МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ

Тернопільська державна медична академія

ім. І.Я. Горбачевського

ТВОРКО Вадим Михайлович

УДК 616.395-06.017.2]:611.127

МОРФОФУНКЦІОНАЛЬНІ ОСОБЛИВОСТІ МІОКАРДА ПРИ АДАПТАЦІЇ

ОРГАНІЗМУ ДО ЗАГАЛЬНОГО ЗНЕВОДНЕННЯ

14. 03. 01 – нормальна анатомія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата

медичних наук

Тернопіль – 2002

Дисертація є рукопис.

Робота виконана в Тернопільській державній медичній академії

ім. І.Я. Горбачевського МОЗ України.

Науковий керівник: Заслужений діяч науки і техніки України, доктор медичних наук, професор Федонюк Ярослав Іванович, Тернопільська державна медична академія ім. І.Я. Горбачевського МОЗ України, завідувач кафедри анатомії людини.

Офіційні опоненти:

Заслужений діяч науки і техніки України, доктор медичних наук, професор Кір’якулов Георгій Степанович, Донецький державний медичний університет ім. М. Горького МОЗ України, завідувач кафедри анатомії людини.

Доктор біологічних наук, професор Піскун Раїса Петрівна, Вінницький державний медичний університет ім. М. І. Пирогова МОЗ України, завідувач кафедри медичної біології.

Провідна установа:

Івано-Франківська державна медична академія МОЗ України, кафедра нормальної анатомії,

м. Івано-Франківськ.

Захист відбудеться 17 січня 2002 року о 1200 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К .601.01 Тернопільської державної медичної академії ім. І. Я. Горбачевського за адресою: 46001, м. Тернопіль, Майдан Волі, 1.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Тернопільської державної медичної академії

ім. І. Я. Горбачевського за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 12.

Автореферат розісланий 14 грудня 2001 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

доктор медичних наук, професор Я.Я. Боднар

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Порушення водно-електролітного балансу є супутником багатьох патологічних станів організму, а також може мати місце внаслідок водної депривації (Жалко-Титаренко В.Ф., 1989). У медичній практиці вони часто зустрічаються при інфекційних захворюваннях, коматозних і термінальних станах, після значної крововтрати, шоку, хірургічних втручань, як наслідку захворювань шлунково-кишкового тракту, нирок і серця, при пухлинах головного мозку, туберкульозному менінгіті, нецукровому діабеті. А також дегідратацію викликають посилені тривалі фізичні навантаження, трудова діяльність у гарячих цехах, глибоких шахтах. Яскраво виражений ексикоз зустрічається в експериментальних умовах відсутності прісної води, при перебуванні в регіонах із спекотливим кліматом.

Різноманітні порушення водно-електролітного обміну неминуче супроводжуються змінами структури різних органів і тканин. Проблемі зневоднення присвятили свої праці морфологи, які вивчали зміни у скелеті та деяких внутрішніх органах при захворюваннях, пов’язаних із дегідратаційними порушеннями або станами, які супровожуються ексикозом організму (Сикора В.З., 1992; Сморщок О.С. та інш., 1997; Федонюк Я. І., 1998).

Особливе місце серед проявів даної патології займає ураження міокарда, порушення гемодинаміки, що обтяжує вже порушену водно-електролітну рівновагу.

Проте дослідження серцевого м’яза при порушенні водно-електролітного балансу є поодинокими (Аминова М. Ш. и др., 1985; Gonzoles Alonso J. et al, 1998), і на сьогоднішній день залишаються нез’ясованими багато питань морфологічних перетворень у міокарді в різних умовах і станах організму при водній депривації. До цього часу комплексно не вивчались процеси морфофункціональної перебудови серцевого м’яза під впливом загального зневоднення організму, пристосованого до зневоднення, а також у відновлювальному періоді після припинення дії дегідратаційного чинника.

Вирішення цих питань може з’ясувати механізм і характер процесів, що розвиваються в міокарді, дасть змогу впливати на них і корегувати їх.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження є фрагментом планової наукової роботи кафедри нормальної анатомії Тернопільської державної медичної академії ім. І. Я. Горбачевського ,,Закономірності морфогенезу кісток скелета і деяких внутрішніх органів під впливом зневоднення організму у тварин, адаптованих до дегідратації” (№ держреєстрації 0197 V 013699), у виконанні якої автором виконано розділ стосовно морфологічних змін міокарда тварин, адаптованих до загальної дегідратації.

Мета дослідження. Встановити структурно-функціональні особливості міокарда при адаптації його до загальної дегідратації організму різних ступенів та закономірності реабілітаційних змін у серцевому м’язі в умовах даного експерименту

Завдання дослідження.

1. Виявити морфофункціональні особливості структури міокарда при загальній дегідратації організму легкого, середнього та тяжкого ступенів.

2. Простежити динаміку структурних змін у серцевому м’язі при адаптації його до загального зневоднення легкого, середнього та тяжкого ступенів.

3. Встановити закономірності відновлювальних процесів у міокарді тварин, які перенесли сублетальне зневоднення організму залежно від тривалості реабілітаційного періоду.

Об’єкт дослідження: загальна дегідратація організму.

Предмет дослідження: морфофункціональні особливості міокарда при адаптації організму до загального зневоднення.

