Содержание к диссертации
Введение
Глава I. СОВРЕМЕННЫЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ О ГИПЕРТРОФИИ СЕРДЦА 8
1. Экспериментальные модели гипертрофии миокарда 10
2. Общие сведения о гипертрофии миокарда с позиций количественной морфологии 14
3. Количественная морфология гипертрофии сердца на органном и тканевом уровнях 17
4. Морфометрическая и стереологическая характеристика органелл в миоцитах гипертрофированного сердца 24
5. Резюме 34
СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Глава II. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
1. Характеристика материала, методика опытов и применяемые методы исследования 36
2. Методика морфометрического и стереологического анализа миокарда 42
3. Резюме 53
Глава III. КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ТКАНЕВАЯ И УЛЬТРАСТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ГИПЕРТРОФИРОВАННОГО МИОКАРДА КРЫС В ПРОЦЕССЕ ГЕРОНТОГЕНЕЗА 54
1. Качественный анализ структурных изменений миокарда крыс в процессе геронтогенеза 55
2. Морфометрическое и стереологическое изучение миокарда крыс линии Вистар при старении 69
3. Особенности биосинтетических процессов в кар-даомиоцитах гипертрофированного сердца старых животных (по данным радиоавтографии) 88
4. Рєзюмє 96
Глава ІV. КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ТКАНЕВАЯ И УЛЬТРАСТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ МИОКАРДА КРЫС ПРИ ГИПЕРТЕНЗИВНОЙ МОДЕЛИ ГИПЕРТРОФИИ 98
1. Гистологическое и электронно-микроскопическое исследование миокарда крыс при артериальной почечной гипертензии 98
2. Структурно-количественные изменения гипертрофированного миокарда после перевязки бршной аорты у крыс линии Вистар 114
3. Рєзюме 132
Глава V. КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ТКАНЕВАЯ И УЛЬТРАСТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ГИПЕРТРОФИРОВАННОГО СЕРДЦА КРЫС СО СПОНТАННОЙ ГИПЕРТЕНЗИЕИ 134
1. Морфологическое описание тканевой и субклеточной организации миокарда спонтанно гипертензивных крыс 135
2. Морфометрическое и стереологическое исследование миокарда крыс линии SHR 147
3. Резюме 167
Глава VІ. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГИПЕРТРОФИИ МИОКАРДА РАЗЛИЧНОГО ГЕНЕЗА В АСПЕКТЕ АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМА К ВНЕШНИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ (ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ) 169
ВЫВОДЫ 198
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 200
- Экспериментальные модели гипертрофии миокарда
- Характеристика материала, методика опытов и применяемые методы исследования
- Качественный анализ структурных изменений миокарда крыс в процессе геронтогенеза
- Гистологическое и электронно-микроскопическое исследование миокарда крыс при артериальной почечной гипертензии
- Морфологическое описание тканевой и субклеточной организации миокарда спонтанно гипертензивных крыс
Экспериментальные модели гипертрофии миокарда
Изучение большинства общепатологических процессов в динамике их развития возможно только в эксперименте. Это в полной мере относится к гипертрофии сердца.
В настоящее время существует большое количество разнообразных методов воспроизведения гипертрофии миокарда у животных в эксперименте. Среди наиболее распространенных методов получения гипертрофии миокарда выделяют искусственно созданные пороки сердца, артерио-венозные фистулы между крупными сосудами, действие пониженного барометрического давления, развитие экспериментальной гипертензии, влияние некоторых гормональных препаратов и нарушение питания (Сар-кисов Д.С, Ремезов П.И., I960). Все они, с одной стороны, моделируют заболевания человека, для которых гипертрофия сердца является клинической патологией (недостаточность клапанов аорты и легочной артерии, дефекты меж предсердной и межжелудочковой перегородки, ги-пертиреоз, анемию и т.д.), с другой стороны, - дают возможность изучать гипертрофию сердца как широко распространенное биологическое явление в сравнительном аспекте.
