Морфофункціональні закономірності адаптаційних і дизадаптаційних змін серцевого м’яза при його токсичних ураженнях : Морфофункциональные закономерности адаптационных и дизадаптационных изменений сердечной мышцы при его токсических поражениях

summary

Матеріали та методи дослідження. Комплексом морфологічних методів (гістологічні, гістохімічні, електронно-мікроскопічні, ін’єкція вінцевих судин серця туш-желатиновою сумішшю, морфометричні) досліджені серця 176 білих щурів самців, які були розділені на 7 груп. 1-а група нараховувала 30 інтактних тварин з високою стійкістю до гіпоксії, 2-а – 33 інтактних щурі з низькою резистентністю до гіпоксії, 3-я – 31 тварина з високою резистентністю до гіпоксії, яким вводили хлорид кадмію, 4-а – 35 щурів з низькою резистентністю до гіпоксії, яким вводили хлорид кадмію, 5-а – 17 дослідних інтактних тварин (контрольна група), 6-а – 21 щур, яким вводили чотирихлористий вуглець, з компенсованим ураженим серцем, 7-а – 9 щурів, яким вводили чотирихлористий вуглець, з декомпенсованим ураженим серцем.

Досліди виконані на білих безпородних щурах самцях вагою 185,0-200,0 г. Експериментальні тварини знаходилися у звичайних умовах віварію на стандартному повноцінному харчуванні. Хворих тварин в дослід не брали.

Токсичне ураження міокарда солями важких металів моделювали шляхом підшкірного введення хлориду кадмію в дозі 6 мг/кг впродовж 4-х тижнів (T. Shimoto, 1992) в нашій модифікації (патент 5556). Отруєння організму щурів тетрахлорметаном проводили шляхом введення внутрішньоочеревинно 50,0 % розчину чотирихлористого вуглецю (CCl₄) в дозі 0,2 мл/кг два рази на тиждень протягом 2-х місяців. Дана доза широко застосовується для моделювання токсичного ураження печінки (A.S. Jalcin, 1986) і модифікований нами для ураження міокарда (патент 4200). Евтаназію щурів здійснювали кровопусканням в умовах тіопентал-натрієвого наркозу.

Усі маніпуляції та евтаназію щурів проводили з дотриманням основних принципів роботи з експериментальними тваринами у відповідності з положенням «Європейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для експериментальних та інших наукових цілей» (Страсбург, 1986 р.), а також «Загальних етичних принципів експериментів на тваринах», ухвалених першим національним конгресом з біоетики (Київ, 2001). Комісією з питань біоетики Тернопільського державного медичного університету імені І. Я. Горбачевського (протокол № 14 від 18. 10. 2007 р.) не виявлено порушень морально-етичних норм при проведенні науково-дослідної роботи.

Під час морфологічного вивчення серця проводили виміри його зовнішніх розмірів. Серце розтинали за методикою Автанділова Г.Г. у модифікації Єсипової І.К. і співавт. (Гнатюк М.С., 1996), спостерігався стан сосочкових і трабекулярних м’язів, проводилися внутрішні лінійні виміри (периметри клапанних отворів, приносні і виносні тракти, товщина стінок шлуночків і передсердь). Окремо зважувались частини серця за Müller W. з врахуванням модифікацій Fulton R.M. et al., Ільїна Г.І., Єсипової І.К. і співавт. (Автандилов Г.Г., 2002), застосовувалася планіметрія ендокардіальних поверхонь камер серця (Вихерт А.М., Митрофанов М.П., 1984), визначення приносних, виносних, резервних об’ємів шлуночків (Автандилов Г.Г., 2002;). Гістостереометрія проводилась на гістологічних зрізах, електронограмах і на ізольованих кардіоміоцитах з використанням методик і рекомендацій Ishikawa S. et. al., Автанділова Г.Г., Катинаса Г.С. и соавт. (Автанділов Г.Г., 2002). За допомогою стереометричних методів в кардіоміоцитах частин серцевого м’яза визначали відносний об’єм секреторних гранул, міофібрил, мітохондрій, агранулярної ендоплазматичної сітки і Т - системи, мітохондріально – міофібрилярний індекс

Проводилося гістологічне, гістохімічне і електронномікроскопічне вивчення частин міокарда. Для цієї мети вирізались кусочки певних розмірів з передньої і бокових стінок лівого і правого шлуночків, лівого і правого передсердь і міжшлуночкової перегородки, які фіксувалися в 10 % нейтральному розчині формаліну, рідині Карнуа, Ценкера, в 96° спирті і після відповідного проведення через етилові спирти зростаючої концентрації поміщали їх в парафін. Зрізи забарвлювали гематоксиліном і еозином, за ван Гізон, залізним гематоксиліном і азокарміном Гейденгайна, за Маллорі, Вейгертом, толуїдиновим синім, проводилася ШІК-реакція, імпрегнація сріблом за Гоморрі, Купріяновим В. В.. Нейтральні жири визначалися на заморожених зрізах суданом Ш і суданом чорним. Гістоферментативні реакції проведені на кріостатних зрізах товщиною 10,0 мкм з урахуванням рекомендацій Автандилова Г.Г. (2002). Визначалася активність СДГ за Nachlas. При цьому використовували мікроскопи МБН - 6, МБН - 15, “ЛЮМАМ - Р8” з фотометричною насадкою ФМЭЛ - І.