Методи дослідження: морфологічні – макроскопічні, гістологічні, субмікроскопічні та морфометричні, які дали можливість встановити зміни на різних рівнях структурної організації серця. Для вивчення змін метаболізму в серці використали хімічні методи визначення вмісту макро- і мікроелементів, біохімічні і гістохімічні методи визначення маркерних ферментів Na+-, K+- АТФ-ази, лужної і кислої фосфатаз, сукцинатдегідрогенази і продуктів перекисного окиснення ліпідів (малонового діальдегіду і дієнових кон’югатів).

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше показано, що утримання тварин у режимі пристосування організму до загального зневоднення збільшує резистентність міокарда до дегідратаційного навантаження. При цьому незворотні деструктивні процеси не такі значні, як у неадаптованих тварин. Уперше виявлені морфологічні прояви адаптації міокарда до різних ступенів загального зневоднення. Це дало можливість отримати нові дані про характер компенсаторних та репаративних процесів, які відбуваються в міокарді при дії дегідратаційного фактора.

Уперше встановлена закономірність реабілітаційних перетворень міокарда після припинення дії на організм загального зневоднення і переведення на звичайний питний режим на різних його етапах.

Практичне значення одержаних результатів. Виявлені закономірності морфологічних перетворень міокарда при адаптації його до загального зневоднення дають можливість розробити методи попередження патологічної перебудови міокарда. Отримані дані дозволять розробити критерії прогнозування змін у міокарді залежно від ступеня зневоднення, що важливо для вирішення проблеми управління цими процесами шляхом корекції. Практичне значення проведеної роботи ще визначається і морфологічним обґрунтуванням лікувально-профілактичних заходів при боротьбі з дегідратаційним синдромом, включаючи несприятливі зміни в міокарді, які виникають в окремі строки після відновлення водно-електролітного балансу організму.

Результати дослідження впроваджені в навчальний процес та науково-дослідну роботу кафедр нормальної анатомії, анатомії людини, валеології, топографічної анатомії з оперативною хірургією, гістології, цитології та ембріології Львівського, Вінницького, Запорізького, Одеського, Донецького, Луганського медичних університетів; Національного медичного університету, Національного аграрного університету, Кримського аграрного університету, Волинського державного університету, Ужгородського державного університету, Буковинської, Івано-Франківської медичних академій, Української медичної стоматологічної академії, Київської академії післядипломної освіти, Мелітопольського педагогічного інституту.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно здійснено аналіз наукової літератури, виконано експериментально-морфологічні дослідження: макроскопічні, морфометричні, гістологічні, проведено статистичну обробку, систематизовано і проаналізовано отримані результати. На основі отриманих даних сформульовано достовірні висновки. У наукових роботах, опублікованих у співавторстві, автору належить фактичний матеріал, отриманий ним при проведенні експериментального дослідження.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи викладені та обговорені на Виїзній науковій сесії Української академії наук національного прогресу (Тернопіль, квітень, 1997 р.), на XL підсумковій конференції медичної академії (Тернопіль, квітень, 1997 р.), на 1 Міжнародному медичному конгресі студентів і молодих учених (Тернопіль, травень, 1997 р.), на II Азіатсько – Тихоокеанському Міжнародному конгресі анатомів (Китай, серпень, 1999 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 8 наукових праць, 3-и із яких у фахових наукових виданнях, рекомендованих ВАК України. Закордонних публікацій – 2, одноосібних робіт – 5.

Структура та обсяг дисертації. Робота викладена на 173 сторінках. Дисертація складається із вступу, 6 розділів, висновків, списку використаних джерел, який включає 186 бібліографічних описів, і додатків. Робота ілюстрована 26 таблицями та 52 рисунками. Ілюстрації та список використаних літературних джерел і додатки складають 52 сторінки.

ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріал та методи дослідження. Експерименти було проведено на 186 лабораторних білих щурах-самцях. Загальне зневоднення організму викликали за методикою Соболевої А. Д. (1973) в нашій модифікації. Загальну дегідратацію моделювали за трьома ступенями, поділяючи експериментальних тварин на три групи. Перша група – легкий, друга – середній і третя – важкий ступінь. Для визначення загальної вологи тіла використовували різницю між масою висушеної тушки після загальної дегідратації і масою тушки контрольних тварин. За три дні загального зневоднення дефіцит вологи складав 2-5 % порівняно з інтактними щурами і вважався легким ступенем дегідратації. У другій групі моделювали середній ступінь дегідратації, коли водний дефіцит складав відносно контролю 6-10 %, що досягалось протягом 6-7 днів досліду. Третю групу становили щурі, на яких моделювався важкий (сублетальний) ступінь зневоднення, коли різниця у вмісті вологи у дослідній та інтактній групах складала більше 10 %. Цей ступінь дегідратації розвивався на 9-10 день експерименту.

Було проведено три серії дослідів.

У першій серії моделювали загальну дегідратацію легкого, середнього та важкого ступенів. У другій серії проводили адаптацію організму до загального зневоднення шляхом чергування раціону сухоїдіння (дві доби) і нормального раціону (1-а доба) протягом 42 днів, після чого адаптованих щурів піддавали загальному зневодненню всіх трьох ступенів. У третій серії експерименту вивчали реабілітаційні зміни в міокарді тварин, які перенесли сублетальне зневоднення, шляхом переведення їх після настання важкого ступеня дегідратації на звичайний раціон харчування. За цими тваринами спостерігали протягом місяця і досліджували серцевий м’яз по завершенні 14-ї та 28-ї діб відновлювального періоду.

