Ультраструктурні еквіваленти ендокринної функції серця хребетних в нормі та патології

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Ім. О.О. Богомольця

СКИБІНСЬКА ТЕТЯНА РОСТИСЛАВІВНА

УДК 611.12-013+611:577.95:616.12

УЛЬТРАСТРУКТУРНІ ЕКВІВАЛЕНТИ ЕНДОКРИННОЇ ФУНКЦІЇ СЕРЦЯ ХРЕБЕТНИХ В НОРМІ ТА ПАТОЛОГІЇ

14.03.09.- гістологія, цитологія, ембріологія

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Київ-1999

Дисертація є рукописом

Робота виконана в лабораторії електронної мікроскопії Науково-дослідного лабораторного центру Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор Стеченко Людмила Олександрівна, завідуюча лабораторією електронної мікроскопії Науково-дослідного лабораторного центру Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця.

Офіційні опоненти: доктор медичних наук, професор Коломійцев Андрій Костянтинович, завідувач кафедри гістології Медичного інституту Української асоціації народної медицини, доктор біологічних наук, професор Малюк Віктор Іванович, професор кафедри екології Національного університету “Києво-Могилянська академія”.

Провідна установа: Тернопільська державна медична академія ім. І.Я. Горбачевського МОЗ України, кафедра гістології, цитології та ембріології, м. Тернопіль.

Захист відбудеться “ 21 ” травня 1999 р. о 14-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.003.04 Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця, 252057, Україна, м.Київ-57, пр. Перемоги, 34, морфологічний корпус, ауд. N 3.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця, 252057, м. Київ, вул. Зоологічна, 1.

Автореферат розісланий “ 20 ” квітня 1999 р.

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради

доктор медичних наук, професор В.Г. Черкасов

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Дослідження останніх років дають підстави стверджувати, що серце має високоефективну гормональну систему регуляції як функції серцево-судинної системи, так і підтримання загального гомеостазу організму. Є вагомі докази функціонування в серці власної ендокринної, паракринної та аутокринної гормональних систем. Багато уваги приділяється останнім часом вивченню роботи тканинної гормональної системи серця, продукт діяльності якої передсердний натрійуретичний пептид (ПНУП), синтезується в міокарді передсердь та вушок серця.

Морфологічним еквівалентом ендокринної гормональної системи серця є специфічні передсердні гранули, вперше описані в 1956 році Кішем. Розшифровка хімічної природи гранул, а саме те, що вони містять передсердний натрійуретичний пептид [De Bold A.I. et al., 1981], багато в чому дозволила прояснити роль серця як ендокринного органу, який при допомозі цього гормону здійснює регуляцію ряду життєво важливих функцій в організмі шляхом взаємодії з найважливішими регуляторними системами: ренін-ангіотензин-ренін-альдостероновою, симпатоадреналовою, калікреїн-кініновою [Алексеенко Л.П., Орехович В.Н, 1987; Постнов А.Ю., 1987; Мойбенко А.А., Павлюченко В.Г., 1990; Lang L.E. et al., 1985; Needleman Ph. et al. , 1985; De Bold A. et al. , 1991; Tummala P. et al., 1992 Anderson S., Vora J.P., 1995; Hirata Y. et al.,1995; Komers R., 1996; Zietse R. et al., 1997; Chattington P.D. et al., 1998].

Підтвердженням функціонування ендокринної та паракринної гормональних систем в серці було виявлення міокардіальної ренін-ангіотензивної системи, а також здатності ендотелію коронарних судин і гемомікроциркуляторного русла серця синтезувати цілий ряд вазоактивних речовин.

При клінічних випробовуваннях було показано, що всі ті фізіологічні ефекти ПНУП, які виявлені в дослідах на тваринах, спостерігаються і у людини [Кантен М., Жене Ж., 1986]. Тому дані про ультраструктурні прояви ендокринної функції міокарда серця в філо- та онтогенезі допоможуть розкрити не тільки особливості розвитку і будови структур, відповідальних за цю функцію, але й сприятимуть кращому розумінню тих морфо-функціональних змін, які можуть бути наслідком пошкодження серцевих міоцитів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертація виконана в рамках галузевої наукової програми Науково-дослідного лабораторного центру Національного медичного університету МОЗ України по темі: “Вивчити структурні особливості ендокринної функції серця в умовах легеневої гіпертензії”, номер державної реєстрації 0194ИО20877.

Мета і задачі дослідження. Мета роботи - встановити особливості стану та змін ультраструктурних еквівалентів ендокринної функції серця в філо-, онтогенезі хребетних та при деяких патологічних станах.

Для досягнення вказаної мети поставлені такі задачі:

1. Вивчити стан передсердних гранул (морфологічного еквівалента ендокринної функції серця) в філогенетичному ряду хребетних за даними ультраструктурного та стереологічного аналізу.

2. Встановити закономірності ультраструктурних змін передсердних гранул в онтогенезі щура.

3. Визначити ультраструктурні особливості еквівалентів ендокринної функції серця в умовах серцево-судинної патології в клініці (вроджений дефект міжшлуночкової перегородки, ускладнений гіпертензією у малому колі кровообігу) та експерименті (легенева гіпертензія, введення попередника синтезу оксиду азоту (NO) - L-аргінину в умовах гіперхолестеринемії).

4. Дати порівняльну характеристику змін морфологічних еквівалентів ендокринної функції серця в філо-, онтогенезі хребетних та при патології.