Наиболее часто для изучения механизмов развития гипертрофии используется перевязка различных отделов аорты. Степень увеличения размеров сердца зависит от степени уменьшения просвета сосуда и от продолжительности опыта. По данным Anversa et ai. (1979), уменьшение внутреннего диаметра субдиафрагмального отдела аорты на 64% способствует гипертрофии миокарда в большей степени, чем при стенозе восходящей аорты (Меерсон Ф.З., 1965, 1968, 1973; Саркисов Д.С. и др., 1966; Пауков B.C., Фролов В.А., 1982; Nair et al., 1968; Bing et al., 1971; Page et al., 1972) или брюшного отдела аорты (Офицеров В.Н. и др., 1979; Morkin, Ashford, 1968; Ljun-gqvist, Unge, 1972; Mandache et al., 1972; Jouannot, Hatt, 1975; Jacob et el., 1977; Hatt et al., 1978). Одним из недостатков данной модели является то, что перегрузка сердца возрастает одномоментно, а не постепенно. Однако, несмотря на это, она позволяет исследовать механизмы адаптации сердца в целом и отдельных его компонентов в условиях повышенной функциональной нагрузки. Применяется также модифицированная методика сужения просвета аорты. Так, в экспериментальной модели Goldstein et al. (1974) использован постепенный стеноз аорты от 25 до 75 % в течение периода времени от двух недель до десяти месяцев. Ценность этой модели заключается в снижении послеоперационной смертности и постепенном развитии гипертензии и гипертрофии.
Особый интерес представляет получение гипертрофии миокарда при экспериментальной почечной гипертензии, так как в патогенезе хронической артериальной гипертензии центральное место отводится почке либо как первичному фактору, либо как вторичному, закрепляющему гипертоническое состояние (Постнов Ю.В., 1979). Наиболее часто используется экспериментальная модель почечной гипертензии по Goid-biatt, когда производят одностороннее сужение почечной артерии при неповрежденной второй почке (Goidbiatt I), или почечная гипертен-зия развивается в результате сужения обоих стволов почечных артерий или одной из них с удалением контралатеральной почки (Goidbiatt П) (Jacob et al., 1977; Anversa et al., 1978; Wiener et al., 1979; Kuchii et al., 1981). Считается, что в патогенетическом отношении две последние модели являются менее сложными, чем гипертензия по Goidbiatt I или гипертензия по selye, когда производят сужение просвета аорты между участками отхождения почечных артерий (Постнов Ю.В., 1979), так как массивная потеря натрия через интактную почку резко активирует симпатическую нервную систему и секрецию альдостерона. Сочетание этих факторов с воздействием альдостерона, по-видимому, составляет основу злокачественного те - 12 -чения этой гипертензии. Одной из разновидностей почечной гипер-тензии, получаемой в эксперитленте, является ренопривная сосудистая гипертония (Фролов В.А., Дроздова Г.А., 1982; Frolov, Drozdova, 1979, 1980). В отличие от предыдущих моделей здесь достигается постепенное повышение сосудистого сопротивления, вызванное отсутствием депрессорной функции почек (Ратнер Н.А., 1974). Эта модель дает возможность сравнивать результаты исследования с клиническими данными и изучать общие закономерности и специфические черты развития компенсаторно-приспособительных реакций при остром и хроническом повышении нагрузки на сердце.