Для електронно-мікроскопічних досліджень вирізали маленькі шматочки серцевого м’яза з вказаних ділянок, фіксували в 2,5 % розчині глютаральдегіду і 1,0 % розчині чотирьохокису осмію, обезводнювали в спиртах, ацетоні і поміщали в Епон-812. Ультратонкі зрізи, що були виготовлені на ультрамікротомі УМТП-2, після фарбування в 1,0 % водному розчині уранілацетату контрастували цитратом свинцю, розглядали в електронному мікроскопі ПЕМ-100 і ЕМВ-100ЛМ.

При дослідженні ізольованих кардіоміоцитів застосовувався метод лужної дисоціації клітин. Шматочки різних відділів міокарда фіксували у 10,0 % розчині нейтрального формаліну протягом 10-15 днів при РН – 7,0. Пізніше вказані шматочки обробляли 50,0 % розчином їдкого калію при кімнатній температурі і обережно гомогенізували скляною паличкою. Отриману суспензію клітин фарбували метиленовим синім та вивчали за допомогою світлової мікроскопії при різних збільшеннях. Проводили також морфометрію ізольованих кардіоміоцитів и за спеціальними формулами визначали їхню кількість в частинах серцевого м’яза (Зашихин А.Л. и др., 1999).

Гемомікроциркуляторне русло серця в частині спостережень вивчалося ін’єку­ван­ням його коронарних судин туш-желатиновою сумішшю. Морфометрію них артерій проводили за С.В. Шормановим (1982) з доповненнями М.С. Гнатюка (1996).

При кількісному морфологічному вивченні серця враховувалися наступні морфометричні параметри: чиста маса серця (ЧМС) – маса серцевого м’яза без клапанів, великих судин, субепікардіальної жирової клітковини, абсолютна маса лівого (МЛШ) і правого (МПШ) шлуночків – маса шлуночка з пропорціональною його масі частиною міжшлуночкової перегородки, шлуночковий індекс (ШІ) – відношення МПШ до МЛШ, індекс Фултона (ІФ) – відношення маси лівого шлуночка з міжшлуночковою перегородкою до маси правого, серцевий індекс (СІ) – відношення ЧМС до маси тіла, маса лівого (МЛП) і правого (МПП) передсердь, індекс передсердь (ІПр) – відношення МЛП до МПП, відсоток мас шлуночків (% ЛШ, % ПШ) та передсердь (% ЛП, % ПП), площа ендокардіальної поверхні стінки лівого (ПСЛШ) і правого (ПСПШ) шлуночків і передсердь (ПСЛП, ПСПП), планіметричний індекс (ПІ) – ПСЛШ / ПСПШ, планіметричний індекс передсердь (ПІПр) – ПСЛП/ПСПП.

Об’ємними вимірами визначались об’єми притоку (ОПЛШ, ОППШ), відтоку (ОВЛШ, ОВПШ) і резервні (ОРЛШ, ОРПШ) лівого та правого шлуночків.

Гістостереометрично визначали діаметр кардіоміоцитів (ДКМЛШ), діаметр їхніх ядер (ДЯЛШ), ядерно-цитоплазматичний індекс (ЯЦІЛШ), довжину кардіоміоцитів (ДВКМЛШ), загальну кількість кардіоміоцитів (ЗККМЛШ), відносний об’єм кардіоміоцитів (ВОКМЛШ), відносний об’єм капілярів (ВОКЛШ), відносний об’єм сполучної тканини (ВОСТЛШ), стромально-кардіоміоцитарні відношення (СТКМВЛШ), капілярно-кардіоміоцитарні відношення (ККМВЛШ), відносний об’єм вогнищевих пошкоджень кардіоміоцитів (ВОПКМЛШ), лівого, правого (ДКМПШ, ДЯПШ, ЯЦІПШ, ДВКМПШ, ЗККМПШ, ВОКМПШ, ВОКПШ, ВОСТПШ, СТКМВПШ, ККМВПШ, ВОПКМПШ) шлуночків, лівого (ДКМЛП, ДЯЛП, ЯЦІЛП, ДВКМЛП, ЗККМЛП, ВОКМЛП, ВОКЛП, ВОСТЛП, СТКМВЛП, ККМВЛП, ВОПКМЛП), правого (ДКМПП, ДЯПП, ЯЦІПП, ДВКМПП, ЗККМПП, ВОКМПП, ВОКПП, ВОСТПП, СТКМВПП, ККМВПП, ВОПКМПП) передсердь.

Для оцінки просторових змін кардіоміоцитів частин ураженого серця та взаємозв’язків між ними застосовувався інформаційний аналіз з визначенням ентропії (Н), відносної ентропії (h) та надмірності - (R) (Автандилов Г.Г., 2002).

Морфометрично в лівому і правому шлуночках серця щурів вивчалися 2 групи інтрамуральних артерій: середні артеріальні гілки з зовнішнім діаметром 51-125 мкм, гілки дрібного калібру з зовнішнім діаметром 26-50 мкм (Шорманов С. В., 1998). При цьому враховували зовнішній (ДЗ) і внутрішній (ДВ) діаметри судини, товщину медії (ТМ), індекс Вогенворта (ІВ), висоту ендотеліоцитів (ВЕ), їхній діаметр (ДЕ), ядерно-цитоплазматичні відношення в ендотеліоцитах (ЯЦВЕ), відносний об’єм ураження цих клітин (ВОПЕ). Індекс Вогенворта вираховували відношенням площі судини до площі її просвіту. Вказані виміри артерій проводили на поперечних зрізах за допомогою гвинтового окуляр-мікрометра.