Наукова новизна отриманих результатів. Використання в роботі історичного та експериментального підходів, можливостей трансмісійної електронної мікроскопії та принципів морфометричного аналізу матеріалу дозволило отримати принципово нові дані, які істотно доповнюють та розвивають уявлення про секреторну функцію серця:

Вперше встановлені розмірні та кількісні особливості трьох типів передсердних гранул, які відповідають різним стадіям секреторного циклу, у різних представників хребетних.

Вперше вивчені зміни розмірів, форми і перерозподіл гранул в онтогенезі щура, що дозволяє охарактеризувати направлення мінливості ендокринної функції серця на різних етапах індивідуального розвитку.

З'ясований стан ультраструктурних еквівалентів ендокринної функції серця (передсердних гранул кардіоміоцитів і секреторних гранул ендотеліоцитів) при клінічній та експериментальній гіпертензії.

Представлені докази збільшення розмірів і перерозподіл типів гранул в умовах застосування L-аргініну як попередника синтезу оксиду азоту (NO) в умовах гіперхолестеринемії.

Встановлені ознаки рекапітуляції, які характеризують стан передсердних гранул в онтогенезі, а також в умовах клінічної та експериментальної патології серця.

Практичне значення отриманих результатів. На підставі комплексного електронномікроскопічного та морфометричного аналізу філогенетичного, онтогенетичного, експериментального і біопсійного матеріалу представлено узагальнення про ультраструктурні еквіваленти ендокринної функції серця в нормі і патології; охарактеризовано явище рекапітуляції передсердних гранул в філо-, онтогенезі та при патології; з'ясовано і кількісно визначено закономірності перерозподілу гранул в онтогенезі та при патології. Отримані результати представляють можливість пошуку нових засобів профілактики і лікування гіпертензії в малому колі кровообігу. Результати дослідження можуть бути використані в учбовому процесі на кафедрах гістології, цитології та ембріології, нормальної і патологічної фізіології, кардіології, ендокринології.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно проведений аналіз літературних джерел, виконані електронномікроскопічні та морфометричні дослідження, проведена статистична обробка, аналіз і узагальнення отриманих результатів. Експерименти по моделюванню гіперхолестеринемії у кролів та введення на її фоні L-аргініну автором проведено спільно з півробітниками відділу фізіології кровообігу Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України (керівник чл-кор. НАН України В.Ф. Сагача)

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на III з'їзді анатомів, гістологів, ембріологів та топографоанатомів УРСР (Чернівці, 1990 р.); науковій конференції “Примене-ние электронной микроскопии в медицине” (Київ, 1992 р.); міжвузівському симпозіумі, присвяченому 30-річчю НДЛЦ НМУ (Київ, 1992 р.); науковій конференції “Актуальні питання морфології” (Івано-Франківськ, 1994 р.); III конференції асоціації серцево-судинних хірургів України (Київ, 1995 р.); науковому симпозіумі “Актуальные вопросы морфологии сердца” (Дніпропетровськ, 1996 р.); виїзній сесії Української академії наук націо-нального прогресу (Тернопіль, 1997 р.); конференції “Морфологія - ветеринарії і медицині” (Б.Церква,1998 р.); 3-ій науково-практичній кон-ференції “Актуальні проблеми експериментальної медицини” (Київ, 1999 р.).

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 12 робіт, із них 3 статті в профільних журналах.

Структура та об'єм дисертації. Дисертація складається із вступу, огляду літератури, опису матеріалу і методів дослідження, розділу результатів власних досліджень, розділу аналізу і узагальнення результатів дослідження, висновків та списку використаних джерел (225, із них 191 - іноземних). Робота викладена на 152 сторінках, включає 5 таблиць, ілюстрована 47 рисунками.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріал і методи дослідження.

Матеріалом дослідження були кусочки міокарда різноманітних представників філогенетичного ряду. Вивчено міокард риб (Pisces): короп (Cyprinus carpio) - 5; земноводних (Amphibia): озерна жаба (Rana ridibunda) - 5; рептилій (Reptilia): ящірка (Lacerta agilis L.) - 3, черепаха (Testudo g.) - 2; птахів (Aves): домашня курка (Gallus domesticus) - 5; ссавців (Mammalia): щур лінії Вістар (Rattus w. ) - 5. Усього досліджено 25 представників хребетних. Вивчені різні регіони серця - передсердя і шлуночки.

Для з'ясування становлення ультраструктурних еквівалентів ендокринної функції серця в онтогенезі досліджувалося праве передсердя і правий шлуночок від 15-ти лабораторних щурів у різноманітні періоди індивідуального розвитку: 20-ти добовий ембріон, 1-но, 7-ми, 30-ти добовий і 6-ти місячний щур.

Для вивчення компенсаторних можливостей серця, пов'язаних із його ендокринною функцією, і визначення деяких рекапітуляційних ознак філогенезу в патології досліджено міокард при деяких серцево-судинних захворюваннях. Вивчені біоптати правого вушка серця хворих, які страждали вродженими вадами серця. Ці об'єкти отримували в Київському НДІ серцево-судинної хірургії, де хворі проходили необхідне загальноклінічне та спеціальне обстеження (ЕКГ, ФКГ, УЗД, ендоваскулярне зондування, біохімічне дослідження газів крові й ін.). Матеріал узятий від 9 хворих з вродженими дефектами міжшлуночкової перегородки, ускладненими гіпертензією у малому колі кровообігу різноманітних вікових груп (від 6 місяців до 1 року, від 1,5 до 4 років, від 4 років і більше) по 3 у кожній групі. Контролем служив матеріал від 3-х хворих з вродженими вадами серця без легеневої гіпертензії.

