Оценка изменений лизосом и вакуолей при острой альтеративной недостаточности миокарда при ушибе сердца в эксперименте

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Оценка изменений лизосом и вакуолей при острой альтеративной недостаточности миокарда при ушибе сердца в эксперименте

Новоселов Владимир Павлович

novoselov.1959@bk.ru

Савченко Сергей Владимирович

Кошляк Дмитрий Алексеевич

Порвин Александр Николаевич

Аннотация

Новоселов Владимир Павлович

доктор медицинских наук

профессор, кафедра судебной медицины , ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава России

125284 г. Москва, ул. Поликарпова, д. 12/13

novoselov.1959@bk.ru

Савченко Сергей Владимирович

доктор медицинских наук

заведующий курсом судебной медицины , ФПК и ППВ ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава России

125284 г. Москва, ул. Поликарпова, д. 12/13

novoselov.1959@bk.ru

Кошляк Дмитрий Алексеевич

кандидат медицинских наук

ассистент, кафедра кафедра судебной медицины , ФПК и ППВ ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава России

125284 г. Москва, ул. Поликарпова, д. 12/13

novoselov.1959@bk.ru

Порвин Александр Николаевич

ассистент, кафедра судебной медицины , ФПК и ППВ ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава России

125284 г. Москва, ул. Поликарпова, д. 12/13

Механическая травма занимает третье место в структуре смертности мирного времени, а в возрастной группе до 40 лет является ведущей причиной смерти. Закрытая тупая травма груди составляет до 50,4% всех случаев механических повреждений, при этом чаще травмируемыми органами являются легкие и сердце. Ушиб сердца является одним из самых частых видов повреждений этого органа, он характеризуется тяжелым клиническим течением за счет молниеносного развития после ударного воздействия острой миокардиальной дисфункции, причинами которой, в первую очередь, являются обусловленные травматическим воздействием, острые нарушения коронарного кровотока и микроциркуляторные расстройства. Это сопровождается угнетением сократимости миокарда и снижением его функциональных резервов за счет резкого изменения метаболических составляющих сразу же после травмы. В результате происходящих процессов закономерно развиваются гипоксические механизмы повреждения миокарда. При тяжелом ушибе сердца смертельный исход как правило, неизбежен. Определенное количество работ по ушибу сердца выполнено врачами-клиницистами, поэтому проблема морфологической диагностики данного вида травмы на протяжении многих лет продолжает оставаться актуальной. Уточнение механизмов развития острой альтернативной недостаточности миокарда при ушибе сердца является важным в первую очередь для специалистов, занимающихся проблемой ушиба сердца - кардиореаниматологов и судебных медиков.

Ключевые слова: изменения лизосом, изменения вакуолей, Механическая травма, Ушиб сердца, морфологическая диагностика, альтеративная недостаточность миокарда, исследование сердечных клеток, моделирование ушиба сердца, электронно-микроскопическое исследование, оценка изменений органелл

микроциркуляторный расстройство лизосома вакуоль

Abstract

Novoselov Vladimir Pavlovich

Doctor of Medicine

Professor, Department of Judicial Medicine, Novosibirsk State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia

125284, Russia, Moskva, ul. Polikarpova, d.12/13

Savchenko Sergei Vladimirovich

Doctor of Medicine

Head of the Course of Judicial Medicine of the Novosibirsk State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia

125284, Russia, Moskva, ul. Polikarpova, d.12/13

Koshlyak Dmitrii Alekseevich

PhD in Medicine

Assistant, Department of Judicial Medicine of the Novosibirsk State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia

