МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

АБДУЛ-ОГЛИ Лариса Володимирівна

УДК:611.12:611.14:612.134/.135]:575.16

РЕГІОНАЛЬНІ ОСОБЛИВОСТІ РОЗВИТКУ І БУДОВИ СТІНКИ СЕРЦЯ В ОНТОГЕНЕЗІ

14.03.01 – нормальна анатомія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Харків – 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Дніпропетровській державній медичній академії МОЗ України.

Науковий керівник: доктор медичних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України Козлов Володимир Олексійович, Дніпропетровська державна медична академія, завідувач кафедри анатомії людини.

Офіційні опоненти:

доктор медичних наук, професор Костиленко Юрій Петрович, Українська медична стоматологічна академія МОЗ України, завідувач кафедри анатомії людини;

доктор медичних наук, професор Вакуленко Іван Петрович, Донецький державний медичний університет МОЗ України, завідувач кафедри радіології та променевої анатомії.

Провідна установа:

Луганський державний медичний університет МОЗ України.

Захист відбудеться “ 22 ” вересня 2005 р. об 13-30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д. 64.600.03 при Харківському державному медичному університеті (61022, м. Харків, пр. Правди, 12).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного медичного університету (61022, м. Харків, пр. Леніна, 4).

Автореферат розісланий “ 20 ” серпня 2005 р.

Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради,
кандидат медичних наук, професор Терещенко А.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У зв'язку із зростанням серцево-судинних захворювань і природжених вад серця [Кирьякулов Г.С., Васильев В.А., Бородий Т.В., Лыков А.А., Шира А.И., Жданов Е.В., Чередник С.А., 2000; Мутафьян О.А., 2002; Гатауллин Н.Г.,Плечев ВЛ. Ильтеряков Т. и др., 2001; Гончаров Ю. В.. Новиченко В.И.. Ребиков А. Г., 2001; Дюжиков А.А., Кислицкий А.И., Устинова И.О., Живова Л.В., 2002; Караськов А.М., Железнев С.И., Чернявский АЛ. и др., 2001] вивчення проблем формування і будови стінки серця зараз стає актуальним. Розширення знань про механізм розвитку серця і його відділів, по-перше, пояснює походження природжених вад серця людини, по-друге, пояснює становлення функціональної неоднорідності стінки впродовж онтогенезу і є основою для розуміння процесів кардіогенезу. Крім вивчення формоутворення серця, що розвивається, важливим є аналіз диференціації клітин, різних структурних компонентів серцевої стінки. В науковій літературі по морфології скоротливого, судинного, нервового компонентів в стінці серця широко представлені їх онтогенетичні перетворення [Непомнящих Л.М., 1991; Кмить Г.В., 2000; Соколов В.В., 1996; Литасова Е.Е., Янченко Я.Н., Мосунов А.И., 2000; Елкин Н.И., 1972], проте, взаємостосунки між вказаними компонентами на етапах онтогенезу, регіональні особливості стінки серця описані в значно меншому ступені [Козлов В.А., 1996; Костиленко Ю.П., Костиленко А.Ю., Девяткин Е.А., 2000].

На сьогоднішній день розробка окремих питань структурної організації стінки серця представлена в наукових роботах вчених різних країн [Anderson R.H., Wenink A.C., 1988; Downham D.Y., 1992], проте, комплексна оцінка диференціації клітин, механізму формування, етапів розвитку неоднорідності стінки серця не проведена. Функціональна неоднорідність серцевої стінки достатньо широко обговорюється в клінічних дослідженнях, оскільки порушення скоротливої властивості стінки призводить до важких захворювань серця [Зайченко С. И., 1999; Гавриленков В.И., Перлей В.Е., Шсяенков Д.В., Юхнев АД., 2001; Амосов Н.М., Даценко Н.Я., 1983; Крутов А.О., Чечнева В.В., Ильина О.Н. и др., 2001; Ильин В.Н., Виноградов А.В., Бершивши Д.О., Ильина О.Н., 2001]. Вивчення неоднорідності будови серцевої стінки тісно пов'язано і з розробкою нових методів оперативних втручань на серці, зокрема, при коронарній патології [Вакуленко И.П., 1996; Харпунов В.Ф., Алекян Б.Г., Спиридонова А.А., 2000; Малашенков А.И., Скопин И.И., Маратов P.M., 2001; Дюжиков А.А.., Чернышев В.Н., Колесниченко Л.В., 2001; Zipes DP. 2000, 2001; Guidelines Committee. 2003 European Society of Hypertension, 2003].

Відповідно до вищевикладеного, актуальним є проведення комплексного анатомічного дослідження, що оцінює морфогенез серця, його структурних компонентів у функціонально неоднорідних ділянках серцевої стінки, а також диференціювальних процесів, що лежать в його основі, на різних етапах пренатального та постнатального онтогенезу.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є фрагментом наукової теми кафедри анатомії людини Дніпропетровської державної медичної академії „Розвиток та становлення серця, його судин, папілярно-трабекулярного і клапанного апарату в онто- і філогенезі” номер держреєстрації 0101v000777. Здобувач виконувала розділ стосовно дисертаційного дослідження.

Мета та завдання дослідження. Метою даного дослідження з'явилися встановлення закономірностей формування структурної неоднорідності будови стінки серця в різних його відділах в онтогенезі.

Для виконання поставленої мети необхідно вирішити наступні завдання:

1. Вивчити регіональні особливості розвитку стінки серця в ембріональному періоді.