Характеристика материала, методика опытов и применяемые методы исследования
Всего в работе было использовано 166 крыс-самцов линии Бистар и SHR (табл. I). Гипертрофию сердца изучали в следущих экспериментальных моделях:
I). В процессе геронтогенеза у 106 интактных крыс линии Вис-тар. Для этого были взяты животные в возрасте 3,5 -4, II, 19 -21, 22 - 23, 24, 26, 27 - 28, 33 и 36 - 37 месяцев. В.И.Махинько и В.Н.Никитин (1975) в постнатальном развитии белых крыс линии Вистар выделяют три фазы жизненного цикла: фазу прогрессивного роста (от рождения до 7 мес жизни), характеризующуюся быстрым увеличением массы тела и размеров животных; фазу стабильного роста (от 7,5 до 20 мес жизни), когда резко уменьшается абсолютный прирост массы и отсутствует линейный рост, и фазу регрессивного роста, для которой характерно уменьшение средней массы тела животных. В исследованиях этих авторов животные вступали в последнюю фазу развития в возрасте 21 мес. Постепенное уменьшение массы тела связывают в основном с потерей жировых запасов, атрофией скелетной мускулатуры и дегенеративными изменениями некоторых органов. Фаза регрессивного роста по темпам потери в весе может быть разделена на 5 периодов: предстарческий 1-й (20,5 - 23 мес), предстарческий 2-й (23,5 - 26 мес), старческий 1-й (26,5 - 29 мес), старческий 2-й (29,5 - 32 мес) и позднестарческий период - долгожители (32,5 - 37 мес). Таким образом, по данной классификации постнатального развития белых крыс в эксперимент были взяты животные, находящиеся в различных фазах роста. Наиболее полно представлена группа крыс в фазе регрессивного роста. В нашей работе животные вступали в эту фазу развития в возрасте 20 мес, средняя масса тела у них уменьшалась на 43 % по отношению к максимальной массе тела (430 г).
2). При экспериментальной артериальной гипертензии у крыс линии Вистар. Артериальную гипертензию воспроизводили у 35 крыс-самцов с исходной массой тела 200,9 + 20,3 г. Для этого первоначально у животных под эфирным масочным наркозом измеряли диаметр участка аорты,расположенного между почечными артериями. Из титановой проволоки сечением 0,1 мм изготовляли 2 - 2,5-витковые спиралевидные кольца. Наложение такого кольца на предварительно мобилизованный участок аорты позволяло сузить диаметр ее просвета на 2/3, что приводило к нарушению кровообращения в левой почечной артерии. Возникающая при этом ишемия пошей создает модель реноваскулярной гипертензии по Селье. После операции животных забивали на 5, 12, 15, 20 и 35 сут. Контролем служили ложнооперированные одновозраст-ные крысы этой же линии. (Операции выполнены канд. мед. наук A.M.Гончаром).
3). При развитии генетически обусловленной артериальной гипертензии у ИНбредных крыс-самцов ЛИНИИ SHR (Spontaneously hypertensive rats). Всего изучено 19 интактных крыс этой линии в возрасте I, 4 и II мес.
Всех животных содержали на стандартной диете и в одинаковых условиях вивария без ограничения воды. Животных периодически взвешивали, оценивали их внешний вид.
Артериальное систолическое давление у крыс с экспериментальной и спонтанной гипертензией измеряли косвенным методом до начала опыта и в сроки забоя животных. Для этого использовали датчик с резиновой манжеткой, который располагали на хвосте животного, находящегося под легким эфирным наркозом. Сигнал от датчика регистрировали на "Мингографе-34" фирмы Elema-Schonander (Швеция).
Качественный анализ структурных изменений миокарда крыс в процессе геронтогенеза
Проведенное нами гистологическое исследование выявило стереотипность структурных перестроек элементов паренхимы и стромы у крыс в процессе старения. Это позволило сгруппировать полученные данные и представить их в следующем виде.
Миокард крыс линии Вистар в возрасте 3,5-4 мес имеет строение, свойственное другим млекопитающим. Кардиомйоциты в субэпикардиальном, среднем и субэндокардиальном слоях миокарда правого и левого желудочков равномерно воспринимают красители (эозин, пикриновую кислоту). На продольных срезах хорошо видна поперечная исчерченность сердечных миоцитов (рис. I). Ядра кардиомиоцитов овальной формы, светлые, содержат небольшие глыбки гетерохроматина и одно-два ядрышка. ШИК-реак-ция выявляет зернистость в кардиомиоцитах всех слоев миокарда. В среднем и субэндокардиальном слоях изредка встречаются сердечные миоци-ты с интенсивной ШИК-реакцией саркоплазмы, не связанной с гликогеном. Ядра в таких клетках пикнотичны. При исследовании в поляризованном свете в сердечных миозитах с гомогенно окрашенной реактивом Биффа саркоплазмой обнаружены контрактуры миофибрилл.
