Автореферат и диссертация по медицине (14.00.15) на тему:Патоморфология пластической недостаточности миокарда при моделировании кардиомиопатий

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ РЕГИОНАЛЬНОЙ ПАТОЛОГИИ И ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ МОРФОЛОГИИ

На правах рукописи

СЕМЕНОВ Дмитрий Евгеньевич

ПАТОМОРФОЛОГИЯ ПЛАСТИЧЕСКОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ МИОКАРДА ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ КАРДИОМИОПАТИЙ

14.00.15 — патологическая анатомия

ДИССЕРТАЦИЯ в форме научного доклада на соискание ученой степени доктора медицинских наук

НОВОСИБИРСК 1996

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте региональной патологии и патоморфологии Сибирского отделения РАМН (Новосибирск)

Научный консультант:

Заслуженный деятель науки России

доктор медицинских наук, профессор л.м. непомнящих

Официальные оппоненты: Академик РАМН

доктор медицинских наук, профессор ю.п. никитин доктор медицинских наук, профессор г.г.члсовских доктор медицинских наук, профессор в.а. шкурупий

Ведущая организация:

Научно-исследовательский институт морфологии человека РАМН

Защита диссертации состоится " /3. " ¿^с&фчЯГгг. 1996 г. в ¿У часов на заседании Диссертационного совета Д 001.40.01 в НИИ региональной патологии и патоморфологии СО РАМН (630117, Новосибирск, ул. Академика Тимакова, 2; тел. 8-383-2-32-31-56, факс 8-383-2-32-43-39)

С диссертацией можно ознакомиться в научно-медицинской библиотеке НИИ региональной патологии и патоморфологии СО РАМН

Научный доклад разослан " £ " 1996 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета доктор биологических наук

ел. лушникова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы кардиомиопатий обусловлена значительным ростом заболеваемости и смертности от некоронароген-ных поражений сердца [Непомнящих JI.M., 1991]. В значительной мере это связано с малой изученностью кардиомиопатий — "болезней миокарда неизвестной этиологии" (по определению экспертов ВОЗ).

В отечественной кардиологии понятие "кардиомиопатия" применяется к группе идиопатических заболеваний, проявляющихся увеличением размеров сердца и нарушениями сократительной способности миокарда. В зарубежной литературе широко используется термин "вторичная кардиомиопатия", которым обозначают огромное количество поражений миокарда при метаболических, воспалительных, опухолевых, коллагеновых и других заболеваниях.

Ультраструктурные проявления дистрофических и некробиоти-ческих изменений миокарда при его повреждении разнообразными воздействиями составили предмет исследования многочисленных отечественных ученых [Непомнящих JI.M. и др., 1970; Пауков B.C. и др., 1970; Галанкин В.Н., 1974; Яковцова А.Ф. и др., 1976; Нагор-нев В.А., 1977; Мульдияров И .Я., 1979; Вихерт A.M. и др. 1980]. Эти работы практически подвели черту под результатами огромного числа ультраструктурных исследований острой патологии миокарда, проводившихся на протяжении двух десятилетий за рубежом, и показали, что на уровне субмикроскопической организации кардиомиоцитов не удается выявить изменения органелл, специфические для повреждающего фактора.

Новые методические подходы, общие успехи биологии клетки и, особенно, молекулярной биологии резко расширили возможности для решения одной из "фундаментальных проблем клинической медицины — выяснения причин сократительной недостаточности миокарда. Решение этой проблемы или отдельных ее аспектов несомненно создает условия для расшифровки патогенеза такой сложной патологии, как идиопатические кардиомиопатии.

Анализ современных ультраструкгурных исследований миокарда при различных патологических ситуациях был положен в осно-

ву новой концепции о существовании двух основных механизмов развития недостаточности сердца: альтеративного и пластического [Целлариус Ю.Г., Семенова Л.А., 1976; Семенова Л.А., Целлариус Ю.Г., 1978; Непомнящих Л.М., 1981, 1991].

Концепцией о пластической недостаточности миокарда была заложена основа нового направления в изучении болезней сердца, поскольку стала очевидной первоочередность задачи выяснения детальной динамики тканевых, клеточных и субклеточных изменений в миокарде при нарушении синтеза структурных белков в кар-диомиоцитах, а также роли этих изменений в формировании застойной сердечной недостаточности.

Цель и задачи исследования. Цель работы — комплексное изучение миокарда белых крыс в условиях специфического изменения пластического обмена кардиомиоцитов на моделях антрацик-линовой, алкогольной, алиментарной, генетически детерминированных энзимопатической и гипертрофической кардиомиопатии. После того, как были смоделированы различные формы кардиомиопатии, были поставлены следующие задачи:

1. Изучить динамику тканевых и ультраструктурных изменений паренхимы и стромы миокарда подопытных животных в ходе экспериментов.

2. Провести стереологический анализ показателей структурных компонентов миокарда крыс с различными формами кардиомио-патий.

3. Провести количественный и качественный морфологический анализ популяции кардиомиоцитов желудочков сердца у животных с применением метода щелочной диссоциации фиксированного миокарда.

4. Сопоставить полученные данные в плане выяснения клеточных и внутриклеточных механизмов развития пластической недостаточности миокарда.

Научная новизна. Обеспечение нормальной деятельности сердца осуществляется адекватным и непрерывным обновлением субклеточных органелл кардиомиоцитов, и любые воздействия, прямо или косвенно нарушающие биосинтез белков в мышечных клетках

миокарда, снижают его сократительную способность. Использование экспериментальных моделей кардиомиопатий позволило расширить представления о динамике и совокупности изменений, приводящих к декомпенсации сердечной деятельности.

Проведенное исследование показало, что в основе пластической и, соответственно, сократительной недостаточности лежит специфический комплекс ультраструктурных перестроек в кардиоми-оцитах. Сочетание картины повреждения ядрышек и ядер, лизис миофибрилл, редукция цитоплазмы путем аутофагии, нестабильность мембран митохондрий составляют морфологический субстрат пластической недостаточности миокарда.

Впервые: установлена связь аномалий архитектоники миофибрилл с предсуществующей блокадой синтеза белков, что вносит существенный вклад в изучение идиопатической патологии миокарда; разработана адекватная экспериментальная модель развития алкогольной кардиомиопатии, позволяющая детально изучить особенности формирования патологических изменений в различных органах и системах на фоне нарушения деятельности сердца; выявлены клеточные механизмы формирования сердечно-легочной недостаточности у крыс линии SHR с генетически детерминированными нарушениями биосинтеза белков в миокарде; генетическая связь нарушений ферментативной активности у крыс линии W/SSM с формированием гипертрофической кардиомиопатии и предложена модель экспериментальной обструктивной гипертрофической кардиомиопатии; выявлена динамичность популяции кардиомио-цитов — установлено, что при недостаточной функциональной способности миокарда происходит увеличение популяции кардиомио-цитов, а при подавлении пластических процессов — уменьшение; разработана экспериментальная модель атрофической алиментарной кардиомиопатии и проведено изучение тканевой и популяци-онной дезорганизации при многократном предельном голодании крыс, в результате чего выявлена ограниченность пролифератив-ного потенциала мышечных клеток сердца.

Практическая значимость. Результаты исследования представляют собой разработку морфологических критериев пластической

недостаточности кардиомиоцитов при самом широком спектре эк-стракардиальной патологии, что позволяет по-новому оценить взаимосвязь неблагоприятных влияний внешней среды и наследственных нарушений при формировании патологических реакций миокарда, объединяемых термином "кардиомиопатия". Важными критериями общего состояния миокарда являются паренхиматозно-стромальные, внутриклеточные и ядерно-цитоплазматические взаимоотношения кардиомиоцитов, определяющие функциональное состояние сердца, что необходимо учитывать при анализе и диагностике пациентов с "идиопатическими" кардиомиопатиями.

С учетом более полных данных об ультраструктурных перестройках в клетках, обеспечивающих основную, нагнетательную, функцию сердца, становится возможной более конкретная разработка морфологического раздела проблемы сократительной недостаточности миокарда.

Длительное подавление биосинтетических процессов в миокарде вследствие проводимого лечения, традиционных факторов (алкоголизм, вегетарианство, "лечебные" голодания и т.п.), конституционных особенностей требует своевременной терапевтической коррекции; в противном случае развивается фатальная сердечная недостаточность, морфологическим субстратом которой может быть "феномен исчезновения кардиомиоцитов".

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на конференции "Морфологические основы реактивности и адаптации" (Иркутск, 1982), Ш Всесоюзной конференции по патологии клетки (Москва, 1982), Всесоюзной школе по молекулярной кардиологии (Минск, 1983), Ш конференции "Ультраструктурные основы патологии сердца и сосудов" (Тбилиси, 1985), конференции "Адаптация человека к климатогеографическим условиям и первичная профилактика" (Новосибирск, 1986), I съезде геронтологов и гериатров УССР (Киев, 1988), на IV конференции "Ультраструктурные основы патологии органов и тканей" (Тбилиси, 1989), региональной конференции "Актуальные проблемы клинической кардиологии" (Томск, 1990), Российском съезде патологоанатомов (Москва, 1994), первом съезде Международного союза

ассоциаций патологоанатомов (Москва, 1995), на межлабораторном семинаре Института региональной патологии и патоморфоло-гии СО РАМН (Новосибирск, 1995).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 33 работах, из них 15 работ в центральной печати, 10 работ в зарубежных изданиях; изданы 2 монографии: "Морфометрический и стереологический анализ миокарда: Тканевая и ультраструктурная организация"(Новосибирск, АМН СССР, 1984. — 160 с.); "Морфология пластической недостаточности мышечных клеток сердца" (Новосибирск, Наука, 1985. — 241 е.).

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Общая характеристика исследованного материала:

1. Для моделирования антрациклиновой кардиомиопатнн эксперименты проведены на 195 крысах-самцах В истар с массой тела 160 — 220 г. Препарат рубомицина гидрохлорид вводили подопытным животным внутрибрюшинно. На 40 белых крысах предварительно была установлена максимально "токсическая" доза (30 мг/ кг), при которой 100% животных погибало к 7-му дню с момента введения препарата при явлениях сердечной недостаточности.

Рубомицина гидрохлорид в дозе 30 мг/кг был введен однократно 60 животным I серии эксперимента. Для светового и электронно-микроскопического исследования животных забивали в сроки 1, 2, 3, 6, 9, 12, 18 и 24 ч, 2, 3, 4 и 5 сут после введения препарата. В контрольную группу вошло 42 крысы, которым одновременно с подопытными животными вводили внутрибрюшинно однократно или дробно 15 мл/кг массы физиологического раствора.

Подопытным животным П серии эксперимента рубомицин вводили внутрибрюшинно дробно в течение 3, 5 и 6 недель. После достижения суммарной дозы препарата 30 мг/кг животных забивали в сроки 1 — 5 или 3 — 6 сут после последнего введения.

При однократном введении препарата у 12 крыс ежедневно регистрировали массу тела. При дробном введении рубомицина динамика массы тела документировалась взвешиванием крыс перед каждой иньекцией препарата.

Стереологическому светооптическому исследованию подвергнут миокард 5 контрольных крыс, 5 крыс I серии эксперимента и 10 крыс П серии эксперимента. Методом щелочной диссоциации фиксированного миокарда 17 контрольных, 17 подопытных крыс I серии эксперимента и 8 крыс П серии были изучены качественные и количественные параметры популяции кардиомиоцитов желудочков сердца. Дополнительно на 5 контрольных крысах и 5 крысах I серии численность кардиомиоцитов определена раздельно в миокарде правого и левого желудочков сердца.

2. Для моделирования алкогольной кардиомиопатии использовано 24 половозрелых крысы-самца породы Вистар с массой тела 200 — 228 г. Животные во время опыта находились в стандартных условиях вивария и были разделены на 4 группы: Ш группу (контрольную) составили 5 интактных крыс, получавших полноценный лабораторный корм; 7 животных IV группы получали тот же корм, но вместо питьевой воды имели свободный доступ к 20% раствору этанола, подслащенному добалением 5% сахарозы. Крысы V и VI групп (соответственно 5 и 7 животных) получали сбалансированный по белку, углеводам и жирам, солям и витаминам корм [Козляков Н.В. и др. ,1968] из расчета на каждое животное ежедневно 3 г казеина, 1 г подсолнечного масла, 15 г шлифованного риса, 830 мг смеси необходимых солей и витаминов, за исключением тиамина, при этом крысы VI группы потребляли раствор этанола в неограниченном количестве. Еженедельно в утреннее время до раздачи корма животных взвешивали.