Обчислення біометричних показників сердець тварин проводилось за загальноприйнятою методикою, використовуючи рекомендації Гнатюка М. С. (1983), Непомнящих А. М. и др. (1989) і Кирьякулова Г. С. и др. (1990). Враховуючи малі розміри серця щурів, вивчення його та розтини проводились під бінокулярною лупою. Після зважування на торсинних терезах відповідний відділ серця поміщався на міліметровий папір і фотографувався. Збільшення препарату на фотографії значно полегшує процес розрахунку площі ендокардіальної поверхні шлуночків.

Відповідно до отриманих даних, вираховували наступні показники. Визначали абсолютну масу серця, абсолютну масу лівого та правого шлуночків, а також правого і лівого передсердя. Розраховували шлуночковий і серцевий індекси. Вимірювали площу ендокардіальної поверхні лівого і правого шлуночків методом непрямої планіметрії. При цьому вираховували планіметричний індекс, також визначали індекс Фултона, вагово-планіметричні індекси кожного із шлуночків.

Для гістологічного дослідження шматочки з усіх відділів міокарда фіксували в 10 % розчині нейтрального формаліну та заливали в парафін. Зрізи фарбували гематоксилін-еозином за Вейгертом і за Ван Гізоном.

Вміст катіонів натрію, калію, кальцію та магнію визначали на атомному абсорбційному спектрофотометрі С – 115. Електронно-мікроскопічне дослідження шлуночків серця і передсердь проводили на мікроскопі УЕМВ-100 ЛМ. Стереологічний аналіз гістологічних мікропрепаратів і електроннограм шлуночків і передсердь проводився за допомогою методу крапкового підрахунку.

Для вивчення змін метаболізму в серці, зумовлених порушеннями водно-електролітного обміну в організмі, використали методи визначення активності маркерних ферментів лужної і кислої фосфатаз (В. Г. Колб, В. С. Камышников, 1982), Na+, K+-АТФ-ази, сукцинатдегідрогенази

(М. И. Прохорова,1982) і продуктів перекисного окиснення ліпідів. Активність перекисного окиснення ліпідів вивчали шляхом визначення вмісту кінцевого продукту цієї реакції – малонового діальдегіду в реакції з тіобарбітуровою кислотою і вміст проміжних продуктів перекисного окиснення ліпідів – дієнових кон’югатів (Стальная И. Д., 1977).

Весь матеріал досліджень піддано статистичному аналізу. Підрахунки проводились на персональному комп’ютері за спеціально складеною програмою. Для оцінки достовірності між середніми величинами вираховували критерій значимості Стьюдента.

Результати досліджень та їх обговорення. У першій серії дослідів вивчали структурно-функціональні зміни в м’язі серця під впливом загального зневоднення організму.

Було встановлено, що вологість м’яза серця зростала в стадії адаптації до загальної дегідратації при легкому ступені зневоднення (на 2,2 % від вихідного рівня), особливо у правому шлуночку і міжшлуночковій перегородці.

При середньому ступені дегідратації вологість м’яза серця зберігалась в межах контрольних цифр і лише в стадії виснаження компенсаторних механізмів при сублетальному ступені зневоднення відмічено достовірне зниження вмісту води як у тканині лівого, так і правого шлуночків.

Що стосується електролітів серцевого м’яза, то концентрація кожного з них при загальній дегідратації зазнавала змін. Порівняно з контролем концентрація натрію зростала на 72,68 %, а калію -на 24,0 %. Таким чином, у міокарді в більшій мірі затримувались катіони натрію ніж калію. Вибіркове накопичення цих елементів, більш всього залежить від стану проникності мембран кардіоміоцитів, про що свідчать зміни активності Na+, К+-АТФ-ази і лужної фосфатази.

В той же час вміст кальцію в гомогенаті м’яза серця при вододефіцитній дегідратації прогресивно зменшувався. Так, при легкому ступені він зменшувався на 15,23 %, при середньому – на 26,48 % і при сублетальному – на 32,45 %.

Вміст магнію в гомогенаті був підвищеним при всіх ступенях дегідратації. Найбільш значна його концентрація спостерігалась при легкому ступені зневоднення -(13,27+0,23 ммоль/кг).

Таким чином, зневоднення організму супроводжується вираженим дисбалансом електролітів у тканині серця, що відіграє суттєву роль у розвитку серцевої недостатності і впливає на його функцію і повинно мати відповідні морфологічні підтвердження.

Візуально серце піддослідних тварин не відрізнялось від контрольних. При біометричному дослідженні органа виявлено зниження його маси як за рахунок маси лівого, так і правого шлуночків серця: при легкому ступені дегідратації абсолютна маса лівого шлуночка становила (278,31±19,22) проти (325,10±5,23) мг у контролі, а абсолютна маса правого шлуночка складала (89,98±6,37) проти (107,18±3,28) мг у контролі. Проте, визначення відносної маси шлуночків дозволило виявити деяку відмінність показників. Так, якщо при легкому і середньому ступенях дегідратації спостерігається тенденція до збільшення відсотка маси лівого шлуночка, відповідно від (70,25±0,91) до (75,55±1,81) і (75,85±0.65) % при достовірному зниженні маси правого шлуночка від (29,75±1,08) до (24,15±0,60) %, то при сублетальному ступені зневоднення відносні маси правого і лівого шлуночків серця наближаються до контрольних показників.