125284, Russia, Moskva, ul. Polikarpova, d.12/13

The mechanical trauma ranks third in the structure of death rate in peaceful time, and it is a leading cause of death in the age group before 40 years old. The closed blunt injury constitutes up to 50,4 per cent of all of the mechanical injuries, and usually the traumatized organs are lungs and heart. The heart contusion is one of the most typical traumas of this organ, and it has critical clinical progression due to the fulminant development after the hit influence of acute myocardial dysfunction, which is caused mostly by the traumatic acute violations of coronary blood circulation and microcirculatory disorder. It is accompanied by the depression of myocardial contractility and lowering of its functional reserve due to the acute change of metabolic elements right after the trauma. As a result of these processes the hypoxic mechanism of myocardial trauma develops regularly. If the heart contusion is severe, it is usually fatal for a person. A number of works on heart contusion were provided by clinical doctors, so the problem of morphological diagnosis of this type of trauma remains topical for many years. Clarification of mechanisms of development of the acute myocardial insufficiency in cases of heart contusion is important first of all for the specialists working with the problem of heart contusion - emergency doctors and medicolegists.

Keywords: lysosome changes, vacuole changes, mechanical trauma, heart contusion, morphologic diagnosis, alterative myocardial insufficiency, heart cell studies, heart contusion modelling, electronic microscope studies, organelles changes evaluation

Введение

Механическая травма занимает третье место в структуре смертности мирного времени, а в возрастной группе до 40 лет является ведущей причиной смерти [1]. Закрытая тупая травма груди составляет до 50,4% всех случаев механических повреждений, при этом чаще травмируемыми органами являются легкие и сердце [2, 3]. Ушиб сердца является одним из самых частых видов повреждений этого органа, он характеризуется тяжелым клиническим течением за счет молниеносного развития после ударного воздействия острой миокардиальной дисфункции, причинами которой, в первую очередь, являются обусловленные травматическим воздействием, острые нарушения коронарного кровотока и микроциркуляторные расстройства [1, 2, 4]. Это сопровождается угнетением сократимости миокарда и снижением его функциональных резервов за счет резкого изменения метаболических составляющих сразу же после травмы [1, 3]. В результате происходящих процессов закономерно развиваются гипоксические механизмы повреждения миокарда. При тяжелом ушибе сердца смертельный исход как правило, неизбежен [3, 6].

Определенное количество работ по ушибу сердца выполнено врачами-клиницистами, поэтому проблема морфологической диагностики данного вида травмы на протяжении многих лет продолжает оставаться актуальной [5, 6, 7, 8].

Уточнение механизмов развития острой альтеративной недостаточности миокарда при ушибе сердца является важным в первую очередь для специалистов, занимающихся проблемой ушиба сердца - кардиореаниматологов и судебных медиков [9].

1. Основная часть

Рассматривая особенности возникновения альтеративных изменений миокарда, следует отметить, что сложные функциональные особенности высокоспециализированных клеток - кардиомиоцитов, тесно сопряжены со стабильностью внутриклеточного гомеостаза, который обеспечивают системы органелл, среди которых важную роль играют лизосомы и вторичные вакуоли. Активность лизосом возрастает при возникновении условий, приводящих к дестабилизации функциональной активности кардиомиоцитов [10, 11, 12].

Учитывая вышеизложенное, нам представилось целесообразным провести оценку изменений лизосом и вакуолей кардиомиоцитов при ушибе сердца различной степени тяжести.

Для решения поставленных задач, в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных», было осуществлено экспериментальное моделирование ушиба сердца на апробированной ранее модели с использованием белых крыс-самцов породы «Вистар», выращенных в стандартных условиях вивария на стандартном пищевом рационе, массой 180-200 г [6, 9]. Моделирование ушиба сердца было осуществлено на 40 животных. Эксперимент был проведен под общей анестезией - обезболивание было осуществлено диэтиловым эфиром. Непосредственно перед экспериментом животных под легким эфирным наркозом фиксировали на специальном стенде в положении на спине. С помощью игольчатых электродов, электрофизиологического комплекса LabLinc model V75-25A (Coulbourn instruments, США), которые накладывались в стандартных отведениях, осуществлялась регистрация электрокардиограмм, с последующей обработкой полученной информации с помощью компьютерной программы LabVIEW 5.1.