В соответствии с задачами исследования длительность эксперимента ограничена 6 нед, в течение которых формируются ультраструктурные признаки алкогольного повреждения кардиомиоцитов [Burch G.T. et al., 1971] и недостатка тиамина при содержании на соответсвующем пищевом рационе [Смирнов М.И., 1974].

3. Для моделирования алиментарной кардиомиопатии использовали 64 крысы-самца Вистар, из которых были сформированы группы (2 контрольные и 6 подопытных) по 8 особей в каждой. Крыс подопытных групп подвергали полному голоданию с неограниченным доступом к воде в течение 6 сут. Животных содержали

по одному в клетках с решетчатым дном для исключения каннибализма и копрофагии. Длительность каждого периода восстановления — 7 сут; за это время в среднем происходит нормализация массы тела после однократного голодания. Эксперименты проводили по следующей схеме:VII группа — контроль I, интактные крысы; VIII группа — полное голодание в течение 6 сут (одновременно с животными этой опытной группы были забиты контрольные крысы VII группы); IX группа — полное голодание в течение 6 сут с последующим восстановлением массы тела в течение 7 сут; X группа — трехкратное голодание в течение 6 сут с 2 последующими периодами восстановления; XI группа — трехкратное голодание с 3 периодами восстановления массы тела; XII группа — шестикратное голодание с 5 периодами восстановления; XIII группа — шестикратное голодание с 6 периодами восстановления массы тела; XIV группа — контроль П, интактные крысы, содержавшиеся на полноценном рационе все время эксперимента; забиты одновременно с животными XIII опытной группы через 12 нед от начала опытов.

4. Генетически детерминированная энзимопатическая карди-омиопатия. Для получения модели синдрома кардиомиопатии с соответствующими характеристиками гипертрофии миокарда в Институте цитологии и генетики СО РАН создана нормотензивная линия крыс W/SSM путем инбридинга крыс Вистар, селекционированных по признаку повышенной чувствительности к повреждающему действию галактозы [Салганик Р.И. и др., 1982]. Для животных этой линии характерны гипертрофические изменения сердечной мышцы, весьма сходные с теми, которые наблюдаются при гипертрофической кардиомиопатии человека при отсутствии анатомических и физиологических причин, вызывающих гипертрофию миокарда [Непомнящих JI.M. и др., 1994]. У этих животных спонтанно развиваются катаракта, гепато- и спленомегалия, кифоско-лиоз, увеличение массы сердца, происходит задержка роста и развития, понижение плодовитости. Одновременно отбирались крысы, устойчивые к повреждающему действию галактозы, которые и составили контрольную группу. Работа выполнена на 40 крысах-самцах патологической линии W/SSM молодого возраста (3 мес) и

взрослых (10 мес).

5. Генетически детерминированная гипертрофическая кон-стриктивная кардиомиопатия изучена на модели крыс SHR со спонтанной артериальной гипертензией. Гипертрофия миокарда развивается у этих крыс в раннем возрасте и, как это было показано [Соловьева Н.А. и др., 1975], не связана непосредственно с развитием артериальной гипертензии. Морфогенез гипертрофии миокарда, характер ультраструкгурных изменений кардиомиоцитов, а также пространственная тканевая и внутриклеточная реорганизация миокарда у крыс SHR во многом напоминают морфологические проявления гипертрофической кардиомиопатии человека. В эксперимент были отобраны 32 крысы Вистар (контроль) и 21 крыс SHR в возрасте 1 сут. Сразу же из опыта были выведены 10 крыс Вистар и 9 — SHR. Затем животных выводили из опыта по достижении 5- и 24-недельного возраста.

В ходе проведения экспериментов массу тела крыс определяли на весах ВЛК-500.

Метод забора материала во всех экспериментах был стереотипным: после вводного наркоза хлороформом животных декапитиро-вали, сердца немедленно извлекали, промывали охлажденным до 4°С 4% параформальдегидом на 0,1М фосфатном буфере рН 8,0 и погружали в охлажденный фиксатор на 1 час. После уплотнения мышечной ткани определяли массу миокарда, массу правого желудочка, массу левого желудочка с межжелудочковой перегородкой.

Для изготовления срезов-гистотопограмм толщиной 5 мкм сердца рассекали во фронтальной плоскости от основания к верхушке, заливали в парафин по стандартной гистологической методике, окрашивали гематоксилином — эозином, коллоидным железом — PAS — гематоксилином и по ван Гизону.

Для изготовления полутонких (1мкм) и ультратонких (50 — 75 нм) срезов использовали папиллярные мышцы желудочков сердца. Образцы ткани объемом около 1 мм3 промывали фосфатным буфером (рН 8,0), дофиксировали 1%тетраоксидом осмия (1 ч), обезвоживали в спиртах восходящей концентрации и заливали в смесь стирола и бутил-метакрилата[81океш\¥.,Котшп1скН., 1970]. Сре-

зы изготавливали на ультратомах LKB-Ш и Tesla.

Светооптическое и поляризационно-микроскопическое исследование проводили с использованием микроскопов NU-2, Dialux, Jenaval; электронно-микроскопическое — Tesla BS-500, JEM-100B.

Тканевый и ультраструкгурный стереологический анализ проводили с использованием методов [Автандилов Г.Г.,1973; Непомнящих JI.M. и др., 1984; Weibel, 1969; Underwood, 1970], основанных на подсчете числа точек тестовой системы, попавших на профиль заданной структуры, и числа пересечений тестовой линии с границами этой структуры.

Для подсчетов применяли многоцелевые тестовые решетки коротких отрезков с равноудаленными концами (ромб). В качестве основных стереологических параметров выбраны относительный объем (V„) и относительная площадь поверхности (Sv) тканевых и клеточных компонентов. Используя данные параметры, вычисляли ряд вторичных и абсолютные параметры.

Относительный объем тканевых и клеточных компонентов вычисляли по формуле: где Pj — число точек, попавших на исследуемую структуру; Pj — число точек тестовой системы. Относительную площадь поверхности вычисляли по формуле:

с С, Pt • L,

где Cj — число пересечений тестовой линии с границами исследуемой структуры; Ц — длина тестовой линии в масштабе увеличения микроскопа.

Абсолютный объем какого-либо компонента ткани (Vj) рассчитывали из уравнения: Vj = (V xVvi), где V—объем желудочка, Vv j — относительный объем компонента. Объем желудочка вычисляли, исходя из его массы и удельной массы миокарда, равной 1,06 г/мл. Так как удельная масса миокарда близка к единице, то объем сердца часто считают равным его массе. Абсолютную суммарную массу тканевых и клеточных компонентов определяли по формуле: Mj = (М х Vvj), где М — абсолютная масса сердца. Общую площадь поверхности кардиомиоцитов (S) вычисляли путем умноже-

ния поверхностной плотности кардиомиоцитов на объем ткани миокарда: S = (Sv х V) [Целлариус Ю.Г., Ерисковская Н.К, 1979].

Для исследования численности популяции кардиомиоцитов в сердце подопытных животных использован метод щелочной диссоциации фиксированного миокарда. В отличие от методов диссоциации нативных тканей действием на клетки протеолитических ферментов или щелочей [Schneider R., Pfitzer Р., 1973], при щелочной диссоциации предварительно фиксированного миокарда хорошо сохраняются морфологические и тинкгориальные особенности изолированных клеток, обеспечивая полный выход кардиомиоцитов в суспензию. Тщательный анализ метода [Бродский В .Я. и др., 1983] показал, что при обработке 50% раствором едкого кали фиксированные формалином клетки не разрушаются, и их потери не происходит. Процесс щелочной диссоциации не отражается на сухой массе клеток и количестве ДНК в ядрах, что позволяет измерять содержание и регистрировать синтез белков и ДНК в отдельных клетках. При необходимости возможно проведение количественного анализа митотической активности, распределения клеток по классам плоидности и количеству ядер.

После фиксации сердец в 4% параформальдегиде на 0,1М фосфатном буфере в течение 10 сут, из стенок желудочков вырезали пластинки ткани толщиной около 1 мм; из них брали навеску 20 — 30 мг и погружали в пробирку с 50% раствором едкого кали на 18 ч при температуре 18 — 20°С. Затем щелочь сливали и кусочек осторожно промывали в 3 сменах холодной дистиллированной воды по 8 — 10 мл каждая. После промывки в пробирку наливали 4 мл дистиллированной воды, в которой кусочек набухал в течение 5 — 6 ч при комнатной температуре. По истечение этого срока пробирку энергично встряхивали до полного распада кусочка на отдельные клетки. В полученную суспензию добавляли 2 — 3 капли 50% уксусной кислоты и 4 — 5 капель 1% раствора орсеина на 70% уксусной кислоте. Окрашивание суспензии завершали через 30 мин., после чего ее разводили до концентрации 5 мг/мл.

После тщательного перемешивания суспензией заполняли счетную камеру Фукса-Розенталя. Сплошной подсчет ядер кардиомио-

цитов из одного образца ткани проводили в б-ти последовательно заполняемых суспензией камерах. Сплошной подсчет 1000 карди-омиоцитов и определение в них доли одно- , двух-, трех - и многоядерных кардиомиоцитов также проводили в камерах. Число ядер кар-диомиоцитов в 1 мг ткани (п) рассчитывали по формуле:

_ X

П ~ 3.2 • 10"3 - С '

где х — среднее число ядер кардиомиоцитов в одной камере; 3,2 х 10" — объем камеры; С — концентрация суспензии (5 мг/мл). Абсолютное число ядер кардиомиоцитов в сердце (14) определяли по формуле: К= п\¥ ; где п — число ядер кардиомиоцитов в 1 мг ткани, — масса желудочков сердца. Абсолютное число (М) кардиомиоцитов в миокарде желудочков сердца определяли по формуле:

л* N-1000

м=-.

ш

где ш — число ядер в 1000 кардиомиоцитов.

Для оценки роста массы тела, сердца, миокарда левого желудочка и численности популяции кардиомиоцитов вычисляли среднюю удельную скорость роста по уравнению Шмальгаузена, описывающего увеличение веса на отдельных этапах онтогенеза [Мина М.В., Клевезаль Г.А., 1976]:

^ 1п \¥2 - 1п У/,

ч ~ ч

где С — средняя удельная скорость роста, — начальная масса тела, сердца, численность популяции кардиомиоцитов; — конечные значения тех же показателей; г, и V, — соответственно начальный и конечный возраст (в неделях); 1п — натуральный логарифм соответствующей величины.

Статистическую обработку данных проводили с использованием ^критерия Стьюдента. Различия между контрольными и подопытными группами считали значимыми при Р < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

антрациклиновая кардиомиопатия

У животных I серии на вторые сутки после введения рубомици-на и у крыс П серии при достижении суммарной дозы препарата 15 — 20 мг/кг появляются признаки общетоксического воздействия препарата: снижение двигательной активности, умеренные диспеп-тические явления; крысы заметно худеют: в I серии эксперимента масса тела к 5 сут уменьшается на 11 — 25% (в среднем на 19,7%), а у крыс П серии — на 16 — 33% (в среднем на 21%). Снижение массы тела животных связывается, в первую очередь, с цитотокси-ческим действием антрациклиновых антибиотиков на эпителий желудочно-кишечного тракта. Но не исключено, что при антрацик-линовой кардиомиопатии развивается синдром сердечной кахексии. Механизмы и причины повышенного катаболизма тканей при сердечной недостаточности пока не ясны. Предполагается, что появление этого синдрома связано с общей гипоксией вследствие недостаточности кровоснабжения органов и тканей [Сычева И.М., Виноградов A.B., 1977].

