Характеристика щільності упаковки міофибрил і якісних змін ультраструктури шлуночкового міокарда ембріона щурів протягом 14-18-ї доби пренатального онтогенезу у нормі та після дії алкоголю

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРАКТЕРИСТИКА ЩІЛЬНОСТІ УПАКОВКИ МІОФИБРИЛ І ЯКІСНИХ ЗМІН УЛЬТРАСТРУКТУРИ ШЛУНОЧКОВОГО МІОКАРДА ЕМБРІОНА ЩУРІВ ПРОТЯГОМ 14-18-Ї ДОБИ ПРЕНАТАЛЬНОГО ОНТОГЕНЕЗУ У НОРМІ ТА ПІСЛЯ ДІЇ АЛКОГОЛЮ

Марченко Д.Г.,

Постановка проблеми. Серце - один з перших органів, який починає функціонувати під час ембріонального розвитку. Останні дані про розвиток серця дають можливість покращити діагностику патологій серцево-судинної системи ще в ембріональному періоді. Однак, незважаючи на численні дослідження в області кардіогенезу, захворювання серцево-судинної системи все ще залишаються головною причиною смертності в Україні і у світі в цілому, тому вивчення процесу формування скоротливого апарата є важливим базисним аспектом для кардіології. Скоротливий апарат серця являє собою високоорганізовану структуру, яка включає в собі міофібрили, елементи Т- та L-систем. Міофібрили посмугованого м'яза утворені групою білків, розташованих у спеціальних одиницях або саркомерах, які у свою чергу складаються з окремих субодиниць [1; 5; 8; 10]. Хоча саркомер поперечно-посмуго- ваного м'яза змінюється за будовою та складом білків по всій довжині міофібрили, існують три головні компоненти: тонкі нитки, товсті нитки і Z-диски, кожний з яких формується за допомогою численних взаємодій з білками, які беруть участь у скороченні. Міофібрилогенез -- це складний процес, який являє собою утворення і розподіл міофібрил у кардіоміоциті, формування скоротливих білків і утворення саркомерів [4; 11]. Порушення на одному з цих етапів розвитку ембріонального серця під дією ушкоджуючих речовин можуть призвести до формування численних патологій серцево-судинної системи, що надалі може викликати летальний результат.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Хоча дослідження останніх років дозволили отримати дані про основні етапи розвитку скорочувального апарату серця, механізм його енергозабезпечення [1; 8; 11], однак формування і розподіл міофібрил у кардіоміоцитах під впливом пошкоджуючих факторів залишається предметом значних суперечок. Складнощі полягають, очевидно, в ідентифікації подій міофібрілогенеза після введення отруйних речовин експериментальним тваринам. Нове вирішення актуальної задачі, що пов'язане з механізмом впливу етанолу на серця ембріонів, можна використати як базові знання для подальшого вивчення патологій та захворювань серцево-судинної системи, що пов'язані з тератогенною дією алкоголю.

Метою дослідження є визначення щільності упаковки міофібрил у різних зонах шлуночкового міокарда та надати якісну характеристику змінам ультраструктури скоротливого апарата серця щурів на ембріональному етапі розвитку.

Виклад основного матеріалу дослідження. Матеріали та методи. В якості об'єкта дослідження були обрані серця білих безпородних щурів в ембріональному періоді розвитку. Лабораторних тварин утримували в стандартних умовах [6]. Дослідження було проведено відповідно до законодавства України (Закон України «Про захист тварин від жорстокого поводження» від 15.12.2009 року № 1759-VI), а саме використовувалися ті розділи і положення, що стосуються використання тварин у наукових дослідженнях. В якості моделі експеримента була застосована модель, описана у статті «Animal models of excessive alcohol consumption in rodents» [3]. Було проведено декілька етапів отримання щурами етанолу у різній концентрації та у різний проміжок часу. Тривалість першого етапу становила два тижні. Протягом цого часу вони знаходилися на звичайній дієті, але замість води у поїлках знаходився 5% розчин етанолу. На другому етапі, який тривав також 2 тижні, 5% розчин етанолу замінювався 15% розчином. Після запліднення починався третій період, у якому 15% розчин етанолу замінювався на 20% розчин. Даний період тривав 2 тижні після запліднення. При цьому була використана стандартна процедура підготовки тваринного матеріалу до електронно- мікроскопічних досліджень [7; 9]. Дослідження проводили в лабораторії електронної мікроскопії ДЗ «ДМА МОЗ України» за допомогою трансмісійного електронного мікроскопа ПЕМ-100-01 («SELMI», Україна) при напрузі прискорення 7585 кВ і первинних збільшеннях від 1500 до 80000.