2. Визначити регіональні особливості будови серцевої стінки в плодовому періоді.

3. Визначити кількісні показники серцевої стінки в ранньому постнатальному онтогенезі.

4. Прослідкувати динаміку та виявити закономірності перебудови стінки серця в онтогенезі.

5. Вивчити взаємовідношення структурних компонентів у функціонально неоднорідних ділянках серця.

Рішення поставлених завдань сприятиме уточненню та систематизації існуючих в літературі даних про будову і формування стінки серця в онтогенезі.

Об'єкт дослідження. Кардіогенез людини впродовж онтогенезу до дефінітивного періоду.

Предмет дослідження. Серце, структурні компоненти серцевої стінки.

Методи дослідження: антропометрія – для встановлення соматотипу; препарування – для дослідження формоутворення серця та окремих його частин; мікроскопія гістологічних зрізів стінки серця в різних площинах – для вивчення структурних компонентів серцевої стінки та їх взаємостосунків; імуногістохімічне дослідження на виявлення антигенів апоптозу, проліферації, судинного ендотелію; морфо – та гістометрія з подальшою статистичною обробкою – для вивчення динаміки зміни кількісних параметрів серця та його стінки впродовж онтогенезу.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше встановлені структурні особливості стінок серця, а саме – 14 функціонально неоднорідних регіональних зон серця впродовж онтогенезу до дефінітивного періоду. Описані взаємостосунки між структурними компонентами серцевої стінки, етапи клітинної диференціації впродовж онтогенезу до періоду дефінітиву. Уточнені терміни формування шарів стінки передсердя та шлуночків серця, первинної та вторинної міжпередсердної перегородок і м'язової і перетинкової частин міжшлуночкової перегородок, а також розвиток клапанного та папілярно-трабекулярного апаратів. Вперше узагальнені кількісні дані морфо- та гістометрії структурних компонентів серцевої стінки і представлені у вигляді математичної моделі. Справжнім дослідженням доповнені наявні відомості про кардіогенез в цілому.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані результати дозволять поглибити та розширити існуючі уявлення про особливості будови та формування функціонально різних ділянок стінки серця в онтогенезі, що, в свою чергу, дозволить пояснити особливості патогенезу захворювань серцево-судинної системи і основні механізми виникнення деяких природжених вад серця. Описані особливості структурної організації серцевої стінки дозволяють обґрунтувати виділення функціонально різних її ділянок. Гетероморфна структура стінки серця забезпечує адекватну біомеханіку скорочення для певного вікового періоду.

Результати досліджень дозволили розробити та одержати два декларативні патенти: Пат. 52095 України, МКИ 7 А61В10/00. Спосіб визначення стану мікроциркуляції міокарду /Абдул-Огли Л.В., Григоренко Т.В., Довгаль Г.В., Жаріков М.Ю., Інджикулян А.А., Козлов В.О. (Україна); Пат. 65313 А МКИ 7 А61НN31/00. Спосіб реанімації при операції на відкритому серці / Довгаль Г.В., Абдул-Огли Л.В., Інджикулян А.А., Панасюк О.В. (Україна).

Динаміка зміни взаємостосунків, як окремих клітинних компонентів, так і відділів серця є морфологічною основою для опису біомеханіки скорочень серця.

Теоретичні дані впроваджені в навчальний процес на кафедрах анатомії медичних ВНЗ України: кафедра нормальної анатомії Луганського медичного університету; кафедра нормальної анатомії Української медичної Стоматологічної академії; кафедра нормальної анатомії людини і гістології медичного факультету Ужгородського національного університету; кафедра топографічної анатомії і оперативної хірургії Буковинської державної медичної академії; кафедра нормальної анатомії Харківського медичного університету; кафедра нормальної анатомії людини Тернопільського державного медичного університету ім. І.Я. Горбачевського; кафедра нормальної анатомії Івано-Франківської медичної академії; кафедра нормальної анатомії Донецького державного медичного університету; кафедра нормальної анатомії Запорізького медичного університету; кафедра нормальної анатомії людини Кримського державного медичного університету ім. С.І. Георгієвського.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно проведений патентно-інформаційний пошук, написаний звіт, визначені мета та задачі даного дослідження. Самостійно проведений набір матеріалу, його обробка, включаючи і статистичну обробку одержаних результатів, самостійно написані всі розділи дисертації. Проведений аналіз результатів, сформульовані основні положення та висновки роботи. Основні положення дисертації опубліковані в статтях, дані, що стосуються гетероморфності будови серцевої стінки, належать автору дисертації.

Апробація результатів дослідження. Основні положення дисертаційного дослідження доповідалися і обговарювалися: на 4-му міжнародному конгресі з інтеграційної антропології (2002 р., Санкт-Петербург); на засіданнях Дніпропетровського суспільства анатомів, гістологів і ембріологів (2004 р., 2005 р.); на наукових конференціях: перша всеукраїнська науково-практична конференція “Україна наукова 2001” (2001 р,. Дніпропетровськ-Дніпродзержинськ); друга всеукраїнська науково-практична конференція “Україна наукова 2002” (2002 р., Дніпропетровськ-Дніпродзержинськ); V міжнародна науково-практична конференція „Наука і освіта - 2002” Дніпропетровськ-Житомир-Донецьк (2002 р.); ІІІ Національний конгрес анатомів, гістологів, ембріологів і топографоанатомів України (Київ, 2002 р.); 57 науково-практична конференція студентів та молодих вчених Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця з міжнародною участю „Актуальні проблеми сучасної медицини” 17-20 вересня 2002 р., м. Київ; ІІІ міжнародна медична конференція студентів та молодих вчених “Медицина здоров’я ХХІ сторіччя, 26-28 вересня. – Дніпропетровськ. – 2002; “Самміт нормальних анатомів України та Росії”, присвяченої року Росії в Україні. - Тернопіль, 2003 р.; перша всеукраїнська наукова конференція “Карповські читання”, Дніпропетровськ, 18-21 травня 2004 р.; друга всеукраїнська наукова конференція “Карповські читання”, Дніпропетровськ, 12-15 квітня 2005 р.