Выраженные явления сердечной недостаточности — асцит, гидроторакс, гидроперикард, анасарка, урежение частоты сердечных сокращений — развились у всех животных на 4 — 6-е сутки после введения однократно или дробно 30 мг/кг рубомицина. Клиническая и патологоанатомическая картина прямо указывает на сократительную недостаточность сердца, все симптомы которой связаны с уменьшением минутного и систолического объема, замедления скорости кровотока и повышением общего сопротивления в периферической кровеносной системе.

Динамика тканевых и клеточных изменений миокарда при антрациклиновой кардиомиопатии по данным световой микроскопии. У подопытных крыс через 24 и 48 ч после однократного введения рубомицина происходит накопление гранулярного гликогена в кардиомиоцитах наружного и внутреннего мышечного слоев миокарда желудочков сердца. По истечение 3 сут опыта гликоген исчезает из кардиомиоцитов и отсутствует в миокарде крыс до конца эксперимента. В миокарде животных П серии гликоген в карди-

омиоцитах на уровне световой микроскопии отсутствует, по-видимому, в результате более постепенного снижения синтеза белков при градуальном увеличении суммарной дозы рубомицина.

Через 3 сут после введения (однократно или дробно) кардио-токсической дозы рубомицина, в миокарде нарастают явления межмышечного отека. Одновременно начинают выявляться гликозами-ногликаны, которые к 4 — 5-м суткам заполняют все межмышечные пространства. В обильных скоплениях гликозаминогликанов можно видеть резко истонченные мышечные волокна. У животных, проживших 3 — 5 сут после введения рубомицина, происходит укрупнение соединительнотканных клеток и увеличение их количества.

При обычном и поляризационно-микроскопическом исследовании срезов ни у одного животного I и П серии эксперимента не обнаружено очаговых дистрофических и некробиотических изменений миокарда. Степень диффузного огрубения соединительнотканной стромы желудочков варьирует от животного к животному, и судить о динамике этого процесса при обзорной световой микроскопии затруднительно.

Сравнительный стереологический анализ структур миокарда показал, что у крыс I и П серий эксперимента по сравнению с контролем достоверно (р < 0,01 ир < 0,001) снижается объемная плотность мышечных волокон, увеличивается доля соединительной ткани и межтканевой жидкости, а доля, занимаемая сосудами, остается постоянной (табл. 1). Абсолютная суммарная масса мышечной ткани в миокарде желудочков подопытных животных к концу 5-х суток после введения однократно или дробно кардиотоксической дозы рубомицина уменьшилась на 32,8 — 38,4% (р < 0,001).

В миокарде подопытных крыс к концу опыта, судя по гистологической и ультраструктурной картине, резко возрастает межмышечный отек. Об этом же свидетельствует как достоверное увеличение объемной плотности, так и суммарной массы межтканевой жидкости, количество которой превышает нормальный уровень на 146 — 152%. Абсолютная суммарная масса соединительной ткани у подопытных животных также увеличивается на 42 — 43%.

Таблица 1. Результаты стереологического анализа структур миокарда крыс после однократного и дробного введения кардиотоксической дозы рубомицина

Параметр

Контроль

I серия

Псерия

Масса тела (г) Масса желудочков сердца (мг)

Мышечные волокна

Капилляры Соединительная ткань Межгканевая жидкость

Мышечные

волокна Капилляры Соединительная ткань

Межтканевая жидкость

Отношение числа соединительнотканных и мышечных ядер

211.0 ±5.0

164.5 ± 1.3***

598.0 ±32.2 526.0 ±29.9 Объемная плотность (доля):

0.672 ±0.007 0.471 ± 0.013*** 0.161 ±0.005 0.183 ±0.012

0.106 ±0.005 0.171 ±0.007***

0.061 ±0.005 0.175 ±0.007*** Абсолютная суммарная масса (мг):

402.6 ± 24.8 95.9 ±4.3

62.9 ±2.8

36.6 ±2.2

2.04 ± 0.05

248.0 ± 17.5*** 95.6 ± 6.3

90.0 ±7.1***

92.4 ±6.7***

146.8 ±7.9*** 524.7 ±21.5

0.520 ±0.014*** 0.140 ±0.013

0.170 ±0.007***

0.170 ±0.010***

270.7 ±6.3*** 74.5 ± 8.5

89.2 ± 5.3***

90.3 ±7.9***

3.06 ±0.02*** 2.91 ±0.03***

Примечание. Здесь и в табл. 2- 12: *—р<0.05, **—р<0.01, ***-р<0.001 при сравнении количественных данных одновозрастньис крыс в контроле и опыте.

Соотношение среднего числа ядер мышечных и соединительнотканных клеток в миокарде контрольных животных составило 1: 2,04; в миокарде крыс I и П серий эксперимента это соотношение значительно и статистически достоверно увеличилось и составило 1 : 3,06 и 1 : 2,91 соответственно.

Динамика ультраструктурных изменений при антрацикли-новой кардиомиопатии. Ультраструктурные изменения миокарда крыс, получавших однократно 30 мг/кг массы рубомицина, перво-

начально проявляются в ядрах и ядрышках кардиомиоцитов: исчезновение глыбок гетерохроматина, коллапс и кольцевидность ядрышек к концу первых суток развиваются практически во всех кар-диомиоцитах.

Сегрегация ядрышек специфична для действия антиметаболитов, повреждающих матричные свойства ДНК и подавляющих ДНК-зависимый синтез РНК [Simard R., Bernhard W., 1966]. Фрагментация и кольцевидность ядрышек представляют менее специфичный для матричных свойств ДНК признак патологии ядрышек. Они возникают при подавлении синтеза белков не только на уровне транскрипции, но и на уровне трансляции, и трактуются как отражение падения концентрации АТФ в клетках [Shinozuka Н. et al., 1977].

Снижение плотности, размывание контуров или практически полное исчезновение глыбок гетерохроматина, то есть переход гетерохроматина в эухроматин, обусловлено встраиванием молекул рубомицина между парами оснований ДНК с раскручиванием ее спирали. Таким образом, сочетание ультраструктурной картины "активного ядра" и "неактивного ядрышка" в кардиомиоцитах — специфическая особенность действия антрациклиновых антибиотиков.

Между уровнем синтетической активности ядра и содержанием гликогена в цитоплазме клеток существует прямая зависимость [Salganik R.I. et al., 1974]. Первоначальное увеличение содержания, последующие секвестрация и аутофагия гликогена в кардиомиоцитах отражают снижение активности или уменьшение синтеза ферментов, ответственных за его утилизацию; гликоген в условиях снижения синтетических и метаболических процессов становится для клеток балластом, секвестрируется и деградирует в аутофагосомах. Этот процесс завершается к концу вторых суток эксперимента, в последующие сроки гликоген в кардиомиоцитах представлен только ветвистыми цепочками ß-гранул.

Снижение или подавление синтеза РНК в ядре отражается на содержании свободных рибосом в цитоплазме клеток. В кардиомиоцитах с патологическими изменениями ядрышек вне зависимости от срока наблюдения свободные рибосомы почти не встречаются,

полирибосомы в виде коротких цепочек обнаруживаются крайне редко. Количество их возрастает только при восстановлении структуры ядра и ядрышек.

Через 2 сут после введения полной кардиотоксической дозы рубомицина у крыс обеих серий эксперимента в кардиомиоцитах постоянно встречаются множественные концентрические мембранные структуры, окружающие участки цитоплазмы с элементами саркоплазматической сети и , изредка, с митохондриями.

На 2 — 3-й сутки общими для всех кардиомиоцитов являются отсутствие свободных рибосом в цитоплазме, картины очаговой деградации цитоплазмы с образованием вторичных лизосом и аутофа-госом и прогрессирующий лизис миофибрилл, приводящий к расщеплению и истончению последних.

Очаговая деградация цитоплазмы и аутофагоцитоз — постоянные компоненты патологии кардиомиоцитов, возникающей под воздействием антрациклиновых антибиотиков [Wakabayashi X et al., 1980], но изучения динамики этого процесса и обсуждения в доступной нам литературе не встретилось. Включение механизма ауто-фагии цитоплазмы в кардиомиоцитах с пониженным или прекратившимся синтезом белков отражает процесс регрессии или инволюции, направленный на приведение объема цитоплазмы в соответствие с функциональным состоянием ядра. В пользу такой трактовки свидетельствуют данные изучения ультраструкгуры клеток при голодании и старении [Морозов И.А и др., 1976; Непомнящих Л.М., Колесникова Л.В., 1980].

Наиболее демонстративно нарушение синтеза белков в кардиомиоцитах отражается на сократительном аппарате — миофибрил-лах. По морфологической картине и динамике процесса изменения миофибрилл соответствуют "диффузному миолизу", описанному при острой функциональной перегрузке сердца [Hatt P.-Y., Swyn-ghedauw В., 1968]. Несмотря на лизис и истончение миофибрилл, значительного запустения цитоплазмы не происходит: мышечные волокна становятся уже. Но в единичных случаях объем цитоплаз-матического матрикса сохраняется, и тогда околоядерные пространства выглядят резко расширенными, а ядра и митохондрии далеко

отстоят друг от друга.

Начиная с 3-х суток эксперимента, в отдельных кардиомиоци-тах происходит тотальное набухание митохондрий, просветление их матрикса и фрагментация крист. Эти изменения обнаруживаются как в клетках с выраженными нарушениями структуры ядрышек и миофибрилл, так и в кардиомиоцитах с минимальными отклонениями в структуре этих органелл. Характерная особенность описываемого явления — отсутствие динамики процесса, что позволяет предположить прижизненное снижение стабильности митохон-дриальных мембран. Одновременное падение стабильности мембран всех митохондрий в пределах одной клетки связано, по всей вероятности, с прекращением синтеза белков, в том числе и структурных митохондриальных [ОзернюкН.Д.,1978].

На высоте альтеративных изменений в ядрах, ядрышках и мио-фибриллах отмечается разобщение митохондрий в околоядерных зонах и в пространстве между миофибриллами: митохондрии не контактируют между собой, с ядром и саркомерами или соприкасаются на минимальном протяжении, что считается морфологическим признаком как снижения потребления энергии ядром и миофибриллами, так и падения синтеза АТФ в митохондриях [Smith D.S., 1961].

Восстановление структуры ядрышек в отдельных кардиомиоцитах начинается через 3 сут и прогрессирует в течение 4 — 5 сут. Нормализация структуры ядрышек сопровождается появлением в цитоплазме значительных скоплений рибосом и полирибосом с последующим восстановлением нормальной толщины сохранившихся миофибрилл. Процесс регенерации миофибрилл в отдельных кардиомиоцитах через 4 — 5 сут приводит к неправильной их ориентировке.

Аномалии регенерации миофибрилл при антрациклиновой кар-диомиопатии можно поставить в зависимость от предшествовавшего нарушения матричной ДНК. По-видимому, повреждение каких-то регуляторных механизмов продолжает сохраняться и после восстановления способности ядрышек синтезировать ДНК.

Феномен "исчезновения" кардномиоцнтов. Количественная и качественная оценка популяции желудочковых кардиомиоцитов была проведена с помощью метода щелочной диссоциации фиксированного миокарда. Как показал анализ полученных результатов (табл. 2), в миокарде подопытных животных I серии эксперимента по сравнению с контролем концентрация ядер кардиомиоцитов снижена на 21%, а общее количество кардиомиоцитов уменьшилось на 37%. У крыс Пэкспериментальной группы количество мышечных ядер и общее количество кардиомиоцитов снизилось на 18% по сравнению с контролем, а концентрация мышечных ядер изменилась незначительно, что связано, по-видимому, с меньшим отеком миокарда у этих животных.