Кількісну оцінку ультраструктурних змін проводили методом підрахунку морфометричного показника - щільності упаковки міофібрил. Розрахунок морфометричного показника виробляли за методом Автанділова [2]. Морфометричні дані статистично оброблялися. Визначення достовірності відмінностей між вибірками проводили з урахуванням параметричного t-критерію Стью- дента. Для більш швидкого підрахунку було використано ліцензійну програму Statistica.

Протягом 14-ї доби ембріонального розвитку у кардіоміоцитах як експериментальної групи так і групи контролю (норма) спостерігалися лише невеликі осередки саркомерогенезу. Міофібрили, які утворювали невеликі хаотично розташовані пучки по 6-8 ниток у товщину, зосереджені в основному на периферії кардіоміоцита. Дуже часто у кардіоміоцитах зустрічались актинові та міозинові філаменти, які не були включені до складу міофібрил. Також частою знахідкою на електронограмі були пучки міофіламентів, прикріплених до зон злипання зародкових вставних дисків. Однак, у кардіоміоцитах шлуночкового міокарда експериментальних тварин, на відміну від норми, міофібрили розташовувались більш хаотично і на даний період розвитку ще не мали чіткого упорядкування. Серед цих структур тра-плялися міофібрили, які не мали поперечної посмугованості. У цих клітинах порушувалась цілісність і відбувався лізис та стоншення окремих саркомерів. Саркомери деяких міофібрил були розщеплені у зоні одних з основних білків -- титина та небуліна. Тобто дані білки були найбільш чутливими до дії етанолу.

Гранулярна й агранулярна ендоплазматичні сітки на чотирнадцяту добу розвитку виражені слабо, що було характерним і для нормального розвитку шлуночкового міокарда ембріонів щурів. Гранулярна ендоплазматична сітка була представлена короткими трубочками, агранулярна -- дрібними везикулами. Т-система скоротливого апарата кардіоміоцитів була слабо розвинена і представлена лише невеличкими сферичними структурами.

Для змін в ультраструктурі міокарда експе- риментальних тварин , як і на 14-у добу розви- тку, було характерне хаотичне, невпорядковане розташування міофібрил. Відбувався лізис де- яких актинових та міозинових філаментів, при цьому спостерігалося стоншення деяких сарко- мерів. Зустрічались поодинокі міофібрил зі змі- неною Z-лінією, вона ставала менш вираженою, а у деяких випадках зовсім зникала. А- та І-диски були слабо виражені, що не було характерним для нормального розвитку. Протягом 18-ї доби зміни в ультраструктурі міокарда були більш видимі на електроногра- мах кардіоміоцитів. Це явище було пов'язане з майже сформованими міофібрилами та чітким розподілом на А-, І-диски, М- та Н-лінії, які спостерігалися при нормальному розвитку скоротливого апарата шлуночкового міокарда ембріонів щурів.

Аналіз електронограм шлуночкового міокарда експериментальної групи у порівнянні з нормою показав, що збільшувалась частка міофібрил, які мають значні відмінності у своїй ультраструктурі. У кардіоміоцитах експериментальних тварин міофібрили виявлялися протягом усієї цитоплазми, однак розподіл міофібрил по кардіоміоциту був нерівномірний, зустрічалися ділянки, у яких були зовсім відсутні впорядковані актинові та міозинові міофіламенти, спостерігалася часткова фрагментація деяких міофібрил з фрагментацією Z-дисків (рис.4, 5). Було чітко видно різну товщину міофібрил. Так міофібрили, які мали товщину в 2 рази більшу від норми, межували з міофібрилами, товщина яких була в 2-3 рази менша за збільшені структури. Ці зміни не були характерні для нормального розвитку (рис. 3).

Дещо змінюється і величина щільності упакування в різних зонах шлуночкового міокарда. Після 18-ї доби ембріонального розвитку шлуночкового міокарда щурів після закриття між- шлуночкового отвору відбувається збільшення навантаження на лівий шлуночок. При цьому найбільшого тератогенного ефекту після цієї доби зазнає саме ЛШ. Значення щільності упакування міофібрил у субепікардіальній та інтра- муральній зонах шлуночкового міокарда набирали темпи при нормальному розвитку, і тому саме на ці зони етанол впливає найбільше.