Вены в субэпикардиальном и среднем слоях миокарда расширены и полнокровны. В интрамуральных артериях и артериолах хорошо различаются внутренняя, средняя и наружная оболочки. Внутренняя оболочка (tunica intima) выстлана эндотелиальными клетками, кнаружи от которых располагается внутренняя эластическая мембрана. В артериях и ар-териолах, находящихся в состоянии спазма, ядра эндотелиальных клеток сближены, заметно выдаются в просвет сосудов, эластические мембраны сильно спирализованы. Средняя оболочка (tunica media) состоит, как правило, из 2 - 3 слоев гладкомышечных клеток, имеющих веретеновидную форму и расположенных по спирали. Наружная оболочка (tunica ad-ventitia) представлена рыхлой соединительной тканью, в которой отчетливо различимы тонкие пучки коллагеновых волокон и адвентиндальные клетки. Периваскулярно и перикапиллярно поодиночке или группами располагаются тучные клетки, чаще овальной формы. Цитоплазма большинства лаброцитов заполнена многочисленными гранулами, которые маскируют ядра. В редких случаях отмечается дегрануляция тучных клеток.
Строма миокарда нежная, периваскулярно в интерстициальной ткани видны отдельные пучки коллагеновых волокон. Среди клеточных элементов интерстициальной соединительной ткани чаще всего встречаются фи-бробласты, расположенные между мышечными волокнами.
Гистологическая картина миокарда крыс в возрасте II мес существенно не отличается от таковой у крыс предыдущей возрастной группы. Кардиомиоциты умеренно и равномерно окрашиваются кислыми красителями (эозином и пикриновой кислотой). В различных слоях миокарда (субэпи-кардиальном, среднем и субэндокардиальном) встречаются отдельные кардиомиоциты с контрактурными изменениями миофибрилл, что выражается в изменении тинкториальных свойств этих клеток, в частности в усилении неспецифической (несвязанной с гликогеном) ШИК-реакции и в усилении анизотропии дисков А миофибрилл в поляризованном свете. Во всех слоях миокарда в кардиомиоцитах гликоген при ШИК-реакции выявляется в виде розово-фиолетовых гранул, распределенных большей частью равномерно по всей клетке.
Гистологическое и электронно-микроскопическое исследование миокарда крыс при артериальной почечной гипертензии
В миокарде контрольных животных мышечные волокна равномерно воспринимают гистологические красители (эозин, пикриновую кислоту). На продольных срезах хорошо выявляется поперечная исчерченность (рис. 29). В поляризованном свете отчетливо видны анизотропные диски (А-диски), расстояние между которыми в некоторых мышечных клетках уменьшено. ШИК-реакция в кардиомиоцитах всех слоев миокарда положительна, наибольшая интенсивность ШЖ-реакции отмечена в стенке левого желудочка. Гликоген в сердечных миоцитах выявляется в виде розово-фиолетовых гранул и большей частью равномерно распределен по всей клетке. Ядра кардиомиоцитов овальной формы, ориентированы вдоль продольной оси мышечных клеток. Небольшие улыбки гетерохро-матина сосредоточены в основном около ядерной мембраны. Ядра содержат одно-два ядрышка.
В интрамуральных артериях всех слоев миокарда хорошо различимы внутренняя, средняя и наружная оболочки. Во внутренней оболочке эндотелиальные клетки незначительно выступают в просвет сосудов, внутренняя эластическая мембрана умеренно спирализована. Средняя оболочка образована 2-3 слоями гладкомышечных клеток (в ар-териолах - одним слоем). В наружной оболочке среди тонких пучков коллагеновых волокон располагаются адвентициальные клетки (рис. 30). В межволоконной соединительной ткани видны единичные фибро-бласты, нежные пучки коллагеновых волокон. При окраске толуидино-вым синим периваскулярно выявляются одиночные тучные клетки, содержащие большое число гранул.
Через 5 сут после операции сужения брюшной аорты в миокарде левого желудочка отмечается эозинофилия кардиомиоцитов, расположенных вблизи артерий. В этих же участках при поляризащонно-микро-скопическом исследовании выявляются кардиомиоциты с усиленной анизотропией и сближением дисков А. ШИК-реакция в сердечных миопитах левого желудочка часто не связана с зернистостью, определяемой как гликоген. Ядра кардиомиоцитов умеренно базофильны, в эозинофиль-ных мышечных сегментах пикнотичны.