Таблица 2. Анализ популяции кардиомиоцитов (КМЦ) у крыс после однократного и дробного введения кардиотоксической дозы рубомицина

Параметр_Контроль_I серия_ II серия_

28.68 ±0.32

15.46 ± 1.03 7.89 ±0.52* 1947.0 ± 4,9

100.0 ±3.0 868.0 ± 4.0 14.5 ± 1.4 17.5 ±1.5

Численный дефицит кардиомиоцитов был обозначен нами как "феномен исчезновения". Быстрое исчезновение кардиомиоцитов не может быть объяснено их некрозом в обычном понимании этого процесса, поскольку в миокарде погибших и забитых на разных сроках эксперимента животных не удается выявить некробиоти-ческие или рубцовые изменения. О неслучайном характере "фено-

Концентрация ядер КМЦ (тыс./мг)

Количество ядер КМЦ в сердце (млн) Количество КМЦ в сердце (млн)

Количество ядер в 1000 КМЦ

в том числе: одноядерных двухъадерных трехъядерных многоядерных

29.32 ±0.74 23.15 ±0.84**

18.87 ±0.85** 12.02 ±0.39

9.64 ±0.43 6.16 ±0.19***

1958.0 ±4.4 1949.0 ±4.8

88.0 ±3.0 882.0 ±4.1 13.2 ±0.9 16.8 ± 1.8

90.8 ± 2.3 881.4 ±3.5 13.0 ± 1.0 14.8 ±1.6

мена исчезновения" свидетельствует то, что элиминации подвергаются в одинаковой степени клетки с различным количеством ядер, о чем говорит постоянство соотношения одно-, двух-, трех- и многоядерных кардиомиоцитов в миокарде контрольных и подопытных животных.

Какие патологические процессы лежат в основе "феномена исчезновения" кардиомиоцитов и каковы механизмы этого явления? Отсутствие очаговых повреждений в миокарде животных обеих серий эксперимента исключает участие коагуляционного некроза в этом процессе. "Феномен исчезновения" не может быть также объяснен колликвационным некрозом кардиомиоцитов в исходе повреждения по типу внутриклеточного миоцитолизиса, поскольку этот тип острой патологии мышечных клеток сердца обладает определенной стадийностью развития и легко выявляется методами поляризационной и электронной микроскопии по совокупности морфологических признаков [Семенова JI.A., Целлариус Ю.Г., 1978; Непомнящих JI.M., 1981]. Тем не менее, ведущая роль литических процессов в реализации "феномена исчезновения" кардиомиоцитов не вызывает сомнения.

Вероятнее всего, в основе "феномена исчезновения" кардиомиоцитов лежат процессы ускоренного лизиса и аутофагии внутриклеточных структур с последующей резорбцией остаточных телец и аутофагосом макрофагами, т.е. те же процессы, с помощью которых осуществляется генетически запрограммированное обновление клеток в нормальных тканях [Kerr J.F.R., Searle J., 1973], элиминация части кардиомиоцитов в раннем морфогенезе сердца [Hurle J.M. et al., 1977] и метаморфоз [Goldsmith М., 1966].

Программируемая клеточная смерть, или апоптоз [Wyllie А.Н. et al., 1980], возникает в результате прекращения регенерации внутриклеточных структур при сохранившейся функциональной деятельности клеток. В результате в их цитоплазме возникают те же структурные изменения, что и при атрофии, вызываемой голоданием. Мы считаем, что в случае антрациклиновой кардиомиопа-тии нельзя с полной уверенностью ставить знак равенства между "феноменом исчезновения" кардиомиоцитов и апоптозом. Во-пер-

вых, "феномен исчезновения" кардиомиоцитов развивается как следствие прямого подавления матричного синтеза РНК, а для апоп-тоза постулируется блокада механизма внутриклеточной регенерации на уровне обратной связи, через который в ядро должны поступать сигналы об изнашивании внутриклеточных структур [Ьоскв-Ып Я.А., 1981]. Во-вторых, "феномен исчезновения"кардиомиоцитов возникает на фоне выраженной пластической недостаточности всех мышечных клеток миокарда, т.е. является одним из элементов патологического процесса, а апоптоз протекает в органах и тканях с нормальным гомеостазом большинства клеток.

Из всех известных на сегодняшний день процессов, приводящих к быстрому и синхронному уменьшению количества всех структур кардиомиоцитов, наиболее вероятным претендентом на роль индуктора протеолиза является быстрое и внезапное или постепенно развивающееся прекращение синтеза РНК. Исходя из этой рабочей гипотезы, мы расцениваем численный дефицит популяции кардиомиоцитов как крайнее проявление пластической недостаточности мышечных клеток сердца.

На световом и ультраструкгурном уровнях микроскопического исследования миокарда сам "феномен исчезновения" кардиомиоцитов с полной уверенностью выявить не удается. Ответ на вопрос, каким образом элиминация значительного числа кардиомиоцитов не нарушает непрерывности мышечных волокон миокарда, был получен после того, как было обращено внимание на появление через 4 — 5 сут эксперимента кардиомиоцитов со спиральным расположенными миофибриллами.

На электронограммах срезов продольно лежащих миофибрилл при одинаковом расстоянии между 7-дисками в одних саркомерах миофиламенты лежат параллельно, а в расположенных рядом саркомерах — срезаны поперечно или под углом. Такая картина не соответствует ни растяжению, ни сокращению; объяснить се можно спиральным ходом миофибрилл. Мы расцениваем это явление как их избыточный рост в длину. Особенно выражено нарушение ориентации миофибрилл в саркомерах вблизи вставочных дисков. Раскручивание спирализованных миофибрилл, по-видимому, при-

звано способствовать выталкиванию элиминирующихся клеток и восстановлению целостности мышечных волокон. Таким образом, "феномен исчезновения" кардиомиоцитов представляет собой строго координированный процесс, в котором принимают участие макро-фагальная система и жизнеспособные мышечные клетки миокарда.

На аутопсийном и экспериментальном материале многие исследователи обращали внимание на увеличение клеточных и волокнистых структур соединительнотканной стромы миокарда при действии антрациклиновых антибиотиков. Возрастание числа стро-мальных клеток сопровождается появлением обильных скоплений гликозаминогликанов в межмышечных пространствах и диффузной коллагенизацией стромы. При ультраструктурном исследовании часто выявляются "активные" макрофаги, тесно прилежащие к кардиомиоцитам. В их цитоплазме постоянно обнаруживаются миелиноподобные остаточные тельца и вторичные лизосомы, аналогичные образующимся в цитоплазме кардиомиоцитов. Макро-фагальная реакция в условиях обсуждаемой патологии является составным элементом процесса инволюции кардиомиоцитов.

Результаты стереологического и морфологического анализа структурных компонентов миокарда указывают на прямую связь между снижением функции кардиомиоцитов и процессом диффузной коллагенизации стромы. У крыс П серии эксперимента абсолютная суммарная масса соединительнотканной стромы увеличивается в среднем на 35%, а у крыс I серии — на 22%. Признаки снижения синтетической активности в ядрах кардиомиоцитов наблюдаются уже при дозе 20 мг/кг рубомицина. Таким образом, у крыс П серии от начала падения функции кардиомиоцитов до конца эксперимента проходит гораздо больше времени, и фиброзиро-вание стромы более выражено.

Антрациклиновая кардиомиопатия и ее экспериментальная модель по клиническим и патоморфологическим проявлениям имеют наибольшее сходство с идиопатической застойной кардиомиопа-тией, но существует и ряд специфических черт, не позволяющих ставить знак равенства между сравниваемыми заболеваниями. Для

антрациклиновой кардиомиопатии в первую очередь характерны скоротечность и фатальность застойной недостаточности сердца, не поддающейся коррекции известными медикаментозными средствами. На ультраструкгурном уровне специфическим признаком антрациклиновой кардиомиопатии является сочетание картины снижения функции и повреждения ядрышек кардиомиоцитов с "активным", деспирализованным состоянием ядерного хроматина.

Тем не менее, такие ведущие ультраструктурные признаки, как истончение миофибрилл, фрагментация вставочных дисков, очаговая деградация цитоплазмы, снижение численности рибосом и полирибосом, присутствие в цитоплазме кардиомиоцитов цепочек малых гранул ß-гликогена, нарушения ориентации регенерирующих миофибрилл — постоянные находки при исследовании секционного и биопсийного материала больных идиопатическими кар-диомиопатиями [Jones М., Ferrans V.-J., 1979; Nöda S., 1980].

На уровне световой микроскопии общими для антрациклиновой и идиопатической застойной кардиомиопатии являются разреженность миофибрилл и расширение околоядерных пространств в одних кардиомиоцитах и различная степень атрофии — в других, а также зависящая от длительности недостаточности выраженность диффузной коллагенизации стромы.

алкогольная кардиомиопагия

Сравнение изолированного и комплексного действия этанола и тиаминдефицитной диеты на миокард белых крыс показало, что динамика прироста и конечная масса тела у крыс III, IV и V групп за 6 нед наблюдения оказались одинаковыми, а у крыс, получавших тиамин-дефицитную диету (VI группа), прироста массы тела не произошло (табл. 3). При вскрытии признаков нарушения кровообращения в виде отеков и застойных изменений в паренхиматозных органах не обнаружено.

На гистологических препаратах миокард контрольных и подопытных животных имел обычное строение. В Ш группе содержание гранулярного гликогена в кардиомиоцитах варьировало от животного к животному, а у подопытных крыс остальных групп гра-

Таблица 3. Результаты стереологичсского анализа структур миокарда крыс при сочетанием действии этанола и гипотиаминоза

Параметр

III группа

IV группа

V группа

VI фуппа

ю и>

Количество животных Масса тела исходная (г) Масса тела конечная (г) Масса сердца (мг)

Мышечные волокна Капилляры

Соединительная ткань Межткансвая жидкость

Мышечные волокна Капилляры Соединительная ткань Межтканевая жидкость

5 7

206.7 ± 8.7 200.2 ± 14.1

277.4 ± 15.6 264.2 ± 20.2 695.6 ± 41.8 749.8 ± 64.9

Объемная плотность (доля):

0.658 ± 0.022 0.658 ± 0.006

0.240 ±0.019 0.148 ±0.008***

0.046 ± 0.002 0.109 ± 0.008***

0.061 ± 0.006 0.089 ± 0.007

Абсолютная суммарная масса (мг):

462.5 ± 38.7 494.3 ± 43.4 403.6 ± 6.9 164.4 ± 12.9 108.9 ± 8.7*** 134.6 ± 15.3

32.3 ± 2.3 85.2 ± 11.9*** 47.3 ± 6.5

40.4 ± 1.9 64.7 ± 5.7*** 104.7 ± 3.7***

202.1 ± 2.5 254.8 ± 7.4

693.2 ± 14.6

0.584 ± 0.013 0.203 ± 0.010 0.067 ± 0.009 0.151 ± 0.003***

228.2 ± 10.5 226.2 ± 13.4 598.4 ± 22.7*

0.584 ± 0.011 0.196 ± 0.008 0.090 ± 0.007*** 0.167 ± 0.025***

349.1 ± 16.3* 116.7 ± 5.4** 53.6 ± 4.4***

103.2 ± 17.3***

нулы гликогена в кардиомиоцитах отсутствовали. Количество гликозаминогликанов и коллагеновых волокон в миокарде всех крыс было одинаковым и не выходило за пределы средней нормы.

Ультраструктурное обзорное изучение кардиомиоцитов показало, что общее строение и взаиморасположение органелл в мышечных клетках всех групп одинаковы. У крыс IV группы в цитоплазме кардиомиоцитов встречались липидные включения, гликоген представлен а-часгицами, а у крыс V и VI групп — цепочками малых р-частиц. Часто встречались вторичные лизосомы и очажки деградации. В отдельных капиллярах миокарда крыс данной группы эндотелиоциты находились в состоянии деградации. Заметные изменения, наиболее выраженные у крыс, получавших алкоголь (IV и VI группы), обнаружены в ядрах и ядрышках отдельных кардиомиоцитов. К ним относятся потеря тонуса ядерной оболочки и фрагментарность нуклеолонеммы. В миофибриллах выявлялись с большей, чем в контроле, частотой участки как лизиса, так и регенерации миофиламентов на рибосомах.