Таким чином, можна вважати, що при загальному зниженні маси серця при легкому ступені зневоднення організму з (458,21±24,35) до (442,43±19,61) мг спостерігається втрата ваги за рахунок лівого і правого шлуночків при одночасній відносній гіпертрофії правого шлуночка. Це в певній мірі підтверджується і вагово-планіметричним індексом. Ендокардіальна поверхня лівого шлуночка серця при легкому ступені дегідратації дещо зменшується з 129,29 до 126,51 мм2, але при середньому і сублетальному ступенях зневоднення вона має тенденцію до збільшення, відповідно 139,82 і 136,52 мм2. В той же час ендокардіальна поверхня правого шлуночка при всіх ступенях зневоднення зменшувалась на 20,55-15,84 %, хоча при сублетальному ступені цей показник вирівнювався і наближався до контрольних величин. Отже, морфологічні показники дають право вважати, що при загальній дегідратації відбувається перебудова органа у вигляді компенсаторно-пристосувальних змін частин серця.

При гістологічному дослідженні міокарда вже при легкому ступені дегідратації виявляли спазми артерій і дилятацію вен, стази, помірний інтерстиціальний набряк і вогнищеві крововиливи. В кардіоміоцитах спостерігали вогнищеве послаблення поперечної смугастості, набряк, зміну тинкторіальних властивостей і контрактурні пошкодження. Прояв цих змін безпосередньо залежав від ступеня дегідратації організму.

Дані стереологічного дослідження міокарда при загальній дегідратації узгоджуються з показниками стану водних просторів, доповнюючи один одного в загальній картині структурних змін серця в цій ситуації. Так, при легкому ступені зневоднення збільшується питома частка міжтканинних просторів, відповідно з (0,093±0,005) до (0,154±0,009) %, і судин – з (0,107±0,011) до (0,150±0,006) %, що свідчить про інтерстиціальний набряк і збереження об’єму рідини в судинному руслі. При сублетальному ступені зневоднення ці показники виявились нижчими за контрольні.

За даними електронно-мікроскопічного дослідження, при загальному зневодненні порушується капілярний кровотік, створюються умови для порушення капілярно-паренхіматозного відношення, що спричиняє розвиток дистрофії кардіоміоцитів, яка впливає на скорочувальну здатність серцевого м’яза.

У другій серії дослідів досліджували морфофункціональні особливості міокарда тварин, адаптованих до загального зневоднення.

В адаптованих до зневоднення тварин спостерігається збільшення вмісту вологи в лівому шлуночку серця при всіх ступенях дегідратації в середньому на 8,84 % і не відмічається її втрати в правому шлуночку і міжшлуночковій перегородці. Кількість електролітів у міокарді теж змінювалась, проте, якщо вміст натрію був підвищеним, порівняно з неадаптованими тваринами при легкому ступені зневоднення (79,27 ± 1,88) проти (66,49±3,22) ммоль/кг, при середньому ступені дегідратації (83,94±7,18) проти (61,31±3,18) ммоль/кг, то кількість калію, в основному, залишалась на рівні контрольних цифр інтактних тварин.

Вивчаючи активність Na+, К+-АТФ-ази виявили, що навіть при сублетальному ступені зневоднення активність ферменту залишається високою (4,10+0,32) ммоль/(кг·год), тоді як у неадаптованих тварин спостерігалось пригнічення його активності (2,18+0,25) ммоль/(кг·год).

Як відомо, безпосередньо з активністю Na+, K+-АТФ-ази пов’язаний обмін кальцію і магнію. В адаптованих тварин вміст кальцію в міокарді при середньому і сублетальному ступенях дегідратації був вищим, ніж у неадаптованих. Це саме стосується і магнію. Зростання вмісту магнію об’єктивно асоціюється із зростанням активності Na+, K+-АТФ-ази.

Про стан плазматичних мембран свідчить активність лужної фосфатази. При зневодненні у неадаптваних тварин активність загальної фракції в гомогенаті серця достовірно збільшувалась в 1,3 раза при легкому ступені, наближалась до контрольних показників при середньому. Але це не свідчить про нормалізацію, оскільки при сублетальному ступені зневоднення активність лужної фосфатази знижувалась в 0,71 раза (p<0,025). Процес відбувався аналогічно зміні активності Na+, K+-АТФ-ази.

В адаптованих до зневоднення тварин відмічена фазність зсувалась дещо вправо. Так суттєве збільшення активності лужної фосфатази відмічалось при середньому ступені і нормалізувалось при сублетальному ступені дегідратації.

Аналогічне запізнення, порівняно з неадаптованими до зневоднення тваринами, відмічалось при дослідженні стану лізосомальних мембран – збудження лізосом (зростання активності кислої фосфатази до (0,398+0,040) ммоль/(кг·год), p<0,05) відбувалось при середньому ступені зневоднення організму.

Із вивчення активності сукцинатдегідрогенази випливає, що активність ферменту прогресивно збільшувалась до середнього ступеня в адаптованих до зневоднення тварин, в той час як у неадаптованих вже при середньому ступені спостерігалась тенденція до зниження активності ферменту. Отже, в адаптованих тварин протягом більш тривалого періоду зберігається значна компенсаторна здатність мітохондрій, яка спрямована на енергетичне забезпечення функцій міокарда.