Кровеносные сосуды полнокровны; отмечаются свежие кровоизлияния в межклеточное пространство. Артерии в состоянии выраженного спазма: эндотелиальные клетки заметно выбухают в просвет сосудов, эластические мембраны сильно спирализованы. В средней оболочке артерий гладкомышечные клетки неравномерно сокращены. Наблюдается отек стенки сосудов. В некоторых случаях (34э79, 35э79) имеет место инфильтрация мононуклеарами стенок сосудов; клеточная реакция стромы в периваскулярной зоне увеличена.
Морфологическое описание тканевой и субклеточной организации миокарда спонтанно гипертензивных крыс
Морфологическое описание ткани миокарда интактных крыс линии Вистар в возрасте 4-6 мес было дано ранее при характеристике двух предыдущих экспериментальных групп, поэтому ниже приводятся результаты светооптического и электронно-микроскопического исследования миокарда крыс линии SHR.
У спонтанно гипертензивных крыс в возрасте І мес кардиомиоциты в левом и правом желудочках, межжелудочковой перегородке и капиллярных мышцах сохраняют нормальное строение. В продольно срезанных мышечных волокнах отчетливо видна поперечная исчерченность. В редких случаях (206э81) в среднем слое миокарда встречаются кар-диомиоциты, более интенсивно связывающие кислые красители (эозин, пикриновую кислоту). Ядра в таких мышечных клетках пикнотичны. При исследовании в поляризованном свете в клетках с выраженной ацидофилией обнаружены изменения миофибрилл по контрактурному типу. В некоторых случаях (207э81, 208э81) в среднем слое миокарда левого желудочка мышечные волокна имеют "волнообразный" внешний вид. Иногда (205э81) в межжелудочковой перегородке в небольшом участке, прилегающем к фиброзному кольцу, наблюдаются хаотично ориентированные, не собранные в мышечные волокна кардиомиоциты. Строма миокарда содержит немногочисленные коллагеновые волокна и большое количество фибробластов.
В миокарде 1-месячных крыс линии SHR видны свежие кровоизлияния в межмышечную ткань, отмечаются нарушения гемодинамики. Вены, особенно в субэпикардиальном слое миокарда левого и правого желудочков, значительно расширены и полнокровны. Интрамуральные артерии большей частью в состоянии спазма или вторичного пареза, неравномерно полнокровны. Эндотелиальные клетки артерий выбухают в просвет сосудов (рис. 53). Гладкомышечные клетки в стенке артерий неравномерно сокращены, иногда вакуолизированы, отечны. Внутренние эластические мембраны артерий неравномерно спирализованы. Наружная оболочка сосудов вследствие их спазма несколько увеличена, содержит нежные коллагеновые волокна и небольшое количество адвентициальных клеток.
При микроскопическом исследовании парафиновых и полутонких срезов миокарда 4-х и 11-и месячных крыс линии SHR отчетливо видна гипертрофия мышечных волокон (рис. 54). В миокарде этих животных возрастает количество эозинофильных мышечных сегментов (особенно в средней зоне миокарда левого и правого желудочков). Это связано с увеличением численности сердечных миопитов, находящихся в состоянии сокращения. В поляризованном свете в таких клетках усилена анизотропия дисков А, отмечается сближение или даже полное слияние анизотропных дисков (сегментарные контрактуры I, Пи Ш степени). Возрастает полиморфизм ядер кардиомиоцитов.
В толще миокарда левого и правого желудочков видны свежие кровоизлияния. Вены в субэпикардиальном слое значительно расширены и полнокровны. Интрамуральные артерии и артериолы в состоянии выраженного спазма. У крыс SHR в возрасте 4 мес в стенке артерий наблюдается утолщение и мультипликация эластических мембран, которые вследствие спазма неравномерно спирализованы. Гладкомышечные клетки артерий неравномерно сокращены, часто дистрофически изменены. Отмечается гипертрофия и гиперплазия гладкомышечных клеток, что приводит к сужению просвета сосудов (рис. 55). У
