ОЦЕНКА УЛЬТРАСТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ГЛИКОГЕНА

ОЦЕНКА УЛЬТРАСТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ
ГЛИКОГЕНА КАРДИОМИОЦИТОВ
ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ УШИБЕ СЕРДЦА
РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНИ ТЯЖЕСТИ
В.П. Новоселов, С.В. Савченко,
А.Н. Порвин, Д.А. Кошляк
г. Новосибирск
Проблема травматизма и его последствий является одной из актуальных в современной медицине. К одним из
самых тяжелых видов травмы относятся открытые и закрытые повреждения грудной клетки, которые сопровождаются высокой летальностью (Новоселов В.П. с соавт., 2002).
Наиболее тяжелыми и значимыми для жизни при травме
грудной клетки являются повреждения сердца. Повреждения сердца при закрытой тупой травме грудной клетки наиболее часто образуются при дорожно-транспортных происшествиях, падениях с большой высоты и ударах тупыми
твердыми предметами по передней поверхности грудной
клетки в проекции расположения сердца (Савченко С.В.,
2002). По данным различных авторов частота ушиба сердца
у пострадавших с закрытой травмой грудной клетки колеблется в широких пределах – от 5 до 75 % (Кошляк Д.А.,
2008). Летальность при травме жизненно важного органа –
сердца, достигает 90 %. Закрытая травма груди с ушибом
сердца характеризуется ранним наступлением нарушений
ритма и проводимости сердца с последующим развитием
острой сердечной недостаточности (Ковалева М.А., 2007).
Установление механизмов развития острой сердечной недостаточности представляет собой одну из актуальных
проблем не только для врачей клиницистов, но и для судебно-медицинских экспертов. В то же время известно, что
при развитии острой сердечно-сосудистой недостаточности
происходящие морфо-функциональные изменения в кардиомиоцитах, приводят как к количественным, так и к каче115
ственным изменениям различных включений в цитоплазме,
и в частности, гликогена. Учитывая вышеизложенное, нам
представилось целесообразным провести исследование для
уточнения морфологических проявлений острой сократительной недостаточности миокарда при ушибе сердца различной степени тяжести на ультраструктурном уровне.
Следует отметить, что среди включений цитоплазмы, отражающих морфо-функ-циональное состояние миокарда,
важное место занимает гликоген (Пальцев М.А., Пауков
В.С., 2002). Гликоген образует энергетический резерв, который может быть быстро мобилизован при необходимости
восполнить внезапный недостаток глюкозы. Несмотря на
то, что гликолиз вносит заметно меньший вклад в общий
энергетический баланс здорового миокарда, чем аэробное
окисление, для многих процессов, регулирующих уровень
ионов кальция в цитоплазме клетки, преимущественным
источником АТФ является именно гликолиз. Существует
прямая зависимость между уровнем синтеза белков и энергетического обмена в клетках и содержанием гликогена,
свободных рибосом и полирибосом в цитоплазме клеток.
Уменьшение или исчезновение указанных компонентов
клеточной цитоплазмы являются одними из ранних изменений, сопровождающих нарушение пластического обмена в
кардиомиоцитах (Целлариус Ю.Г., 1985).
Для решения поставленных задач, в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных», мы осуществили экспериментальное
моделирование ушиба сердца на 40 лабораторных животных – белых крысах самцах породы «Вистар», выращенных
в стандартных условиях вивария на стандартном пищевом
рационе, массой 180-200 г. Эксперимент был проведен
под общей анестезией, обезболивание было обеспечено
диэтиловым эфиром. Непосредственно перед экспериментом животных под легким эфирным наркозом фиксировали на специальном стенде в положении на спине. С помощью игольчатых электродов, электрофизиологического
116
комплекса LabLinc model V75-25A (Coulbourn instruments,
США), которые накладывались в стандартных отведениях,
осуществлялась регистрация электрокардиограмм, с последующей обработкой полученной информации с помощью
компьютерной программы LabVIEW 5.1.
Ушиб сердца воспроизводили ударным воздействием
грузом массой 50 г, при ускорении свободного падения, с
высоты 30 см и площади соударяющей поверхности 2 см2,
в точку максимального проявления сердечной пульсации,
на передней поверхности грудной клетки. При помощи
электрокардиографического контроля животные были разделены на две группы по степеням тяжести ушиба сердца.
В группу с ушибом сердца средней степени тяжести вошло 20 животных. У них электрокардиографические проявления травмы складывались из одиночных и групповых
желудочковых экстрасистолий и синусовой брадикардии с
постепенным возвращением к нормальному ритму. После
установления нормального сердечного ритма животных декапитировали. Группа с ушибом сердца тяжелой степени
тяжести также состояла из 20 животных. У этих животных
через 15-20 минут от начала эксперимента, после вышеуказанных нарушений ритма сердца, наступала фибрилляции
желудочков, переходящая в асистолию, после чего животных декапитировали. В качестве контрольной группы использовали 3 животных, которых в состоянии глубокой
анестезии декапитировали. У погибших животных производили быстрое вскрытие грудной клетки с последующим
отсечением сердца и забором кусочков миокарда левого и
правого желудочков для исследования.
