Введение к работе
Актуальность темы. Проблема роста занимает ключевую позицию в решении задач, стоячих,в первую очередь, перед биологией развития, но от прогресса, достигнутого в этой области знаний, во многом зависят успехи изучения процессов регенерации, старения, канцерогенеза и пр.
В развитие теоретических представлений о росте целостных организмов внесли вклад многие видные ученые (Шмальгаузен И.И., 1928, 1935а,6} 1938; Лазарев П.П.,1945; Зотин А.И.,1974; Ав-тандилов Г.Г.,1975; Аршавский И.А.,1960,1975; Ыииа М.В., Клеве-заль Г.А.,1976; Minot,1907; Robertson,1926; Bertalanfy,1938; 1960; Medawar,1941,1945; Brody,1945; Needham,1964 et al.).
Формирование нового направления в морфологии, связанного с изучением тканевого гомеостаза (Саркисов Д.С.,1977), показало перспективность выяснения взаимодействий структурных компонентов органов ро временном аспекте. В рамках этой проблемы первоочередными задачами гистологии являются определение не только и не столько качественных, но, главным образом, количественных характеристик роста и старения тканей, в том числе миокарда.
Принято считать, что сердце относится к наиболее всесторонне изученным органам.Как ни какая другая ткань миокард привлекает внимание гистологов и патоморфэлогов, биологов различного профиля.
Тщательно изучена ультраструктура нормального миокарда (Саркисов С.Д., Втюрин Б.В.,1967; Глаголева В.В., Чечулин Ю.С., 1968; Струков А.И., Пауков B.C.,1969; Митин К.С.,1974;Серов В.В. Пауков В.С, 1975; Афанасьев Ю.И.,Горячкина В.Л.,1977; Цагарели 3.Г.,1977; Румянцев .,1982; McNutt,1969; Simpson et al., 1973; Хехт A.,1975 и многие другие). Тем не менее и по сей день остается много неизученных принципиально важных вопросов, существуют большие пробелы в сведениях о структурных (тканевых,клеточных, субклеточных) основах роста миокарда в позднем пост-натальном онтогенезе.
Рост органов и тканей можно определить как процесс, приводящий к увеличению их объема и массы. В большинстве случаев это увеличение идет параллельно увеличению числа клеток.Вопрос, насколько согласуется с этим положением рост миокарда взрослых млекопитающих, изучен слабо, поскольку долгое время считалось, что кардиомиоциты желудочков сердца взрослых животных не способ-
ны к пролиферации (Аничков Н.Н.,1912; Crundmann,l951; Linzbaoh,1955; Goss,1967; Cameron,1971).
В старческом периоде жизни во многих органах и тканях происходит уменьшение числа паренхиматозных клеток. Обусловлено ли это случайной гибелью или элиминация предусматривается "программой" старения - один из кардинальных вопросов (Стрелер Б.,1964; Лэмб М.,1980; Hinsull,Bellamy,1981 ; Kirkwood,1984; Johnson,1985j Pioli et al.,1986; Horton, Lindner, 1987), с ним же тесно связан неизученный вопрос о том, отражается ли на морфологических характеристиках клеток и тканей явление долгожительства.
Ответы на поставленные вопросы могут быть получены при использовании современных количественных методов исследования. К ним, в первую очередь, относится стереологический и морфомет-рический анализ (Глаголев А.А.,1941; Салтыков С.А.,1970; Автан-дилов Г.Г.,1973;1977; Автандилов Г.Г. и др.,1984; Христолюбива Н.Б.,1977; Васильев Г. и др.,1977; Гнатюк Ы.С.,1983; Непомнящих Л.М. и др.,1984; Ковешников В.Г., Гнатюк М.С,1986; Гуцол А.А.,1987; Underwood,1970; Aherne,1970; Weibel,1972), применяемый для определения сдвигов равновесия тканевых и субклеточных структур при физиологических, адаптационных и патологических процессах. Существенно дополняет стереологические исследования метод щелочной диссоциации фиксированных тканей (Белов Л.Н. и др.,1975; Коган М.Е. и др.,1976; Бродский В.Я. и др.,1983), с помощью которого возможно определение количественных и качественных характеристик популяции паренхиматозных клеток (Семенова Л.А. и др.,1986).
