МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ

УНІВЕРСИТЕТ

ШЕВЧУК ЮРІЙ ГРИГОРОВИЧ

УДК 57744-02:591.4/412

Вплив загальної вертикальної вібрації

на морфологію серця інтактних

і вагітних щурів та їх потомства

14.03.01 – нормальна анатомія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Харків - 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі анатомії людини та Науково-дослідному центрі Вінницького державного медичного університету ім.М.I.Пирогова МОЗ України

НАУКОВИЙ КЕРІВНИК: доктор медичних наук, професор Шапаренко Павло Пилипович, Вiнницький державний медичний унiверситет iм. М.I.Пирогова МОЗ України, 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, доцент Твердохліб Ігор Володимирович, Дніпропетровська державна медична академія МОЗ України, завідувач кафедри гістології, цитології та ембріології.

Провідна установа: Івано-Франківська державна медична академія МОЗ України (кафедра анатомії людини).

Захист відбудеться 28.12.2000 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.600.03 при Харківському державному медичному університеті МОЗ України (61022, Україна, м. Харків, просп. Правди,12)

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного медичного університету МОЗ України (61022, Україна, м. Харків, просп. Правди,12)

Автореферат розісланий 27.11.2000 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат медичних наук, доцент В.О.Ольховський

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Проблема вивчення процесів адаптації організму до дії негативних факторів зовнішнього середовища, серед яких значну цікавість представляє й вібрація, була і залишається однією з центральних проблем у сучасній біології та медицині (Меерсон Ф.З. с соавт., 1993).

На теперішній час більшість досліджень впливу вібрації на організм пов'язані з авіакосмічними дослідженнями і виконуються у розрізі проблем авіакосмічної біології (Вилрайт Ч.Д. с соавт., 1994; Поляков И.В. с соавт., 1995). Однак, не слід забувати, що вивчення дії механічних факторів (у тому числі й вібрації) на організм, є не менш важливою проблемою для забезпечення нормальної життєдіяльності людини на Землі.

Для розуміння механізмів порушення внутрішньоутробного розвитку органів та систем плоду під дією різноманітних негативних факторів необхідно вивчати ембріогенез у тісному зв'язку із змінами, які відбуваються у материнському організмі (Цветков Д. с соавт., 1994). Необхідно відмітити, що використання такого підходу дає можливість розробити профілактичні заходи з охорони ранніх періодів вагітності.

Дослідження компенсаторно-пристосувальних процесів у серцево-судинній системі, виявлення структурно-метаболічних основ цих реакцій заслужено привертають увагу морфологів у силу своєї високої значимості. Збільшення або зменшення функціонального навантаження на серце викликає відповідні адаптивні структурні зміни органу, які проявляються у стереотипних та специфічних реакціях клітинних органел. (Qassem W. et al., 1998).

Все вищевикладене свідчить про необхідність глибокого експериментального вивчення стану міокарда при дії на організм матері та плоду різних екзо- та ендогенних факторів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертації затверджена вченою радою лікувального факультету Вінницького державного медичного університету ім. М.І.Пирогова МОЗ України (протокол №2 від 19 листопада 1992 року) і є фрагментом ініціативної науково-дослідницької тематики, що розробляється на базі науково-дослідного центру та кафедри анатомії людини Вінницького державного медичного університету ім. М.І.Пирогова (№ держреєстрації 01.90.0010907).

Вібрація, яка є одним із факторів космічного польоту, пов'язана з розробками в галузі космічної біології та авіакосмічної медицини, які входять до державної програми “Космос та здоров'я людини”. Слід зазначити, що проблема “Людина та вібрація” є лише окремим розділом загальнобіологічної проблеми “Роль механічної енергії у еволюції життя на Землі”, яка вирішується у рамках створених центрів ЮНЕСКО.

Мета дослідження. Метою нашого дослідження є комплексний морфологічний аналіз ураження та відповідних компенсаторно-пристосувальних реакцій серця при дії загальної вертикальної вібрації на інтактних та вагітних щурів-самок лінії Вістар та їх потомства на різних рівнях структурної організації.

Для досягнення мети дослідження поставлені такі завдання:

1. Вивчити на різних рівнях структурної організації зміни в серці інтактних щурів-самок при дії загальної вертикальної вібрації.

2. Дослідити на макро-, мікро- та ультраструктурному рівнях вплив вагітності на серце лабораторних тварин.

3. Вивчити структурні зміни, які відбуваються у серці вагітних самок щурів лінії Вістар при дії загальної вертикальної вібрації.

4. На різних рівнях структурної організації вивчити зміни в серці щурят, які підлягали дії загальної вертикальної вібрації протягом пренатального періоду розвитку.

Об'єкт дослідження - міокард щурів-самок лінії Вістар та їх потомства.

Предмет дослідження - фактори вагітності та загальної вертикальної вібрації.

Методи дослідження - гістологічний та електронномікроскопічний - для вивчення морфології міокарда на різних рівнях структурної організації; макро- та мікроморфометричний - для кількісної оцінки зрушень структурної рівноваги в серці щурів.

Наукова новизна одержаних результатiв. Вперше на різних рівнях структурної організації виявлені особливості ураження та відповідних компенсаторно-пристосувальних реакцій в серці самок щурів лінії Вістар та їх потомства при дії загальної вертикальної вібрації протягом вагітності.

Вперше проведений комплексний морфометричний аналіз міокарда під дією вібрації на інтактних та вагітних самок щурів та їх потомства. На макроскопічному рівні дослідження виявлені зміни, які свідчать про гіпертрофію міокарда у вагітних тварин і самок, які підлягали впливу вібрації, протягом всього періоду вагітності.