При морфометрії судин гемомікроциркуляторного русла вимірювали діаметри артеріол, прекапілярів, капілярів, посткапілярів, венул лівого та правого шлуночків серця.

Парафінові зрізи, що вміщені в гліцерин, а також мікропрепарати, що пофарбовані гематоксиліном та еозином, досліджувались в поляризованому світлі за допомогою універсальних мікроскопів МБН - 6, МБН – 15.

При кількісному аналізі електронограм враховували: відносний об’єм мітохондрій (ВОМТЛШ), відносний об’єм міофібрил (ВОМФЛШ), мітохондріально-міофібрилярний індекс-ММІЛШ (ВОМТ/ВОЛМФ) лівого та правого (ВОМТПШ, ВОМФПШ, ММІПШ) шлуночків, а також кількість секреторних гранул (КСГЛП), відносний об’єм секреторних гранул (ВОСГЛП) лівого і правого (КСГПП, ВОСГПП) передсердь.

Високостійких, середньостійких та низькостійких до гіпоксії особин визначали за методикою Березовського В.А. (1975). Методика основана на визначенні часу виживання тварини, яка знаходиться в барокамері при несумісному з життям парціальному тиску кисню, що дорівнює 30 мм рт. ст (відповідає висоті 12000 м). Час від моменту „підняття” щурів на „висоту” 12000 м до появи другого агонального вдиху реєстрували як час виживання, після цього тиск в камері нормалізували. Період від початку „спуску” до відновлення тонусу антигравіта­ційних м’язів і фізіологічної пози тварини визначали як час реституції. Тварин випробували два рази з інтервалом у два тижні в одній і тій же годині доби. Після кожного „підйому” в барокамері щурів розділяли на середньостійких до гіпоксії, низькостійких до гіпоксії та високостійких до гіпоксії. Для цього від середньоариф­метичного значення (М) часу виживання усієї кількості тварин, випробуваних в один і той же період, шукали межу відхилення, що дорівнювала 30 %. Всіх особин, які за часом виживання попадали в межі (М ± 30) % відносили до середньостійких до гіпоксії, ті, що мали час виживання більшим за (М ± 30) % - до високостійких до гіпоксії, а тих, час виживання яких складав менше (М ± 30) % - до низькостійких до гіпоксії щурів. Високостійкими та низькостійкими до гіпоксії вважали тих тварин, які після дворазового гіпоксичного випробування підтверджували свою належність до цих груп. Середньостійких до гіпоксії особин в дослід не включали. В усіх серіях досліджень порівнювали високостійких з низькостійкими тваринами.

Кількісні величини обробляли статистично. Достовірність різниці між порівнювальними параметрами визначали за коефіцієнтом Стьюдента. Статистична обробка проведена за допомогою програми «Statistica 6,0» (StatSoft, США) на персональному комп’ютері типу ІВМ (Azizov V. A., Muradova S. R., 2003).

Результати досліджень та їх аналіз.

Структурно-функціональна організація частин непошкодженого серця білих щурів в залежності від їхньої чутливості до гіпоксії. Проведеними дослідженнями серця інтактних тварин встановлено, що існують суттєві відмінності в структурі серцевого м’яза високо- та низькостійких до гіпоксії білих щурів, що підтверджувалося отриманими кардіометричними критеріями, які можна використовувати для визначення резистентності організму до гіпоксії.

Окремим зважуванням частин серця встановлено, що їхні масометричні параметри у білих щурів з високою та низькою резистентністю до гіпоксії відрізнялися між собою. При цьому маса камер серця у останніх тварин домінувала на 4,2 – 5,8 % порівняно з попередніми.

Усестороннім аналізом просторових характеристик камер серця також виявлено, що їхні планіметричні та об’ємні параметри у щурів з різною стійкістю до гіпоксії були неоднаковими. У дослідних тварин низькорезистентних до гіпоксії площа ендокардіальних поверхонь лівого, правого шлуночків та обох передсердь перевищувала аналогічні показники у тварин з високою резистентністю до гіпоксії на 6,0 – 7,0 %.

Слід зауважити, що незважаючи на різні масометричні та планіметричні характеристики камер серця у тварин з різною стійкістю до гіпоксії співвідношення між ними були стабільними, що підтверджувалося постійністю відносних масометричних та планіметричних величин (індексів).Так, при застосуванні окремого зважування частин серця встановлено, що у інтактних білих статевозрілих щурів з високою стійкістю до гіпоксії шлуночковий індекс (відношення маси правого шлуночка до лівого) складав (0,409±0,006), а індекс передсердь (відношення лівого передсердя до правого) – (0,708±0,008), а у контрольних тварин з низькою стійкістю до гіпоксії вказані морфометричні параметри відповідно дорівнювали (0,410±0,06 та 0,707±0,009). Наведене також свідчить, що представлені кількісні показники були однаковими та істотно між собою не відрізнялися. Незмінність та постійність відносних величин вказувала про повноцінну роботу серцевого м’яза, яка за умов надійної гемодинаміки, здійснюється та забезпечується стабільністю органного структурного гомеостазу (Меерсон Ф.З., 2001).

Проведенні дослідження та отримані результати також вказують, що неоднаковими виявилися об’ємні параметри шлуночків неураженого серця щурів з різною стійкістю до гіпоксії. При цьому домінували виносні та приносні об’єми шлуночків серця у дослідних тварин з низькою резистентністю до гіпоксії.

