Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 13
1.1. Морфофункциональные изменения в сердце и коронарных артериях при внезапной смерти от ИБС 13
1.2. Роль нарушений липидного метаболизма в патогенезе ВСС 19
1.3. Роль алкогольной интоксикации в патогенезе ВСС 23
1.4. Морфология и биохимия центральных нервных структур при внезапной сердечной смерти 26
2. Материалы и методы исследования 35
3. Результаты собственных исследований 43
3.1. Особенности структурно-биохимических изменений центральных нервных образований при ВСС 43
3.1.1. Морфологические изменения гипоталамуса при ВСС..43
3.12. Изменения липидного и фосфолипидного состава гипоталамуса при ВСС 45
3.1.3. Морфологические изменения гиппокампа при ВСС 54
3.1.4. Изменения липидного и фосфолипидного состава гиппокампа при ВСС 55
3.2. Особенности структурно-биохимических изменений центральных нервных образований при алкогольной интоксикации 64
3.2.1. Морфологические изменения гипоталамуса при алкогольной интоксикации 64
3.2.2. Изменения липидного и фосфолипидного состава гипоталамуса при алкогольной интоксикации 65
3.2.3. Морфологические изменения гиппокампа при алкогольной интоксикации 72
3.2 4. Изменения липидного и фосфолипидного состава гиппокампа при алкогольной интоксикации 73
3.3. Морфологические и биохимические изменения гипоталамуса и гиппокампа при экспериментальной атерогенной дислипопротеинемии 80
3.3.1. Морфологические изменения гипоталамуса при экспериментальной атерогенной дислипопротеинемии 80
3.3.2. Изменения липидного и фосфолипидного состава гипоталамуса при экспериментальной атерогенной дислипопротеинемии 81
3.3.3. Морфологические изменения гиппокампа при экспериментальной атерогенной дислипопротеинемии 89
3.3.4. Изменения липидного и фосфолипидного состава гипоталамуса при экспериментальной атерогенной дислипопротеинемии 89
4. Обсуждение результатов исследования 98
4.1. Структурно-метаболические изменения гиппокампа и гипоталамуса при ВС от ИБС 98
4.2. Роль длительного употребления алкоголя в формировании структурно-метаболической основы центральных механизмов ВСС 102
4.3. Роль атерогенной гиперлипопротеинемии в формировании структурно-метаболической основы центральных механизмов ВСС 105
5. Выводы 107
6. Список литературы 109
7. Приложение 132
- Роль нарушений липидного метаболизма в патогенезе ВСС
- Морфология и биохимия центральных нервных структур при внезапной сердечной смерти
- Изменения липидного и фосфолипидного состава гиппокампа при ВСС
- Изменения липидного и фосфолипидного состава гиппокампа при алкогольной интоксикации
Роль нарушений липидного метаболизма в патогенезе ВСС
Как известно, в развитии ИБС большое значение имеют условия, «подготовленные атеросклерозом» [100, 140, 147, 156, 161,179]. В связи с этим далеко не последнюю роль в танатогенезе ВС от ИБС играют расстройства липидного метаболизма. Так, высказывается мнение о том, что в патологических условиях развитию кардиальных аритмий способствует существование метаболической гетерогенности различных отделов нормального сердца [131]. При этом имеются убедительные доказательства значительных различий многих показателей липидного метаболизма в разных отделах миокарда [94,169].
Танатогенетическая значимость расстройств обмена жиров подтверждается результатами биохимических исследований различных органов и тканей людей, умерших внезапно от ИБС. При ВСС были выявлены значительные нарушения содержания основных фракций липидов и ЛП в плазме [2, 3, 38, 52, 77, 145] и форменных элементах крови [55]. Изменения липидного состава плазмы крови лиц, умерших внезапно от ИБС, характеризуются атерогенной ДЛП, преимущественно IV типа, и существенным нарастанием уровня СЖК [44, 49]. Увеличение плазменной концентрации СЖК является также единственным отличием липидограммы больных ИБС с экстрасистолией по сравнению с таковой у больных ИБС без аритмий [8]. В то же время достоверно подтвержден факт существования прямой корреляционной связи между повышением количества СЖК в плазме крови и возникновением аритмий вплоть до фибрилляции желудочков, у больных инфарктом миокарда и животных с экспериментальной окклюзией коронарных артерий [160, 171].