Експериментальну групу тварин складали собаки з легеневою гіпертензією, моделювання якої здійснювали шляхом мікроемболізації судин легень гетерогенними еритроцитами (5-8 мл/кг 50% суспензії відмитих курячих еритроцитів на фізіологічному розчині). Вивчені праве передсердя і правий шлуночок серця 5-ти собак через 6 місяців після початку експерименту та 3-х контрольних тварин.

Експериментальна гіперхолестеринемія моделювалася на 3-х кроликах породи шиншилла шляхом введення на протязі 4 місяців через зонд щодня 0,2 г розчиненого в соняшниковій олії холестерину на 1 кг маси тварини. Іншу групу складали 3 тварини, які крім атерогенної дієти одержували кожний день протягом 4 місяців внутрішньовенно 25 мг/кг L-аргініну (фірма “Sigma”, США). Крім того досліджувалася група віварійного контролю (3 тварини). Аналізувався міокард правого передсердя.

Матеріал фіксували в 1% розчині чотирьохокису осмію за Колфільдом протягом двох годин на холоді. Об'єкти зневоднювали в етанолі зростаючої концентрації, в ацетоні і заливали в суміш епону з аралдітом за загальноприйнятою схемою [Карупу В.Я., 1984]. Ультратонкі зрізи одержували на ультратомах LKB і Reichert, контрастували їх 2% розчином уранілацетату на 70% етанолі протягом та цитратом свинцю і потім вивчали в електронному мікроскопі ЕМВ-100БР, ЕМ-125К. З метою кількісної оцінки змін передсердних гранул серця у філо-, онтогенезі і при деяких патологічних станах міокарда, застосований метод морфометричного аналізу, в основу якого покладені принципи стереометрії [Вейбель, 1970; Автандилов, 1979, 1980, 1984]. Морфометричний аналіз проводився за допомогою спеціально розробленої комп'ютерної програми "Органела" на напівавтоматичному пристрої обробки графічних зображень. Визначені такі показники як периметр, площа, фактор форми специфічних передсердних гранул I, II і III типів, а також їхнє відсоткове співвідношення. По кожному із перелічених показників визначались середнє значення величини, середнє квадратичне відхилення, похибка середньої, коефіцієнт варіації та коефіцієнт точності визначення середньої окремо для кожної досліджуваної тварини. Кількість гранул підраховувалась на 10 стандартних фрагментах кардіоміоцитів для кожного об'єкту. Статистична обробка отриманих результатів здійснювалась відповідно рекомендацій, які містяться в посібниках з математичної статистики [Урбах В.Ю., 1964; Лакин Г.Б., 1973]. Порівняння результатів здійснювалось за допомогою параметричного критерію Стьюдента. Но - гіпотеза про відсутність ймовірних розбіжностей між порівняльними середніми відхилялася при Р 0,05.

Результати дослідження та їх обговорення

Порівняльний аналіз ультраструктури міокарда серця в філогенезі.

Отримані результати свідчать, що у міокарді всіх вивчених нами представників філогенетичного ряду хребетних присутні скорочувальні міоцити, що містять специфічні секреторні гранули, відомі в літературі як передсердні [B.Kisch, 1956]. У риб, амфібій, рептилій та птахів такі кардіоміоцити виявляються і в передсердях, і в шлуночках, але переважна їх більшість зосереджена в передсердях. У ссавців, включаючи людину, гранули в нормі виявляються тільки в передсердях і вушках серця.

Кількість гранул в клітинах варіює - деякі з них мають значну кількість гранул, тоді як інші містять поодинокі гранули. Гранули розміщені по усій цитоплазмі клітини: між міофібрилами, в підсарколемальній зоні, але більша їх частина знаходиться в зоні комплексу Гольджі.

За ультраструктурною організацією серед популяції гранул можна виділити три типи. Перший тип характеризується високою електронною щільністю і гомогенизованим матриксом, який оточений мембраною і електроннопрозорим навколомембранним обідком. Гранули другого типу містять менш електроннощільний матрикс, мають мембрану, проте навколомембранный обідок практично відсутній. Гранули третього типу містять найбільш електроннопрозорий матрикс, зовнішня мембрана в них відсутня. Ці типи гранул відображають послідовні стадії секреції гормону (ПНУП). Перший тип ми відносимо до молодих гранул, що сформувалися. Другий - це зрілі структури, третій тип - гранули, що дифундують, тобто такі, що виводяться з клітини шляхом дифузії.

Кількісне співвідношення трьох типів гранул у різноманітних представників хребетних має свої видові особливості (табл.1) і, ймовірно, може відображати співвідношення процесів синтезу, накопичення і виведення пептиду з клітини.