Гістометричне дослідження діаметра кардіоміоцитів свідчить про гіпертрофію міокарда в усіх експериментальних групах дорослих щурів (найбільш виражену у тварин після вагітності та сумісної дії на організм факторів вагітності та вібрації). Однак, аналіз стереологічних показників міокарда на світлооптичному рівні свідчить про атрофію міокарда після дії вібрації, як на вагітних, так і на інтактних щурів-самок (більш виражена при дії загальної вібрації на інтактних тварин). Вперше показано, що у тварин після вагітності співвідношення скорочувальних та стромальних елементів не відрізняється від контрольних значень (на фоні вираженого збільшення розмірів кардіоміоцитів), що підтверджує фізіологічний характер змін у міокарді після вагітності.

Аналіз стереологічних показників міокарда щурят на світло-оптичному рівні свідчить про атрофію міокарда після дії вібрації. При цьому виявлене збільшення відносного об'єму інтерстицію обумовлене збільшенням відносного об'єму волокон, основної речовини та клітин сполучної тканини, що поряд з гістологічними даними свідчить про набряк інтерстицію у експериментальних щурят. Вплив фактору вібрації на зміну стереологічних показників у щурят, які підлягали дії вібрації у порівнянні з дорослими тваринами, менш виражений.

Вперше за допомогою ультраструктурного стереологічного аналізу виявлено вірогідне збільшення відносного об'єму міофібрил у віброваних інтактних і на фоні вагітності щурів паралельно зі зниженням в цих групах відносного об'єму мітохондрій. В групі вагітних щурів-самок вірогідно збільшується відносний об'єм мітохондрій на фоні незмінного відносного об'єму міофібрил та статистично значимого зниження інших структур цитоплазми кардіоміоцитів. У експериментальних щурят, навпаки, на ультраструктурному рівні не виявлено суттєвої перебудови внутрішньоклітинної архітектоніки кардіоміоцитів.

Практичне значення одержаних результатiв. Результати дослід-ження використовуються у лекційних курсах кафедр нормальної анатомії, гістології, оперативної хірургії і топографічної анатомії та загальної гігієни Вінницького державного медичного університету ім. М.І.Пирогова, Тернопільської державної медичної академії ім. Горбачевського, Харківського державного медичного університету, Дніпропетровської державної медичної академії.

На основі отриманих експериментальних даних можлива науково обгрунтована розробка показань та протипоказань використання праці вагітних жінок на яких діє фактор вібрації, як з метою збереження їх здоров'я, так і з точки зору особливостей розвитку і здоров'я майбутньої дитини. На основі отриманих результатів можлива розробка профілактичних і лікувальних заходів, що направлені на корекцію порушень, які виникають в серці під дією загальної вертикальної вібрації.

Особистий внесок здобувача. Автор приймав участь у постановці експерименту, заборі матеріалу для світлової та електронної мікроскопії, з наступною їх проводкою, заливкою, приготуванням гістологічних препаратів. Автором самостійно проведений літературний пошук, вивчені гістологічні препарати та електронні мікрофотографії, проведена статистична обробка макро- і мікроморфометричних даних. Автором самостійно написані 2 публікації в наукових журналах. В 6 публікаціях, які представлені у співавторстві з науковим керівником і колегами вклад автора був основним у питаннях, які стосуються аналізу стану серця під дією вібрації на інтактних і вагітних тварин та їх потомства (отримання та викладення результатів дослідження, їх обговорення, літературна робота над матеріалом).

Висловлюю глибоку вдячність першому науковому керівникові, доктору медичних наук професору Когану Борису Йосиповичу, а також колективу науково-дослідного центру на чолі з доктором медичних наук, старшим науковим співробітником Гунасом Ігорем Валерійовичем.

Апробацiя результатiв дисертацiї. Результати роботи викладені на конференції, присвяченій 60-річчю Вінницького державного медичного університету (Вінниця, 1994); на 90 засіданні анатомічного товариства Німеччини та Нідерландів (Грац, 1995); на I міжнародному конгресі з інтегративної антропології (Тернопіль, 1995); на міжнародному симпозіумі МАІА “Принципи пропорції, симетрії, структурної гармонії та математичного моделювання” (Вінниця, 1997); на науковій конференції, присвяченій памяті академіка МАІА професора Б.Й.Когана “Актуальні питання медичної антропології та функціональної морфології” (Вінниця, 1998); на 94 засіданні анатомічного товариства Німеччини та Нідерландів (Гамбург, 1999); на науково-практичній конференції "Актуальні питання морфогенезу та регенерації" (Луганськ, 2000).

Дисертація апробована на міжкафедральному засіданні 16 червня 2000 року (протокол № 4) на кафедрі нормальної анатомії Вінницького державного медичного університету ім. М.І.Пирогова.

Публiкацiї. За темою дисертації опубліковано 8 друкованих робіт. З них: статті в наукових журналах - 4 (2- самостійних і 2 в співавторстві), тези конференцій – 4.

Обсяг i структура дисертацiї. Дисертація складається зі вступу, огляду літератури, переліку об`єктів і методів дослідження, трьох розділів результатів особистих досліджень, їх аналізу та обговорення, висновків, переліку використаної літератури та додатку.

Дисертаційна робота викладена на 140 сторінках машинописного тексту. Містить 48 ілюстрацій (21 мікрофотографію і 27 графіків), які не займають окремих сторінок та 16 таблиць, які не займають окремих сторінок машинопису.

Перелік використаної літератури містить 188 найменувань (в тому числi 74 вітчизняних та 114 іноземних робіт) і займає 20 сторінок машинопису.