Наступлению ВС от ИБС предшествуют и выраженные нарушения липидного метаболизма сердечной мышцы, причем направленность этих биохимических изменений в различных мембранных структурах кардиомиоцитов при ВСС во многом неодинакова [7]. Так, в митохондриях обнаружены признаки распада мембранных ФЛ, характеризующиеся уменьшением количества их основных фракций и нарастанием концентрации лизоформ ФЛ и СЖК. Напротив, в саркоплазматическом ретикулуме содержание ФЛ, СЖК и ХС - основных компонентов биомембран - возрастало, что, вероятно, является следствием усиления их синтеза в результате развития при ИБС гипертрофии сердечной мышцы [7, 44].
Танатогенетическая значимость указанных обменных нарушений определяется в первую очередь известным кардиотоксическим (включая аритмогенный) эффектом избытка СЖК и некоторых лизофосфатидов [148, 149, 170, 172]. Аритмогенное влияние больших количеств СЖК связывается со способностью этой фракции липидов нарушать посредством дестабилизации мембранных ферментных систем функционирование в кардиомиоцитах кальциевого насоса [140]. Этот обменный сдвиг в сочетании с развивающимся при тканевой ишемии метаболическим ацидозом значительно изменяет клеточную проницаемость для ионов калия, что создает условия для возникновения электрофизиологических нарушений по типу re-entry [131]. Из группы лизофосфолипидов к числу биохимических медиаторов «злокачественных» сердечных аритмий относят ЛФХ и ЛФЭА [12, 154, 158]. Аритмогенный эффект этих соединений также связывается с их способностью изменять катионную проницаемость мембранных структур [148]. В ишемизированном миокарде происходят изменения в количественном содержании других высоко биологически значимых липидов, например, ФЛ и ТГ, что имеет определенное танатогенетическое значение [114,115,143].
Как правило, наличие «угрожающих» аритмий отчетливо связано с повышенным риском ВС у больных ИБС или у лиц, не имеющих проявлений коронарной недостаточности, но находящихся под действием главных факторов риска ее развития. Среди последних наиболее распространены атерогенная ДЛП и длительный прием алкоголя. Причем, при отсутствии этих и других факторов риска развития острой коронарной недостаточности наличие электрической нестабильности сердца не увеличивает опасность ВСС [80]. Установлено, что гиперхолестеринемия является обязательным компонентом во всех комбинациях факторов риска ВС от ИБС [42, 70]. Выявлена прямая зависимость между повышением концентрации ХС и ЛПНП в плазме крови и увеличением частоты возникновения ВС от ИБС у мужчин в возрасте 35-64 лет [157]. Нарастание плазменной концентрации р-ЛП, ХС и его фракций обнаружено и при исследовании липидограммы крови лиц, умерших внезапно от ИБС [44, 49, 52, 107]. В тех случаях, когда уровень ХС в плазме крови остается нормальным, важным фактором риска ВСС может явиться гипоальфахолестеринемия, выявленная у 75% лиц, умерших внезапно от ИБС [2]. В условиях эксперимента было доказано, что атерогенная ДЛП, характеризующаяся преимущественным нарастанием уровня богатых ТГ ЛПОНП, обладает способностью потенцировать аритмогенный эффект высоких концентраций катехоламинов [46]. Одним из путей реализации кардиотоксического эффекта ГЛП является возникновение под ее влиянием выраженных обменных нарушений в миокарде. Причем уже на самых ранних стадиях атерогенеза в мышце сердца возникает ряд метаболических расстройств, относящихся по современным представлениям, к обменным предпосылкам формирования функциональной недостаточности кардиомиоцитов. Речь идет о нарастании концентрации ХС, СЖК, ТГ, распаде митохондриальных ФЛ, нарушении процесса компарт-ментализации ионов кальция и модификации активности ряда ключевых ферментных систем [45, 107,166].