Ушиб сердца воспроизводился путем нанесения ударного травматического воздействия грузом массой 50 г, при ускорении свободного падения, с высоты 30 см и площади соударяющей поверхности 2 см2 в точку максимального проявления сердечной пульсации на передней поверхности грудной клетки. При помощи электрокардиографического контроля животные были разделены на две группы по степеням тяжести ушиба сердца.

В группу с ушибом сердца средней степени тяжести вошло 20 животных. У них электрокардиографические проявления травмы складывались из одиночных и групповых желудочковых экстрасистолий и синусовой брадикардии с постепенным возвращением к нормальному ритму. После установления нормального сердечного ритма животных декапитировали.

Группа с ушибом сердца тяжелой степени тяжести также состояла из 20 животных. У этих животных через 15-20 минут от начала эксперимента, после вышеуказанных нарушений ритма сердца, наступала фибрилляция желудочков, переходящая в асистолию, после чего животных декапитировали. В качестве контрольной группы использовали 3 животных, которых в состоянии глубокой анестезии декапитировали. У погибших животных производилось быстрое вскрытие грудной клетки с последующим отсечением сердца и забором кусочков миокарда левого и правого желудочков для исследования.

Образцы миокарда для трансмиссионной электронной микроскопии подвергались стандартной обработке. При помощи светового микроскопа из полученных полутонких срезов выбирались необходимые участки для изготовления на микротоме LKB-Nova ультратонких срезов, которые в последующем контрастировались. Ультраструктурные изменения изучались и фиксировались с помощью электронного микроскопа JEМ-1010 (Japan). На электронограммах с увеличением в 8000 раз точечным методом были охарактеризованы объемные плотности (Vv) митохондрий и гликогена в образцах миокарда левого и правого желудочков. Удельные объемы ультраструктур подсчитывали с помощью тест-системы с равноудаленными точками [10, 11].

Для статистической оценки результатов применялась общая линейная модель, реализованная в процедуре однофакторного дисперсионного анализа с фиксированными эффектами - метод ANOVA (Analysis of Variance).

При оценке ультраструктурных изменений органелл первоначально проводили обзорное исследование различных зон сердечных клеток - перинуклеарной, миофибриллярной и подсарколеммной. В перинуклеарной зоне кардиомиоцитов, занимающей пространство в окружности ядра в пределах от 2 до 5 мкм выявляли располагающиеся здесь лизосомы и вакуоли.

Лизосомы имели вид округлых телец, окруженных мембраной диаметром около 0,5 мкм с электронноплотным матриксом. Вакуоли также округлой формы располагались одиночно и группами, имели различную плотность матрикса.

При проведении электронно-микроскопического исследования отмечалось увеличение объемных плотностей вакуолей и лизосом в кардиомиоцитах при ушибе сердца по сравнению с их содержанием в контроле. Уровень их увеличения зависел от степени тяжести ушиба сердца.

Наряду с этим отмечалось изменение содержания количества вакуолей. Так в кардиомиоцитах правого желудочка количество вакуолей было больше в 1,8 раза при ушибе средней степени тяжести и в 1,7 раза при ушибе сердца тяжелой степени по сравнению с контрольной группой. Количественные показатели вакуолей при ушибе средней тяжести, тяжелом ушибе сердца и в контрольной группе составили, соответственно 41,9±3,29; 39,8±4,18 и 23,9±1,81.

В левых отделах сердца эти различия были еще более существенными. При оценке количества вакуолей при ушибе средней тяжести было выявлено их увеличение в 3,1 раза по сравнению контрольной группой, что составило, соответственно 52,5±2,67 и 17,1±2,55. При ушибе сердца тяжелой степени показатель содержания вакуолей был выше, чем в контрольной группе в 3,9 раза, что, соответственно, составило 67,4±3,58 и 17,1±2,55.