Основний зміст

Аналіз літературних даних показав, що серед невеликої кількості морфологічних досліджень, які присвячені дії вібрації на міокард лабораторних тварин та їх потомства, переважають описові роботи на світлооптичному рівні дослідження. Відомості про характер міжклітинних та внутрішньоклітинних взаємовідносин, які базуються на комплексному морфологічному аналізі з використанням морфометричних і стереологічних методів, що дозволяють отримати якісно нову інформацію про просторову організацію структур у процесі життєдіяльності, практично відсутні (Mandarim de Lacerda C.A., Pessanha M.G., 1995; Коган Б.И., Николаенко О.А., 1997).

Крім того, слід зазначити той факт, що дослідження, які присвячені фізіологічним і біохімічним сторонам проблем адаптації організму в цілому і серця, зокрема, до дії факторів зовнішнього середовища (в тому числі і вібрації), значно випередили рішення питань, які стосуються структурних основ адаптаційних реакцій організму . Це обумовлює необхідність ліквідації відставання структурних аспектів адаптації серця при дії на організм фактора вібрації.

Матеріали та методи дослiджень. У відповідності з метою та завданнями дослідження нами був проведений експеримент на самках щурів лінії Вістар. Перед початком дослідів самки щурів, та самці для запліднення (вік тварин до початку експерименту складав 3 місяці, маса тіла 170-180 г), протягом двох тижнів знаходились в умовах карантину. Після запліднення частини самок тварини були розділені на 4 групи (по 8 тварин у кожній групі): 1 група - інтактні тварини, які утримувалися в звичайних умовах віварію; 2 група - вагітні тварини; 3 група - не вагітні самки щурів, які підлягали дії загальної вертикальної вібрації; 4 група - експериментальна, вагітні щурі, які також підлягали дії загальної вертикальної вібрації. В 4-у групу відбирали тільки щурів-самок, у котрих тривалість дії вібрації співпадала з періодом вагітності. По 2-3 новонароджених від кожної самки, відповідно, розділили на дві групи: 1 група - інтактні щурята, які народилися від інтактних самок щурів; 2 група - експериментальні щурята, які народжені від щурів-самок, що підлягали дії загальної вертикальної вібрації.

Загальну вертикальну вібрацію моделювали на вібростенді ГМК-1. Регламентація інтенсивності вібраційного фактора здійснювалася з частотою 50 Гц і амплітудою 2,5 мм. Тривалість дії вібрації у всіх експериментальних групах складала 23-24 дні по 30 хвилин на день, що відповідає періоду вагітності у щурів. Наявність гумових прокладок між майданчиком вібростенда і контейнером для тварин, а також його посилена фіксація максимально знешкоджували шумовий ефект. Останній складав 70 дБ.

Протягом всього експерименту за тваринами проводили систематичний нагляд та піклування. Годували тварин двічі на добу. Воду не обмежували. Після попереднього нембуталового наркозу (з розрахунку 30-40 мг на 100 г маси тіла), тварин виводили з експерименту шляхом декапітації. Щурят декапітували протягом перших 8-10 годин після народження.

Програма макроморфометрії серця включала визначення: абсолютної і відносної маси; маси лівого та правого шлуночків, міжшлуночкової перетинки і передсердь; лінійних розмірів (довжини, товщини, ширини).

Для проведення мікроскопічного дослідження вирізали ділянку стінки лівого шлуночка з стандартних місць. Препарати фіксували у 10% нейтральному формаліні та після загальноприйнятої проводки заливали в парафін (Волкова О.В., Елецкий Ю.К., 1982). За допомогою мікротома виготовляли зрізи товщиною 6-7 мкм, забарвлювали їх гематоксилін-еозином і заключали в канадський бальзам. Гістологічні дослідження міокарда проводили на мікроскопі “Jenamed” (Німеччина) та Laborlux S (Leits) при збільшеннях 10/0,25х10, 40/0,65х10 та 100/1,25х10.

Для електронномікроскопічного дослідження після розтину грудної порожнини в аорту для фіксації вводили 2,5% розчин глютаральдегіду. В той же час проводили зовнішнє зрошення серця фіксатором. Потім орган виділяли і вирізали ділянку стінки лівого шлуночка. Після додаткової фіксації в глютаральдегіді матеріал проводили в 1% розчині чотириокису осмію, інкубували в 1% розчині танінової кислоти, зневоджували в спиртах наростаючої концентрації і ацетоні, після чого заключали в аралдіт. Напівтонкі і ультратонкі зрізи готували на ультрамікротомі LKB-3. Напівтонкі зрізи розміщували на предметних скельцях і забарвлювали 1% розчином метиленового синього. Ультратонкі зрізи викладали на опорні сітки і контрастували уранілацетатом і цитратом свинцю за Рейнольдсом. Огляд матеріалу та фотографування здійснювали на електронних мікроскопах ПЕМ-100 и HS-9 (Hitachi).

Тканинний стереологічний аналіз міокарда проводили на поперечних зрізах лівого шлуночка за допомогою сітки Вейбеля, яку розташували на демонстраційному екрані мікроскопа Laborlux S (Leits) при збільшенні 100/1,25х10 (Weibel E.R., 1969). Він включав в себе визначення відносного об'єму (см3/см3) кардіоміоцитів, елементів строми та судинного русла. На поздовжніх напівтонких зрізах міокарда лівого шлуночка вимірювали діаметр серцевих міоцитів за допомогою окуляр-лінійки при збільшенні 100/1,25х10. На кожному гістологічному препараті показники знімалися в 25 полях зору.

На електронограмах, спроектованих через фотозбільшувач на сітку Вейбеля, проводили підрахунок відносних об'ємів міофібрил, мітохондрій та вільної цитоплазми. При визначенні цих стереологічних параметрів приймали до уваги той факт, що клітинні структури в серцевих міоцитах строго орієнтовані, тобто мають виражену анізотропію. Показано, що відносний об'єм орієнтованих структур можна визначати за звичайною формулою, так як він не змінюється в залежності від кута Ф, під яким ці структури зрізані (Weibel E.R., 1969).