Морфология и биохимия центральных нервных структур при внезапной сердечной смерти
В настоящее время принято считать, что электрофизиологические изменения в миокарде при ВСС являются лишь финалом сложных структурно-метаболических и функциональных изменений, предшествовавших смертельному исходу [43]. Именно поэтому изучение сосудов и мышцы сердца в контексте танатогенеза и диагностики ВСС целесообразно сочетать с исследованиями других систем организма. Особенно значимым в этом плане является изучение ЦНС, поскольку высокая чувствительность сердечно-сосудистой системы к центральным коррегирующим воздействиям является одним из условий ее стабильного функционирования. Конкретнее, необходимо выявление факторов, вызывающих рассогласование между электрофизиологическими процессами в миокарде и эфферентной импульсацией из центральных управляющих работой сердца структур [59, 82, 97, 132]. В соответствии с данной задачей теоретически и практически важным представляется исследование роли гипоталамуса и гиппокампа в патогенезе ВС от ИБС. При этом предметом изучения должны быть структура, метаболизм и функция указанных нервных образований. Появление фибрилляции желудочков при ишемизации миокарда обычно связано с дополнительным вмешательством различных экстракардиальных факторов, существенно модифицирующих электрическую активность сердца. Ведущая роль среди них принадлежит влиянию высшего вегетативного центра организма -гипоталамуса [88]. Действительно, Verrier и соавт. [181], Lown и соавт. [164] показали, что фибрилляция желудочков у животных с гипоксией миокарда развивается только при дополнительном раздражении различных областей гипоталамуса.
В литературе имеются сведения об особенностях морфологической картины гипоталамуса при острой сердечной недостаточности, включая ВСС. Так, остро возникшее расстройство кровообращения проявляется в нейроцитах гипоталамуса развитием их отека [19, 20, 24, 31, ИЗ, 137]. При этом одни авторы указывают на диффузный характер этих патологических изменений со значительными периглиальными и периваскулярными реакциями, очаговыми геморрагиями и резкой дистонией сосудов всего микроциркулярного русла [24]; другие исследователи сообщают о преимущественно очаговом характере отека нейроцитов [124]. Кроме того, при ВСС в клетках ГТНС выявлен широкий спектр изменений, свидетельствующий о раздражении и повреждении нейроцитов [13], их гиперсекреции или функциональном истощении [1, 14, 15, 24, 85, 88, 95, 137]. При этом многие нейроны имели гиперхромные ядра с четко контурируемыми ядрышками. Достаточно часто при ВС от ИБС в клетках ЦНС встречаются очаги тотального хроматолиза [124] и практически не встречаются «ишемизированные клетки» [95]. Так, Т. М. Уткина и соавт. [124] установили, что характер структурных изменений гипоталамуса при смерти от острого отравления этанолом и ИБС во многом одинаков и сводится к проявлениям измененной секреторной активности, сосудистым и дистрофическим нарушениям. В то же время тяжесть и распространенность этих процессов была значительнее при алкогольной интоксикации. Возможно, эти различия объясняются развитием при ИБС выраженной реакции адаптации, реализуемой через изменения функциональной активности ГТНС [13].
Вместе с тем следует отметить, что в приведенных работах преимущественно использовались классические нейро-морфологические методики (окраска по Нисслю и импрегнация солями тяжелых металлов), которые не позволяют в достаточно полной степени составить представление об интенсивности секреторных процессов [87]. Наиболее информативными в этом плане являются результаты электронной микроскопии, позволяющие на ультраструктурном уровне оценить функциональное состояние нервных клеток. Этот вывод тем более важен, так как структурный анализ ГТНС признается весьма перспективным для решения танатогенетических вопросов [87]. Установлено, что характер морфологических изменений нейросекреторных ядер гипоталамуса зависит от времени, прошедшего от начала развития смертельных осложнений до наступления смерти [15, 85, 88]. При острой сердечно-сосудистой недостаточности первые структурные проявления реакции ГТНС выявляются в секреторных ядрах гипоталамуса в первые часы от начала развития смертельных осложнений [15, 85]. Основными морфологическими критериями, характеризующими функциональное состояние гипоталамуса, являются стадии секреторного цикла. А. Л. Поленов [87] приводит рабочую схему этого процесса, разделяя его на 5 периодов: состояние покоя, начало синтеза, наполнение, выведение и опустошение. При быстрой смерти от механической травмы изменения в секреторных нейронах гипоталамуса соответствуют состоянию «покоя» «начало синтеза» [85]. Это позволяет расценить такую морфологическую картину нейронов как близкую к нормальному физиологическому состоянию, т. е. как эталон для оценки динамики функционального состояния системы [85, 88]. При быстрой смерти от острой коронарной недостаточности (до 10 минут) в нейронах ядер гипоталамуса не удалось отметить морфологических признаков реакции на развитие ишемии миокарда [88]. С увеличением времени от начала приступа стенокардии до наступления смерти (0,5-1,5 часа) в ГГНС появляются морфологические признаки повышения функциональной активности нейронов и увеличения нейросекреции. Через 3 часа и более от начала ИБС количество признаков повышенной секреции увеличивается, но в то же время у части нейронов фаза повышенной активности сменяется функциональным истощением [88].