Результати біометричного дослідження серця в адаптованих тварин вказують на деяке зниження його маси при легкому (443,26±18,21) і середньому (441,23±9,13) мг ступенях дегідратації і збільшення її при сублетальному ступені до (483,37±25,87) мг, контроль – (458,21±24,35) мг. Таким чином, спостерігали ту саму закономірність, що й у неадаптованих тварин. Абсолютна маса лівого шлуночка, за аналогією з неадаптованими тваринами теж зменшувалась з (325,10±5,23) до (284,32±10,05) мг при сублетальному зневодненні.

Аналіз відносної маси шлуночків показав тенденцію до збільшення як відсотка маси лівого, так і правого шлуночків, хоча достовірне збільшення відмічено відносно відсотка маси правого шлуночка лише при сублетальному зневодненні (р<0,05).

Ендокардіальна поверхня лівого шлуночка при середньому і сублетальному ступенях дегідратації достовірно зростала з (129,29±7,31) мм2, відповідно, до (140,31±2,89) і (137,27±6,97) мм2. У той же час ендокардіальна поверхня правого шлуночка зменшувалась при легкому – до (131,16±6,06) мм2 і середньому – (138,77±10,32) мм2 ступенях і наближалась до контрольного показника при сублетальному ступені зневоднення.

Стереологічним дослідженням встановлено, що в адаптованих до загальної дегідратації тварин частка м’язової тканини суттєво не відрізнялась від контрольних значень і дорівнювала при легкому ступені зневоднення (0,699±0,010) %, при середньому ступені – відповідно (0,708±0,007) %, р>0,5. У той час як у неадаптованих тварин при легкому і середньому ступенях дегідратації вона достовірно зменшувалась. При легкому ступені зневоднення в адаптованих тварин на 14 % збільшувався відносний об’єм судин і зберігався в межах контрольних значень при середньому ступені дегідратації. Ці дані засвідчують, що в адаптованих тварин більш виражені компенсаторні механізми, одним з проявів яких є розкриття резервних капілярів. При сублетальному зневодненні відносний об’єм останніх дещо зменшувався, але не до такого ступеня, як у неадаптованих тварин.

Що стосується морфологічних змін міокарда, то вони були менш виражені в адаптованих до зневоднення тварин, порівняно з неадаптованими. Спостерігалась мозаїчність ушкодження, яка проявлялась з одного боку порушенням гемодинаміки і тинкторіальних властивостей кардіоміоцитів, появою контрактурних ушкоджень, а з другого боку, – наявністю переважної більшості незмінених кардіоміоцитів.

При легкому ступені зневоднення зміни в міокарді переважно стосувались порушень у системі мікроциркуляції. Дистрофічні явища проявлялись зернистістю саркоплазми, гіпехромності ядер, зростанням активності ферментів. Некротичні зміни кардіоміоцитів були поодинокими.

Проте при середньому ступені зневоднення в адаптованих до дегідратації тварин інтенсивність дистрофічних змін кардіоміоцитів все ж таки зростала. При цьому спостерігали вогнищеве послаблення поперечної смугастості або її відсутність, ядра ставали паличкоподібними, гіперхромними. Відмічали звуження просвіту артеріол і розширення венул, а також просякання стінок судин плазмою.

У тварин із сублетальним ступенем зневоднення продовжували наростати некробіотичні процеси в міокарді. Мали місце розлади в системі кровообігу: повнокрів’я, стаз, крововиливи, периваскулярний та інтерстиціальний набряки. Виявлено контрактурні ушкодження різного ступеня.

Вивчення динаміки структурних змін кардіоміоцитів на субклітинному рівні теж підтвердило виявлену вище закономірність.

При легкому ступені дегідратації структурні компоненти ендокринних кардіоміоцитів лівого і правого вушок були збережені. У навколоядерній зоні розміщувались різної величини та електронної щільності секреторні гранули, відносний об’єм яких не відрізнявся від контрольних величин (ліве вушко – (1,43+0,20) %, р>0,5); праве вушко – (2,92+0,14) %, р>0,5).

З боку основних структурних компонентів секреторних кардіоміоцитів при середньому ступені зневоднення не відмічали суттєвих змін. Щільність секреторних гранул у лівому і правому вушках мала тенденцію до збільшення, відповідно (1,85+0,14) і (3,12+0,70) %.

При сублетальному ступені зневоднення в обох вушках серця спостерігали порушення мікроциркуляції й деструктивні зміни кардіоміоцитів: щільність секреторних гранул кардіоміоцитів лівого вушка зменшувалась порівняно з контролем, проте це зменшення було статистично недостовірним. В той же час щільність секреторних гранул правого вушка залишалась достатньо високою (3,06+0,16) %.