Публікації. Основний зміст дисертаційної роботи відображений в 19 наукових працях, з яких 5 – у фахових наукових виданнях (4 з них опубліковано одноосібно), 12 – у матеріалах конференцій. Одержано два деклараційні патенти.

Структура та обсяг дисертації. Матеріали дисертаційної роботи викладено на 173 сторінках і складається з: вступу, огляду літератури, 4 розділів власних досліджень, розділу „Аналізу та узагальнення результатів досліджень”, висновків та покажчика літератури. Список використаної літератури включає 201 джерело, з них 47 - іноземних авторів. Дисертаційна робота ілюстрована 122 фотографіями, 11 таблицями, 16 діаграмами.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріал та методи дослідження. Матеріалом для даного дослідження послужили ембріони, плоди та серця дітей віком до7-ми років (дефінітивний строк) в кількості 120 об'єктів. Ембріональний та плодовий матеріал нами був одержаний з абортарію міської лікарні №7 міста Дніпропетровська після медичних абортів від здорових жінок. Серця пізніх плодів та дітей одержувалися в обласному патологоанатомічному бюро і обласному судово-медичному морзі міста Дніпропетровська. Розподіл матеріалу за віковими групами, проведений згідно Л.К.Семенової і Л.И. Фалину, представлено у таблиці №1 [Семенова Л.К., 1975; Фалин Л.И., 1976].

Таблиця 1

Розподіл матеріалу досліджень за віком

Період | Вік | Кількість об'єктів

Пренатальний | Зародковий | 5-8 тижнів | 11

Плодовий | 9-12 тижнів | 10

13-16 тижнів | 9

17-20 тижнів | 11

21-24 тижнів | 8

25-28 тижнів | 10

29-32 тижнів | 10

33-36 тижнів | 9

37-40 тижнів | 11

Постнатальний | До 1 року | 10

1-3 роки | 11

4-7 років | 10

Всього | 120

Для дослідження були використані наступні методики:

1. Препарування використовувалося для виділення сердець ембріонів на ранніх стадіях розвитку і плодів людини при вивченні синтопії серця і виділенні серця з грудної порожнини з подальшою фіксацією та заливкою в парафін за загальноприйнятими методиками. Серця дорослих людей препарувалися для виділення фрагментів 14-ти регіональних зон, для подальшої фіксації, проводки та отримання гістологічних зрізів.

2. Гістологічні методики. Для вивчення структурних компонентів стінки серця та їх взаємовідносин використовували гістологічні та напівтонкі зрізи, забарвлені стандартними гістологічними методиками (залізний гематоксилін Генденгайна, гематоксилін-еозин, за Маллорі-Слінченко і Ван-Гізону); імуногістохімічні методи з використанням цитоспецифічних маркерів CD-34 (на судинний ендотелій), Кi-67 (на віментін – показник проліферативної активності), P-53 (на апоптоз) в різних регіональних ділянках серцевої стінки в ембріональному періоді.

3. Морфометричне дослідження проводилося на рівні цілого органу, ділянки органу, гістологічного зрізу та поля зору мікроскопа. На рівні серця в цілому визначали лінійні розміри і масу серця та окремих його відділів. Також розраховувався кардіофетальний індекс за формулою:

,

де: КФІ - кардіофетальний індекс, m – маса серця, М – маса ембріона (плоду).

Отримані дані обробляли статистично на персональному комп’ютері із використанням ліцензійного пакету прикладних програм. Достовірність розходження даних оцінювали з використанням критерію Ст’юдента. Достатньою вважали ймовірність помилки менше 5% (р<0,05).

Результати дослідження та їх обговорення. У зв'язку з функціональною неоднорідністю стінки серця, що лежить в основі біомеханіки скорочень шлуночків та передсердя і пов'язаної з цим структурної гетероморфністю стінки серця були виділено 14 регіональних ділянок серця (рис. 1), розвиток та формування яких було розглянуто впродовж пренатального, включаючи ембріональний та плодовий періоди, і постнатального онтогенезу (до періоду дефінітиву):

Рис. 1. Схема регіональних ділянок стінки шлуночків та міжшлуночкової перегородки (А), стінки передсердь та міжпередсердної перегородки (В).

1. Лівий шлуночок (верхня третина)

2. Лівий шлуночок (середня третина)

3. Лівий шлуночок (нижня третина)

4. Правий шлуночок (верхня третина)

5. Правий шлуночок (середня третина)

6. Правий шлуночок (нижня третина)

7. Міжшлуночкова перегородка (верхня третина)

8. Міжшлуночкова перегородка (середня третина)

9. Міжшлуночкова перегородка (нижня третина)

10. Ліве вушко

11. Ліве передсердя

12. Праве вушко

13. Праве передсердя

14. Овальна ямка міжпередсердної перегородки

Кількість регіонально різних ділянок стінки серця збільшується з підвищенням рівня функціональної організації, обумовленої у свою чергу підвищенням структурної організації окремих її компонентів.