Статистичну обробку числових даних проводили на персональному комп'ютері "Pentium-166", за допомогою стандартного програмного пакета "Statistica 5.0" для Windows 95. Оцінювали вірність розподілу ознак за кожним з отриманих варіаційних рядів (практично всі вивчені параметри мали нормальний розподіл), середні значення за кожною ознакою, що вивчається, стандартні помилки. Вірогідність різниці значень між незалежними величинами визначали за критерієм Стьюдента (Автандилов Г.Г., 1990). Крім того, для оцінки взаємозв'язку та рівня впливу загальної вертикальної вібрації та вагітності на морфометричні показники, що вивчалися, проводили однофакторний дисперсійний і кореляційний аналізи.

Результати досліджень та їх аналіз. Отримані нами дані свідчать про те, що на світлооптичному та ультраструктурному рівні дослідження зміни в міокарді, які викликані дією загальної вертикальної вібрації, на інтактних і вагітних щурів-самок та їх потомства, у більшості збігаються за своїм структурним вираженням.

У вагітних щурів-самок на світлооптичному рівні дослідження виявляється значне збільшення розмірів м'язових волокон та інтерстиціального простору між сусідніми кардіоміоцитами. Незначні дистрофічні зміни спостерігаються лише в окремих ділянках міокарда.

У більшості ділянок міокарда інтактних і вагітних щурів-самок після дії загальної вертикальної вібрації простежується значне збільшення інтерстиціального простору між сусідніми кардіоміоцитами на фоні дистрофічних змін кардіоміоцитів (особливо виражене при дії вібрації на інтактних щурів-самок). У експериментальних вагітних тварин значно збільшуються розміри м'язових волокон, частково обумовлені явищами набряку кардіоміоцитів. Розвитком внутрішньоклітинного набряку пояснюється і збільшення розмірів кардіоміоцитів у експериментальних інтактних щурів-самок. Структурні зміни кардіоміоцитів в обох експериментальних групах проявлялися вогнищевим послабленням, а в окремих ділянках повною відсутністю поперечної посмугованості, гомогенізацією саркоплазми, слабким забарвленням ядер окремих м'язових клітин та груп м'язових волокон гематоксилін-еозином. Звертають на себе увагу ділянки фрагментації м'язових волокон. Судини мікроциркуляторного русла у більшості ділянок різко повнокровні, а іноді - спорожнілі.

При гістологічному дослідженні міокарда експериментальних щурят в окремих ділянках відмічаються дистрофічні зміни кардіоміоцитів (відсутність поперечної посмугованості, нерівномірно забарвлені міофібрили, зерниста саркоплазма) та явища периваскулярного набряку.

На ультраструктурному рівні дослідження у переважній більшості кардіоміоцитів щурів-самок після вагітності яких-небудь уражень не виявлено. Відмічається лише незначне розширення простору між сусідніми міофібрилами. Незначні ураження відмічаються лише в енергетичному апараті кардіоміоцитів (часто поліморфні, з просвітленим матриксом, з частково або повністю редукованими кристами мітохондрій). Привертає увагу велика кількість дрібних та середніх мітохондрій округлої форми з щільно упакованими кристами, що характеризує посилення процесів проліферації мітохондрій (Sedmera D. et al., 1997). Іноді, поряд з малозміненими після вагітності кардіоміоцитами зустрічаються міоцити з частковим розволокненням і поперечними розривами міофібрил. Простори між міофібрилами в таких кардіоміоцитах значно розширені, містять частково або повністю зруйновані мітохондрії, скупчення вільних рибосом.

Дистрофічні зміни в міокарді лабораторних тварин, які виявляються гістологічно, при дії загальної вертикальної вібрації на ультраструктурному рівні проявляються однотиповими змінами в органелах, що відповідають за різні функції клітини.

В кардіоміоцитах щурів-самок після дії загальної вертикальної вібрації (частіше та більш виражено при дії вібрації на інтактних тварин) виявляються ділянки поздовжнього розволокнення міофібрил, вогнища їх лізісу, збільшення звивистості вставних дисків, поширення щілиноподібних контактів та деструкції десмосом, що свідчить про глибокі деструктивні процеси, які відбуваються в міокарді тварин цих експериментальних груп. Спостерігаються явища вираженого внутрішньоклітинного набряку (простори між міофібрилами значно розширені, містять багаточисленні вільні рибосоми). Значні зміни виявляються в енергетичному апараті серцевих міоцитів (більшість мітохондрій різноманітної форми і розмірів частково або повністю зруйновані). Необхідно відмітити, що мітохондрії, які збереглися, невеликих розмірів, округлої чи овальної форми з щільно упакованими кристами. Ядра кардіоміоцитів неправильної форми, ядерна оболонка утворює глибокі інвагінації. Ендотелій кровоносних капіліярів мозаїчний з щільно або різко просвітленим цитоплазматичним матриксом.

На ультраструктурному рівні у більшості ділянок міокарда віброваних щурят уражень кардіоміоцитів і кровоносних капілярів не виявлено. В окремих ділянках зустрічаються дистрофічно та деструктивно змінені кардіоміоцити (прояв цих процесів аналогічний дорослим тваринам). Виявляється виражений набряк ендотелію окремих кровоносних капілярів і активація в ньому катаболічних процесів (багаточисленні первинні та вторинні лізосоми, елементи фрагментованого гранулярного ендоплазматичної сітки, просвітлені мітохондрії з редукованими кристами).