Таким чином, проведене дослідження свідчить, що при зневодненні адаптованих до дегідратації тварин у серці розвиваються гетерогенні зміни, які спрямовані на забезпечення функцій міокарда в екстремальних умовах. До компенсаторних процесів можемо віднести такі: збільшення кількості мітохондрій, активізація Na+, K+-АТФ-ази, зростання вмісту Mg2+, нормалізація вмісту Са2+, активності лужної фосфатази та активація сукцинатдегідрогенази. Проте адаптація не усувала порушень капілярно-паренхіматозних співвідношень, що виражалося у гіпергідратації периваскулярного простору, зміні K+/Na+ співвідношення. Дистрофічні і некротичні зміни кардіоміоцитів, хоч і були менш виражені, але, як і в попередніх групах досліджень, досягали свого максимуму при сублетальному ступені зневоднення. В окремих ділянках міокарда спостерігали вогнищеві порушення мікроциркуляції у вигляді парезу артеріол, що розвивались на фоні дегідратації перикапілярних і перивенулярних просторів, набряку строми, окремих кардіоміоцитів з явищами контрактурних ушкоджень і лізису. Причиною цього вважаємо є те, що не усунено основний етіологічний фактор – водне голодування.

З метою вивчення можливості розвитку процесів відновлення в серцевому м’язі після водної депривації у третій серії експериментів ми провели дослідження міокарда через 14 і 28 діб після вільного доступу до води тварин, які перенесли сублетальне зневоднення.

Маса щурів після сублетальної дегідратації складала (73,33+4,69) г. У кінці 14-ї доби маса тварин збільшилась в 1,5 раза і становила (109,17+7,79) г, а через 28 діб вона підвищилась в 1,9 раза (136,67+7,82) г. Таким чином, відновлення маси після сублетального зневоднення відбувається протягом більш тривалого періоду, ніж її втрата під час дегідратації.

Дослідженнями встановлено, що вологість серця відновлюється протягом 14 діб, вміст у ньому катіонів натрію у цей же період достовірно знижується на 12,85 % порівняно з контрольними показниками, а через 28 діб – на 15,15 %. У той же час вміст катіонів калію практично наближався до вихідних величин. Підтвердженням цього є нормалізація вже на 14-у добу активності Na+, K+-АТФ-ази, що свідчить про відновлення переносу катіонів калію і натрію через клітинну мембрану. Водночас вміст кальцію і магнію залишається підвищеним навіть після місячного вільного доступу тварин до води.

За даними морфометричного вивчення серця на 14-у добу відновлювального періоду спостерігалось достовірне збільшення ендокардіальної поверхні лівого шлуночка з (136,52+7,78) до (151,78+12,44) мм2, що свідчить про дилятацію камер шлуночків серця. При цьому спостерігалась тенденція до гіпертрофії, що проявлялось у збільшенні маси лівого шлуночка серця на одиницю його площі.

Потрібно зауважити, що через 28 діб відновлювального періоду переважали явища гіпертрофії правого шлуночка серця, про що вказували достовірне збільшення абсолютної маси серця до (502,05+18,42) мг, шлуночкового індексу – до (3,77+0,41) і масо-планіметричного індексу правого шлуночка – до (0,798+0,030). Спостерігали і збільшення абсолютної маси лівого шлуночка.

Із даних стереологічного аналізу міокарда випливає, що в періоді реабілітації збільшення маси серця, порівняно з сублетальним зневодненням, відбувається за рахунок достовірного зростання відносної частки сполучної тканини (0,093+0,008) проти (0,060+0,003) %. Поряд із зменшенням міжклітинної рідини, про що відносно свідчить зменшення міжклітинних просторів до (0,031+0,007) проти (0,091+0,009) %, відмічали достовірне збільшення відносної частки судин на 85,26 %. Капіляри розміщувались переважно паралельно до м‘язових волокон. Артерії і вени були помірно заповнені еритроцитами. Ознак спазму не спостерігалось. Гладком‘язові клітини зафарбовувались залізним гематоксиліном.

При світлооптичному дослідженні міокарда щурів, забитих через 28 діб після сублетального зневоднення, кардіоміоцити зберігали звичайні тинкторіальні властивості при наявності незначно вираженого інтерстиціального набряку і проліферації клітин строми. Деякі м’язові клітини були гіпертрофовані. Їх ядра округлювались, ставали гіперхромними, містили декілька ядерець. Тільки поодинокі ділянки м’язових волокон були тьмяними та інтенсивно сприймали залізний гематоксилін. При дослідженні в поляризаційному світлі в цих ділянках відмічали контрактурні пошкодження І-ІІ типів. У стромі спостерігали периваскулярний склероз, а також проліферацію фіброцитів, що свідчить про організацію на місці загиблих кардіоміоцитів.

Електронно-мікроскопічне вивчення міокарда щурів у цей період засвідчило, що в ультраструктурі клітин не спостерігали особливих відхилень від норми. Мітохондрії багатьох клітин були щільними, з великою кількістю крист різної форми і розмірів. У більшості випадків вони розміщувались між міофібрилами у вигляді скупчень, тісно прилягаючи одна до одної. Між ними зустрічались і гігантські мітохондрії. Міофібрили були малозміненими, в них чітко визначались саркомери, А і I диски. Більшість ядер кардіоміоцитів мали звичайну форму і розміри. Проте зустрічались ядра з нерівними контурами, з периферійним розміщенням гетерохроматину. Відновлення тонкої архітектоніки кардіоміоцитів свідчить про великі можливості клітин серця, спрямованих на збереження його функції.