Вищеназвані регіональні ділянки стінки шлуночків та міжшлуночкової перегородки зображені на мал. 1(А), а міжпередсердної перегородки і стінки передсердя на малюнку 1 (В).

Особливу увагу в сучасних дослідженнях надається кардіогенезу людини [Козлов В.А., Маковецкий В.Д., Мишалов В.Д., Твердохлеб И.В., Шпонька И.С., 1998; Твердохлеб И.В., 1996; Шаторна В.Ф., 2003; Довгаль Г.В., 2001]. Серцева стінка впродовж онтогенезу є морфологічною структурою з різними тканинними і клітинними елементами, що знаходяться в топологічно складних взаємостосунках, функціонально зв'язаними та в цілому адаптованими до процесу скорочення і розслаблення міокарду.

Вже на ранніх стадіях кардіогенезу ми спостерігали гетероморфність в будові серцевої стінки. Стінка передсердя характеризувалася достатньо інтенсивним зближенням ендотелію та міокарду, що у свою чергу супроводжувалося швидкою і повною редукцією кардіогелю в цій області. Міокард складається з пухко розташованих полігональних або веретеноподібних міобластів, які створюють шар товщиною в 2-3 клітини. Стінка шлуночку формувалася з частковим збереженням кардіогелю, що призводило до пухкого з'єднання ендотеліального шару з міокардом, утворенню численних трабекул із залишками кардіогелю між цими тканинами. Між первинним передсердям та шлуночком формується атріовентрикулярний канал. В результаті збереження кардіогелю між шарами первинної серцевої трубки в цьому відділі починають формуватися так звані ендокардіальні подушки – складки ендокарду, заповнені кардіогелем та звернені в просвіт серцевої трубки. Спочатку утворюється дві ендокардіальні подушки (передньо-верхня та задньо-нижня), а пізніше на бічних поверхнях атріовентрикулярного каналу формується ще дві латеральні ендокардіальні подушки, розміри яких значно менші.

Збереження кардіогелю є характерною рисою і для конусно-стовбурної області (конотрункус). Тут кардіогель формує так звані ендокардіальні гребені, які в подальшому беруть активну участь в розділенні конотрункусу на аорту та легеневий стовбур. Таким чином, вже на самих ранніх етапах кардіогенезу, будова серцевої стінки виражена неоднорідно, а збереження залишків кардіогелю в деяких сегментах ембріонального серця говорить про його пряму участь в механізмах септації. В результаті процесів епітеліально-мезенхімних перетворень в області ендокардіальних подушок поступово відбувається заповнення порожнин подушок мезенхімними клітинами. Нами було встановлено, що матеріал ендокардіальних подушок використовується для формування клапанного апарату серця (атріовентрикулярних і півмісяцевих клапанів серця), мезенхімної первинної міжпередсердної перегородки та перетинкової частини міжшлуночкової перегородки. З 5-го тижня ембріонального розвитку відбувається формування камер серця, тобто посилюються механізми септації і формуються міжшлуночкова та міжпередсердна перегородки.

Наші дослідження показали, що в різних регіональних ділянках ембріонального серця міокардіальний шар має вже чітко виражену гетероморфність. Міокард шлуночків в цей період представлений компактним шаром пучків кардіоміоцитів, але в його товщі відбуваються процеси розшарування (делямінації) м'язових пучків і утворення простору (делямінаційної щілини) таким чином, що до кінця 6-го тижню ембріогенезу весь міокард атріовентрикулярного каналу розділений на 2 частини. В результаті процесу делямінації від стінки атріовентрикулярного каналу відділяється так звана делямінаційна пластинка, яка несе на собі ендокардіальні подушки.

Розділення первинного шлуночку на праву та ліву порожнини починається на початку другого місяця розвитку, коли первинна м'язова частина міжшлуночкової перегородки з'являється на верхівці шлуночку і росте у напрямку ендокардіальних подушок атріовентрикулярного каналу. Первинна міжшлуночкова перегородка росте інтенсивно, в наслідок чого розмір міжшлуночкового отвору значно зменшується. До кінця 8-го тижня починається формування перетинкової частини міжшлуночкової перегородки за рахунок сполучної тканини, яка представлена мезенхімними клітинами ендокардіальних подушок атріовентрикулярного каналу та конотрункусу. Первинна міжпередсердна перегородка за походженням є мезенхімною і пов'язана з мезенхімою ендокардіальних подушок атріовентрикулярного каналу. До 8-го тижня пренатального онтогенезу відбувається формування вторинної міжпередсердної перегородки, яка має м'язове походження та схожа по будові зі стінкою передсердя. Після закінчення зростання вторинної перегородки залишається овальний отвір. Коли верхня частина первинної перегородки поступово редукується, залишкова частина її стає заслінкою овального отвору.

У результаті наших досліджень було встановлено, що в ембріональний період в міокарді міжшлуночкової перегородки, в порівнянні з міокардом шлуночків відбуваються більш ранні процеси тканинного та клітинного диференціювання, а формування судинної циркуляції запізнюється. Проте, надалі, у зв'язку з подальшою інтенсивною компактизацією міокарду перегородки та активізації процесів васкулогенезу, її трофіка здійснюється за рахунок судин, які проростають в компактний міокард міжшлуночкової перегородки.