серце патологія онтогенез хребетний

Таблиця 1 - Стереологічні показники передсердних гранул кардіоміоцитів у різноманітних представників хребетних

Як видно із гістограми (рис.), у риб, жаб, птахів і ссавців перший тип гранул складає приблизно одну третину всієї популяції, тоді як відсоткове

Рис. 1 - Розподіл I, II і III типів (в %) специфічних передсердних гранул в кардіоміоцитах передсердь і шлуночків серця у різних представників хребетних співвідношення другого і третього типів у різних представників хребетних дещо різняться

Домінування другого типу гранул в кардіоміоцитах риби свідчить про переваження процесів їх накопичення у цього представника. У птахів і ссавців процеси накопичення і виведення гранул приблизно збалансовані. У представників рептилій - ящірки, тритона і черепахи в кардіоміоцитах переважають гранули І типу. Кількість же гранул у клітині незначна, причому, часто гранули І типу спостерігаються в підсарколемальній зоні. Тому можна припустити, що в рептилій поряд із дифузією ПНУП виведення цього пептиду відбувається і шляхом екзоцитозу. Відносно абсолютної кількості гранул необхідно відмітити, що хоча кількість їх варіює, але суттєво цей показник не відрізняється в різних представників хребетних. Дещо окремо стоїть клас земноводних, де кількість гранул в кардіоміоцитах вірогідно більша (майже в 6-7 разів), ніж в інших представників хребетних.

У ендотелії кровоносних мікросудин в усіх вивчених представників хребетних спостерігаються гранули типу Вейбеля-Палладе і гранули округлої форми по своїй структурі подібні до передсердних гранул.

Принципову подібність структурної організації гранул у далеко стоячих у філогенетичному ряду хребетних можна пояснити явищами паралелізму, що пов'язані з загальним походженням і функціональним призначенням. Відмінності в тривалості та співвідношенні різних фаз секреторного циклу є проявом дивергентного розвитку. Очевидно, жаба, яка пристосована і до водного, і до наземного існування, потребує підвищеної ендокринної функції серця.

Порівняльні морфологічні дані переконують також й у тому, що філогенетично обумовлена реконструкція центрального органу кровообігу, пов'язана з переходом від двокамерного до трьох- і далі - до чотирьохкамерного серця, що супроводжується зміною гемодинаміки, призводить до зростання ендокринної функції в передсердях, де концентрується продукція специфічних передсердних гранул. Розвиток чотирьохкамерного серця у хребетних приводить до підвищення тиску в правому передсерді в порівнянні з венозним серцем риб, що у свою чергу позначається на процесах синтезу і виведення специфічних передсердних гранул, які містять ПНУП. Можливо, що саме зміни гемодинаміки обумовлюють те, що кардіоміоцити шлуночків перестають синтезувати передсердні гранули.

Варто підкреслити, що зміна середовища існування, навіть така радикальна як вихід із води на сушу, істотно не впливає на структурну організацію передсердних гранул кардіоміоцитів хребетних, а змінює їх кількісне представництво і перерозподіл по типах, тобто, процеси секреції ПНУП. Ультраструктурні еквіваленти ендокринної функції серця в онтогенезі. В пренатальному періоді онтогенезу щурів кардіоміоцити, що містять передсердні гранули, присутні у вушках, передсердях і шлуночках. У постнатальному онтогенезі вони виявляються тільки у вушках і передсердях. Як і у філогенезі, у різноманітні періоди онтогенезу серед передсердних гранул можна виділити три типи. У 20-добового ембріона переважна більшість кардіоміоцитів і в передсердях, і шлуночках містить специфічні передсердні гранули всіх трьох типів. Кардіоміоцити мають велику кількість гранул, серед яких більше ніж 50% складають гранули II типу (табл.2).

Це свідчить про перевагу процесів накопичення прогормону в клітинах.

Таблиця 2 - Стереологічні показники передсердних гранул кардіоміоцитів щурів в онтогенезі

У 1-но добового щура клітини зі специфічними гранулами виявляються вже тільки в передсердях. В кардіоміоцитах зменшується загальне число

гранул і суттєво підвищується кількість гранул III типу, тобто гранул, що дифундують. Зареєстроване нами різке вивільнення гранул із клітин відбувається в період, коли підвищується тиск у великому колі кровообігу, а опір току крові та тиск у малому колі суттєво знижується [Волкова О.В., Пекарский М.И., 1976]. Згідно даних літератури відомо, що концентрація ПНУП в перфузаті має пряму залежність від тиску у правому передсерді [Ruskoaho H. et al., 1986; Burnett J. et al., 1989], а підвищення рівня гормону, що циркулює в крові, супроводжується зменшенням числа гранул і навпаки [Choi K. C. et al., 1994; Baralis G. et al., 1997; Wu S. Q. et al., 1998]. Тому можна припустити, що суттєве зменшення після народження кількості передсердних гранул в кардіоміоцитах передсердь і повне їх зникнення із кардіоміоцитів шлуночків пов'язане не зі змінами тиску у малому колі кровообігу, а скоріше може бути наслідком інших факторів, таких як підвищення тиску у великому колі кровообігу або стресу, якого зазнає організм під час народження.

В кардіоміоцитах 7-ми добового щура переважають гранули I типу на

відміну від міокарда ембріональних і 1-добових щурят, де їх популяція мінімальна (табл.2). Відповідно знижена кількість гранул II (20%) і III (35%) типів. Це дає підставу говорити про те, що у 7-ми добового щура істотно інтенсифіковані процеси гранулоутворення. У той же час достатньо великий відсоток III типу гранул свідчить про активне виведення ПНУП із кардіоміоцитів. Непрямим підтвердженням цьому може бути статистично значиме зменшення розмірів гранул III типу у порівнянні з такими у 1-добового щура, при тому, що розміри гранул I і II типу не змінюються (табл.2).