Лабораторные животные, преимущественно мелкие грызуны, оказались удобным объектом для моделирования ряда свойственных человеку заболеваний сердечно-сосудистой системы, хотя полный перенос на человека данных, полученных на крысах и мышах, не всегда возможен. В частности изучение ранних этапов пост-натального онтогенеза сердца крыс и человека показало существенные различия, касающиеся явлений полиплоидии и многоядерности кардиомиоцитов (Румянцев П.П.,1982). Тем не менее, большинство экспериментов проводится, как правило, на половозрелых крысах, а в геронтологических исследованиях используются животные старческого и предельно старческих возрастов, и поэтому необходимы сведения о "норме" роста и старения сердца, присущей этим
животным.
Цель и задачи исследования. Основной целью настоящей работы является проведение комплексного изучения миокарда белых крыс Вистар на последовательных этапах позднего постнатального онтогенеза, начиная с молодого и кончая предельно старческими возрастами.
В соответствии с целью настоящей работы были поставлены следующие задачи:
-
провести стереологический анализ тканевой организации миокарда и ультраструктуры кардиошоцитов раздельно левого и правого желудочков сердца;
-
провести количественный и качественный морфологический анализ левожелудочковых и правожелудочковых кардиомиоцитов у тех же животных с применением метода щелочной диссоциации фиксированного миокарда;
-
используя данные морфологического, морфометрического стереологического и цитологического исследований определить структурные признаки роста и старения у белых крыс с нормальной и увеличенной продолжительностью жизни.
Научная новизна.В данной работе впервые определен на уровне световой и электронной микроскопии комплекс количественных морфологических признаков старения тканей й кардиомиоцитов и выявлены различия между тканевой организацией миокарда желудочков у крыс нормо- и долгожителей. Впервые показано, что к старости исчезают (достоверные в молодом возрасте) различия между относительными стереологическими показателями тканевых компонентов и ультраструктур кардиомиоцитов левого и правого желудочков сердца. С помощью анализа абсолютных показателей установлено, что рост и снижение массы миокарда обоих желудочков прямо зависят от изменений массы мышечной ткани, а абсолютный суммарный объем капилляров у крыс в позднем постнатальноы онтогенезе не меняется. Впервые изучены стереологические и цитологические параметры миокарда правого желудочка сердца крыс в возрастном аспекте. Впервые установлена цикличность процессов роста объема кардиомиоцитов, пролиферации и физиологического уменьшения численности этих клеток у половозрелых крыс и асин-хронность этих циклов в левом и правом желудочках сердца. Впервые использовано сочетание методов стереологии и щелочной диссоциации фиксированного миокарда для изучения роста и старения сердца, что позволило получить принципиально новые све-
дения о возрастной динамике тканевых реорганизаций миокарда и ультраструктуры кардиомиоцитов в ходе позднего постнатального онтогенеза.
Практическая ценность. Результаты исследования представляют собой разработку морфологических критериев роста и старения миокарда взрослых крыс Вистар с учетом динамики численности популяции и индивидуального роста объема кардиомиоцитов. Полученные новые данные расширяют представления о составляющих нормального (полокительного и отрицательного) роста мышечной ткани сердца крыс и могут способствовать более полному пониманию механизмов патологических процессов: гипертрофии, атрофии и их особенностей у человека.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Положительный и отрицательный рост сердца крыс в позднем постнатальном онтогенезе определяется изменениями абсолютной суммарной массы мышечной ткани при постоянстве абсолютной суммарной массы ткани капилляров и соединительнотканного компонента миокарда желудочков.
-
Рост массы мышечной ткани в левом и правом желудочках сердца крыс протекает асинхронно и характеризуется чередованием циклов клеточной пролиферации и увеличения объема кардиомиоцитов.
-
Старение миокарда проявляется комплексом тканевых, клеточных и внутриклеточных перестроек в миокарде. Старческие изменения прогрессируют с возрастом и более выражены в правом желудочке сердца крыс.
Апробация работы.Материалы диссертации доложены на Ш Всесоюзной конференции "Ультраструктурные основы патологии сердца и-сосудов" (Тбилиси,1985), I Сьезде геронтологов и гериатров УССР (Киев,1988), ІУ Всесоюзной конференции "Ультраструктурные основы патологии органов и тканей" (Тбилиси,1989).
Публикации. Опубликовано 6 работ по теме диссертации.
Объем и структура диссертации.Содеркание изложено на 172 страницах машинописного текста и включает в себя введение, обзор литературы (I глава), I главу материалов и методов исследования, 3 главы собственных исследований, обсуждение получен-' ных результатов (I глава), выводы и список литературы.
Текст иллюстрирован 76 таблицами и 33 рисунками (микрофотографии, электродаграммы, графики). Указатель литературы включает 167 отечественных и 213 иностранных работ. Весь мате--' 4
риал, представленный в диссертации, получен, обработан и проанализирован лично автором.