Анализ морфометрических и стереологических показателей (см. табл. 3) позволил установить, что у крыс, получавших этанол в сочетании с полноценным кормом, достоверно и значительно (на 38,4%) снизилась объемная плотность капилляров и, соответственно, уменьшилась их абсолютная суммарная масса. Эти изменения связаны с уменьшением диаметра капилляров, что отмечено и другими исследователями [Mall G. et al., 1980]. Противоположные по направленности изменения произошли в соединительнотканной строме миокарда — ее объемная плотность увеличилась на 134%. Исходя из данных обзорной световой микроскопии, повышение относительного объема и абсолютной суммарной массы соединительной ткани обусловлено преимущественно увеличением числа и размеров фибробластов, не проявляющих выраженной секреторной активности. Пролиферация фибробластов является одним из ранних признаков снижения уровня метаболических и синтетических процессов в кардиомиоцитах [Непомнящих JI.M. и др., 1983]. По-видимому, нарушения синтеза структурных белков в кардиомиоцитах у крыс IV группы не достигли такой степени, чтобы от-

разиться на объемной и поверхностной плотности мышечных волокон, хотя признаки их пластической недостаточности, выраженные в очень умеренной степени, обнаружены при электронной микроскопии. У крыс с недостатком тиамина, по сравнению с контролем, отмечалось уменьшение объемной плотности мышечных волокон (р < 0,05) и увеличение этого показателя для соединительной ткани. Дефицит тиамина в пище не сказывался на объемной плотности капилляров миокарда.

Сочетанное влияние этанола и недостатка тиамина вызвало наиболее выраженные, по сравнению с контролем, изменения в миокарде крыс. Достоверно снизилась масса миокарда желудочков сердца, и хотя это снижение составило 14%, оно, по-видимому, более значительно, поскольку у крыс VI группы были большие исходная масса тела и сердца.

Пропорционально уменьшению массы сердца снизилась абсолютная суммарная масса мышечных волокон (см. табл. 3). Судя по уровню статистической значимости различий, показатели объемной плотности мышечной ткани в сердце имеют выраженную тенденцию к снижению. Такое же заключение вытекает из данных сте-реологического анализа другого компонента миокарда — капилляров. Статистически достоверно увеличился (на 94%) относительный объем соединительной ткани.

Сопоставление данных световой, а также электронной микроскопии с результатами морфометрического и стереологичесюго анализа тканевой организации миокарда позволяет сделать ряд обобщений. Начальные ультраструктурные признаки снижения синтеза белков в кардиомиоцитах развиваются при изолированном действии этанола и недостатка тиамина. Усиление этих признаков при сочетанном действии этанола и гипотиаминоза свидетельствует об аддитивном действии тиамина, выяснение механизма которого требует специальных исследований.

Результаты проведенного исследования показали возможность дифференцированной морфологической оценки вклада, вносимого в развитие начальных стадий алкогольной кардиомиопатии, кар-диотоксическими влияниями этанола и гипотиаминоза.

Одинаковая направленность изменений, происходящих в тканевой стереологической организации миокарда подопытных крыс при действии алкоголя, отсутствии в пище тиамина и белково-тиа-миновом дефиците (группы IV, V, VI) свидетельствует о ведущей роли в становлении алкогольной кардиомиопатии тиаминово-бел-ковой недостаточности. Начальные ультраструктурные признаки снижения синтеза белков в кардиомиоцитах развиваются при изолированном и сочетанном действии этанола и гипотиаминоза и прогрессируют в условиях содержания животных на белково-тиа-мин-дефицитной диете, достигая наибольшей выраженности при потреблении ими алкоголя.

Количественные и качественные сдвиги в системе органной соединительной ткани, исходя из концепции о ведущей роли функционального состояния паренхиматозных клеток в регуляции па-ренхиматозно-стромальных взаимоотношений, рассматриваются нами как морфологический критерий уровня пластического обмена в кардиомиоцитах, поскольку наибольший прирост относительного и суммарного объема соединительной ткани произошел в миокарде крыс с выраженной пластической недостаточностью карди-омиоцитов.

Для снижения синтеза структурных белков в кардиомиоцитах не характерны редукционные изменения капиллярного русла [Семенова Л.А. и др., 1985], поэтому возникновение таких изменений в миокарде всех подопытных животных можно с уверенностью определить как результат экзогенного и эндогенного тиаминово-белкового дефицита, а также прямого повреждающего действия алкоголя на эндотелиоциты.

В силу существенных отличий обмена у человека и грызунов, крысы оказались не совсем подходящим объектом для моделирования развернутой картины алкогольной кардиомиопатии. Следует, однако, подчеркнуть, что дилятационная кардиомиопатия развивается далеко не у всех людей с хроническим алкоголизмом. Тем не менее, результаты настоящего исследования указывают на ведущую роль в патогенезе алкогольной интоксикации миокарда снижения синтеза белков.

алиментарная кардиомиопатия

После однократного полного голодания в течение 6 сут происходило существенное уменьшение массы тела животных (табл. 4).

Таблица 4. Динамика изменений массы тела белых крыс при шестикратном полном голодании (М ± т)

№ Характеристика Масса тела (г) Изменение

группы группы массы

исходная конечная

VII Контроль I 204 ± 3.1 204 ± 3.1 0

VIII 1 голод 203 ± 3.1 142 ± 4.0**» -30%

IX 1ГОЛОД+ восстановление 222 ± 1.3 214 ± 6.5 -3.6%

X 3 голодания + 2 восстановления 218 ± 2.9 193 ± 3.5*** -12%

XI 3 голодания + 3 восстановления 212 ± 5.7 239 ± 8.8* +13%

XII 6 голоданий + 5 восстановлений 221 ± 2.1 189 ± 8.9** -14%

XIII 6 голоданий + 6 восстановлений 198 ± 2.5 268 ± 7.6*** +35%

XIV Контроль II 218 ± 9.1 355 ± 11.1*** +63%

При микроскопическом исследовании миокарда обнаружено отсутствие гранулярного гликогена в цитоплазме кардиомиоцитов и значительный межмышечный отек. На светооптическом уровне выраженных дистрофических, некротических и склеротических изменений не выявлено. При электронно-микроскопическом исследовании в кардиомиоцитах определялись признаки снижения синтеза структурных белков и изменения в клетках стромы и капиллярах.

Многократные предельные голодания со свободным доступом к воде не приводили к развитию в миокарде желудочков сердца белых крыс выраженных дистрофических, некротических и атро-фических изменений, выявляемых на светооптическом уровне. На

всех этапах эксперимента миокард контрольных и подопытных животных при обзорной световой микроскопии выглядел почти одинаково.

Масса миокарда левого желудочка в результате однократного голодания снизилась на 24%, а суммарная масса мышечной ткани сердца — в среднем на 28% (р < 0,001). Численность популяции левожелудочковых кардиомиоцитов уменьшилась при этом на 23% (р < 0,01) (табл. 5). Сопоставление динамики этих процессов с концентрацией кардиомиоцитов, одинаковой в контроле и опыте, свидетельствует о том, что уменьшение массы мышечной ткани левого желудочка происходило почти исключительно за счет элиминации кардиомиоцитов при незначительном уменьшении (на б%) средней массы одного кардиомиоцита.

Таблица 5. Динамика изменений массы структур сердца белых крыс при шестикратном полном голодании (М ± гп). ЛЖ — левый желудочек сердца, КМЦ — кардиомиоциты

№ Масса Масса ЛЖ Уу КМЦ Масса КМЦ

группы сердца (мг) (доля) ЛЖ (мг)

VII 675 ± 28.6 493 ± 32.1 0.655 ± 0.013 322 ± 20.5

VIII 469 ± 16.9*** 375 ± 17.1 0.618 ± 0.008 232 ± 10.4

IX 569 ± 22.2* 486 ± 20.6 0.647 ± 0.014 315 ± 14.5

X 562 ± 11.0** 470 ± 13.0 0.709 ± 0.012* 333 ± 8.9

XI 642 ± 14.3 530 ± 11.1 0.700 ± 0.009* 371 ± 9.4

XII 550 ± 19.2*** 470 ± 20,9 0.709 ± 0.015* 332 ± 12.4

XIII 671 ± 12.5 551 ± 15.5 0.710 ± 0.017* 391 ± 10.8*

XIV 818 ± 15.8*** 680 ± 28.6*** 0.693 ± 0.009 445 ± 23.0***

После недельного содержания крыс на полноценном пищевом рационе отмечалось восстановление морфометрических показателей до исходного уровня. Трехкратное полное голодание с двухкратным восстановительным периодом вызывало уменьшение массы тела на 12% от исходного уровня. При этом происходило незначительное снижение (на 5%) массы левого желудочка сердца и числа кардиомиоцитов (на 6%) на фоне увеличения объемной плот-

ности кардиомиоцитов (на 8%) при сравнении с VII контрольной группой. У животных X экспериментальной группы отмечено также увеличение средней массы кардиомиоцита на 13%.

В экспериментальной группе с трехкратным голоданием и тремя восстановительными периодами масса тела возрастала на 13% по сравнению с исходным состоянием. Отмечалось увеличение массы левого желудочка (на 7,5%) и массы мышечных клеток левого желудочка (на 15%) по сравнению с VII контрольной группой, при этом количество кардиомиоцитов возрастало на 6,5%, а масса одного кардиомиоцита — на 9,5%.

Через 6 последовательных голоданий и 5 восстановительных периодов (XII группа) масса тела животных уменьшалась на 14% по сравнению с исходным уровнем, что соответствовало степени уменьшения массы тела после трехкратного голодания с двумя восстановительными периодами (X группа). Масса сердца, левого желудочка и суммарная масса кардиомиоцитов левого желудочка у крыс XII опытной группы были такими же, как у животных X группы. Концентрация и количество кардиомиоцитов в левом желудочке сердца существенно не отличалась от VII контрольной группы, но были меньше (соответственно 9 и 29%) при сравнении с XIV контрольной группой (табл.6).

Таблица 6. Динамика изменений популяции кардиомиоцитов (КМЦ) левого желудочка (ЛЖ) сердца белых крыс при шестикратном голодании (М ± т)

№ Концентрация Концентрация Количество Масса 1 млн груп- ядер КМЦ, КМЦ, тыс/мг КМЦвЛЖ, КМЦ, мг

пы тыс/мг млн

VII

VIII

IX

X

XI

XII

XIII

XIV

30.71 ± 1.09 31.30 ± 2.45 30.28 ± 1.21 30.00 ± 2.15 30.00 ± 2.24 31.81 ± 1.29 25.51 ± 0.92** 31.22 ± 0.89

15.58 ± 0.55 16.14 ± 1.87 15.74 ± 0.68 15.40 ± 1.23 15.69 ± 1.20 14.87 ± 0.72 14.03 ± 0.49

7.75 ± 0.66 5.94 ± 0.31 7.68 ± 0.53 7.24 ± 0.64 8.26 ± 0.55 7.81 ± 0.57 7.36 + 0.30

16.27 ± 0.50 11.05 + 0.50***

42.31 ± 1.78 39.91 + 2.99 40.98 ± 2.08 47.80 ± 2.59 46.34 ± 2.49 43.46 ± 1.55 53.66 ± 2.38** 46.01 + 1.40

В экспериментальной группе с шестью голоданиями и шестью восстановительными периодами (XIII группа) масса тела возросла на 35%, в то время как в XIV контрольной группе масса тела животных за этот же период возросла на 63%. Компенсационный рост массы мышечной ткани в этой серии эксперимента оказался отличным от роста мышечной ткани при раскорме после 3-го голодания. Во-первых, количество кардиомиоцитов левого желудочка при восстановлении после 6-го голодания не изменилось (см. табл. 6) по сравнению с 6-м голоданием, т.е. прирост мышечной ткани впервые оказался не связанным с пролиферацией кардиомиоцитов. Во-вторых, в ходе б-го раскармливания произошло достоверное снижение концентрации ядер кардиомиоцитов при росте массы кардиомиоцитов левого желудочка.