При ушибе сердца отмечалось увеличение количества лизосом, которое было более выражено также в кардиомиоцитах левого желудочка. В кардиомиоцитах правого желудочка лизосом было больше в 2,5 раза при ушибе средней степени тяжести, по сравнению с контрольной группой, что составило 2,5±0,58 и 1,0±0,63 . При ушибе сердца тяжелой степени, по сравнению с контрольной группой, отмечалось увеличение количества лизосом в 2,7 раза, количественные показатели составили, соответственно, 2,68± 0,81 и 1,0±0,63.

В левых отделах сердца такие различия были более существенными: в 1,6 раза больше было лизосом при ушибе средней степени тяжести и в 5,9 раза - при ушибе сердца тяжелой степени по сравнению с контролем (соответственно 2,46±0,74; 9,21±1,83 и 1,55±0,56).

Заключение

Таким образом, проведенное исследование позволило выявить, что при моделировании ушиба сердца различной степени тяжести отмечается увеличение объемных плотностей лизосом и вакуолей кардиомиоцитов желудочков. Увеличение содержания этих мембранных органелл зависело от тяжести ушиба сердца, при этом более выраженные изменения наблюдались в кардиомиоцитах левого желудочка. Количественные изменения лизосом и вакуолей отражают ультраструктурные изменения, развивающиеся в кардиомиоцитах при острой альтеративной недостаточности миокарда в связи с травмой сердца.

Библиография

1. Корпачева О.В. Механизмы формирования миокардиальной дисфункции и метаболическая цитопротекция при ушибе сердца. Автореферат дис. на соискание ученой степени докт.мед.наук. Омск. 2009.

2. Долгих В.Т., Корпачева О.В., Ершов А.В. Способ моделирования ушиба сердца у мелких лабораторных животных. Патент №37427 РФ, МПК 7 G09 В9/00.-№ 2003133897/20(036729); Заявлено 24.11.03; Приоритет 241103; Опубл. 20.04.04. Бюл. изобретений 2004; 11.

3. Селезнев С.А., Шапот Ю.Б., Шевченко Ю.Л. Травматическая болезнь и ее осложнения. Руководство для врачей. - М.: Политехника, 2004. - 414 с.

4. Капустин А.В., Павлов H.H. К диагностике смерти от рефлекторной остановки сердца // Судебно-медицинская экспертиза. -- М., 1987. -- №3. -- с. 10-12.

5. Соседко Ю.И. Судебно-медицинская диагностика повреждений сердца при травме тупыми предметами // Судебно-медицинская экспертиза. - М., 2001.-№

6. - с. 13. 6. Савченко С.В. Патоморфология и судебно-медицинская оценка изменений эндокарда и миокарда при ушибах сердца: автореф. дис. ... д-ра мед. наук / С.В. Савченко. - Новосибирск, 2002.-48 с.

7. Ковалева М.А. Патоморфологическая оценка адренергических волокон и кровоизлияний в миокарде, а также клеток мозгового вещества надпочечников при ушибе сердца: автореф. дис. ... канд. мед. наук / М.А. Ковалева. - Новосибирск, 2006.-20 с.

8. Кошляк Д.А. Морфо-гистохимические и ультраструктурные изменения миокарда при ушибе сердца: автореф. дис. ... канд. мед. наук / Д.А. Кошляк. - Новосибирск, 2008.-20 с.

9. Новоселов В.П., Савченко С.В., Романова Е.А., Циммерман В.Г. Патоморфология миокарда при ушибах сердца. - Новосибирск: Наука, 2002. - 168 с.

10. Ченцов Ю.С. Введение в клеточную биологию. - М.: ИКЦ "Академкнига", 2004.-495 с.

11. Авцын А.П., Шахламиов В.А. Ультраструктурные основы патологии клетки.-М.: Медицина.-1979. - 320 с.

12. Глаголева В.В. Ультраструктурная основа нарушения функции сердечной мышцы. Атлас.-М.: Наука, 1968.-73 с.

Размещено на Allbest.ru