Изменения липидного и фосфолипидного состава гиппокампа при ВСС
Микроскопическая картина гиппока: ла характеризовалась умеренным диффузным периваскулярным и перицеллюлярным отеком. Выявлялось полнокровие вен и спазм артериол. Нейроны гиппокампа были представлены клетками с 2-3 отростками, имеющими овальную или треугольную форму. Преобладали темноокрашенные клетки (по Нисслю) (рис. 8). Часть нейронов подвергалась острому набуханию: тела клеток округлялись, вокруг ядра наблюдалось просветление цитоплазмы. Встречались нейроциты с периферическим хроматолизом, сочетавшимся с гиперхромией центральных отделов цитоплазмы. У других нейронов наблюдались признаки раздражения: ядра смещались на периферию, отмечалось просветление центральных отделов цитоплазмы, причем ядрышко сохраняло центральное расположение. Изредка встречались хронические изменения в виде саттелитоза отдельных нейронов, нейронофагии. Глиоциты имели округлую форму, темную цитоплазму и светлое ядро.
При электронной микроскопии в нейроцитах аммонова рога обнаруживалось набухание митохондрий, редукция центральной части матрикса в них, увеличение числа лизосом и крупновакуолярная организация эндоплазматической сети с хлопьевидными включениями в просвете канальцев. Ядерный хроматин мелкими глыбками конденсировглся на кариолемме, наблюдалось изменение формы ядра. Появлялись вакуоли (рис. 9, 10).
Результаты изучения ультраструктуры гиппокампа указывают на наличие дистрофических изменений в нервных клетках при ИБС, что может свидетельствовать о снижении интенсивности внутриклеточных секреторных процессов. Данный вывод подтверждается следующими морфологическими изменениями в нейроцитах: уменьшением количества митохондрий, появлением многочисленных лизосом, хлопьевидными включениями в канальцах и вакуолизацией эндоплазматической сети, изменением формы ядра [16,96,98,103,121].
Обнаруженные у лиц, умерших внезапно от ИБС, признаки дистрофических изменений гиппокампа, сочетались с нарушением его липидного и фосфолипидного состава. Результаты биохимического исследования данной структуры при ВСС и смерти от травматических повреждений представлены в таблицах 3,4 и рисунках 11,12.
Как видно из данных таблицы 3, уменьшение общих липидов гиппокампа при ВСС по сравнению с контрольными показателями (с 3,116 ± 0,17 г/г белка до 2,243 ± 0,115 г/г белка; Р 0,001 ) отмечалось за счет заметного снижения концентрации ФЛ (с 1,144 ± 0,114 г/г белка до 0,761 ± 0,036г/г белка; Р = 0,003), свободного ХС (с 0,798 ± 0,064 г/г белка до 0,576 ± 0,027 г/г белка; Р = 0,003) и и СЖК (с 0,308 ± 0,04 г/г белка до 0,216 ± 0,016 г/г белка; Р = 0,04). В свою очередь, падение уровня ФЛ вызвано уменьшением количества ЛФС (с 0,071 ± 0,008 г/г белка до 0,041 ± 0,004 г/г белка; Р = 0,003 ), ЛФХ (с 0,153 ± 0,027 г/г белка до 0,089 ± 0,006 г/г белка; Р = 0,03 ), СФМ (с 0,259 ± 0.038 г/г белка до 0,13 ± 0,012 г/г белка; Р = 0,03) и ФХ (с 0,305 ± 0,04 г/г белка до 0,194 ± 0.016 г/г белка; Р = 0,014).