Нами вивчалися процеси закладки судинної циркуляції в міокарді стінок шлуночків та передсердя. Було встановлено, що в ембріональний період розвитку людини, закладка судинної циркуляції в компактному міокарді правого та лівого шлуночків відбувається неоднорідно. В правому шлуночку мережі ендотеліальних тяжів більш густі, але короткі в компактному міокарді, а трабекули, як і в лівому шлуночку, мають менш розвинену судинну циркуляцію. В стінках передсердя активність процесів васкулогенезу виражено відстає в порівнянні зі шлуночками. В стінці лівого вушка, більшою мірою, ніж в правому, чітко позначений ендотелій, який характеризує превалювання процесів васкуляризації лівого вушка над такими в правому.

Наші дослідження показали, що в різних регіональних ділянках ембріонального серця міокард неоднорідний. З 6-го тижня пренатального розвитку в області ембріонального шлуночку диференціюється компактний та трабекулярний міокард. Трабекулярний шар міокарду шлуночків бере участь в утворенні папілярно-трабекулярного апарату, який формується завдяки делямінації стінки лівого та правого шлуночків і використовування мезенхімних клітин ендокардіальних подушок, відростки яких, досягаючи стінки шлуночків, прикріплюються на різних рівнях від верхівки до їх підстави. У зв'язку з переважанням проліферативних та ростових процесів міокарду над ендокардом, а також з постійним скороченням серця, ендокардіальні тяжі відривають фрагменти міокарду шлуночків та формують первинні сухожилкові нитки і соскоподібні м'язи за рахунок ділянки ендокарду та фрагменту міокарду. Ці дані підтверджують результати робіт [Шаторна В.Ф., 2003; Козлов В.А., Шаторная В.Ф., Зозуля Е.С., Козловская А.А., 2003], автори яких розглянули розвиток та формування папілярно-трабекулярного апарату в ембріогенезі птахів.

У ембріональному періоді процеси диференціювання в різних частинах серцевої трубки відбуваються неоднаково і з різною швидкістю, що, мабуть, можна пояснити гетероморфністю різних ділянок міокарду. Дане питання підіймалося в літературі авторами [Рубанова М.П., Федоров В.Г., Шелехова Л.И., Копина М.Н., 1999; Козлов В.А., Коваленко В.Н., Маковецкий В.Д., Стебельский С.Е., 1980], які вивчали особливості скорочення окремих ділянок серцевої стінки і питання функціональної неоднорідності міокарду, використовуючи імпедансний метод реєстрації амплітуди скорочення різних ділянок серцевої стінки. Вони показали, що верхівкова та базисна ділянки лівого шлуночку мають різну амплітуду скорочення.

У плодовому періоді продовжується диференціація як окремих структурних компонентів стінки серця людини, так і серця в цілому. На 9-12-му тижні пренатального розвитку в міокарді серця людини виразно виявляються три клітинні шари (трабекулярний, губчастий і компактний), що розрізняються за характером компановки кардіоміоцитів. Нами були виявлені у складі компактного шару міокарду в цей період численні мітози, що свідчать про переважання проліферативної активності компактного міокарду в порівнянні з клітинами губчастого міокарду. Ці процеси більшою мірою виражені в стінці лівого передсердя та лівого шлуночку серця та демонструють те, що потовщення стінки серця відбувається за рахунок м'язових клітин компактного шару міокарду. В цей же час делямінаційної пластинки, як такої, вже не існує, вона розділяється на окремі м'язові тяжі, вкриті ендокардом, утворюючи соскоподібні м'язи. Верхівка первинного соскоподібного м'яза безпосередньо переходить в стулку клапана, що формується, яка до 19-го тижню розвитку перетвориться в сухожилкову нитку.

В міжшлуночковій перегородці на основі структурної неоднорідності нами виділено 2 регіональні ділянки – верхня та нижня її частині., а саме: її верхівковій або апікальній частині кількість трабекул значно більше, і рельєф нерівний, а в базальній частині, наближеній до підстави серця, спостерігаються тільки поодинокі трабекули, а рельєф згладжений.

Міокард стінки передсердя представлений міоцитами компактного шару, який в цей період, утворює подовжні м'язові пучки, орієнтовані упродовж стінки передсердя з наявністю вузьких міжм'язових просторів, заповнених сполучною тканиною, різних за величиною, що свідчить про різний ступінь компактизації міокарду стінки передсердя.

Нами встановлено, що: впродовж 13-16-го тижнів плодового періоду, міокард стінки шлуночків представлений, головним чином, клітинами компактного шару. В цей період розвитку в стінці міокарду визначалися групи м'язових волокон, що розрізняються за своєю орієнтацією. Зовнішній шар містив кардіоміоцити, що формують подовжні пучки, в середньому шарі виявлялися циркулярні тяжі клітин, слабко виражений внутрішній шар, прилеглий до ендокарду, містив мало орієнтовані групи кардіоміоцитів.

Впродовж 17-20-го тижнів в стінках передсердя активно відбуваються процеси васкуляризації, що свідчить про підвищену активність перетворюючих процесів, які вимагають посиленої трофіки.

