Введение к работе
Актуальность проблемы, цель и задачи работы. К настоящему времени благодаря применению методов пространственных реконструкций на основе ультратонких серийных срезов, высоковольтной электронной микроскопии, методов фазово-контрастной и флуоресцентной микроскопии, накоплен большой объем экспериментальных данных о существовании особого типа организации митохондриального аппарата, когда вместо мелких одиночных разрозненных митохондрий в клетке присутствует сложная митохондриальная система - митохондриальный рети-кулум, охватывающий значительный объем. Так, в скелетной мышце человека и животных гигантские разветвленные митохондрии объединением посредством межмитохондриальных контактов (ММК) образуют сложную систему митохондриального ретикулума (Бакеева и др., 1977; Kirkwood et al., 1986). В кардиомиоцитах (КМЦ) позвоночных животных митохондриальный ретикулум представлен многочисленными сравнительно мелкими неразветвленными митохондриями, объединенными посредством ММК (Бакеева и др., 1982). Биологический смысл такой сложной организации митохондриального аппарата был предсказан В.П.Скулачевым на основе хемиоосмотической теории (Скулачев, 1969). Согласно представлениям Скулачева, электрохимический протонный градиент, возникающий в какой-либо точке внутренней митохондриаль-ной мембраны, распределяется по всей поверхности мембраны и синтез АТФ может происходить в той точке цитоплазмы, где это необходимо. То есть объединенная система мембран митохондриального ретикулума может рассматриваться как система «электрических проводов», пронизывающих всю клетку. Очевидно, что такая структура митохондриального аппарата актуальна в условиях, когда необходима кооперация и синхронизация в работе структурных компонентов клетки, как, например, в скелетных или сердечных мышцах. Поэтому для понимания функционального значения существования в клетке единой системы митохондриального ретикулума чрезвычайно важно исследование структуры митохондриального аппарата КМЦ в условиях патологии. В связи с этим представляется перспективным сравнительное исследование структуры митохондриального аппарата КМЦ человека и крысы при алкогольной кардиомиопатии (АКМП). Данное исследование важно как в теоретическом отношении - для изучения связи нарушений метаболических процессов клетки и изменения структуры митохондриального аппарата при развитии патологических явлений, так и для нужд практической медицины, поскольку исследование биоптатов сердечной мышечной ткани имеет важнейшее значение в комплексе диагностических процедур для ряда заболеваний, а также может служить основой прогноза послеоперационного течения в кардиохирургии.
Цель исследования состояла в электронно-микроскопическом исследовании особенностей ультраструктуры митохондриального аппарата КМЦ в условиях патологии, при АКМП. Были поставлены следующие задачи исследования:
1. исследовать пространственную организацию митохондриального
аппарата КМЦ человека при АКМП;
-
исследовать ультраструктуру митохондрий КМЦ человека при АКМП;
-
сравнить изменения ультраструктуры митохондриального аппара-та,КМЦ человека при АКМП с состоянием ультраструктуры митохондриального аппарата КМЦ крысы при экспериментальной АКМП;
4. провести прицельное электронно-микроскопическое и цитохимиче
ское исследование ультраструктуры ММК.
Научная новизна. Впервые проведено подробное целенаправленное исследование ультраструктурной организации митохондриального аппарата КМЦ при АКМП. Установлены основные закономерности структурно-функциональных перестроек митохондриальной системы КМЦ человека и крысы при АКМП. Впервые показано наличие в интактной ткани всех, изученных на моделях изолированных митохондрий и изолированных кусочков ткани функционально-зависимых взаимопереходных состояний ультраструктуры митохондрий, что указывает на функциональную гетерогенность популяции митохондрий, возникающую в КМЦ в результате нарушения единой митохондриальной системы при АКМП. Впервые доказано митохондриальное происхождение липофусциновых гранул в КМЦ человека и крысы при АКМП. Впервые установлено, что ММК образованы соединением не только наружных, но и внутренних мембран контактирующих митохондрий. В ММК, так же как и в межклеточном плотном контакте, выявлены «точки слияния» митохондриальных мембран. Впервые проведено цитохимическое исследование ММК КМЦ крыс с использованием коллоидного лантана. Обнаруженное отложение лантана соответствует «точкам слияния» митохондриальных мембран в зоне ММК. В КМЦ крыс с экспериментальной АКМП лантан не выявляет зоны ММК.
Практическая ценность работы. Настоящее исследование, проведенное на материале биоптатов пациентов с АКМП, дает уникальную возможность оценки состояния ультраструктуры митохондриального аппарата КМЦ в условиях реальных процессов, протекающих in vivo. Установленные в работе закономерности изменений структуры митохондриального аппарата КМЦ человека и крысы при АКМП могут использоваться при изучении и интерпретации ультраструктуры митохондрий в различных исследованиях клеток и тканей, а также могут служить для верификации диагнозов заболеваний сердца, для составления послеоперационных прогнозов.
Апробация работы. Материалы работы были представлены на: Всероссийской конференции: Прикладные аспекты исследований скелетных, сердечных и гладких мышц (Пущино, 1996); Втором съезде биохимического общества (Москва, 1997); Первом конгрессе ассоциации кардиологов стран СНГ (Москва, 1997); XVII Российской конференции по электронной микроскопии (Черноголовка, 1998); III International Congress of Pathophysiology (Lahti, Finland, 1998); Научной конференции российского и московского общества патологоанатомов. «Актуальные вопросы сердечно-сосудистой патологии» (Москва, 1998); I Всероссийской конференции «Клинические и патогенетические проблемы нарушений клеточной энергетики (митохондриальная патология)» (Москва, 1999). Структура и объем работы. Диссертация состоит из разделов: «Ведение», «Обзор литературы», «Материалы и методы исследования», «Результаты», «Обсуждение», «Выводы», «Список литературы». Работа изложена на 197 страницах, включает 65 рисунков, список литературы содержит 305 ссылок.