За 78 сут эксперимента масса тела подопытных животных выросла на 35%, а интактных крыс — на 63%, т.е. рост массы тела был задержан голоданиями почти в 2 раза. Рост массы миокарда происходил преимущественно за счет увеличения популяции кардиомиоцитов. Таким образом, многократное предельное голодание привело к очевидному истощению пролиферативного потенциала левожелудочковых кардиомиоцитов. Поскольку средняя масса кар-диомиоцита после б-го раскорма возросла на 23 — 27% по сравнению с таковой у крыс обеих контрольных групп, можно говорить о включении механизма патологического роста — гипертрофии клеток. Характерно, что у крыс XIV (контрольной) группы за 78 сут возрастной прирост массы мышечной ткани миокарда левого желудочка сердца, по сравнению с VII группой контроля, явился прямым следствием увеличения численности популяции кардиомиоцитов, так как их концентрация за время эксперимента не изменилась.

Сопоставление результатов настоящего исследования с данными численности и размерных характеристик кардиомиоцитов миокарда левого желудочка в постнатальном онтогенезе показывает, что у белых крыс — животных, растущих всю жизнь, — и физиологический, и компенсационный рост массы сердца характеризуются чередованием циклов увеличения численности кардиомиоци-

тов с циклами роста их объема, причем, начиная с молодого возраста, строго контролируется постоянство диаметра мышечных волокон: в норме клетки увеличивают объем только за счет роста в длину. Эти данные совпадают с результатами других исследований [Grimm A.F. et al., 1970; Horvath P., 1971; Truex R.C., 1972].

У всех млекопитающих во взрослом состоянии средний объем кардиомиоцитов примерно одинаков [David H. et al., 1979], то есть длина кардиомиоцита — так же достаточно постоянный параметр, регулируемый возрастом [Anversa P. et al., 1980; Olivetti G. et al., 1980]. Исчерпание лимита роста клетки в длину при последующих повышенных функциональных нагрузках либо должно стимулировать пролиферацию кардиомиоцитов, либо, если пролифератив-ный резерв истощен, — гипертрофию имеющихся клеток.

наследственная гипертрофическая кардиомиопатия у крыс линии w/ssm

У 3-месячных крыс линии W/SSM масса сердца увеличивалась по сравнению с контрольными крысами того же возраста при одинаковой массе тела в среднем на 17%, при этом масса миокарда левого желудочка была больше в среднем на 15%, а масса правого желудочка — на 42% (табл. 7).

К 10 месяцам жизни крыс линии W/SSM относительная масса миокарда правого желудочка была выше, чем у контрольных животных , в среднем на 25%. По общей массе сердца и массе миокарда левого желудочка эти крысы не отличались от контрольных животных того же возраста. Масса миокарда здоровых крыс линии W/SSM-R не отличается от этого показателя у крыс популяции Вистар.

Гистологическое исследование миокарда крыс линии W/SSM в возрасте 3 мес показало, что у всех животных перикард и эндокард имеют нормальное строение. В миокарде правого и левого желудочков мышечные волокна расположены в основном компактно. У некоторых животных в средней и субэндокардиальной зонах отмечаются умеренный отек межволоконной соединительной ткани, более выраженный в области верхушки сердца.

Таблица 7. Морфометрические показатели гипертрофии сердца у крыс с наследственной кардиомиопатией (М ± ш). ЛЖ — левый желудочек, ПЖ — правый желудочек, КМЦ — кардиомиоцит

Возраст крыс, мес Вистар йу^М

3 10 3 10

213.4 ± 6.1 387.5 ± 15.5 Абсолютная масса 613.4 ±7.6 1136.3 ±40.0 103.0 ± 4.2 211.5 ± 10.1 512.8 ± 9.1 924.8 ± 37.3

Показатель

Масса тела (г)

сердца

ПЖ

ЛЖ

Индекс сердца (мг/г) Диаметр КМЦ (мкм)

2.80 ± 0.06 13.9 ± 0.02

2.94 ± 0.09 15.1 ±0.5

223.7 ± 4.7 (мг)

747.3 ± 28.9* 144.3 ± 9.0* 603.0 ± 23.7*

3.34 ± 0.07* 16.1 ± 0.4**

386.0 ± 11.7

1202.8 ± 19.3 246.8 ± 6.3* 956.0 ± 19.0

3.12 ± 0.06 23.1 ± 0.4***

Кардиомиоциты преимущественно равномерно окрашиваются кислыми красителями, но в то же время отмечается мозаичность их окраски, что обусловлено как эозинофилией мышечных сегментов, так и наличием небольшого числа клеток с разреженной, просветленной саркоплазмой. Практически у всех животных отмечаются небольшие очаги некробиотически измененных кардиомиоцитов, вокруг которых образуются скопления мононуклеаров. Обращает на себя внимание усиление диффузной мононуклеарной инфильтрации стромы миокарда, особенно в тех участках, где мышечные сегменты преимущественно эозинофильны.

Интрамуральные артерии часто находились в состоянии спазма или вторичного пареза. Средний слой артерий утолщен, особенно в сосудах правого желудочка. У некоторых животных сосуды (артерии и венозные синусы) резко полнокровны или заполнены плазмой; отмечаются плазморрагии. Адвентиция артерий умеренно скле-розирована, обнаруживаются периваскулярные инфильтраты.

При микроскопическом исследовании в миокарде обоих желудочков сердца 3-месячных крыс не обнаружено выраженных при-

знаков очаговых повреждений или гипертрофии мышечных волокон. Количественный анализ популяции кардиомиоцитов таких животных показал, что содержание мышечных клеток в 1 мг ткани миокарда как левого, так и правого желудочков у крыс сравниваемых групп одинаково (табл. 8). Из этого следует, что увеличение массы ткани миокарда произошло в результате роста общего числа кардиомиоцитов вследствие усиленного деления клеток (гиперплазия кардиомиоцитов).

При отсутствии достоверного различия в содержании кардиомиоцитов из расчета на 1 мг ткани миокарда, доля одноядерных кардиомиоцитов в левом и правом желудочках у 3-месячных крыс линии W/SSM была выше, чем в аналогичных тканях контрольных животных. Это можно трактовать как следствие деления клеток.

При макроскопическом исследовании сердец у крыс линии W/SSM к 10-му месяцу жизни обнаруживалось расширение полостей желудочков сердца, особенно правого желудочка, в котором нередко встречались пристеночные тромботические отложения. Гистологическое исследование миокарда этих крыс показало, что плотность расположения мышечных сегментов в миокарде левого и правого желудочков варьирует, уменьшаясь по направлению от субпе-рикардиальной к субэндокардиальной зоне. Особенно разволокнен-ной выглядит мышечная ткань в средних, более глубоких слоях сердечной мышцы. Хорошо выражена мозаичность окрашивания мышечных сегментов. В поляризованном свете выявляются незначительные контрактурные повреждения кардиомиоцитов.

Гликоген в виде пылевидных скоплений обнаруживается преимущественно в наружном и внутреннем слоях миокарда желудочков и не во всех мышечных клетках. Отмечается полнокровие венозных синусов субперикардиальных слоев миокарда. Артерии в состоянии спазма, их стенки утолщены. Сосуды микроциркулятор-ного русла на некоторых участках расширены, содержат сладжиро-ванные эритроциты.

У многих животных этого возраста строма органа значительно коллагенизирована. Отмечается миоэластофиброз интрамуральных артерий. Периваскулярная соединительная ткань в некоторых слу-

Таблица 8. Изменения популяции кардиомиоцитов (КМЦ) в левом и правом желудочках (ЛЖ, ПЖ) у крыс при моделировании наследственной гипертрофической кардиомиопатии

Параметр Возраст крыс, мес

Вистар W/SSM

3 10 3 10

ЛЖ ПЖ ЛЖ ПЖ ЛЖ ПЖ ЛЖ ПЖ

Концентрация ядер КМЦ (млн/г) Количество ядер КМЦ (млн) Количество КМЦ (млн) Количество ядер в 1000 КМЦ 38.1 ± 1.9 41.6 ± 3.3 19.5+1.1 4.2 ±0.2 10.3 ±0.6 2.3 ±0.2 1906 ± 8 1802 ± 10 29.4 ±0.8 37.1 ± 1.3 27.1 ± 0.6 7.8 ± 0.3 14.4 ±0.3 4.6 ±0.3 1878 ± 13 1726 ± 26 35.2 ± 1.4 42.6 ± 1.8 21.2 ± 1.1 5.9 ± 0.3 11.6 ±0.5 3.4 ±0.2* 1823 ± 23 1746 ± 15 29.1 ± 0.8 34.3 ± 0.6 27.8 ± 0.9 8.6 ± 1.5 14.8 ±0.5 4.8 ±0.1 1880 ± 12 1786 ± 14

чаях инфильтрирована моноцитарными клетками, здесь же располагаются пучки коллагеновых волокон, продолжающиеся и в межмышечную соединительную ткань; на фоне умеренного отека межмышечной соединительной ткани определялись тучные клетки и сидерофаги.

При микроскопическом исследовании в миокарде 10-месячных крыс линии W/SSM выявлена гипертрофия мышечных волокон миокарда левого желудочка, сочетающаяся с диффузной коллаге-низацией стромы и очаговыми склеротическими изменениями, т.е. признак хронической сердечной недостаточности (табл. 9). Таким образом, определение массы сердечной мышцы, гистологическое и морфометрическое исследование обоих желудочков сердца крыс линии W/SSM обнаружили изменения в миокарде, весьма сходные с теми, которые наблюдаются при гипертрофической кардиомио-патии у человека, при отсутствии анатомических и физиологических причин , вызывающих гипертрофию кардиомиоцитов [Семенова JI.A. и др., 1985; Непомнящих JI.M. и др., 1994].

При количественном исследовании популяции кардиомиоцитов выявлено выравнивание их численности у контрольных и опытных животных за счет снижения темпа увеличения их популяции. Так, у контрольных животных по сравнению с крысами в возрасте 3 мес число кардиомиоцитов в левом желудочке возросло на 40,8%, а у подопытных — на 27,5%. Численность популяции кардиомиоцитов в правом желудочке возрасла на 96,9% в контроле и на 42,6% в опыте. Однако за счет гипертрофии кардиомиоцитов произошло превышение увеличения массы правого желудочка на 16,7% в опыте по сравнению с контролем (р < 0,05). С учетом кардиосклероти-ческих изменений, выявленных при исследовании гистологических препаратов, можно констатировать относительное повышение массы индивидуального кардиомиоцита правого желудочка у крыс линии W/SSM на 42%.

Проведенные ранее исследования привели к представлению о том, что у крыс линии W/SSM множественные нарушения структуры и функции органов и клеток возникают в результате усиленного накопления гексоз в клетках, что, в свою очередь, вызывает усилен-

Таблица 9. Стереологические показатели миокарда левого желудочка сердца у крыс линий Вистар и W/SSM. КМЦ — кардиомиоциты

Показатель

Вистар

W/SSM

3 мес

10 мес

3 мес

10 мес

КМЦ ядер КМЦ капилляров

эндотелиальных клеток клеток соединит, ткани основного вещества и волокон соединит, ткани

КМЦ ядер КМЦ капилляров

клеток соединит, ткани

КМЦ ядер КМЦ капилляров

клеток соединит, ткани капилляров к КМЦ

Относительный объем (мм3/см3):

836.8 ± 6.5 838.2 + 10.3 841.5 ± 5.3

10.8 ± 0.2 10.6 ± 1.1 11.7 ± 0.9

48.9 ± 4.0 45.8 ± 2.2 35.6 ± 1.1* 18.4 ±1.1 17.3 ± 2.1 10.1 ± 0.9** 12.3 ± 1.4 11.6 ±2.6 13.2 ±1.2

72.8 ± 1.3 76.5 ± 6.4 87.9 ± 2.8 Относительная площадь поверхности (м2/см3):

0.1103 ± 0.0032 0.1041 ± 0.0022 0.1316 ± 0.0059*

0.0070 ± 0.0008 0.0069 ± 0.0007 0.0078 ± 0.0010

0.0362 + 0.0016 0.0350 ± 0.00II 0.0305 ± 0.0012*

0.0130 ± 0.0014 0.0116 ± 0.0016 0.0138 ± 0.0011 Поверхностно-объемное отношение (м2/см3):

0.132 ± 0.007 0.648 ± 0.021 0.740 ± 0.043 1.057 ± 0.051 0.043 ± 0.002

0.124 ± 0.004 0.651 + 0.036 0.764 ± 0.045 1.000 ± 0.073 0.041 ± 0.004

0.153 ± 0.006 0.667 ± 0.033 0.856 ± 0.051 1.045 ± 0.029 0.036 ± 0.003

814.1 ± 6.3 6.9 ± 0.7* 38.4 ± 1.3* 12.8 ± 1.1 13.9 ± 1.1

113.9 ± 6.8**

0.0924 ± 0.0048 0.0065 ± 0.0008 0.0302 ± 0.0014* 0.0140 ± 0.0010

0.113 ± 0.006 0.942 ± 0.037 0.768 ± 0.046 1.007 ± 0.032 0.037 ± 0.004

ное образование в них гидроксильных радикалов [Krieger,J., Huet-terman J., 1985]. Гидроксильные радикалы — это высокореакционные электрофильные частицы, взаимодействующие с ненасыщенными жирными кислотами фосфолипидов мембран и инициирующие перекисное окисление липидов [Барабой В.А. и др., 1991; Ди-калов С.И. и др., 1992]. Можно предположить, что одним из распространенных механизмов развития данной патологии человека является нарушение целостности клеточных мембран, возникающее в результате повышенного транспорта гексоз в клетки.