На 24-27-му тижню розвитку людини судинна мережа серця рівномірно розподілена в товщі м'язової тканини. Міокард шлуночків в цей період відрізняється компактністю розташування пучків м'язових волокон, відмінних по орієнтації, які складаються з подовжених кардіоміоцитів, при цьому діаметр клітин виражено перевищує такий в попередніх вікових групах. Загальним є трьохшаровість його будови, причому, як в правому, так і в лівому шлуночку, напрямок волокон мають однаковий характер: внутрішній та зовнішній – подовжній, середній – циркулярний. Міокард правого шлуночку відрізняється від міокарду лівого шлуночку більшою впорядкованістю його волокон та чітким відмежуванням його інтерстиціальних просторів на всьому протязі пучків м'язових волокон, що свідчить про більше навантаження в цей період на праві відділи серця, пов'язане з активізацією процесів формування венозної системи людини

Вже в плодовому періоді розвитку ми простежували на 28 тижні виражені зміни в стінках шлуночків серця, які мають сформовані шари м'язових волокон, в подальшому, забезпечуючи спіралеподібний напрям їх скорочення від верхівки до підстави: зовнішнього тонкого поверхневого шару, що складається з подовжніх волокон, внутрішнього подовжнього шару та розташованого між ними циркулярного середнього шару, самостійного для кожного шлуночку.

У зв'язку з меншим в порівнянні з шлуночками навантаженням, що надається на стінки передсердя, і особливістю напряму скорочень під час систоли (від вушок до міжпередсердної перегородки), стінка передсердя представлена двома шарами м'язових волокон: поверхневого, складається з циркулярно розташованих волокон, що охоплюють обидва передсердя, та глибокого, складається з подовжніх волокон, що належать окремо кожному передсердю.

У стінці передсердя в період з 29-го по 32-й тиждень особливі зміни відбуваються у 10-й та 12-й регіональних зонах (ліве та праве вушка). В стінці правого вушка починається утворення трабекул, чітко відмежованих одна від одної, на відміну від стінки лівого вушка, де процеси диференціювання відстають в часі, що пояснює більш розвинену м'язову частину стінки правого вушка в подальших вікових групах та в постнатальному онтогенезі. Решта регіональних зон до цього періоду розвивається без виражених особливостей

З 33-го по 36-й тиждень пренатального онтогенезу відбувається подальша диференціація в міжшлуночковій перегородці її структурних компонентів. У верхній третині міжшлуночкової перегородки (7-ма регіональна зона) в місці переходу м'язової в перетинкову частину, нами спостерігалося порушення волокнистої структури пучків кардіоміоцитів з вираженим збільшенням та потовщенням інтерстиціальних просторів. В середній третині міжшлуночкової перегородки (8-ма регіональна зона) спостерігається хвилеподібний хід м'язових волокон та збереження широких інтерстиціальних просторів.

У міокарді плодів людини на 38-му тижні пренатального онтогенезу вже є добре розвинена судинна мережа, рівномірно розподілена в товщі стінки серця. У складі мікроциркуляторного русла нам вдалося знайти всі ланки, причому артеріоли та капіляри орієнтувалися паралельно один одному та формували групи судин, розташованих, паралельно м'язовим волокнам. Таким чином, на основі наших досліджень, можна зробити висновок, що до 38-го тижня пренатального онтогенезу диференціювання клітинних елементів судин і загальна структурна організація гемомікроциркуляторного русла серця людини набувають характеру дефінітиву.

Ми встановили, що дефінітивний міокард є складною системою пучків волокон, що проходять в різних напрямках. Пучки волокон міокарду об'єднуються прошарками сполучної тканини. В площині поперечних та вертикальних зрізів вони мають вид пластинок. Периферичні частини пластинок переходять одна в одну, а їх центральні частини між собою звичайно не пов’язані. Ця особливість будови міокарду, мабуть, забезпечує мінімальні втрати енергії на його перебудову в процесі скорочення. Розподіл волокон в міокарді лівого шлуночку забезпечує його одночасне подовжнє та поперечне скорочення. При цьому кількість пучків волокон, які через свою топографію забезпечують циркулярне скорочення шлуночку, більше біля підстави (1-ша, 3-тя і 5-та регіональні зони). У міру наближення до верхівки (3-тя, 6-та і 9-та регіональні зони) переважає напрям пучків волокон, що здійснюють подовжнє скорочення шлуночку. В правому шлуночку зовнішні волокна орієнтовані переважно циркулярно. Внутрішні волокна правого шлуночку приймають участь у формуванні папілярно-трабекулярного апарату.

У результаті морфометричного дослідження сердець ембріонів і плодів нами визначена динаміка зміни довжини, ширини та товщини серця, а також лінійні розміри окремо шлуночків і передсердя, товщина стінок шлуночків впродовж всього пренатального та постнатального періодів. Проте, одержані нами дані не співпадають з розмірами серця, опублікованими в роботі авторів [Leslie J., Shen S., Thernton J.C., Strauss L., 1983], оскільки використана нами періодизація по терміну гестації включає більшу кількість груп, що дозволяє одержувати більш достовірну та менш узагальнену інформацію про лінійні розміри серця.

Нами розраховувався кардіофетальний індекс, як показник інтенсивності наростання маси серця в порівнянні з масою плоду в цілому. Встановлено, що кардіофетальний індекс з 9-го по 40-й тиждень змінювався в межах 0,62-0,81% (рис. 2).

Рис. 2. Динаміка зміни кардіофетального індексу протягом пренатального онтогенезу

До початку плодового періоду (9-й тиждень) маса серця складала 0,78 ±0,07 г. Інтенсивне наростання маси серця відбувалося з 9-го по 12-й тиждень раннього плодового періоду. Так, загальна маса серця збільшилася до 13-го тижня до 1,91г, що відповідає збільшенню маси в 2,5 рази та свідчить про більш інтенсивний розвиток серця в цей часовий діапазон. В той же час, паралельно з наростанням маси, відбувалося збільшення лінійних розмірів серця; інтенсивність наростання ширини серця дещо випереджала інтенсивність зростання в довжину. В період з 17-го по 28-й тиждень плодового періоду спостерігалося рівномірне збільшення маси серця, що свідчить про період відносної стабілізації зростання. В цей період відмічалося двократне збільшення маси серця, в той же час збільшення лінійних розмірів характеризувалося тенденцією переважання зростання серця завширшки.