У зв'язку з вираженою анізотропією та складними просторовими взаємовідношенями елементів, які утворюють серцеву тканину, вивчення морфологічних змін у міокарді потребує комплексного використання морфометричних, стереологічних та статистичних методів дослідження (Villar V.C., Mandarim de Lacerda C.A., 1995.).

Необхідність використання кількісних морфологічних методів в даному дослідженні була продиктована тим, що зміни тканинних та внутрішньоклітинних компонентів в міокарді при дії на організм більшості ендо- та екзогенних факторів носять, в основному, кількісний характер. При цьому, саме стереологічний аналіз дає змогу виявити зміщення структурної рівноваги в міокарді.

Проведений нами аналіз макрометричних показників свідчить про гіпертрофічні процеси, що відбуваються у серці вагітних і віброваних на фоні вагітності щурів-самок (збільшення абсолютної маси серця і практично всіх його відділів). Відносна маса серця вірогідно збільшувалася лише у тварин, які підлягали дії вібрації на фоні вагітності, не зважаючи на вірогідне збільшення маси тварин в обох групах. При дії загальної вертикальної вібрації на інтактних щурів-самок виявлено вірогіднек збільшення відносної маси серця, яке обумовлене вираженим зниженням маси тварин, а також змінами лінійних параметрів серця (зменшення ширини та збільшення висоти серця). Вірогідних змін макроскопічних параметрів серця у експериментальних щурят не виявлено.

Однак, макрометричний аналіз серця не дає необхідної інформації про суть тих процесів, які відбуваються в міокарді і тих структурних трансформацій, які ці процеси відображують. Тому необхідні подальші кількісні гістологічні та ультраструктурні дослідження. Зрозуміло, що такий аналіз повинен передбачати вибір достатньо репрезентативних показників. З точки зору оцінки скорочувальних можливостей серця в експериментальних умовах, набір параметрів повинен дозволити характеризувати сам скорочувальний апарат, тобто кардіоміоцити і структури, від діяльності яких залежить повноцінність м'язового скорочення.

Отримані нами морфометричні показники міокарда інтактних щурів-самок і їх потомства на світлооптичному і ультраструктурному рівнях дослідження (табл. 1, 2) відповідають даним, що отримані різними авторами (Непомнящих Л.М. с соавт., 1989; Козлов В.А. с соавт., 1995; Muros M.A. et al., 1992; Smoak I.W., 1997; Mandarim de Lacerda C.A. et al., 1997).

Зміни структури серця в залежності від збільшення або зменшення функціональних вимог до нього можуть бути представлені широким спектром реагування - від атрофії до гіпертрофії. Сучасні методи дослідження (електронна мікроскопія, морфометричний і стереологічний аналіз, радіоавтографія та інші) дозволили розкрити суть гіпертрофії кардіоміоцитів і вірно оцінити її значення. Доведено, що в основі гіпертрофії кардіоміоцитів лежить збільшення числа і розмірів внутрішньоклітинних структур, які і забезпечують компенсаторне збільшення функціональної активності окремих клітин і органу в цілому (Непомнящих Л.М. с соавт., 1989).

В той же час встановлено, що компенсаторна гіпертрофія є незбалансованою формою росту, яка призводить, в кінці кінців до розвитку серцевої недостатності в результаті порушення нормальних співвідношень структур на всіх рівнях організації (Меерсон Ф.З. с соавт., 1993).

На відміну від гіпертрофії, яка відіграє в становленні компенсаторно-пристосувальних реакцій активну роль і матеріально забезпечує інтенсифікацію функцій, атрофію розглядають як пасивний процес, який тільки структурно документує зниження функціональної активності (Саркисов Д.С., 1987). Однак, вивчення різних за генезом експериментальних моделей атрофії серця з використанням морфометричних і стереологічних методів показало, що атрофія міокарда являє собою складну морфологічну реакцію, яка супроводжується перебудовою просторово-структурних взаємовідношень на тканинному, клітинному і внутрішньо-клітинному рівнях. В основі зменшення при атрофії міокарда частки паренхіматозних елементів лежать зниження синтезу структурних білків і включення механізму апоптоза (Непомнящих Л.М. с соавт., 1989, Tolnai S., Korecky B., 1980).

Проведені нами мікроморфометричні дослідження виявили най-більші зміни серед показників, що вивчаються у групі щурів-самок, які підлягали дії загальної вертикальної вібрації (табл. 1).

Базуючись на аналізі діаметра кардіоміоцитів можна передбачити гіпертрофію міокарда у всіх експериментальних групах дорослих щурів-самок. При цьому, найбільш виражене статистично значиме збільшення діаметра кардіоміоцитів виявлено у щурів-самок після вагітності і сумісної дії на організм факторів вагітності і вібрації. Однак, встановлене вірогідне збільшення діаметра кардіоміоцитів після дії вібрації на інтактних і вагіт них щурів-самок, вочевидь, пов'язано з явищами набряку кардіоміоцитів виявленого при гістологічному та електронномікроскопічному дослідженні міокарда в цих експериментальних групах. Статистично значимої зміни діаметра кардіоміоцитів у експериментальних щурят не виявлено (табл. 2).

Наступний аналіз стереологічних показників міокарда на світло-оптичному рівні свідчить на користь атрофії міокарда після дії вібрації, як на вагітних, так і на інтактних щурів-самок (більш виражена при дії загальної вертикальної вібрації на інтактних тварин). Статистично значиме збільшення відносного об'єму інтерстицію при дії вібрації на інтактних щурів-самок обумовлене достовірним збільшенням відносного об'єму волокон, основної речовини та клітин сполучної тканини. Відносний об'єм капілярів при цьому залишається вірогідно нижче контрольних показників. Вірогідне збільшення відносного об'єму інтерстицію при дії вібрації на тварин під час вагітності обумовлене у першу чергу статистично значимим збільшенням відносного об'єму судин мікроциркуляторного русла на фоні незначного збільшення відносного об'єму волокон, основної речовини та клітин сполучної тканини (табл. 1).

