Введение к работе
Актуальность проблемы. Выяснение закономерностей фил о- и онтогенеза тканей продолжает оставаться одной из актуальных задач современной биологии и медицины. Возникновение тканевых систем явилось качественно новым этапом в эволюции многоклеточных организмов, поскольку оно способствовало выделению и закреплению присущих различным тканям частных морфологических признаков, обеспечивающих их функциональную специализацию. Существенно, что биологические свойства тканей, их структурные преобразования в условиях нормы, эксперимента и патологии в значительной мере определяются историей их развития. Поэтому одним из реальных путей выяснения признаков морфофункциональной организации тканей является изучение их в эволюционном ряду.
В свете сказанного исследование структурно-функциональной организации эндотелия сердца и его сосудов у позвоночных представляет не только общебиологический, но и практический, клинический интерес. Внутренняя выстилка сосудов сердца непосредственно и активно участвует в трофике его тканей и одновременно отражает весь спектр изменений, возникающих при нарушениях кровообращения. В этой связи центральное значение принадлежит изучению функционирования эндотелиоцитов в обеспечении прони- цаемости сосудистой стенки. Особое внимание привлекает микро-пиноцитоз эндотелия как структурное выражение его транспортной функции (Караганов и др., 1980). Микропиноцитозу посвящено много крупных работ, вскрывших важные закономерности этого процесса (palade, 1953, Егцпв, Pelade,- 1968; Шахламов, 1971; Куприянов и др., 1975; Караганов, 1982). Тем не менее многие его аспекты все ещз остаются неясными и составляют предмет острой дискуссии (Prpkaer-Jenson, Grene, І979; Bundgaard ,1981 и др.).
Рабочая гипотеза диссертации сформулирована с учетом приведенных эволюционно-гистологических обобщений и экспериментальных данных, полученных при изучении ультраструктуры эндотелия: эндотелиальным клеткам кровеносных капилляров миокарда свойственна изменчивость bd времени, которая подчиняется определенным генетически детерминированным, эволюционно закрепленным закономерное тям, связанным со становлением и функционированием в организме особого тканевого типа.
Цель исследования - выяснение закономерностей ультраструктурной организации и изменчивости эндотелиоцитов кровеносных капилляров миокарда в филе- и онтогенезе, а также при некоторых патологических состояниях сердца; установление кинетики переноса веществ в этих клетках с целью научного обоснования возможности оптимизации транспортной функции эндотелия.
Для проверки сформулированной гипотезы и достижения указанной цели поставлены следующие задачи исследования:
составить сравнительную характеристику ультраструктурной организации эндотелия кровеносных капилляров миокарда в филогенетическом ряду позвоночных;
изучить кинетику микропиноцитоза в эндотелиоцитах кровеносных капилляров миокарда позвоночных;
выяснить направление структурной изменчивости эндотелия кровеносных капилляров миокарда различных отделов, сердца высших позвоночных (птиц и млекопитающих) в онтогенезе;
определить особенности структурных перестроек эндотелия кровеносных капилляров миокарда различных отделов сердца при прав ожелуд очков ой недостаточности и её коррекции с помощью кар-диотропных средств;
оценить на основе морфомегрического анализа возможности оптимизации транспортной функции эндотелия при патологических состояниях сердца.
Научная новизна работы. Работа открывает перспективы для развития нового в биологии и медицине направления: сравнительно- цитологическое изучение эндотелия сосудов сердца.
Использование в одной работе исторического и экспериментального подходов, возможностей современной трансмиссионной электронной микроскопии и принципов кинетического анализа мор-фометрического материала позволило получить принципиально новые данные, существенно дополняющие и развивающие представления о гемомикроциркуляторном русле сердца:
впервые установлены закономерности становления эндотелия кровеносных капилляров миокарда в филогенезе позвоночных;
выяснены особенности дифференцировки внутренней выстилки кровеносных капилляров миокарда разных отделов сердца в процессе индивидуального развития;
- выявлены признаки рекапитуляции, характеризующие фило- и
онтогенетическое развитие эндотелия кровеносных капилляров
сердца, а чі-ґ.ге его состояние при патологии;
на основании сопоставления данных по каждому изученному классу позвоночных установлены явления параллелизма и дивергенции в эволюционном становлении эндотелия кровеносных капилляров миокарда;
определены и охарактеризованы основные черты изменчивости трансэндотелиального переноса веществ в кровеносных капиллярах сердца для позвоночных;
впервые дан кинетический анализ структурных эквивалентов проницаемости эндотелия кровеносных капилляров шока; да в фи-ло-, онтогенезе, при правожелудочковой недостаточности и коррекции её" с помощью фармакологических средств;
представлены доказательства возможности нормализации ми-кропиноцитоза и обменных процессов в эндотелии при использовании фармакологических препаратов в условиях сердечно-сосудистой недостаточности.
Теоретическая и практическая значимость работы. На основе комплексного электронномикроскопического и морфометрическо-го анализа филогенетического, онтогенетического, экспериментального и биопсийного материала представлено обобщение о закономерностях структурної! организации и изменчивости эндотелия кровеносных кашілляров миокарда у позвоночных; вскрыты и охарактеризованы явления параллелизма, дивергенции и рекапитуляции в процессе становления этого тканевого типа, выяснена и количественно определена эволюция микрошшоцитозяого транспорта, доказана возможность его направленной регуляции в гемомикро-циркуляторном русле. Данные исследования могут быть использованы в учебном процессе на кафедрах гистологии, цитологии и эмбриологии. Некоторые из них приведены в монографии К.И.Кульчицкого и О.Ю. Романского "Сравнительная анатомия и эволтоция кровеносных сосудов сердца" (1985).