наследственная гипертрофическая кардиомиопатия у крыс линии shr

У крыс линий SHR и Вистар различны не только исходные данные, но и темпы роста массы тела, сердца и миокарда левого желудочка (табл. 10). У крыс Вистар за первые 24 нед постнатального онтогенеза масса тела увеличивается в 52, а у SHR — в 63 раза. Масса сердца и миокарда левого желудочка у Вистар увеличивается соответственно в 36 и 47 раз, у SHR — в 49 и 63 раза. Масса сердца прирастает у Вистар меньше, чем у SHR, тогда как темп прироста массы миокарда левого желудочка более высок; у крыс SHR он одинаков с темпом прироста массы тела, а у Вистар — снижен в среднем на 10% (табл. 11). Индексы сердца и миокарда левого желудочка максимальны у крыс обеих линий в возрасте до 5 нед и снижаются к 6 мес у крыс Вистар более значительно, становясь меньшими, чем в возрасте 1 сут, а у крыс SHR индекс левого желудочка возвращается к исходному уровню.

Таким образом, динамика роста массы тела, сердца и миокарда левого желудочка у крыс обеих линий в исследуемый период жизни по направленности одинакова и преобладающего роста массы сердца у крыс SHR по отношению массы тела не наблюдается. Рост миокарда левого желудочка представлен в табл. 12. При рождении количество ядер кардиомиоцитов и кардиомиоцитов в 1 мг миокарда левого желудочка одинаково у крыс обеих линий. Поскольку концентрация клеток в суспензии обратно пропорциональна среднему индивидуальному объему одного кардиомиоцита, лег-

Таблица 10. Динамика морфометрических показателей массы тела, сердца и миокарда левого желудочка сердца крыс БЫЛ и Вистар

Параметр Линия Возраст

1 сут 5 нед 24 нед

Масса тела (г) БНЯ 4.50 ± 0.17*** 57.5 ± 4.17 282.67 ± 13.50***

6.93 ±0.17 49.3 ± 1.03 361.67 ± 11.50

Масса сердца (мг) БНЯ 22.11 ± 1.29*** 270.17 ± 12.25 1072.50 ± 32.20

V/ 27.15 ± 0.83 259.50 ± 10.44 976.10 ± 39.80

Масса левого БНЯ 14.33 ± 0.73*** 210.83 ± 11.01 882.83 ± 24.41*

желудочка (мг) \У 17.00 ± 0.45 202.60 ± 8.21 791.86 ± 30.90

Индекс сердца БНЯ 4.91 ± 0.21*** 4.76 ± 0.17 3.82 ± 0.13***

(мг/г) W 3.92 ± 0.09 5.27 ± 0.19 2.72 ± 0.08

Индекс левого БНЯ 3.19 ± 0.12*** 3.70 ± 0.12 3.14 ± 0.13***

желудочка (мг/г) W 2.46 ± 0.06 4.11 ± 0.13 2.19 ± 0.07

ко определить, что кардиомиоциты у крыс 8НЯ увеличиваются в объеме за первые 5 нед в 4 раза, а к б мес — в 17 раз, тогда как кардиомиоциты крыс Вистар увеличиваются соответственно в 2,5 и 8 раз. Отсюда следует также, что объем (и масса) одного кардио-миоцита у крыс 8Н11 в среднем больше в 1,6 раза, чем у крыс Вистар в 1-месячном и в 2 раза — в полугодовалом возрасте.

Таблица 11. Удельная скорость роста (С) массы тела, сердца и популяции кардиомиоцитов (КМЦ) левого желудочка (ЛЖ) у крыс БНЯ и Вистар

Вистар

С 1 сут - 5 нед 5 нед -24 нед 1 сут -5 нед 5 нед -24 нед

Массы тела 0.5 0.08 0.5 0.08

Массы сердца 0.5 0.06 0.5 0.07

Массы ЛЖ 0.5 0.07 0.5 0.07

Популяций КМЦ 0.13 0 0.17 0.01

Гипертрофия кардиомиоцитов крыс БНЯ прямо связана с более низким темпом их пролиферации в первые 5 нед жизни: численность популяции кардиомиоцитов левого желудочка возрастает у крыс Вистар в 2,5 раза, а БНЯ — только в 2 раза. Более того, популяция кардиомиоцитов у Вистар после 5 нед продолжает медленно, но достоверно увеличиваться, достигая к 24 нед 290% от исходной, а рост численности популяции кардиомиоцитов крыс БНЯ по истечении 5 первых недель жизни полностью блокируется. Следует подчеркнуть, что процесс роста долей двухъядерных и многоядерных кардиомиоцитов у крыс обеих линий одинаков. Увеличение массы сердца крыс БНЯ в интервале 5 — 24 нед за счет роста объема кардиомиоцитов демонстрируют динамические показатели удельной скорости роста (см. табл. 12).

Из приведенных данных видно, что в течение первого месяца жизни у крыс Вистар и 8Н11 удельные скорости роста массы тела и миокарда левого желудочка одинаковы. Но удельная скорость ро-

Таблица 12. Динамика количественных показателей популяции кардиомиоцитов (КМЦ) у крыс 8НЯ и Вистар ЛЖ — левый желудочек сердца

Параметр Линия Возраст

1 сут 5 нед 24 нед

Концентрация ядер БНЯ 287.0 ± 13.81 71.7 ± 4.08*** 16.7 ± 1.40***

КМЦ (тыс./мг) V/ 297.3 ± 14.48 116.1 ±4.14 35.8 ± 1.77

Концентрация БНИ 284.8 ± 13.88 37.1 ± 2.19*** 8.8 ± 0.40***

КМЦ (тыс./мг) 294.4 ± 13.27 59.9 ± 2.13 18.7 ± 0.93

Количество ядер БНЫ 4.1 ± 0.22** 14.9 ± 0.64*** 14.8 ± 0.86***

■ КМЦ ЛЖ (млн) V/ 5.0 ± 0.22 23.4 ± 0.87 27.9 ± 1.08

Количество БНЯ 4.0 ± 0.85 7.7 ± 0.37*** 7.7 ± 0.42***

КМЦ ЛЖ (млн) V/ 5.0 ± 0.21 12.2 ± 0.45 14.6 ± 0.57

Доля одноядерных БНЯ 99.3 ±0.11 7.5 ± 1.20 11.5 ± 1.14

КМЦ (96) W 99.0 ± 0.19 7.7 ± 0.54 10.1 ± 0.45

Доля двухядерных 0.7 ±0.19 92.1 ± 1.29 86.7 ± 1.14

КМЦ (%) W 0.1 ±0.19 92.1 ± 0.52 88.7 ± 0.55

Доля многоядерных 0 0.5 ± 0.12 1.8 ± 0.21

КМЦ (%) W 0 0.2 ± 0.06 1.2 ±0.14

ста численности популяции кардиомиоцитов левого желудочка у крыс SHR при этом меньше на 30%, из чего следует, что удельная скорость среднего объема кардиомиоцита должна быть больше на такую же величину.

В интервале 5 — 24 нед постнатального онтогенеза удельная скорость роста массы тела и миокарда левого желудочка крыс обеих линий снижается примерно одинаково: в 8 и 7 раз соответственно. Рост массы миокарда левого желудочка осуществляется у крыс Вистар преимущественно, а у крыс SHR — исключительно за счет массы (объема) кардиомиоцитов.

Таким образом, селекция инбредной линии SHR не отразилась на удельной скорости роста массы тела, сердца и миокарда левого желудочка, но привела к блокаде пролиферативного компонента роста численности популяции кардиомиоцитов левого желудочка в исходе первого месяца жизни крыс SHR. Гипертрофия кардиомиоцитов миокарда левого желудочка является следствием выявленной аномалии.

Аналогичные данные были получены на модели сужения почечной артерии у мышей [Коган М.Е., 1978]: достоверное увеличение численности популяции левожелудочковых кардиомиоцитов на 16% было установлено при подсчете клеток в суспензии диссоциированного миокарда.

Поскольку у крыс в постнатальном онтогенезе пролиферация кардиомиоцитов является существенным компонентом физиологического роста массы миокарда [Sasaki R. et al, 1968; 1970; Леонтьева Т.А. и др., 1983], нарушением этого процесса возможно объясняются некоторые идиопатические гипертрофические кардиомио-патии, в частности кардиомиопатия у крыс SHR.

Планомерное исследование количественных параметров роста сократительного миокарда в позднем постнатальном онтогенезе было проведено в последние годы [Абуладзе З.С., 1990]. Анализ динамики численности популяции кардиомиоцитов и данных сте-реологического изучения тканевой организации позволил установить, что у крыс, растущих до старости, возрастной прирост массы миокарда желудочков сердца обеспечивается чередованием циклов

пролиферации клеток с циклами увеличения их индивидуальной массы (объема). Указанные циклы роста массы миокарда левого и правого желудочков протекают асинхронно. К старческому периоду жизни у крыс-норможителей кардиомиоциты завершают рост в длину и частично элиминируются по механизму программированной клеточной смерти. Возникающий при этом дефицит массы миокарда частично компенсируется умеренной истинной гипертрофией мышечных волокон, частично за счет развития склеротических изменений интерстиция.

В этих же исследованиях обнаружено, что у крыс-долгожителей отсутствует фаза старческого снижения массы миокарда желудочков и численности популяции кардиомиоцитов, и дальнейший рост массы миокарда в предельно старческом возрасте прямо пропорционален увеличению количества кардиомиоцитов.

Сопоставление этих данных с результатами изучения клеточных проявлений гипертрофии миокарда у крыс позволяет сделать ряд обобщений. По-видимому, существует генетический контроль за постоянством такого параметра, как оптимальная величина диаметра мышечных волокон миокарда; кроме того, каждому возрастному периоду соответствуют определенные средние значения массы (и длины) кардиомиоцитов. Достижение клетками критического значения этих параметров должно, при продолжающемся росте массы тела или повышенной физической нагрузке на миокард, индуцировать пролиферацию кардиомиоцитов. И только при исчерпании всех резервов физиологического роста начинается патологический рост массы кардиомиоцитов — гипертрофия.

ВЫВОДЫ

1. В основе развития кардиомиопатий различного генеза (ан-трациклиновой, алкогольной, алиментарной, энзимопатической, ги-пертензивной) лежит пластическая недостаточность миокарда, обусловленная снижением или прекращением синтеза структурных белков в кардиомиоцитах.

2. Ультраструктурными признаками развития пластической недостаточности кардиомиоцитов являются нарушения структуры

ядра и ядрышек (сегрегация, коллапс, кольцевидность), диффузный лизис миофибриллярных пучков, очаговая деградация саркоплазмы, усиление процессов аутофагии. Для всех экспериментальных моделей кардиомиопатий характерно уменьшение численности кар-диомиоцитов.