Таблиця 1

Зміни гістометричних і ультраструктурних параметрів

міокарда, що вивчалися, у щурів-самок

Групи тварин Інтактні Вагітні Вібровані Вагітні+

параметри St.p. вібровані

Діаметр M±m 12,20±0,14 18,92±0,23 15,44±0,21 17,85±0,24

Кардіо- p1 - <0,001 <0,001 <0,001

міоцитів p2 <0,001 - <0,001 <0,01

(мкм) p3 <0,001 <0,001 - <0,001

Відносний M±m 0,773±0,003 0,775±0,003 0,699±0,005 0,731±0,004

об'єм кар- p1 - >0,05 <0,001 <0,001

діоміоцитів p2 >0,05 - <0,001 <0,001

(см3/см3) p3 <0,001 <0,001 - <0,001

Відносний M±m 0,109±0,003 0,065±0,002 0,210±0,003 0,126±0,003

об'єм інтер- p1 - <0,001 <0,001 <0,001

стиція без су- p2 <0,001 - <0,001 <0,001

дин (см3/см3) p3 <0,001 <0,001 - <0,001

Відносний M±m 0,118±0,003 0,160±0,002 0,093±0,003 0,144±0,003

об'єм мікро- p1 - <0,001 <0,001 <0,001

Судин p2 <0,001 - <0,001 <0,001

(см3/см3) p3 <0,001 <0,001 - <0,001

Відносний M±m 0,533±0,011 0,537±0,010 0,594±0,006 0,570±0,007

об'єм міо- p1 - >0,05 <0,001 <0,01

Фібрил p2 >0,05 - <0,001 <0,05

(см3/см3) p3 <0,001 <0,001 - <0,05

Відносний M±m 0,317±0,007 0,352±0,007 0,282±0,006 0,296±0,006

об'єм міто- p1 - <0,001 <0,001 <0,05

хондрій p2 <0,001 - <0,001 <0,001

(см3/см3) p3 <0,001 <0,001 - >0,05

Відносний M±m 0,150±0,006 0,111±0,012 0,125±0,009 0,134±0,008

об'єм других p1 - <0,01 <0,05 >0,05

структур ци- p2 <0,01 - >0,05 >0,05

топл. (см3/см3) p3 <0,05 >0,05 - >0,05

Примітки:

1. тут і далі St.p.- статистичні показники;

2. М- середня величина; m- помилка середньої величини;

3. р1- показник достовірності різниці з групою інтактних тварин;

4. р2- з групою вагітних тварин;

5. р3- з групою віброваних тварин.

У тварин після вагітності співвідношення скорочувальних і стромальних елементів не відрізняється від контрольних значень, не зважаючи на виражену гіпертрофію кардіоміоцитів (статистично значиме збільшення діаметра кардіоміоцитів), що підтверджує фізіологічний характер змін в міокарді після вагітності. При цьому, відносний об'єм волокон, основної речовини і клітин сполучної тканини вірогідно нижчий ніж у контролі, а відносний об'єм капілярів вірогідно вищий від контрольних значень (табл. 1).

Аналіз стереологічних показників міокарда щурят на світло-оптичному рівні, також, свідчить на користь атрофії міокарда після дії фактора вібрації (вірогідне зменшення відносного об'єму кардіоміоцитів). Крім того, виявлене нами статистично значиме збільшення відносного об'єму інтерстицію в міокарді віброваних щурят обумовлене вірогідним збільшенням відносного об'єму волокон, основної речовини і клітин сполучної тканини, що поряд з гістологічними даними свідчать про розвиток набряку інтерстиція (табл. 2).

Таблиця 2

Зміни гістометричних і ультраструктурних параметрів

міокарда, що вивчалися, у щурят (M±m)

Параметри Групи тварин Р

Інтактні Вібровані

Діаметр кардіоміоцитів (мкм) 6,14±0,10 6,10±0,11 >0,05

Віднос. об'єм кардіоміоцитів (см3/см3) 0,873±0,003 0,847±0,004 <0,001

Віднос. об'єм інтерстиція без мікросудин (см3/см3) 0,038±0,001 0,060±0,002 <0,001

Віднос. об'єм мікросудин (см3/см3) 0,089±0,003 0,093±0,002 >0,05

Віднос. об'єм міофібрил (см3/см3) 0,463±0,007 0,490±0,008 <0,05

Віднос. об'єм мітохондрій (см3/см3) 0,256±0,007 0,237±0,006 <0,05

Віднос. об'єм других структур цитоплазми (см3/см3) 0,280±0,008 0,272±0,011 >0,05

Ультраструктурний стереологічний аналіз виявив суттєву перебудову внутрішньоклітинної архітектоніки кардіоміоцитів у щурів-самок різних експериментальних груп. Виявляється вірогідне збільшення відносного об'єму міофібрил у інтактних і вагітних щурів-самок, що підлягали дії загальної вертикальної вібрації паралельно із статистично значимим зниженням в цих групах відносного об'єму мітохондрій. У групі вагітних щурів-самок привертає увагу вірогідне збільшення відносного об'єму мітохондрій на фоні незміненого відносного об'єму міофібрил і статистично значимого зниження інших структур цитоплазми кардіоміоцитів (табл. 1).