Резервні об’єми лівого та правого шлуночків неураженого серця у щурів з високою резистентністю до гіпоксії виявилися на 8,6 – 9,0 % більшими порівняно з низькорезистентними до гіпоксії дослідних тварин.

Діаметри кардіоміоцитів та їхніх ядер камер неураженого серця у щурів з низькою резистентністю до гіпоксії переважали аналогічні морфометричні показники, які були встановлені у високостійких до гіпоксії тварин. При цьому ядерно-цитоплазматичні відношення в кардіоміоцитах суттєво між собою не відрізнялися. Знайдене підтверджувало стабільність клітинного структурного гомеостазу (Саркисов Д.С., 1997).

Слід вказати, що у камерах серця щурів з різною стійкістю до гіпоксії відмічалися неоднакові відносні об’єми капілярів і строми. У дослідних тварин з низькою резистентністю до гіпоксії при гістостереометрії виявлено менший відносний об’єм капілярів та більший відносний об’єм строми, а також порушення капіляро-кардіоміоцитарних відношень порівняно з щурами високостійкими до гіпоксії. Неоднакові величини капіляро-кардіоміоцитарних відношень в частинах серця дослідних тварин з різною чутливістю до гіпоксії свідчили про різну ступінь їхньої капіляризації. Остання виявилася більшою на 3,0 – 6,5 % у частинах серця щурів з високою резистентністю до гіпоксії порівняно з низькорезистентними.

Гістостереометричними дослідженнями було встановлено, що товщина кардіоміоцитів в різних відділах міокарда була неоднаковою. Так, в непошкодженому серці кардіоміоцити мали найбільший діаметр в лівому шлуночку, дещо менших розмірів вони виявилися в правому шлуночку і найменшими в лівому та правому передсердях. Діаметри серцевих м’язових клітин частин серцевого м’яза у тварин з низькою резистентністю до гіпоксії виявилися більшими порівняно з щурами з високою стійкістю до гіпоксії.

Довжина ізольованих кардіоміоцитів також була різною в частинах неураженого серця. Найбільшої довжини досягали серцеві м’язові клітини правого передсердя, а найкоротшими вони виявилися в лівому шлуночку.

Ряд авторів довели, що розміри кардіоміоцитів залежать від багатьох факторів, в тому числі від способів фіксації органів, особливостей проведення і навіть забарвлення (Автандилов Г.Г., 2002; Фадеев А.С., Корнилова Н.К., 2003).

Деякі дослідники стверджують, що довжина серцевих м’язових клітин залежить і від характеру танатогенезу. Так, довжина м’язових клітин серця, діяльність яких зупинилась в діастолі, на 11,0-20,0 % більша порівняно з довжиною кардіоміоцитів серцевого м’яза, робота якого припинилася в систолі (Катинас Г.О., 2000). Отримані результати та описане свідчить не тільки про неоднакові розміри досліджуваних клітин в систолі й діастолі, а й про ступінь скорочення кардіоміоцитів.

Розміри ядер серцевих м’язових клітин також були різними в частинах непошкодженого міокарда. В той же час ядерно-цитоплазматичні відношення в лівому та правому шлуночках серця суттєво не відрізнялися між собою, а в передсердях були більшими на 7,0-9,0 %. Знайдене свідчило, що в кардіоміоцитах неуражених передсердь ядро займало більшу частину цитоплазми порівняно із серцевими м’язовими клітинами шлуночків. Найбільшими ядерно цитоплазматичні відношення виявилися в ендотеліоцитах досліджуваних артерій серця.

Згідно літературних даних відомо, що ядро та цитоплазма клітин в деякій мірі відокремлені одне від іншого, і в той же час вони тісно інтегровані і складають разом єдину структурно-функціональну систему. Неоднорідність направленості змін ядерно-цитоплазматичних відношень в серцевих м’язових клітинах шлуночків серця та передсердь, а також в ендотеліоцитах артерій пояснюється по-різному. Деякі автори стверджують, що зростання ядерно-цитоплазматичних відношень зустрічається при дедиференціюванні клітин, а при диференціації вони зменшуються (Егорова И.Ф. и др., 2003). Зміни ядерно-цитоплазматичних відношень кардіоміоцитів також зустрічаються при їхньому напруженні та ураженні.

Відомо, що під час ембріонального розвитку в період утворення трубчастого серця виникає відносно однорідна популяція кардіоміоцитів. Потім на різних стадіях кардіоміогенезу формуються складні морфогенетичні процеси, під час яких ускладнюється структурна організація кардіоміоцитів. Так, у 10-14 денних ембріонів щура і кролика виявляються ознаки міофібрилогенезу. При цьому постійно змінюються ядерно-цитоплазматичні відношення в кардіоміоцитах. При диференціації серцевих м’язових клітин ядерно-цитоплазматичні відношення зменшуються (Румянцев П.П., 2002).

На основі отриманих результатів та викладеного вище можна прийти до висновку, що ядерно-цитоплазматичні відношення є важливими морфометричними параметрами, що відображають не тільки взаємозв’язки між ядром та цитоплазмою, але й дають можливість судити про соматичний цитогенез та структурно-функціональний стан клітин.

Ультрагістостереометричними дослідженнями було встановлено, що у дослідних тварин з високою резистентністю до гіпоксії кардіоміоцити дещо краще забезпечені енергетичними та скоротливими структурами і в них вища секреторна активність кардіоміоцитів передсердь порівняно з низькорезистентними до гіпоксії щурами. Отримані, проаналізовані та описані результати досліджень свідчать, що структурна організація серцевого м’яза у високорезистентних та низькорезистентних до гіпоксії щурів неоднакова.