3. Численность популяции кардиомиоцитов регулируется уровнем синтеза белков в клетках. Общей закономерностью на тканевом уровне для всех ситуаций, приводящих к снижению уровня синтеза белков в миокарде, является отсутствие некрозов кардиомиоцитов. При экспериментальных кардиомиопатиях процесс элиминации кардиомиоцитов напоминает программированную клеточную смерть — апоптоз и обозначен как "феномен исчезновения" кардиомиоцитов.

4. Подавление ДНК-зависимого синтеза РНК в кардиомиоци-тах противоопухолевым антибиотиком рубомицином приводит к необратимой кардиомиопатии, заканчивающейся гибелью животных. Причиной этого является быстрое падение количества кардиомиоцитов на 35 — 37% и утрата ими пролиферативной способт ности.

5. При однократном полном голодании со свободным доступом к воде масса сердца крыс снижается параллельно массе тела преимущественно за счет уменьшения количества кардиомиоцитов и восстанавливается за счет их пролиферации. При чередовании циклов голоданий и восстановлений массы тела регенераторный резерв миокарда истощается, и после б-го голодания включается механизм восстановления массы сердца за счет гипертрофии мышечных клеток миокарда.

6. Начальные ультраструктурные признаки снижения синтеза белков в кардиомиоцитах развиваются при изолированном и соче-танном действии этанола и гипотиаминоза и прогрессируют в условиях содержания животных на белково-тиамин-дефицитной диете, достигая наибольшей выраженности при потреблении ими алкоголя.

7. Снижение синтеза структурных белков в кардиомиоцитах не сопровождается редукцией капиллярного русла. Редукция капил-

лярного русла при алкогольной кардиомиопатии обусловлена прямым цитопатическим эффектом алкоголя на эндотелиоциты.

8. У 10-ти месячных крыс линии W/SSM развивается гипертрофия мышечных волокон миокарда левого желудочка, сочетающаяся с диффузной коллагенизацией стромы и очаговыми склеротическими изменениями. По динамике изменения массы сердца и морфологическим картинам гипертрофия миокарда крыс W/SSM моделирует гипертрофическую кардиомиопатию человека.

9. В процессе онтогенетического развития происходит выравнивание численности желудочковых кардиомиоцитов у крыс W/SSM и Вистар, обусловленное снижением темпа их пролиферации. Одновременно у крыс W/SSM возрастает (на 42%) масса усредненного кардиомиоцита правого желудочка, т.е. отмечается гипертрофия мышечных клеток сердца.

10. Селекция инбредной линии SHR не вызывает изменений удельной скорости роста массы тела, сердца и миокарда левого желудочка, но блокирует пролиферацию кардиомиоцитов левого желудочка в исходе первого месяца жизни. Гипертрофия кардиомиоцитов миокарда левого желудочка является следствием выявленной аномалии.

11. Количественные и качественные сдвиги в системе органной соединительной ткани, исходя из концепции о ведущей роли функционального состояния паренхиматозных клеток в регуляции па-ренхиматозно-стромальных взаимоотношений, являются морфологическим критерием уровня пластического обмена в кардиомиоци-тах, поскольку наибольший прирост относительного и суммарного объема соединительной ткани происходит в миокарде крыс с выраженной пластической недостаточностью кардиомиоцитов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Некоторые фундаментальные проблемы гистопатологии миокарда // Бюл. СО АМН СССР. — 1982. — № 3. — С. 22 — 29. (Соавт. Целлариус Ю.Г., Непомнящих JI.M.).

2. Ультраструктурные проявления нарушения синтеза сократительных белков в кардиомиоцитах крыс при действии рубомицина // Бюл. экспер. биол. — 1982. — № 9. — С. 102 — 105. (Соавт. Непомнящих Л.М., Туманов В.П.).

3. Ультраструктурные повреждения органелл при пластической недостаточности миокарда//Ш Всесоюз. конф. по патологии клетки: Тезисы докл. — М., 1982. — С. 16 — 17.

4. Ультраструктурные изменения кардиомиоцитов при нарушении синтеза белков // Арх. патол. — 1983. — № 5. — С. 19 — 26. (Соавт. Непомнящих Л.М., Семенова Л.А.).

5. Стереологический анализ структур миокарда при пластической недостаточности сердца // Бюл. экспер. биол. — 1983. — № 9. — С. 25 — 29. (Соавт. Туманов В.П.).

6. Ultrastructural manifestations of rubomycin-induced abnormal synthesis of contractile proteins by rat cardiomyocytes // Bull. Exp. Biol. Med. — Vol. 94. — N.Y.: Plenum Publ. Corp., 1983. — P. 1283 — 1286. (Соавт. Nepomnyashchikh L.M., Tumanov V.P.).

7. Межорганные, межтканевые, межклеточные и внутриклеточные взаимодействия при развитии общепатологических процессов в аспекте трехмерных репрезентаций структур // Бюл. Сиб. отд-ния АМН СССР. — 1984. — № 1. — С. 67 — 75. (Соавт. Непомнящих Л.М. и др.).

8. Феномен "исчезновения" кардиомиоцитов при пластической недостаточности миокарда// Бюл. экспер. биол. — 1984. — № 5. — С. 629 — 633. (Соавт. Семенова Л.А., Непомнящих Л.М.).

9. Stereologic analisys of myocardial structures in plastic cardiac insufficiency (Abnormal ultrastructural cardiomyocyte regeneration) // Bull. Exp. Biol. Med. — Vol. 96. — N.Y.: Plenum Publ. Corp., 1984. — P. 1217 — 1221. (Соавт. Nepomnyashchikh L.M., Tumanov V.P.).

10. The "Disappearing cardiomyocytes" phenomenon in plastic myocardial insufficiency II Bull. Exp. Biol. Med. — Vol. 97. —N.Y.: Plenum Publ. Corp., 1984. — P. 689 — 694. (Соавт. Semenova L.A., Nepomnyashchikh L.M.).

11. Морфометрический и стереологический анализ миокарда: Тканевая и ультраструктурная организация. — Новосибирск: АМН

СССР, 1984. — 160 с. (Соавт. Непомнящих JI.M., ЛушниковаЕ.Л.).

12. Ультраструктурная и количественная характеристика популяции кардиомиоцитов миокарда белых крыс предельно-старческого возраста // Ультраструктурные основы патологии сердца и сосудов: Материалы Ш конф. — Тбилиси, 1985. — С. 202 — 203.

13. Морфология пластической недостаточности мышечных клеток сердца. —Новосибирск: Наука, 1985. — 241 с. (Соавт. Семенова Л.А., Непомнящих Л.М.).

14. Ультраструктурные компенсаторно-приспособительные перестройки кардиомиоцитов при нарушении пластического обмена // Адаптация человека к климато-географическим условиям и первичная профилактика. —Новосибирск, 1986. — Т. 1. — С. 143 — 144.

15. Патентно-информационный анализ стереологических исследований сердца при общепатологических и адаптивных процессах // Адаптация человека к климато-географическим условиям и первичная профилактика. — Новосибирск, 1986. — Т. 2. — С. 81 — 82.

16. Морфологические проявления антрациклиновой кардиоми-опатии в миокарде левого и правого желудочков сердца крыс // Бюл. экспер. биол. — 1987. — № 7. — С. 113 — 116.

17. Ультраструктурные механизмы реактивности мышечных клеток сердца крыс в процессе старения //1 съезд геронтологов и гериатров УССР: Тезисы и рефераты докл. — Киев, 1988. — С. 175 — 176.

18. Morphological manifestatios of anthracycline cardiomyopathy in the right and left ventricular myocardium of rats // Bull. Exp. Biol. Med. — Vol. 104. — N.Y.: Plenum Publ. Corp., 1988. — P. 1018 — 1022. (Соавт. Nepomnyashchikh L.M., Semenova L.A.).

19. Моделирование алкогольной кардиомиопатии: Ультраструктурный и стереологический анализ миокарда при алкогольной интоксикации в условиях гиповитаминоза В1 // Бюл. Сиб. отд-ния АМН СССР. — 1989. — № 3. — С. 122 — 127. (Соавт. Непомнящих Л.М., Семенова Л.А.).

20. Ультраструктурные механизмы атрофии миокарда белых

крыс при алиментарном голодании // Бюл. экспер. биол. — 1989. — № 4. — С. 477 — 481. (Соавт. Семенова JI.A.).

21. Стереологический анализ миокарда при алкогольной кар-диомиопатии // Бюл. экспер. биол. — 1989. — № 5. — С. 629 — 633. (Соавт. Непомнящих JI.M.).

22. Самостоятельные виды повреждений и гибели кардиомио-цитов: Ультраструктура и механизмы возникновения клеточной смерти // Ультраструктурные основы патологии органов и тканей: Материалы IV конф. — Тбилиси, 1989. — С. 236 — 238.

23. Ultrastructural mechanisms of myocardial atrophy in white rats during alimentary starvation // Bull. Exp. Biol. Med. — Vol. 107. — N.Y.: Plenum Publ. Corp., 1989. — P. 628 — 632. (Соавт. Nepomnyas-hchikhL.M., SemenovaL.A.).

24. Stereologic analysis of the myocardium in alcoholic cardiomyopathy // Bull. Exp. Biol. Med. — Vol. 104. — N.Y.: Plenum Publ. Corp., 1988. — P. 728 — 732. (Соавт. Nepomnyashchikh L.M., Semenova L.A.).

25. Клеточные механизмы гипертрофической кардиомиопатии у крыс со спонтанной гипертензией (SHR) // Бюл. экспер. биол. — 1994. — № 1. — С. 93 — 95. (Соавт. Непомнящих JI.M.).

26. Влияние многократного полного голодания на количественные показатели популяции кардиомиоцитов белых крыс // Бюл. экспер. биол. — 1994. — № 6. — С. 658 — 660. (Соавт. Непомнящих JIM., Циммерман В.Г.).

27. Морфометрические проявления наследственной гипертрофической кардиомиопатии у крыс линии W/SSM // Бюл. экспер. биол. — 1994. — № 8. — С. 203 — 207. (Соавт. Салганик Р.И. и ДР-)-

28. Клеточные механизмы генетически детерминированной гипертрофической кардиомиопатии у крыс линии W/SSM // Бюл. экспер. биол. — 1994. — № 11. — С. 547 — 551. (Соавт. Лушникова E.JI. и др.).

29. Cellular mechanisms of hypertrophic cardiomyopathy in spontaneously hypertensive rats (SHR) // Bull. Exp. Biol. Med. — Vol. 117. — N.Y.: Plenum Publ. Corp., 1994. — P. 96 — 99. (Соавт. Nepomnyas-

hchikh L.M.).

30. Effect of repeated complete starvation on quantitative parameters of rat cardiomyocytes I I Bull. Exp. Biol. Med. — Vol. 117. — N.Y.: Plenum Publ. Corp., 1994. — P. 665 — 668. (Соавт. Nepomnyashchikh L.M., Tsimmerman V.G.).

31. Биохимические механизмы развития наследственной кар-диомиопатии у крыс линии W/SSM // Бюл. экспер. биол. — 1995. — № 8. — С. 151 — 154. (Соавт. Соловьева H.A. и др.).

32. Morphological manifestations of hereditary hypertrophic cardiomyopathy in W/SSM rats//Bull. Exp. Biol. Med. — Vol. 118,—N.Y.: Plenum Publ. Corp., 1995. — P. 900 — 904. (Соавт. Salganic R.I. et al.).

33. Cellular mechanisms of genetically determined hypertrophic cardiomyopathy in W/SSM rats // Bull. Exp. Biol. Med. — Vol. 118. — N.Y.: Plenum Publ. Corp., 1995. — P. 1245 — 1249. (Соавт. Lushniko-va E.L. et al.).

Соискатель / '___. Д.Е.Семенов

Подписано в печать 12.01.96. Формат бумаги 60x84/16. Усл. печ. л. 2,0. Заказ N 18. Тираж 100 экз. Оригинал-макет подготовлен в редакционно-издательском отделе НИИ региональной патологии и патоморфологии СО РАМН. Редактор-корректор М.Бакарев.

Типография СО РАМН, 1996 г.

630117 Новосибирск, ул. Акад. Тимакова, 2