Важливо підкреслити, що збільшення об'ємної щільності міофібрил в кардіоміоцитах при атрофії міокарда після дії загальної вертикальної вібрації відносне. Абсолютна маса міофібрил, імовірніше за все, зменшується в результаті поступового їх лізісу. На розвиток атрофічних процесів в міокарді експериментальних тварин, також, вказує вірогідне зниження об'ємної щільності енергопродукуючого апарату кардіоміоцитів (табл. 1).

Ультраструктурний стереологічний аналіз не виявив суттєвої перебудови внутрішньоклітинної архітектоніки кардіоміоцитів у експериментальних щурят (табл. 2). Звертає на себе увагу лише вірогідне збільшення відносного об'єму міофібрил, обумовлене дією фактора загальної вертикальної вібрації.

За результатами дисперсійного аналізу можна заключити, що найбільш виражений вплив на зміну більшості стереологічних показників міокарда надає фактор вібрації при дії на інтактних щурів-самок. Менший вплив фактора вібрації на зміни стереологічних показників у вагітних тварин обумовлено часто протилежними змінами цих показників при дії вагітності та вібрації.

Проведене порівняння впливу загальної вертикальної вібрації на стереологічні показники кардіоміоцитів дозволяє зробити висновок, що дія вібрації на міокард щурят значно нижча, ніж на міокард інтактних і вагітних щурів-самок. Тобто організм матері компенсує вплив шкідливого фактора на організм плода. Ці дані прямо протилежні результатам, які отримані при дослідженні впливу загальної вертикальної вібрації на печінку інтактних і вагітних щурів-самок і їх нащадків (Резнік О.О., 1995; Kogan B.et al., 1995).

Підводячи підсумок вищевикладеному, слід зазначити, що дія загальної вертикальної вібрації, як на організм інтактних і вагітних щурів-самок, так і на їх потомство, викликає значні зміни в серці на різних рівнях його структурної організації.

На основі отриманих нами результатів, можливе наукове обґрунтування необхідних профілактичних і лікувальних заходів, направлених на корекцію порушень, що викликані в міокарді дією загальної вертикальної вібрації та розробка санітарно-гігієнічних нормативів по використанню праці вагітних жінок на вібраційно-небезпечних виробництвах.

Отримані нами дані про зміни міжклітинних і внутрішньоклітинних взаємовідносин в динаміці розвитку атрофічних і гіпертрофічних процесів в міокарді розширюють наші уявлення про принципи матеріального забезпечення коливань функціональної активності серця і можуть сприяти розумінню механізмів, що лежать в основі зворотності цих процесів.

ВИСНОВКИ

1. У дисертації дано теоретичне узагальнення та нове вирішення проблеми, що виявляється у встановленні на різних рівнях структурної організації особливостей ураження та відповідних компенсаторно-пристосувальних реакцій в серці самок-щурів лінії Вістар та їх потомства при дії загальної вертикальної вібрації протягом періоду вагітності.

2. Вагітність призводить до достовірного збільшення на 16,3 % абсолютної маси серця щурів, що супроводжується вірогідним збільшенням на 15,9 % загальної маси тварин та абсолютної маси усіх відділів серця.

Дія загальної вертикальної вібрації на невагітних тварин призводить до вірогідного збільшення на 15,2 % відносної маси серця, що супроводжується вірогідним зниженням на 12,25 % загальної маси щурів, а також вірогідним зменшенням на 9,91 % ширини серця і збільшенням на 39,6 % його висоти.

Дія загальної вертикальної вібрації на вагітних щурів призводить до вірогідного збільшення на 21,3 %, абсолютної маси серця, що супроводжується вірогідним збільшенням на 12,5 % загальної маси тварин.

3. Збільшення абсолютної маси, а також лінійних розмірів серця вагітних самок при дії на них вібрації зв'язано з гіпертрофією м'язових волокон і значним поширенням міжм'язово-волоконного інтерстиціального простору в результаті його збільшеної гідратації. У невагітних самок, під впливом вібрації, в міокарді лівого шлуночка, гідратація міжм'язово-волоконного інтерстиціального простору набуває ще більш виражений характер.

4. Збільшена гідратація міжм'язово-волоконного інтерстиція при дії вібрації на вагітних і невагітних тварин є наслідком дилятації мікросудин капілярного типу, розвитком в них застійних явищ і підвищенням проникливості їх ендотеліального шару.

Збільшення розмірів м'язових волокон міокарда при дії вібрації пов'язана як з набряком саркоплазми кардіоміоцитів, так і з гіперплазією пластинчатого комплексу та гранулярної саркоплазматичної сітки, що слід віднести до ультраструктурних проявів підвищення репаративної регенерації, яка лежить в основі компенсаторно-пристосувальниих реакцій міокарда.

5. Збільшення розмірів кардіоміоцитів під впливом вібрації супроводжуються атиповою орієнтацією міофібрил, порушенням поперечної посмугованості і, що особливо важливо, збільшенням звивистості вставних дисків, поширенням щілиноподібних контактів і деструкцією десмосом, що можна пояснити дією різнонаправлених сил, які виникають у міокарді під впливом вібрації. Деструктивні явища в зоні вставних дисків можуть приводити до порушення проведення хвилі реполяризації в м'язових волокнах і служити причиною виникнення мерехтливої аритмії та серцевої недостатності.

6. У вагітних тварин співвідношення скорочувальних та стромальних елементів в міокарді не відрізняється від контрольних значень, не дивлячись на виражену гіпертрофію кардіоміоцитів, що вказує на фізіологічний характер змін в міокарді при вагітності.

