММК) кардиомиоцитов явля-|тся лабильными структурами, с помощью которых при гиперфункции ократительного миокарда в условиях энергетического дефицита увенчивается количество и размеры ассоциаций митохондрий клеток, что поссбствует повышению образования энергии и ее транспортировки.

2. Изменение ассоциативности митохондрий кардиомиоцитов с омощью гиперплазии ММК происходит при развитии патологических роцессов в сердце, является стереотипной реакцией и не зависит от ричины и вида патологии.

3. Динамика изменений ММК и ассоциаций митохондрий кардио-иоцитов имеет свойства биологической закономерности и характери-уется падением количества ММК в начале развития патологического роцесса в сердце, гиперплазией ММК с увеличением количества и азмеров ассоциаций митохондрий в период относительно устойчивой омпенсации и, наконец, снижением числа ММК и митохондриальных ас-оциаций при ликвидации причины, вызвавшей патологический процесс.

4. При тяжелом патологическом воздействии на сердце, харак-еризующемся чрезвычайной гиперфункцией кардиомиоцитов, деструк-ивные изменения митохондрий преобладают над процессами их ресин-еза и происходит резкое снижение количества ММК с распадом ассо-иаций митохондрий, что обусловливает развитие энергетического ис-зщения сердечной мышцы и остановку сердца.

5. Увеличение количества и размеров ассоциаций митохондрий помощью роста количества ММК при патологических воздействиях на

эрдце компенсирует прогрессивно снижающееся общее количество рист митохондрий кардиомиоцитов, сохраняя высокий уровень образо-

вания и транспортировки энергии в гиперфункционирующем миокарде.

6. При ликвидации нагрузки на сердце, вызвавшей развитие ги пертрофии миокарда, в кардиомиоцитах уменьшается количество ММК ассоциаций митохондрий, что отражает приспособление сердца к новы условиям функционирования, не требующим гиперфункции митохондрий повышенного уровня энергообеспечения клеток.

7. Выявленная закономерность образования и распада ассоциа ций митохондрий с помощью гиперплазии или деструкции ММК при повы шении нагрузки на сердце в условиях патологии или при приспособле нии сердца к снижению нагрузки на миокард позволяет утверждать, чт эти процессы направлены на регуляцию уровней образования и транс портировки энергии в сократительном миокарде, в связи с чем их еле дует рассматривать как одну из важнейших компенсаторно-приспо собительных реакций поврежденного сердца.

8. Образование ассоциаций митохондрий с помощью ММК являете одной из самых ранних компенсаторно-приспособительных реакций пов режденного сердца, позволяющей обеспечивать энергией гиперфункцио нирующие кардиомиоциты еще до развития гиперплазии и гипертрофи митохондрий.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В связи с тем, что проведенное исследование позволил изучить и описать неизвестную ранее компенсаторно-приспособительну реакцию, закономерно развивающуюся при патологии сердца на разны этапах патологических процессов, результаты работы рекомендуете использовать в учебном процессе на кафедрах медицинского и биоло гического профиля высших учебных заведений.

2. Результаты исследования могут быть использованы в практи ке анализа эндомиокардиальных биопсий с целью установления прогноз кардиомиопатий и других хронических заболеваний сердца.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Межмитохондриалъные контакты кардиомиоцитов при гипертрофии сердца //Вести. МГУ им.М.В.Ломоносова.- 1995.- №4.-С.13-18 (в соавт. с М.В.Шорниковой, B.C.Пауковым, Ю.С.Ченцовым).

2. Лабильное ассоциирование митохондрий кардиомиоцитов при гипертрофии сердца и обратном ее развитии / /Сборник тезисов I Съезда международного союза ассоциаций патологоанатомов. -Москва, 1995.- С.133 (в соавт. с B.C.Пауковым, М.В.Шорниковой, Ю.С.Ченцовым).

3. Межмитохондриалъные контакты кардиомиоцитов в динамике острого панкреатита у крыс //Материалы республиканской научно-практической конференции "Актуальные вопросы патологической и нормальной морфологии".- Ижевск, 1995.-С.84-85.

4. Intermitochondrial junctions of cardiomyocytes in heart pathology adaptation // "Pathology of the visceral regulation and tissue growth": Russian-German Symposium.- Moscow, 1995.- P.66-69 (з соавт с B.C.Пауковым).

5. Ультраструктурные особенности адаптации сердца при хирургической патологии в эксперименте //В сборнике: Вопросы неотложной и реконструктивной хирургии.- М., 1996.- С.95-100 (в соавт. с В.С.Пауковым).

6. Роль межмитохондриальных контактов кардиомиоцитов в компенсации энергетического дефицита при патологии сердца //Тезисы докладов Первого Российского конгресса по патофизиологии.- М.. 1996.- С.77 (в соавт. с В.С.Пауковым и И.Б.Завитаевой).

7. Межмитохондриалъные контакты кардиомиоцитов при адаптации сердца в условиях патологии (в печати) //Арх.патол.- 1996.-№6 (в соавт. с В.С.Пауковым).