Структурно-функціональні варіанти адаптаційних змін камер серця при дії на організм тварин чотирихлористого вуглецю та хлориду кадмію. Тривала дія на організм тварин хлориду кадмію, а також чотирихлористого вуглецю призводить до зростання маси камер серця. Так, маса лівого шлуночка при дії на організм білих щурів хлориду кадмію зростала у 1,24-1,3 рази, правого шлуночка – на 16,0-20,0 %, лівого передсердя – на 11,3-14,9 %, правого передсердя – на 7-12,8 %.

Майже аналогічне явище спостерігалося при тривалому введенні піддослідним тваринам чотирихлористого вуглецю. При дії на організм дослідних тварин останнього хімічного фактора чиста маса серця збільшувалася на 19,3 %, маса лівого шлуночка – на 16,2 %, правого шлуночка – на 25,0 %, лівого передсердя – на 7,4 %, правого передсердя – на 9,8 %.

Гістостереометричними вимірами встановлено збільшення діаметрів кардіоміоцитів та їхньої довжини в частинах серця. Знайдене дозволяє сказати, що зростання маси камер проходить за рахунок потовщення і збільшення довжини досліджуваних структур. Все це свідчить про наявність гіпертрофічних процесів в камерах серця. Пояснити механізми вказаних вище процесів при дії на організм дослідних тварин хлориду кадмію і чотирихлористого вуглецю нелегко. Деякі дослідники вважають, що хімічні фактори, циркулюючи в крові, пошкоджують кардіоміоцити, які в результаті ураження повноцінно не функціонують, або повністю не виконують свого призначення внаслідок дистрофічних змін або некрозу. Функцію пошкоджених серцевих м’язових клітин виконують неуражені кардіоміоцити, які при цьому посилено працюють, тобто гіперфункціонують. Гіперфункція серцевих м’язових клітин призводить до їхньої гіпертрофії.

Відомо також, що при дії на організм солей важких металів виникає артеріальна гіпертензія (Трахтенберг І.М. 2000). Остання може призводити до гіперфункції та гіпертрофії камер серця. При артеріальній гіпертензії виникає переважаюча гіперфункція та гіпертрофія лівого шлуночка серця. В той же час, результати наших досліджень свідчать, що крім лівого шлуночка серця, при дії на організм хлориду кадмію зростає маса також інших його камер.

Проведеними дослідженнями та аналізом отриманих результатів встановлено, що при тривалій дії на організм дослідних тварин чотирихлористого вуглецю у більшому ступені гіпертрофований правий шлуночок і у ньому виявлені більш виражені патогістологічні зміни. Відомо, що правий шлуночок гіперфункціонує та гіпертрофується при гіпертензії в легеневій артерії (первинна легенева гіпертензія, хронічні форми туберкульозу легень, хронічна пневмонія, пневмосклероз, емфізема легень, хронічний обструктивний бронхіт, аномалія розвитку судин малого кола кровообігу, обширні резекції легень і т.д.). Чотирихлористий вуглець представляє собою летючу речовину і в більшому ступені порівняно з хлоридом кадмію виводиться легенями. Можливо при цьому досліджуваний хімічний фактор пошкоджує паренхіму та судини легень, призводячи до підвищеного тиску в системі легеневої артерії. Останнє може бути причиною домінуючої гіперфункції та гіпертрофії правого шлуночка. Компенсаторна гіперфункція та гіпертрофія серця, що при цьому виникає, є компонентом пристосувальної реакції цілого організму (Меерсон Ф.З., 1996).

Становлення та розвиток гіпертрофії міокарда в змодельованих патологічних умовах забезпечується нервово-ендокринними механізмами, які реалізують свій вплив через саморегуляцію серця. Компенсаторна гіперфункція та гіпертрофія серцевого м’яза, яка має місце при його пошкодженні, є тривалою та непереривною. Компенсаторна гіперфункція призводить до гіпертрофії міокарда і поступового розвитку зношування гіпертрофованого серця і його регуляторних механізмів, які відіграють важливу роль в розвитку серцевої недостатності (Меерсон Ф.З., 1996, 2002).

Дані, отримані в результаті проведеного дослідження, свідчать, що тривала дія на організм хлориду кадмію та чотирихлористого вуглецю призводять до істотного ураження серця. Відомо також, що у 40,0 % хворих на кардіоміопатію може виникати серцева недостатність, тобто стан, при якому серце не може підтримати необхідний рівень кровообігу, що адекватно забезпечив би метаболічні процеси організму. При серцевій недостатності серцевий м’яз не може перемістити в артеріальне русло весь об’єм крові, що надходить до нього по венах (Оганов Р.Г., 2000; Чазов Е., 2001).