У пізньому плодовому періоді розвитку, починаючи з 29-го тижня виявлений стабільно рівномірний приріст маси аж до 36-го тижня (в середньому в 1,25 рази в трьохтижневий інтервал). Помітна активізація швидкості наростання маси в 1, 6 рази визначалася в період між 29-м тижнем і 40-м тижнем плодового періоду, що свідчить про інтенсивне зростання серця перед народженням.

При обробці одержаних морфометричних показників розраховувався кардіофетальний індекс. В перші 20 тижнів пренатального онтогенезу відмічалося плавне збільшення кардіофетального індексу, що свідчить про динамічне збільшення швидкості наростання маси серця в порівнянні з масою плоду. Це пояснюється вираженими диференціювальними процесами, що протікають в стінці серця, особливо в міокарді, які супроводжуються активними проліферативними процесами. В період з 21-го по 24-тий і з 33-го по 36-тий тижні спостерігалася зворотна тенденція, що можна пояснити більш активним наростанням маси плоду.

Для розмірів серця в пренатальному періоді онтогенезу характерна виражена індивідуальна мінливість. Швидке зростання серця в довжину відбувається в 17-20 тижнів, в 25-28 тижнів, 33-36 тижнів. Більш повільне зростання серця в довжину виявлялося з 21-го по 24-й тиждень, з 29-го по 32-й тиждень. Із збільшенням терміну гестації, паралельно із зміною довжини серця збільшується ширина, особливо з 21-го по 32-й тиждень розвитку. В передньо-задньому напрямку найбільш інтенсивно серце зростає з 17-го по 20-й тиждень. Це свідчить про нерівномірне зростання серця у різних напрямах.

Максимальна відносна швидкість росту висоти правого передсердя спостерігається в термін з 21-го по 32-й тиждень розвитку: в термін з 21-го по 24-й тиждень збільшення висоти відбулося на 24%, в термін 25-28 тижнів – на 20%, а в термін 29-32 тижні – на 32% в порівнянні з їх значеннями в попередній віковій групі. Відносна швидкість росту висоти лівого передсердя досягає свого максимального значення в термін 17-20 тижнів розвитку - 33% і в термін 33-36 тижнів – 29% в порівнянні з їх значеннями в попередній віковій групі.

Максимальна відносна швидкість росту ширини лівого передсердя спостерігається в термінах: 13-16, 17-20 тижнів – збільшення висоти на 26% в порівнянні з їх значеннями в попередній віковій групі, в термін 25-28 тижнів – на 29% в порівнянні з його значенням в попередній віковій групі

Відносна швидкість росту товщини передсердя має максимальне значення в термін з 5-го до 21-го тижня пренатального розвитку, збільшуючись в середньому на 58% в порівнянні з їх значеннями в попередній віковій групі

Максимальна відносна швидкість росту висоти правого шлуночку спостерігається в термін 9-20 тижнів розвитку: в термін 9-12 тижнів збільшення висоти відбулося на 57%, в термін 13-16 тижнів – на 24%, а в термін 17-20 тижнів – на 58% в порівнянні з їх значеннями в попередній віковій групі. Відносна швидкість росту висоти лівого шлуночку сягає своїх максимальних значень в термін 9-12 тижнів розвитку - 59%, в термін 17-20 тижнів – 49% і в термін 25-28 тижнів – 25% в порівнянні з їх значеннями в попередній віковій групі

Максимальна відносна швидкість росту ширини правого шлуночку спостерігається в термін 9-16 і 29-32 тижнів розвитку: в термін 9-12 тижнів збільшення висоти відбулося на 49%, в термін 13-16 тижнів – на 25%, а в термін 29-32 тижні – на 32% в порівнянні з їх значеннями в попередній віковій групі. Відносна швидкість росту ширини лівого шлуночку досягає своїх максимальних значень в термін 9-12 тижнів розвитку - 60%, в термін 25-28 тижнів – 30% і в термін 37-40 тижнів – 27% в порівнянні з їх значеннями в попередній віковій групі.

Максимальна відносна швидкість росту товщини правого та лівого шлуночків спостерігається в термін 9-20 тижнів розвитку: в термін 9-12 тижнів збільшення товщини відбулося на 61%, в термін 13-16 тижнів – на 46%, а в термін 17-20 тижнів – на 100% в порівнянні з їх значеннями в попередній віковій групі;

Максимальна відносна швидкість росту товщини стінки лівого шлуночку спостерігається в термін 17-20, 21-24 і 37-40 тижнів розвитку: в термін 17-20 тижнів збільшення товщини стінки відбувається в середньому на 33%, в термін 21-24 тижні – на 21%, а в термін 37-40 тижнів – на 26% в порівнянні з їх значеннями в попередній віковій групі. Відносна швидкість росту товщини стінки правого шлуночку досягає своїх максимальних значень в термін 21-24 тижні розвитку - 23%, в термін 29-32 тижнів – 22% і в термін 37-40 тижнів – 26% в порівнянні з їх значеннями в попередній віковій групі.