Образцы миокарда для трансмиссионной электронной
микроскопии подвергали предварительной фиксации в
фиксаторе, содержащем 4 % раствор параформальдегида на
0,1 М фосфатном буфере Миллонига с рН 7,2-7,4, в течение
2 часов. После этого проводили дополнительную фиксацию
в 1 % растворе четырехокиси осмия на 0,1 М фосфатном
буфере с рН 7,2-7,4 в течение 2 часов. При помощи световой
117
микроскопии из полученных полутонких срезов выбирали
необходимые участки для изготовления на микротоме LKBNova ультратонких срезов, которые в последующем контрастировали насыщенным водным раствором уранилацетата
и цитрата свинца. Ультраструктурные изменения изучали
и фиксировали с помощью электронного микроскопа JEM
1010 (JEOL, Japan). На электронограммах с увеличением в
8 тысяч раз точечным методом было охарактеризовано содержание объемных плотностей гликогена. Для статистической оценки результатов применяли общую линейную
модель, реализованную в процедуре однофакторного дисперсионного анализа с фиксированными эффектами – метод ANOVA (Analysis of Variance).
При трансмиссионном электронно-микроскопическом
исследовании гранулы гликогена в виде округлых частиц
умеренной электронной плотности диаметром 20–40 нм
были рассеяны в цитоплазме под сарколеммой, между митохондриями и в околоядерной зоне. При оценке образцов
миокарда установлено, что ультраструктурные изменения
кардиомиоцитов локализовались преимущественно в субэпи- и субэндокардиальных слоях миокарда желудочков.
Количественный ультраструктурный анализ объемных
плотностей гликогена кардиомиоцитов выявил существенные различия в его содержании при различных степенях
ушиба сердца. Отмечалось уменьшение содержания гранул
гликогена в кардиомиоцитах при ушибе сердца по сравнению с его содержанием в контроле. Прослеживалась однонаправленная тенденция уменьшения содержания гликогена в зависимости от степени тяжести ушиба сердца. При
этом изменение количества гликогена было наиболее выражено в кардиомиоцитах правого желудочка. Так, в кардиомиоцитах левого желудочка гликогена было меньше в
1,05 раза при ушибе средней степени тяжести и в 1,8 раза
при ушибе сердца тяжелой степени по сравнению с контрольной группой (соответственно 39,8+4,18; 23,9+1,81 и
41,9+3,29). В правых отделах сердца такие различия были
118
более существенными: в 1,3 раза меньше было гликогена
при ушибе средней степени тяжести и в 3,9 раза при ушибе
сердца тяжелой степени по сравнению с контролем (соответственно 52,5+2,67; 17,1+2,55 и 67,4+3,58).
При проведении исследования были выявлены ультраструктурные изменения такого трофического включения
цитоплазмы кардиомиоцитов, как гликоген, при острой
сократительной недостаточности миокарда, развившейся
в результате ушиба сердца в зависимости от его тяжести.
Ультраструктурные изменения в мышечных клетках носят
очаговый характер, и локализуются преимущественно в субэпи- и субэндокардиальных слоях миокарда. Уменьшение
содержания гранул гликогена в кардиомиоцитах зависит от
степени тяжести ушиба сердца. Отмечается более выраженное снижение содержания гликогена наблюдается в кардиомиоцитах правого желудочка.
Таким образом, проведенное исследование позволяет
сделать вывод о том, что количественные изменения содержания гликогена – индикатора энергетического и пластического обмена кардиомиоцитов, являются одним из
информативных индикаторов, свидетельствующих о развитии острой сократительной недостаточности миокарда при
ушибе сердца.
Список литературы
1. Ковалева М.А. Патоморфологическая оценка адренергических волокон и кровоизлияний в миокарде, а также клеток мозгового вещества надпочечников при ушибе сердца:
Дисс. … канд. мед. наук. 2006. - 145с. Машинопись.
2. Кошляк Д.А. Морфогистохимические и ультраструктурные изменения миокарда при ушибе сердца: Дисс. …
канд. мед. наук. – Новосибирск, 2008. - 85с. Машинопись
3. Пальцев М.А., Пауков В.С. Патологическая анатомия. Руководство для врачей. - Москва: Медицина, 2002.
- 825с.
119
4. Савченко С.В. Патоморфология и экспертная оценка
изменений эндокарда и миокарда при ушибе сердца: Дисс.
д-ра мед. наук. – Новосибирск, 2002. - 325с. Машинопись.
5. Целлариус Ю.Г.; Семенова Л.А. Гистолпатология
очаговых метаболических повреждений миокарда. - Новосибирск: Наука, 1972. - 211с.