В ході вивчення досліджуваного матеріалу встановлено, що тривале введення в організм білих щурів хлориду кадмію та чотирихлористого вуглецю призводить до істотного кардіотоксичного пошкодження серцевого м’яза. При цьому мала місце гіперфункція та гіпертрофія частин серцевого м’яза. Варто також зазначити, що при тривалій дії на організм названих хімічних факторів в гіпертрофічний процес втягуються всі частини серця, незважаючи на те, що при цьому виявлена переважаюча гіперфункція та гіпертрофія одного з шлуночків. Дане явище можна пояснити тим, що частини серця (лівий, правий шлуночки, міжшлуночкова перегородка, ліве, праве передсердя) анатомічно і функціонально зв’язані між собою, і при домінуючій гіперфункції та гіпертрофії одного відділу міокарда в даний процес втягується серцевий м’яз і інших камер. Отже, при гіперфункції серця ізольованої гіпертрофії однієї його частини не існує, тому, що при цьому в гіпертрофічний процес разом з відділом міокарда, який виконує найбільше навантаження завжди втягуються в гіпертрофію інші частини серця, але в меншому ступені. Все це свідчить, що гіпертрофія ураженого серця при пошкодженні його хімічними факторами є досить складним процесом.

Тривала дія на організм експериментальних тварин досліджуваних хімічних речовин призводила до потовщення стінки артерій серцевого м’яза, звуження їхнього просвіту, зниження їхньої пропускної здатності, тобто, зменшення коронарного резерву. Деякі дослідники вважають, що ступінь звуження коронарного артеріального русла є однією з багатьох причин розвитку серцевої недостатності.

Ріст нормованого діаметру кардіоміоцитів відділів гіперфункціонуючого серця пов’язаний із збільшенням навантаження, яке виконують серцеві м’язові клітини. Зміну розмірів деякої частини досліджуваних клітин можна пояснити набряком, а також їхньою гіпертрофією. Останні зустрічаються в основному при компенсаторній (патологічній) гіперфункції серця. Автандилов Г.Г. (2000), Саркисов Д.С. (2000) вважають, що набряк та дистрофія клітини майже завжди супроводжується змінами її просторових характеристик.

Варто зазначити, що більшість дослідників стверджують, що збільшення діаметру (товщини) серцевих м’язових клітин у пошкодженому міокарді порівняно з контрольними величинами свідчить про гіперфункцію та гіпертрофію серця, яка може бути фізіологічною (фізичні навантаження) та патологічною (різні ураження серцевого м’яза). Морфологи вважають, що визначення товщини (діаметра) серцевих м’язових волокон є найбільш об’єктивною та найточнішою ознакою гіпертрофії міокарда (Фролов В.А. і співавт., 2004).

При хімічному ураженні міокарда в клітинах функціональної системи, яка специфічно відповідальна за адаптацію, збільшена фізіологічна дія активує генетичний апарат: виникає активація синтезу нуклеїнових кислот, білків, що призводить до утворення ключових структур клітини, які лімітують їхню функцію. В результаті росту цих ключових структур формується так званий системний структурний слід, який призводить до збільшення функціональної потужності, відповідальної за адаптацію. В змодельованих патологічних умовах вказаним структурним слідом є гіпертрофія серцевих м’язових клітин, яка дозволяє перетворення первинної ненадійної адаптації до стійкої довготривалої (Меерсон Ф.З., 2004).

Слід вказати, що при світлооптичній мікроскопії гістологічних препаратів частин міокарда в них спостерігалися поряд з гіпертрофованими кардіоміоцитами осередки їх дистрофії та некрозу, а також вогнища кардіосклерозу. Відомо, що сама гіпертрофія серцевих м’язових клітин не приводить до склеротичних змін міокарда. Останні виникають в результаті дистрофії та некрозу кардіоміоцитів і замісного розростання в цих осередках сполучнотканинних елементів. З часом на місці вогнищевого некрозу кардіоміоцитів формується повноцінний рубець як наслідок асептичного запалення. Даний процес тривалий та стадійний. Спочатку у вогнищі некрозу проходять судинні зміни та очищення рани (вогнища) від некротичних тканин, пізніше виникає регенерація, утворення та дозрівання грануляційної тканини, а ще пізніше – утворення та формування рубця. Всі ці явища спостерігалися в частинах ураженого міокарда, тобто дані процеси в ньому безперервні.

Напевно, що гіпертрофія кардіоміоцитів в ураженому міокарді попереджує виникнення серцевої недостатності. В той же час вона має незбалансований диспропорційний характер, що призводить до порушень нормальних пропорцій на всіх рівнях структурної організації серцевого м’яза. Сказане адекватно підтверджували в наших спостереженнях відносні морфометричні параметри (шлуночковий та передсердний індекси, планіметричні індекси, стромально-кардіоміоцитарні, капілярно-кардіоміоцитарні, ядерно-цитоплазматичні та мітохондріально-міофібрилярні відношення). Прогресування незбалансованості та диспропорційності гіпертрофічних змін кардіоміоцитів, їхня дистрофія, некроз, вогнищевий кардіосклероз призводять до хронічної недостатності гіпертрофованого серця. Все це свідчить, що гіпертрофія міокарда, яка викликана безперервним еволюційно не передбаченим навантаженням або пошкодженням серцевих м’язових клітин з самого початку перебігає як незбалансована диспропорційна форма росту, а досягнута при цьому компенсація є відносно стійкою та відносно доцільною.

Відомо, що існує думка про нерівнозначність структури та функції кардіоміоцитів міокарда. Сказане підтверджувалося неоднаковою товщиною та довжиною кардіоміоцитів в частинах серця. Отже, структурна гетерогенність серцевих м’язових клітин існує в непошкодженому серці і стає вона суттєво вираженою при ураженні серцевого м’яза.