7. Основні вагові та метричні показники серця експериментальних щурят, вірогідно не відрізняються від щурят, які народжені від інтактних самок. В їх міокарді лише в окремих мікрорегіонах зустрічаються морфологічні прояви, що свідчать про часткові пошкодження кардіоміоцитів і підвищення гідратації міжм'язововолоконного інтерстиціального простору. Деструктивних змін в зоні вставних дисків не відмічається. Незначні, в порівнянні з дорослими тваринами, пошкодження міокарда щурят можна пояснити захисними властивостями зародкових оболонок, де плід знаходиться в рідинному середовищі у зваженому стані, що забезпечує погашення різнонаправлених механічних сил.

ПРАКТИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

1. Проведені морфологічні дослідження серця після дії загальної вертикальної вібрації на інтактних, вагітних щурів-самок і їх потомство вказують на необхідність корекції дистрофічних і деструктивних змін, які виявлені в міокарді.

2. Отримані дані дозволяють науково обгрунтувати показання і протипоказання по використанню праці вагітних жінок на вібронебезпечних виробництвах.

3. Матеріали даного дослідження необхідно використовувати при викладені студентам відповідних розділів з анатомії людини, гістології, акушерства та гінекології, загальної гігієни, а також при написанні монографій та підручників.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛIКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦIЇ

1. Шевчук Ю.Г. Макрометрические показатели сердца беременных крыс и их потомства после воздействия на организм общей вертикальной вибрации //Вісник морфології.- 1999.- Т.5, №1.- С.74.

2. Шевчук Ю.Г., Гунас І.В., Прокопенко С.В. Гістологічні і гістометричні зміни в міокарді вагітних щурів лініі Вістар та при впливі загальної вертикальної вібрації. //Вісник Вінницького державного медичного університету.- 1999.- Т.3, №2.- С.272-274.

3. Шевчук Ю.Г., Гунас І.В. Ультраструктурные изменения в кардиомиоцитах беременных и вибрированных крыс-самок линии Вистар //Вісник морфології.- 2000.- Т.6, №1.- С.109-111.

4. Шевчук Ю.Г. Морфологічні зміни в серці щурят при дії загальної вертикальної вібрації в пренатальному періоді розвитку //Вісник Вінницького державного медичного університету.-2000.- Т.4, №2.- С.436-439.

5. Шевчук Ю.Г. Морфологія міокарда в період вагітності та ембріогенезу під дією загальної вертикальної вібрації //I міжнародний конгрес з інтегративної антропології.- Тернопіль, 1995.- С.347.

6. Morphological changes in some inner organs of rats after coercion og general vertical vibration /Gunas I., Shevchuk Y., Gritsenko S. and Viduetsky A. //Verhandlungen der Anatomischen Gesellschaft.- Graz-90.- 1995.- V.8.- B.11.- P.135.

7. Srtuctural changes in the heart and kidneys of pregnant rats under influence on their organism general vertical vibration /Kogan B., Gunas I., Shevchuk Y., Gritsenko S., Resnik O. and Jhuchenko O. //Verhandlungen der Anatomi-schen Gesellschaft.- Gamburg-94.- 1999.- V.26, B.29.- P.109.

8. Логвіненко В.А., Шевчук Ю.Г. Компенсаторно-пристосувальні зміни в міокарді під впливом холоду та вібрації //Український медичний альманах.- 2000.- Т.3, №1 (Додаток).- С.36.

АНОТАЦIЯ

Шевчук Ю.Г. Вплив загальної вертикальної вібрації на морфологію серця інтактних і вагітних щурів та їх потомства.- Рукопис.

Дисертацiя на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спецiальнiстю 14.03.01 - нормальна анатомiя. - Харківський державний медичний університет МОЗ України, Харків, 2000.

Дисертацiя присвячена особливостям будови серця на різних рівнях структурної організації у інтактних, вагітних щурів лінії Вістар та їх потомства при дії на організм загальної вертикальної вібрації. Експеримент проведений на щурах-самках лінії “Вістар”. Модель загальної вертикальної вібрації створювали за допомогою вібростенду ГМК-1. Використані макроскопічні, гістологічні, електронномікроскопічні та мікроморфометричні методи дослідження.

Встановлено, що дія загальної вертикальної вібрації як на інтактних, так і на вагітних самок призводить до значних змін на різних рівнях структурної організації (більш виражена при впливі вібрації на інтактних тварин). У щурів-самок після вагітності зміни в міокарді, в основному, мають фізіологічний характер. В порівнянні з дорослими тваринами, вплив вібрації на серце експериментальних щурят виражений значно менше.

Ключовi слова: морфологія міокарда, вібрація, вагітність.

SUMMARY

Shevchuk Y.G..The influence of the general vertical vibration on heart morphology of intact, pregnant rats and their posterity - Manuscript.

Thesis for a candidat`s degree on speciality 14.03.01 - normal anatomy. - The Kharkov State Medical University, Kharkov, 2000.

The dissertaition is devoted to features of a constitution of heart in different levels of structure organization of intact, pregnant rats - line “Vistar” and their posterity during the influense on an organism of the general vertical vibration. The experiment was carried out on females-rats - line “Vistar”. The pattern of general vertical vibration constructed with the help of a vibration table GMK-1. It was used macroscopic, histological, electron-microscopic and micromorphometric methods of investigation.

It was established, that the influence of the general vertical vibration both on intact, and on the pregnant female-rats results in considerable variations on different levels of structure organization (more expressed at influence of vibration on intact animals). Chandges in the myocardium of the pregnant female-rats, basically, have physiological nature. Comparatively to adult animals, the influence of vibration on heart of experimental rats expressed much less.

Key words: morphology of the myocardium, vibration, pregnancy.

АННОТАЦИЯ

Шевчук Ю.Г. Влияние общей вертикальной вибрации на морфологию серца интактных и беременных крыс и их потомства.- Рукопись.

Дисертация на соискание научной степени кандидата медицинских