У 30-ти добового щура кардіоміоцити з передсердними специфічними гранулами становлять більшість клітин, а кількість гранул значно вища, ніж в попередні терміни спостережень. Відсутність гранул I типу, так званих “молодих” (табл.2), швидше за все пов'язана не з припиненням їхнього синтезу, а, скоріше, обумовлена настільки швидким переходом гранул у II і III тип, в зв'язку з інтенсивним виведенням ПНУП із клітини, що ми не встигаємо їх зареєструвати. Різке підвищення числа гранул у кардіомиоцитах 30-добового щура, очевидно, може бути обумовлено становленням їх сечостатевої системи і розвитком ренін-ангіотензин-альдостеронової системи [Sasayama S., 1994]. Через один місяць щури стають статевозрілими.

У 6-ти місячного щура переважають кардіоміоцити з передсердними специфічними гранулами. Приблизна рівновага кількісного співвідношення гранул, що формуються (I тип) і накопичуються (II тип), зі структурами, що дифундують (III тип) (табл.2), дає підставу припустити, що у статевозрілого щура процеси формування і накопичення гранул збалансовані з процесами виведення ПНУП із кардіоміоцитів. Всі три типи специфічних передсердних гранул 6-ти місячних щурів менші за розмірами у порівнянні з такими у молодих тварин (1, 7, 30 доби) і статистично подібні до гранул у 20-ти добових ембріонів (табл.2). Проте, незважаючи на значні коливання розмірних показників гранул, в усі досліджувані періоди індивідуального розвитку щура зберігається одна закономірність - найбільшими за розмірами залишаються гранули II типу.

Отже, кількісне співвідношення різних типів передсердних гранул змінюється в залежності від періоду індивідуального розвитку і віддзеркалює зміну ендокринної активності серця. В процесі розвитку серця на деяких етапах диференціювання міокарда виявляються рекапітуляційні ознаки продукції передсердних гранул. При повному відокремлені правого і лівого серця до 1 доби після народження в шлуночках секреція передсердних гранул припиняється. Можна констатувати, що в процесі становлення дефінітивного типу кровообігу у ссавців більш рані ознаки ендокринної функції серця зникають, замінюючись філогенетично більш пізніми, що, ймовірно, відображає адаптацію до тих особливостей гемодинаміки, які властиві хребетним, що мають два кола кровообігу .

Ультраструктурні компоненти, що характеризують ендокринну функцію серця при серцево-судинній патології.

Експериментальна легенева гіпертензія у собак згідно фізіологічних і морфологічних показників розвивається через 6 місяців після мікроемболізації судин легень гетерогенними еритроцитами [Кречковский Е.А. и др., 1983]. В кардіоміоцитах правого вушка і правого передсердя послідовно спостерігаються ультраструктурні зміни як пристосувально-компенсаторного, так і дистрофічно-деструктивного характеру. На фоні цих змін в цитоплазмі передсердних кардіоміоцитів виявляється значна кількість передсердних гранул. Ці гранули в контрольній і дослідній групах мають спільні риси в будові і серед них можна виділити 3 типи. Діаметр гранул не залежить від їх локалізації, вірогідно не відрізняється у дослідних та контрольних тварин і коливається від 90 до 350 нм. Співвідношення I, II і III типів гранул в кардіоміоцитах контрольної групи дорівнює 19:46:35 % відповідно, тоді як у тварин з легеневою гіпертензією кількість гранул I типу зменшена до 6%, а співвідношення гранул II і III типів дорівнює 1:1 (приблизно по 47% кожного типу). Якщо прийняти точку зору, що наявність різних типів гранул відображає різні стадії синтезу і секреції ПНУП, то незмінність відсоткового вмісту гранул II і III типів у тварин з легеневою гіпертензією дозволяє думати про можливе надходження в кров незрілих форм прогормону або зміну шляхів чи інтенсивності секреції - з іншого боку.

В ендотелії гемомікросудин міокарда правого вушка і правого передсердя у експериментальних тварин при розвитку легеневої гіпертензії спостерігається збільшення кількості гранулярних утворень у порівнянні з контрольними. Ці гранули мають різноманітну ультраструктуру, форму і розміри. Деякі з них за будовою подібні до передсердних гранул кардіоміоцитів і не виявляються у контрольних тварин.

В шлуночках тварин з легеневою гіпертензією з'являються кардіоміоцити, що містять передсердні специфічні гранули. Їх кількість незначна, серед них переважають гранули I типу, дещо менше - II типу і практично не виявляються гранули III типу.

У хворих з дефектом міжшлуночкової перегородки, ускладненої легеневою гіпертензією, в кардіоміоцитах виявлені всі три типи гранул. Відсоткове співвідношення гранул в цій групі досліджень має виражене індивідуальне розходження. Більш схильні до індивідуального розкиду гранули I типу. У різноманітних хворих їх кількість коливається від 5 до 26% (табл.3). У хворих без легеневої гіпертензії не спостерігається настільки вираженого індивідуального розкиду по відсотковому вмісту гранул I, II і III типів (табл.4). Гранули І типу у останніх складають одну третину, що свідчить про добре виражені процеси синтезу пептиду. У хворих із легеневою гіпертензією кількість гранул I типу незначна, тоді як гранули III типу складають переважну більшість (табл. 3), що свідчить про посилене виведення ПНУП.