З морфологічної точки зору весь процес зростання товщини серцевих м’язових волокон (гіпертрофія міокарда) є досить цікавим і до кінця не розв’язаним. При гіпертрофії міокарда мова в основному йде тільки про спеціальний ріст м’язової тканини серця. Відомо, що цей процес залежить від багатьох факторів і регулюється нервовими, гормональними, ферментативними та іншими механізмами, які беруть участь і суттєво впливають на ступінь гіпертрофії серця. При цьому важливою проблемою гіпертрофованого міокарда є його кровопостачання, головним чином з точки зору взаємовідношення морфологічного і функціонального компонентів, які мають безпосереднє відношення до виникнення декомпенсації гіпертрофованого серця (Lazzeroni E., Picano E., 2000).

Необхідно вказати, що збільшення товщини кардіоміоцитів, яке подовжує шлях дифузії поживних речовин з позаклітинного середовища та капілярів в клітину, разом з порушенням ядерно-цитоплазматичних відношень в цілому істотно погіршують умови життєзабезпечення серцевої м’язової клітини. Все це свідчить, що ріст просторових характеристик кардіоміоцитів має свої конкретні межі, при перевищенні яких існування клітини сумнівне (Саркисов Д.С., 1997).

Особливості структурних змін у відділах серцевого м’яза при хімічному ушкодженні у високостійких та низькостійких до гіпоксії білих щурів.

Планіметричними та об’ємними вимірами частин серця встановлено, що при дії на організм хлориду кадмію камери серця розширюються. При цьому домінувало розширення шлуночків серця порівняно з передсердями. Отримані результати свідчать, що площа ендокардіальної поверхні лівого шлуночка у змодельованих патологічних умовах зростала на 35-40 %, правого – у 2-2,2 рази, лівого передсердя – на 14-20,8 %, правого – 12,2-16.9 %. Отже, в умовах пораження серця токсичними речовинами надмірної структурної перебудови зазнають шлуночки серця. При цьому вони більше пошкоджені і несуть більше навантаження порівняно з передсердями.

Відомо, що патологоанатоми розрізняють міогенну та тоногенну ділятацію камер серця. Тоногенне розширення має активний характер і в функціональному відношенні відповідає періоду компенсації гіперфункціонуючого серця, а міогенне – виникає при розслабленні, перевантаженні міокарда, тобто у функціональному відношенні співпадає з стадією декомпенсації серця (Marques M.G. et al., 2000).

Дані, отримані в результаті проведеного дослідження, свідчать, що у тварин з низькою резистентністю до гіпоксії ступінь ділятації камер серця в змодельованих патологічних умовах значно більший порівняно з щурами з високою стійкістю до гіпоксії. Виражений ступінь дилятації камер серця вказує, що компенсаторні можливості даного серцевого м’яза знижені, а в більшості випадків повністю вичерпані, тобто ця стадія гіперфункціонуючого серця відповідає його недостатності.

Відрізняють також концентричну та ексцентричну гіпертрофію серця. Цей поділ залежить від того, як вона поєднується з розширенням камер серця. Гіпертрофію камер серця без дилятації називають концентричною, а гіпертрофію, яка поєднується з дилатацією – ексцентричною. Вид гіпертрофії (концентричний та ексцентричний) залежить від типу навантаження, яке виконує уражене серце. Види гіперфункції ділять на ізометричні та ізотонічні. В реальних умовах цілого організму ці типи гіперфункції поєднуються, але один з них переважає, визначаючи стан камер серця. Переважаюча ізотонічна гіперфункція виникає внаслідок збільшення притоку крові до камер серця і спостерігається при фізичних навантаженнях, клапанних дефектах, артеріовенозних шунтах. Такий стан призводить до ексцентричної гіпертрофії серця. Ізометрична гіперфункція виникає при гіпертензіях у великому та малому колах кровообігу, стенозах клапанних отворів (Меерсон Ф.З., 2001).

Дані, отримані в результаті проведеного дослідження, свідчать, що при токсичному пошкоджені міокарда встановлено збільшення маси камер серця та їхнє розширення. Все це свідчить, що в даних патологічних умовах має місце поєднання концентричної та ексцентричної гіпертрофії, а також сумісна дія ізометричного та ізотонічного навантаження. При цьому розширення камер серця домінувало порівняно із збільшенням їх маси.

Так, при дії на організм тварин чотирихлористого вуглецю абсолютна маса лівого шлуночка при компенсованому ураженому серці зросла на 16,2 %, а абсолютна маса правого – на 25,0 %. В цих умовах експерименту площа ендокардіальної поверхні площа лівого шлуночка збільшилася на 28,1 %, а правого - на 35,6 %. При декомпенсації ураженого серця названі морфометричні параметри відповідно зросли на 23,9; 37,8; 35,4 та 53,9 %. Отримані та проаналізовані результати даного дослідження підтверджують сказане вище.

За даними багатьох дослідників важливим в оцінці просторової перебудови частин гіперфункціонуючого серця є визначення його об’ємних характеристик Автандилов Г.Г. (2000).