Дані дослідження передсердних кардіоміоцитів правого вушка серця показали, що патологічні зміни при реабілітації не прогресували і мали тенденцію до стабілізації. Об’ємна щільність секреторних гранул у передсердних кардіоміоцитах правого вушка не відрізнялась від контрольних величин. На відміну від кардіоміоцитів правого вушка, в передсердних кардіоміоцитах лівого вушка спостерігали статистично достовірне збільшення об’ємної щільності секреторних гранул.

Подані вище результати електронно-мікроскопічного дослідження вказують на стабілізацію структур кардіоміоцитів у період реабілітації, ушкодження яких пов’язане з наявністю продуктів вільнорадикального окиснення. Разом з тим, біохімічні дослідження дієнових кон’югатів показали, що їх вміст через 14 і 28 діб після сублетального зневоднення залишається підвищеним, відповідно (114,15+8,86) і (96,36+6,71) мкмоль/кг. Проте концентрація малонового діальдегіду нормалізувалась практично вже на другому тижні періоду реабілітації.

Аналогічні зміни з тенденцією до нормалізації спостерігались і з боку активності плазматичного і лізосомального ферментів. У той же час активність мітохондріального ферменту сукцинатдегідрогенази через 14 діб після сублетального зневоднення наближалась до контрольного показника, але через 28 діб зростала в 1,4 раза, що вказувало на достатньо високу активність мітохондрій, з якими пов’язана стимуляція репаративних процесів у серці.

Проведена серія експериментів показала високу компенсаторно-адаптаційну здатність серцевого м’яза. Проте результати морфологічного дослідження засвідчили, що зберігаються залишкові явища наслідків перенесеної водної депривації у вигляді гіпертрофії правого шлуночка серця і склерозу строми міокарда, дистрофічних змін окремих кардіоміоцитів, підвищеного вмісту кальцію і магнію.

Таким чином, одержані дані дозволяють вважати, що ушкодження серця при тяжкому порушенні водно-електролітного балансу мають зворотний характер, однак повного відновлення морфофункціональних характеристик серцевого м’яза не спостерігається навіть через 28 діб після утримання тварин в умовах нормального питного режиму.

В И С Н О В К И

1. У дисертації дано теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється у встановлені структурно-функціональних особливостей міокарда при адаптації його до загального зневоднення організму та в період реабілітації за допомогою морфологічних, хімічних і гістохімічних методів і призначено для розробки методів попередження несприятливої перебудови міокарда та обгрунтування лікувально-профілактичних заходів при дегідратаційному синдромі.

2. При експериментальній загальній дегідратації організму спостерігається стадійність розвитку морфологічних, структурних і ультраструктурних змін у серцевому м’язі: при легкому ступені зневоднення переважають дистрофічні та дисциркуляторні процеси, при середньому ступені дегідратації – подальше поглиблення їх, а при сублетальному ступені – виснаження компенсаторних механізмів.

3. В організмі неадаптованих до зневоднення тварин порушується водно-електролітний обмін у міокарді: зростає вміст катіонів натрію на 72,68 %, магнію на 36,67 %, калію на 24,0 %, зменшується концентрація кальцію на 32,45 %, активується перекисне окиснення ліпідів, спостерігаються значні порушення субмікроскопічної цілісності мембран кардіоміоцитів.

4. При загальному зневодненні організму дистабілізується ендокринна система регуляції водно-електролітного балансу серця, що проявляється суттєвою гіперплазією секреторних гранул і збільшенням їх об’ємної щільності до 7,30 % в ендокринних кардіоміоцитах правого вушка.

5. Попередня адаптація тварин до зневоднення активізує компенсаторні механізми організму, проявом яких є збільшення гідратації лівого шлуночка серця на 8,84 %, активація Na+, K+-АТФ-ази, зростання вмісту магнію на 80,30 %.

6. В адаптованих до дегідратації тварин, порівняно з неадаптованими, протягом тривалого періоду зберігається висока компенсаторна здатність мітохондрій: їх гіпертрофія, гетерогенність за величиною; проте адаптація не усуває повністю структурних проявів порушень мікроциркуляції і контрактурні ураження кардіоміоцитів.

7. У відновлювальному періоді нормалізуються скоротливий апарат кардіоміоцита, морфо-функціональна структура мітохондрій, однак спостерігаються залишкові явища у вигляді збільшення маси серця на 9,56 %, гіпертрофії правого шлуночка і склерозу строми міокарда.

8. Виявлені закономірності змін у міокарді тварин при адаптації до загального зневоднення можуть бути основою для розробки методів корекції, які дозволять попередити патологічну перебудову серцевого м’яза, а також розробити критерії прогнозу змін у міокарді залежно від ступеня зневоднення.

Практичні рекомендації

1. Результати дослідження можуть бути використані для встановлення критеріїв прогнозу змін у міокарді залежно від ступеня дегідратації.

2. Виявлені закономірності змін у серцевому м’язі тварин при адаптації до загального зневоднення є основою для розробки методів корекції, які дозволять попередити патологічну перебудову міокарда.

3. Матеріали даного дослідження можна використати при викладанні відповідних розділів анатомії, гістології, патологічної анатомії.

Список робіт, що опубліковані за темою дисертації

1.

2.

3.

С. 104 – 106.

4.

5.

6.

7.

8.

АНОТАЦІЯ

Творко В. М. Морфофункціональні особливості міокарда при адаптації організму до загального зневоднення. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14. 03. 01 – нормальна анатомія. – Тернопільська державна медична академія ім. І. Я. Горбачевського МОЗ України. Тернопіль, 2002.