Таблиця 3 - Стереологічні показники передсердних гранул кардіоміоцитів хворих із вродженими вадами серця, ускладненими легеневою гіпертензією

Таблиця 4 - Стереологічні показники передсердних гранул кардіоміоцитів хворих із вродженими вадами серця без легеневої гіпертензії

В ендотелії усіх ланок гемомікроциркуляторного русла хворих з легеневою гіпертензією спостерігається велика кількість секреторних гранул різної структури. Деякі аналогічні тільцям Вейбеля-Паладе, інші нагадують передсердні гранули. Останні мають різноманітну форму - від округлої до неправильної. Виявлено гранули, що значно відрізняються формою й ультраструктурною організацією від описаних вище. Вони характеризуються значними розмірами і виповнені фібрилярним вмістом.

Тривале введення попередника біосинтезу NO L-аргініну на фоні гіперхолестеринемії приводить до підвищення ендокринної гормональної активності, морфологічним проявом чого було збільшення кількісних і розмірних показників специфічних передсердних гранул (табл.5). Відсутність істотних відмінностей у характері розподілу гранул по типах при загальному збільшенні їхнього кількісного представництва свідчить про посилення синтезу і секреції ПНУП за рахунок збільшення числа кардіоміоцитів з передсердними гранулами. Виявлення гранул, ультраструктура яких подібна до передсердних гранул I типу, у інтерстиційному просторі та ендотелії мікросудин може вказувати на гіперсекрецію пептиду і приєднання до дифузійного виведення гормону процесу екзоцитозу дозрілих гранул. Підвищення числа секреторних гранул в ендотелії мікросудин свідчить про посилення паракринної гормональної регуляції в умовах дії L-аргініну. .

Таблиця 5 - Стереологічні показники передсердних гранул кардіоміоцитів передсердь кролів у контролі, при гіперхолестеринемії та в умовах впливу L-аргініну

Таким чином, дослідження передсердних гранул при деяких серцево-судинних захворюваннях, пов'язаних з підвищення тиску як в малому, так і великому колах кровообігу, свідчить про їх мінливість і можливість спрямованого впливу на їх секрецію.

ВИСНОВКИ

Функціональна роль ендокринного і паракринного компонентів гормональної регуляції серця визначається станом їх ультраструктурних еквівалентів - передсердних специфічних гранул кардіоміоцитів і секреторних гранул ендотеліоцитів мікросудин - в умовах патології та у філогенетичному контексті.

У різних представників хребетних (риби, земноводні, рептилій, птахів та ссавців) в міокарді присутні ендокринні кардіоміоцити, що містять специфічні гранули трьох типів, ультраструктура яких відображує послідовні стадії синтезу і секреції гормону, а їхнє кількісне представництво варіює в залежності від виду хребетних.

У риб, амфібій, рептилій та птахів кардіоміоцити зі специфічними передсердними гранулами виявлені в усіх відділах серця, але більшість їх зосереджена в передсердях. Відсоткове співвідношення різноманітних типів гранул в клітинах свідчить про перевагу процесів синтезу і накопичення над виведенням пептидів. Винятком є птахи, у яких домінують процеси виведення передсердного натрійуретичного пептиду. У ссавців (щур, собака, кріль) ендокринні кардіоміоцити виявляються тільки в міокарді вушок і передсердь, а кількісна перевага гранул III типу вказує на активність процесів виведення гормону.

У пренатальному періоді розвитку щура ендокринні кардіоміоцити, що містять передсердні гранули, присутні у вушках, передсердях і шлуночках. На протязі постнатального онтогенезу вони виявляються тільки у вушках і передсердях. Зміни розмірів, форми і перерозподіл гранул в онтогенезі щура свідчать про мінливість ендокринної функції серця на різних етапах індивідуального розвитку

Розвиток легеневої гіпертензії в експерименті викликає активацію синтезу і секреції кардіоміоцитами правого вушка і правого передсердя ПНУП, а також підвищення секреторної активності ендотелію судин міокарда.

У хворих з вродженими вадами серця (дефект міжшлуночкової перегородки), ускладненими легеневою гіпертензією, в ендокринних кардіоміоцитах виявлена гетерогенність розмірів і структури гранул, що свідчить про перебування їх на різних стадіях синтезу і секреції. Присутність у інтерстиційному просторі та в ендотелії мікросудин гранул, ультрастуктура яких подібна до передсердних, вказує на гіперсекрецію пептиду і активацію процесу екзоцитозу дозрілих гранул поряд із дифузним виведенням гормону.

Тривале введення попередника синтезу оксиду азоту (NO) - L-аргінину на фоні гіперхолестеринемії призводить до підвищення тканинної гормональної активності у міокарді, що проявляється збільшенням кількості і розмірів специфічних передсердних гранул та свідчить про посилення синтезу і секреції передсердного натрійуретичного пептиду. Збільшення числа секреторних гранул в ендотелії мікросудин може свідчити про посилення паракринної гормональної регуляції в умовах дії L-аргініну.

В філо-, онтогенезі та в умовах серцево-судинної патології в кардіоміоцитах хребетних відбуваються генетично детерміновані рекапітуляції, що проявляються наявністю гранул не тільки в кардіоміоцитах передсердь і вушок, але й шлуночках серця.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Скибінська Т.Р. Ультраструктурні особливості ендокринної функції серця в умовах легеневої гіпертензії//Вісник проблем біології і медицини. - Полтава-Харків.- 1999.- N3.- С.70 -74.