Представленные в работе данные об изменениях эндотелия
кровеносных капилляров миокарда при моделировании хронической
пневмоний и гипертонии малого круга кровообращения (авт. сви
детельства и 826401 п_ н 875449), а также приведенные доказа--
тельства нормализации микропиноцитоза_с помощью фармакологи
чески*, средств могут быть использованы в изыскании и апробации
кардиотропных средств при профилактике и лечении сердечной не
достаточности. " '
Разработанные программы морфометрического исследования микропиноцитозных везикул, межэндотелиальных контактов, орга-нелл и ядер зндотелиоцитов для микро-ЭВМ "Электроника MK-6I" могут быть использованы морфологами, а также специалистами, занимающимися изучением сердечно-сосудистой патологии.
Положения, выносимые на защиту:
-
Структурная изменчивость эндотелия кровеносных капилляров миокарда в фило- и онтогенезе, а также в условиях сердечно-сосудистой недостаточности определяется сочетанием тенденций конвергентного и дивергентного развития и проявляется обширным спектром явлений рекапитуляции.
-
К признакам конвергенции в эволюции эндотелия кровенос- . ных капилляров миокарда позвоночных относятся: разделение цитоплазмы на ядросодержащую и периферическую зоны, сохранение относительно невысоких значений ядерно-цитоплазматических отношений, преобладание структур, связанных с трансэндотелиалъ-ным переносом веществ над органеллами, обеспечивающими метаболическую функцию в цитоплазме.
-
Эволюционная дивергенция эндотелия кровеносных капилляров миокарда получает выражение по мере повышения уровня организации позвоночных в увеличении числа микропиноцитозных везикул, реорганизации межэндотелиалышх контактов, истончении цитоплазмы.
-
Закономерное возникновение рекапитуляционных признаков в эндотелиоцитах кровеносных капилляров миокарда в онтогенезе позвоночных и при сердечно-сосудистой недостаточности свидетельствует об универсальности рекапитуляции в изменчивости эндотелия. Явления рекапитуляции выражаются уплощением цитоплазмы эндотелиоцитов, образованием цепочек микропиноцитозных везикул, пространственной реорганизацией межэндотелиальных контактов и образованием десмосом, формированием транспортных вакуолей, повышением содержания в цитоплазме количества включений гликогена и структур, связанных с его утилизацией, появлением базальных экструзий.
-
Развитие системы микропиноцитоза в эндотелии кровеносных капилляров сердца выражается существенным увеличением численности везикул в единице объема цитоплазмы, появлением и закреплением в эволюции базолюминального градиента концентрации везикул, особенно у млекопитающих, и формированием устойчивого
видоспецифического типа микропиноцитозного цикла. При патологических состояниях и применении фармакологических средств кинетика ыикропиноцигоза не подвергается изменениям и проявляет черты устойчивости и эволюционной закрепленности. '
6. Кардаотропные средства представляют возможность фармакологической коррекции интенсивности шкропиноцитоза в эндотелии кровеносных капилляров миокарда при моделировании гипертонии малого круга кровообращения.
Апробация и внедрение. Материалы диссертационной работы
. доложены и обсуждены на П Республиканской конференции по применению электронной шкроскопни в биологии и медицине (Ивано-Франковск, 1979); XI, ХШ Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (Таллин, 1979; Москва, 1988); І, П съездах анатомов, гистологов, эмбриологов и топографоанатомов УССР (Винница,I960; Полтава, 1985); П, Ш, ІУ конференциях "Ультраструктурные основы патологии сердца и сосудов" (Тбилиси, 1980, 1985, 1989); П, Ш, Л съездах патолого-анатомов УССР (Черновцы, 1976; Ивано-Франковск, 1981; Донецк, 1986); П конференции "Функциональная морфология сердца и коронарного кровообращения" (Киев, 1987); П Всероссийском съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Ленинград, 1988), I Всесоюзном симпозиуме с международным участием "Медицинские микрокомпьютерные системы" (Ростов-на-Дону,
' 1988); Ш Республиканской конференции "Автоматизация цитологических исследований" (Киев, 1988); ІУ конференции "Ульграструк-турные основы патологии органов и тканей" (Тбилиси, 1989).
По результатам исследований опубликовано 35 печатных работ, получено 2 авторских свидетельства и 826401 на "Способ моделирования хронической пневмонии" и и 875449 на "Способ моделирования гипертонии малого круга кровообращения", 3 информационных письма, внедренных в лабораториях электронной микроскопии Полтавского медицинского института, на кафедре гистологии Ростовского медицинского института, Тернопольского, Ивановского, Ивано-Франковского, Днепропетровского медицинских институтов, кафедре анатомии человека Ужгородского университета, в Институте экспериментальной морфологии г.Тбилиси. Изданы методические рекомендации по морфометрическому анализу ультраструктур андотелиоцитов. Данные, ограненные в них, используются при проведении занятий по морфометрии со слушателями ФПК кафедры гистологии и эмбриологии Киевского медицинского института1, при обуче-
ний специалистов на рабочих местах в лаборатории цитологии НИЛЦ Киевского медицинского института, оформлено I рационализаторское предложение.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 315 отра- . ницах машинописи. Состоит из введения, обзора литературы, главы описания материала и методов исследования, пяти глав собственных исследований, главы обсуждения результатов, выводов и приложения. хРабота> иллюстрирована 80 рисунками и таблицами.Спи-сок литературы содержит 425 источников, из них 235 отечественных и 190 иностранных авторов.