Вивчено морфофункціональні особливості міокарда щурів при різних ступенях загального зневоднення організму в неадаптованих і адаптованих до дегідратації тварин, а також в період реабілітації після сублетального ексикозу.

Показано, що в адаптованих до дегідратації тварин розвиваються компенсаторно-пристосувальні процеси, які спрямовані на забезпечення функцій міокарда в екстремальних умовах у вигляді збільшення кількості мітохондрій, активізації Na+, K+-АТФ-ази, зростання вмісту Mg2+, нормалізації концентрації Ca2+, активності лужної фосфатази, активації сукцинатдегідрогенази. Проте адаптація повністю не усуває порушень капілярно-паренхіматозних співвідношень і розвитку некротичних змін кардіоміоцитів, особливо при сублетальному ступені загальної дегідратації.

У період реабілітації в основному нормалізуються морфофункціональні показники міокарда, однак зберігаються залишкові явища перенесеної водної депривації у вигляді гіпертрофії правого шлуночка і склерозу строми міокарда, дистрофічних змін окремих кардіоміоцитів.

Ключові слова: дегідратація, адаптація, міокард, кардіоміоцит.

Аннотация

Творко В. М. Морфофункциональные особенности миокарда при адаптации организма к общему обезвоживанию. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук по специальности 14. 03. 01 – нормальная анатомия. – Тернопольская государственная медицинская академия им. И. Я. Горбачевского, МЗ Украины. Тернополь, 2002.

Проведено комплексное изучение морфофункциональных особенностей миокарда крыс при разных степенях обезвоживания организма у неадаптированных и адаптированных к дегидратации животных, а также в периоде реабилитации после сублетального обезвоживания, путем использования анатомического, гистологического, морфометрического, биохимического, химического, электронно-микроскопического методов исследования.

При этом было установлено, что у адаптированных к дегидратации животных увеличивалось содержание воды в левом желудочке сердца при всех степенях обезвоживания и не отмечалось ее потери в правом желудочке и межжелудочковой перегородке, что можна объяснить компенсаторными механизмами организма.

Содержание электролитов в миокарде адаптированных к обезвоживанию животных тоже изменялось, однако, если концентрация натрия повышалась в сравнении с неадаптированными животными, то калия – практически не менялась.

Активность Na+, K+-АТФ-азы даже при сублетальной степени обезвоживания оставалась достаточно высокой, в то время как у неадаптированных животных наблюдали угнетение ее активности.

При планиметрических исследованиях установлено, что эндокардиальная поверхность левого желудочка при средней и сублетальной степенях обезвоживания достоверно увеличивалась. В то же время эндокардиальная поверхность правого желудочка уменьшалась при легкой и средней степенях, а при сублетальной степени дегидратации приближалась к контрольному показателю.

Результаты стереологических исследований показали, что в адаптированных животных доля мышечной ткани существенно не отличалась от контрольных величин. При легкой степени дегидратации возрастал относительный объем сосудов на 14 % и сохранялся в пределах исходных цифр при средней степени обезвоживания. Эти данные свидетельствуют, что у адаптированных животных более выражены компенсаторные механизмы, одним из проявлений которых является расскрытие резервных капилляров.

Касательно морфологических изменений миокарда, то они были выражены в меньшей степени у адаптированных к обезвоживанию животных, чем у неадаптированных. Наблюдали различные повреждения, которые проявлялись, с одной стороны, нарушениями гемодинамики и тинкториальных свойств кардиомиоцитов, появлением контрактурных повреждений, а с другой стороны, – наличием превалирующего большинства неизмененных кардиомиоцитов. Изучение динамики изменений кардиомиоцитов на субклеточном уровне также подтвердило обнаруженную выше закономерность.

Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют, что при общем обезвоживании адаптированных к дегидратации животных в сердце развиваются гетерогенные изменения, направленные на обеспечение функции миокарда в экстремальных условиях. К таким компенсаторно-приспособительным процессам можно отнести: увеличение количества митохондрий, активизацию Na+, K+-АТФ-азы, возрастание содержания Mg2+, нормализацию концентрации Ca2+, активности щелочной фосфатазы и активизацию сукцинатдегидрогеназы. Однако, адаптация не устраняет нарушений капиллярно-паренхиматозных соотношений и развития дистрофических процесов в кардиомиоцитах, хотя они менее выражены, чем у неадаптированных к дегидратации животных.

Изучение возможных процессов восстановления в миокарде после тяжелой степени дегидратации, проведенное через 14 и 28 суток после свободного доступа выживших животных к воде, показало высокую компенсаторно адаптационную способность мышцы сердца. Однако, даже через 28 суток сохранялись остаточные явления последствий перенесенной водной депривации в виде гипертрофии правого желудочка сердца и склероза стромы миокарда, дистрофических изменений отдельных кардиомиоцитов.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что повреждения сердца при тяжелом нарушении водно-электролитного баланса имеют обратимый характер, однако полного восстановления морфофункциональных характеристик мышцы сердца не наблюдается даже через месяц после содержания животных в условиях нормального водного режима.

Ключевые слова: дегидратация, адаптация, миокард, кардиомиоцит.

SUMMARY

Тvorko V. М. The morphologic and functional peculiarities of myocardium when