Таким образом, при ВСС установлен различный характер изменения липидного состава гипоталамуса и гиппокампа. Если нарушение липидного компонента цитоструктур гипоталамуса было связано со всеми липидными фракциями, то метаболические расстройства в гиппокампе касались преимущественно обмена фосфолипидов, холестерина и свободных жирных кислот. При этом содержание общих липидов и их индивидуальных липидных фракций в нейроцитах гипоталамуса при ИБС возрастало, а количество липидов (ФЛ, СХС, СЖК, ЛФС, ЛФХ, СФМ и ФХ) в клетках гиппокампа человека при данной патологии уменьшалось.
Выявленный нами при ВСС разный характер изменения липидного состава гипоталамуса и гиппокампа сочетался с различной морфологической ультраструктурной патологией этих нервных образований, что косвенно свидетельствует о разнонаправленности их функциональной секреторной активности.
Изменения липидного и фосфолипидного состава гиппокампа при алкогольной интоксикации
В гиппокампе людей, длительно употреблявших этиловый спирт, обнаруживались выраженные сосудистые расстройства в виде венозного полнокровия, интенсивного периваскулярного и перицеллюлярного отека и единичных периваскулярных кровоизлияний из неизмененных эритроцитов. В капиллярах микроциркуляторного русла отмечались явления стаза. Большинство нейроцитов гиппокампа характеризовалось наличием выраженного хроматолиза. При этом гиперхромные и сморщенные клетки встречались относительно редко. Небольшим было и число клеток, находящихся в состоянии острого набухания.
При электронной микроскопии в цитоплазме нейроцитов были обнаружены единичные митохондрии с расплавленным матриксом, фрагментация канальцев эндоплазматической сети, свободное расположение рибосом. В цитоплазме появлялись вакуоли (рис. 16).
Таким образом, микроскопическая и ультраструктурная картина гиппокампа людей, употреблявших алкоголь в течение длительного времени, характеризовалась выраженными нарушениями, носившими дистрофический характер и свидетельствовавшими о функциональной патологии этой центральной нервной структуры.
Результаты исследования влияния алкоголя на липидный и фосфолипидный состав гиппокампа человека представлены в таблицах 7, 8 и рисунках 17 и 18.
В нейроцитах гиппокампа лиц, длительно употреблявших спиртные напитки, выявлено статистически достоверное уменьшение, по сравнению с аналогичными контрольными показателями количества общих липидов (с 3,116 ± 0,17 г/г белка до 2,482 ± 0,211 г/г белка; Р = 0,03), за счет снижения концентрации ФЛ (с 1,144 ± 0,114 г/г белка до 0,834 ± 0,074 г/г белка; Р = 0,03) (таблица 7, рисунок 17).
Уменьшение количества ФЛ в гиппокампе при алкогольной интоксикации было обусловлено падением уровня всех фракций. Однако, достоверный характер носило лишь снижение уровня ЛФС (с 0,071 ± 0,008 г/г белка до 0,046 ± 0,007 г/г белка; Р = 0,03) и СФМ (с 0,259 ± 0,038 г/г белка до 0,161 ± 0,011 г/г белка; Р = 0,02) (таблица 8, рисунок 18).
Таким образом, у лиц, злоупотреблявших при жизни этиловым спиртом, выявлены выраженные изменения липидного и фосфолипидного состава нейроцитов гиппокампа и гипоталамуса. Данные биохимические нарушения носили в указанных нервных образованиях различный характер и выражались в уменьшении количества липидных и ФЛ фракций в гиппокампе и их увеличении в гипоталамусе. При алкогольной интоксикации установлены и выраженные структурные изменения гипоталамуса и гиппокампа человека. В частности, обнаружены морфологические признаки дистрофии и гипоксии клеток данных центральных нервных структур.
Ультраструктура нейрона гиппокампа при алкогольной интоксикации. Единичные митохондрии (м) с расплавленным матриксом, фрагментация канальцев эндоплазматической сети (кэс), свободное расположение рибосом (р). Вакуоли (в) в цитоплазме. Яо - ядро олигодендроцита. Ян -ядро нейрона. X 11400. Содержание общих липидов и индивидуальных липидных фракций (в г на 1г белка) в гиппокампе лиц, умерших от травматических повреждений в состоянии алкогольной интоксикации (М ± т) и в трезвом состоянии (Mi ± mi).