2. Стеченко Л.О., Сагач В.Ф., Ткаченко М.М., Скибінська Т.Р., Андрієнко Т.В. Вплив L-аргініну на ультраструктуру кардіоміоцитів передсердь за умов експериментальної гіперхолестеринемії// Фізіологічний журнал. - 1999.- Т.45, N1-2.- С.72-78.

3. Скибінська Т.Р., Костинський Г.Б., Стеченко Л.О., Куфтирева Т.П., Козак А.І. До питання реактивності ендотелію кровоносних капілярів поперечно-смугастого м'язу // Вісник проблем біології і медицини. - Полтава-Харків. - 1999.- N5.- С.68-71.

4. Стеченко Л.О., Скибінська Т.Р., Андрієнко Т.В. Морфологічні особливості змін секреторної активності в міокарді собак з хронічними неспецифічними захворюваннями легень // Вісник Білоцерківського державного університету. - Біла Церква, 1998, Вип. 6.- Ч. 2.- С.211-213.

5. Стеченко Л.О., Андрієнко Т.В., Куфтирева Т.П., Скибінська Т.Р. Морфологічні аспекти ендокринної функції серця // Наука і освіта: Зб.наук.пр.- Київ, 1997.- С.244-248.

6. Скибинская Т.Р. Ультраструктурная организация предсердных гранул в миокарде низших позвоночных //Актуальные вопросы морфологии сердца: Зб. наук.пр.- Днепропетровск, 1996.- С. 114 - 115.

7. Стеченко Л.А., Сагач В.Ф., Ткаченко М.Н., Диброва В.А., Андреенко Т.В., Куфтырева Т.П., Скибинская Т.Р. Структурные особенности предсердных гранул при воздействии предшественника биосинтеза NO L-аргинина // Актуальні питання морфології: Зб. наук. пр. II Національного конгресу анатомів, гістологів, ембріологів і топографоанатомів України. - Луганськ, 1998. - С.227.

8. Скибинская Т.Р., Андреенко Т.В., Стеченко Л.А. Электронно-микроскопические исследования кардиомиоцитов сердца крыс в онтогенезе//Наукові записки з питань медицини, біології, хімії, аграрії та сучасних технологій навчання: Мат. виїзної сесїї УАННП.- Тернопіль, 1997.

9. Андреенко Т.В., Стеченко Л.А., Лазоришеня В.В., Скибинская Т.Р. Ультраструктурные особенности секреторной функции эндотелия гемо-микрососудов серца у больных с дефектом межжелудочковой перегородки //III конф. ассоциации сердечно-сосудистых хирургов Украины: Тез.докл.- Киев, 1995. - С.6.

10. Стеченко Л.А., Яценко В.П., Куфтырева Т.П., Козак А.И., Скибинская Т.Р. Применение стереометрии в электронномикроскопических исследованиях // Проблемы экспериментальной легочно-сосудистой недостаточности: Тез. докл.- Киев, 1992.- С. 55-56.

11. Андреенко Т.В., Яценко В.П., Стеченко Л.А., Скибинская Т.Р. Ультраструктура предсердных гранул при экспериментальной гипертензии малого круга кровообращения // Применение электронной микроскопии в медицине: Мат. конф.- Киев, 1992.- С.4.

12. Кабак К.С., Стеченко Л.А., Андреенко Т.В., СкибинскаяТ.Р. Рекапитуляционные признаки в эндотелии кровеносных капилляров миокарда позвоночных //Актуальные вопросы морфологии: Тез. докл. III сьезда анатомов, гистологов, эмбриологов и топографоанатомов УССР.- Черновцы, 1

АНОТАЦІЯ

Скибінська Т.Р. Ультраструктурні еквіваленти ендокринної функції серця хребетних в нормі та патології. - Рукопис.

Диcертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 14.03.09.- гістологія, цитологія, ембріологія. Національний медичний університет ім. О.О. Богомольця МОЗ України, Київ, 1999 р.

Захищаються 12 наукових праць, які вміщують результати вивчення стану ультраструктурних еквівалентів ендокринного і паракринного компонентів гормональної регуляції серця - передсердних специфічних гранул кардіоміоцитів і ендотеліоцитів мікросудин - у філо-, онтогенетичному контексті та в умовах патології. Встановлено, що кардіоміоцити серця хребетних містять специфічні гранули трьох типів, ультраструктура яких відображає послідовні стадії синтезу і секреції передсердного натрійуретичного пептиду, а їхнє кількісне представництво варіює в залежності від виду хребетних. Різні періоди індивідуального розвитку щура відрізняються активністю секреторних кардіоміоцитів. У ембріонів переважають процеси накопичення гранул в кардіоміоцитах, період народження характеризується суттєвим посиленням виведення ПНУП із клітин, у 7-добових тварин переважають процеси синтезу, у статевозрілих щурів процеси синтезу, накопичення та виведення ПНУП сбалансовані. Розвиток легеневої гіпертензії у хворих з вродженими вадами серця та в експерименті викликає зміни в синтезі і секреції кардіоміоцитами правого вушка і правого передсердя ПНУП, а також підвищення секреторної активності ендотелію судин міокарда. Тривале введення попередника біосинтезу NO L-аргінину на фоні гіперхолестеринемії призводить до збільшенням кількості і розмірів специфічних передсердних гранул в кардіоміоцитах та секреторних гранул в ендотелії мікросудин, що свідчить про посилення ендокринної і паракринної гормональної активності в міокарді. В філо-, онтогенезі та в умовах серцево-судинної патології в кардіоміоцитах хребетних відбуваються ознаки рекапітуляції, що проявляються наявністю гранул не тільки в кардіоміоцитах передсердь і вушок, але й шлуночків серця.