Результати проведених досліджень показують, що в процесі пренатального розвитку в серці людини спостерігається чергування періодів активізації швидкості наростання маси та лінійних розмірів серця з періодами стабілізації зростання (рис.3). Періоди активізації зростання серця спостерігаються між 9-м і 12-м тижнями, 17-м і 20-м тижнями, 37-йм і 40-м тижнями пренатального онтогенезу. Аналіз динаміки змін лінійних розмірів показує, що серце в процесі розвитку з подовженої форми наближається до більш округлої конфігурації за рахунок збільшення зростання завширшки.

Інтенсивне наростання маси серця в постнатальному періоді розвитку відбувалося в перші три роки життя, впродовж яких маса серця збільшилася на 113%. Довжина серця, впродовж постнатального періоду розвитку до 7-ми років збільшилася на 92%, тоді як ширина серця на 81%, а товщина – на 77% (рис.4).

Рис. 3. Динаміка змін лінійних розмірів серця протягом пренатального онтогенезу

Так, товщина стінки правого шлуночку з моменту народження до періоду дефінітиву збільшилася на 17%, тоді як лівого – на 24%. Варто відзначити, що товщина стінок правого та лівого шлуночків впродовж періоду з 4-х до 7-ми років збільшувалася значно інтенсивніше в порівнянні з попереднім періодом (швидкість наростання показників в 2 рази вище за їх значення в 1-3 роки).

Рис. 4. Динаміка змін лінійних розмірів серця протягом постнатального онтогенезу

Таким чином, в результаті проведених власних досліджень можна зробити висновок, що функціональна неоднорідність будови міокарду та пов'язана з цим його структурна неоднорідність, на підставі якої нами були виділено 14 різних по будові регіональних зон є доцільним та дозволяє більш детально пояснити біомеханіку скорочень серця, а також особливості патогенезу захворювань серцево-судинної системи. Описані регіональні особливості розвитку міжпередсердної та міжшлуночкової перегородок дозволяють більш детально пояснити виникнення природжених вад серця.

Варто відзначити, що істотні зміни функціонального навантаження в різні вікові періоди впродовж онтогенезу, надалі, можуть привести до зміни напряму м'язових волокон, отже, і структурної організації стінки серця, що, у свою чергу, допускає додаткове виділення регіональних зон в постнатальному онтогенезі після періоду дефінітиву.

ВИСНОВКИ

1. У дисертації приведено теоретичне узагальнення і нове рішення наукової проблеми розвитку і становлення впродовж пре- і раннього постнатального онтогенезу функціонально неоднорідних ділянок серця, що мають свою динаміку, різну швидкість наростання окремих структурних компонентів стінки серця.

2. У зв'язку з функціональною неоднорідністю стінки серця, що лежить в основі біомеханіки скорочень шлуночків та передсердь, та пов'язаної з цим структурною гетероморфністю стінки серця були виділено 14 регіональних ділянок серця. На достаточно ранних этапах развития можно проследить формирование структурно неоднородных участков сердечной стенки.

3. До кінця ембріонального періоду виявлені закономірності перебудови сформованих до цього періоду регіональних зон стінки серця: стінки правого і лівого передсердя (11-а і 13-а регіональні зони); вторинної міжпередсердної перегородки (14-а регіональна зона); стінки лівого і правого шлуночків (в цей період простежується диференціювання міокарду шлуночків на шари з утворенням компактного, губчастого і трабекулярного); м'язової частини міжшлуночкової перегородки (8-а і 9-а регіональні зони), причому основну її частину утворює компактний міокард, у зв'язку з чим в ній найбільш активно відбуваються процеси проліферації;

4. До закінчення ембріонального періоду онтогенезу починає розвиватися судинна циркуляція.

5. Процеси перетворення, що характеризують регіональні особливості будови серцевої стінки в плодовому періоді, засновані на гетероморфній будові стінки серця, особливо виражені в наступні етапи: в 13 тижнів сформована м'язова і перетинкові частини міжшлуночкової перегородки, губчастий і трабекулярный шари міокарду шлуночків бере участь у формуванні папілярно-трабекулярний апарату; в 19 тижнів сформований папілярно-трабекулярний апарат. В 28 тижнів всі 14 регіональних зон серцевої стінки придбавають риси дефінітивів будови, а в подальшому до народження на фоні процесів диференціювання і васкулогенеза, що продовжуються, відбувається переважне збільшення лінійних розмірів серця.

6. До початку плодового періоду (9-й тиждень) маса серця складала 0,78±0,07г. Інтенсивне наростання маси серця відбувалося з 9-й по 12-й тиждень раннього плодового періоду (в 2,5 рази).

7. У перші 20 тижнів пренатального онтогенезу відбувається збільшення кардіофетального індексу з 0,62 до 0,80. В період 21-24 і 33-36 тижні відбувається його зменшення, що можна пояснити переважаючим збільшенням маси плоду та стабілізацією процесів кардіогенезу. В період між 29-м тижнем і по 40-й тиждень збільшення маси серця відбувається в 1,6 рази.

8. Швидке зростання серця в довжину відбувається в 17-20 тижнів, в 25-28 тижнів, 33-36 тижнів. Зниження швидкості росту серця в довжину виявилося з 21-го по 24-й тиждень, з 29-го по 32-й тиждень.

9. Максимальна відносна швидкість росту висоти передсердя спостерігається в термін 21-32 тижні розвитку; товщина передсердя – з 5-го до 21-го тижні розвитку, ширини обох передсердь з 25-го до 28-го тижнів. Максимальна