Ключові слова: хребетні, пересердні специфічні гранули, секреторні гранули ендотеліоцитів, філогенез, онтогенез, легенева гіпертензія, гіперхолестеринемія, L-аргінін, електронна мікроскопія, стереологічний аналіз.

АННОТАЦИЯ

Скибинская Т.Р. Ультраструктурные эквиваленты эндокринной функции сердца позвоночных в норме и патологии.- Рукопись.

Дисcертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 14.03.09.- гистология, цитология, эмбриология. Национальный медицинский университет им. А.А. Богомольца МЗ Украины, Киев, 1999 р.

Защищаются 12 научных работ, которые содержат результаты изучения состояния ультраструктурных эквивалентов эндокринного и паракринного компонентов гормональной регуляции сердца - предсердных специфических гранул кардиомиоцитов и эндотелиоцитов микрососудов - в фило-, онтогенетическом контексте и в условиях патологии.

С применением ультраструктурного и стереологического анализа изучен миокард предсердий и желудочков сердца у различных представителей филогенетического ряда: рыб (карп); земноводных (озерная лягушка); рептилий (ящерица, тритон, черепаха); птиц (домашняя курица); млекопитающих (крыса, кролик, собака). Для выяснения становления ультраструктурных эквивалентов эндокринной функции сердца в онтогенезе изучен миокард предсердий и желудочков сердца лабораторных крыс в различные периоды индивидуального развития: 20-ти суточный эмбрион, 1-но, 7-ми, 30-ти суточная и 6-ти месячная крыса. Для изучения компенсаторных возможностей сердца, связанных с его эндокринной функцией, и исследования рекапитуляционных признаков филогенеза в патологии исследован миокард при некоторых сердечно-сосудистых заболеваниях. Изучены биоптаты правого ушка сердца больных с врожденным дефектом межжелудочковой перегородки, осложненным гипертензией в малом круге кровообращения; правое предсердие и правый желудочек собак с экспериментальной легочной гипертензией; правое предсердие кроликов породи шиншилла в условиях экспериментальной гиперхолестеринемии и после введения предшественника биосинтеза оксида азота L-аргинина.

Установлено, что кардиомиоциты сердца позвоночных содержат специфические гранулы трех типов. Первый тип характеризуется высокой электронной плотностью и гомогенизированным матриксом, который окружен мембраной и электроннопрозрачным околомембранным ободком. Гранулы второго типа содержат менее электронноплотный матрикс, имеют мембрану, околомембранный ободок практически отсутствует. Гранулы третьего типа содержат наиболее электроннопрозрачный матрикса без мембраны. Первый тип - это молодые вновь сформированные гранулы, второй - зрелые структуры, а третий тип - гранулы, которые диффундируют, то есть такие, которые выводятся из клетки путем диффузии. Процентное соотношение трех типов гранул у различных представителей позвоночных имеет видовые особенности и отображает последовательные стадии синтеза и накопления и выведения предсердного натрийуретического пептида (ПНУП), а их количественное представительство варьирует в зависимости от видовой принадлежности позвоночных. У рыб (карп), амфибий (лягушка), рептилий (ящерица, тритон, черепаха) и птиц (курица) кардиомиоциты со специфическими предсердными гранулами выявляются во всех отделах сердца, но большинство их сосредоточено в предсердиях. Процентное соотношение разных типов гранул в клетках этих представителей свидетельствует о преобладании процессов синтеза и накопления над выведением пептида. Исключением являются птицы, у которые доминируют процессы выведения ПНУП. У млекопитающих (крыса, собака, кролик) эндокринные кардиомиоциты наблюдаются только в миокарде ушек и предсердий, а преобладание гранул III типа указывает на активность процессов выведения гормона. Принципиальное сходство структурной организации гранул далеко стоящих в филогенетическом ряду позвоночных можно объяснить явлениями параллелизма, которые связанны с общим происхождением и функциональным назначением. Отличия в продолжительности и соотношении различных фаз секреторного цикла являются проявлением дивергентного развития.

В пренатальном периоде развития крысы эндокринные кардиомиоциты, которые содержат предсердные гранулы, присутствуют в ушках, предсердиях и желудочках. В постнатальном онтогенезе они выявляются только в ушках и предсердиях. Разные периоды индивидуального развития крысы отличаются секреторной активностью сердца: у эмбрионов превалируют процессы накопления гранул в кардиомиоцитах; период рождения характеризуется существенным усилением выведения ПНУП из клеток; у 7-суточных животных преобладают процессы синтеза; у половозрелых крыс процессы синтеза, накопления и выведения ПНУП сбалансированы..

Развитие легочной гипертензии у больных с врожденными пороками сердца и в эксперименте вызывает изменения в синтезе и секреции кардиомиоцитами правого ушка и правого предсердия ПНУП, а также повышения секреторної активности эндотелия сосудов миокарда. Длительное введение предшественника биосинтеза оксида азота (NO) L-аргинина на фоне гиперхолестеринемии приводит к увеличению количества и размеров специфических предсердных гранул в кардиомиоцитах, секреторных гранул в эндотелии микрососудов, что свидете...