Знайдена гіперфункція серця, що виникала при його токсичному пошкодженні, призводила до суттєвого ремоделювання камер серця, що проявлялося у збільшенні приносних і виносних об’ємів лівого та правого шлуночків. Дія на організм тварин хлориду кадмію супроводжувалася неоднаковим, диспропорціональним зростанням приносного та виносного об’ємів шлуночків. Знайдені та проаналізовані зміни досліджуваних об’ємів шлуночків серця призводили до суттєвого зменшення їх резервних об’ємів. Свищев А.В. (1997), Автандилов Г.Г. (2000) вважають, що резервний об’єм є характеристикою залишкового об’єму порожнин. Більшість дослідників стверджують, що за рахунок залишкового об’єму шлуночки в момент функціонального напруження можуть викинути підвищену кількість крові, не чекаючи наступної діастоли. Все це свідчить, що залишковому об’єму шлуночка (лівому та правому) належить головна роль в забезпеченні нормального кровообігу і він є важливим показником резервів гемодинаміки. Деякими дослідниками було встановлено, що при систематичних помірних фізичних навантаженнях також виникало зростання виносних і приносних об’ємів шлуночків, що супроводжувалося збільшенням резервного об’єму, за рахунок якого серце могло виконувати значно більшу за потужністю та об’ємом роботу. Деякі дослідники стверджують, що резервний об’єм при патологічних ураженнях суттєво зменшується. Зниження резервного об’єму при ураженнях серцевого м’яза суттєво знижує його адаптаційні резерви, а при фізичних навантаженнях ремоделювання камер серця направлене на підвищення компенсаторних можливостей центральної гемодинаміки. При цьому це один з багатьох адаптаційних компонентів, що дозволяє тренованому серцю виконувати максимальну роботу, яка недоступна за об’ємом та потужністю нетренованому серцю. На основі отриманих даних та наведених вище суджень можна прийти до висновку, що серед просторових характеристик серця резервний об’єм є важливим діагностичним та прогностичним критерієм закономірностей ремоделювання камер серця при виражених гемодинамічних змінах.

Аналізом отриманих даних встановлено, що просторові параметри (досліджувані об’єми) при токсичному ураженні міокарда у більшому ступені при дії на організм білих щурів хлориду кадмію збільшувалися у правому шлуночку. При цьому резервні об’єми шлуночків найменшими виявилися у лівому шлуночку, що свідчить про те, що у змодельованих патологічних умовах більше страждає вказана камера серця. Необхідно також зазначити, що у тварин з різною стійкістю до гіпоксії адаптаційні можливості не однакові. Так, резервний об’єм лівого шлуночка у змодельованих патологічних умовах у щурів з високою резистентністю до гіпоксії становив (5,90±0,12), а з низькою стійкістю до гіпоксії – (5,50±0,12) мм³, а у правому шлуночку відповідно (6,80±0,12) та (6,70±0,15) мм³. Отримані та проаналізовані дані стверджують, що в досліджуваних експериментальних умовах проходить ремоделювання камер серця, яке істотно знижує його адаптаційні резерви. При цьому найбільш вираженої структурної перебудови зазнає лівий шлуночок у дослідних тварин з низькою резистентністю до гіпоксії.

При дії на організм білих щурів чотирихлористого вуглецю також диспропорційно та нерівномірно зростали приносні та виносні об’єми шлуночків серця і зменшувалися їхні резервні об’єми. Так, в умовах змодельованої патології при компенсації ураженого серця резервний об’єм лівого шлуночка знизився на 23,9 %, а аналогічний морфометричний параметр правого шлуночка – на 34,9 %. При декомпенсації ураженого серця досліджуваним хімічним фактором резервний об’єм лівого шлуночка виявився зменшеним на 39,3 %, а правого – на 56,4 %.

Знайдене свідчило, що в досліджуваних умовах експерименту в більшому ступені виявився зменшеним резервний об’єм правого шлуночка. Встановлене вказує, що при дії на організм білих щурів чотирихлористого вуглецю найбільш втягненим в патологічний процес виявився правий шлуночок, резервні об’єми якого при цьому були істотно зниженими порівняно з лівим шлуночком.

Гістологічними, гістохімічними, електронно-мікроскопічними морфометрич­ними та морфолого-статистичними дослідженнями встановлено, що структурні ураження частин серцевого м’яза хімічними речовинами значно переважали у експериментальних тварин з низькою стійкістю до гіпоксії. Описане вище свідчить, що у білих щурів функціонально-морфологічні зміни при однаковому факторі ураження (хлорид кадмію) істотно відрізняються між собою, тобто мають індивідуальний характер, і залежать від резистентності тварин до гіпоксії.

При дії на організм дослідних тварин хлориду кадмію та чотирихлористого вуглецю просторових змін зазнавали також кардіоміоцити частин серця. Морфометрія серцевих м’язових клітин, а також вивчення їхнього розподілу за розмірами встановлено, що у змодельованих патологічних умовах збільшується кількість серцевих м’язових клітин більших розмірів, а менших знижується.

При цьому аналізом інформаційних показників виявлено, що при вказаній структурній перебудові серцевих м’язових клітин у відділах міокарда зростає ентропія, відносна ентропія і зменшується надмірність. Встановлена та описана динаміка інформаційних показників свідчить про те, що у відділах ураженого хімічними факторами міокарда зростає дезорганізація та невпорядкованість досліджуваних структурно-функціональних систем (Непомнящих Л.М., 2000), що суттєво порушує структурні основи гомеостазу. Сама висока ступінь змін інформаційних показників відмічена в тих частинах серця, де найбільш вираженими були їхні пошкодження. При дії на організм хлориду кадмію такою частиною серцевого м’яза виявився лівий шлуночок, а при дії на організм білих щурів чотирихлористого вуглецю – правий шлуночок.

Отримані дані свідчать, що високо- та низькостійкі до гіпоксії тварини істотно відрізняються за своєю реактивністю і по різному реагують на дію досліджуваних хімічних факторів. Гіпоксія, яка виникає при тривалій дії хімічних речовин, розвивається також при різних станах організму і, незалежно від її походження, виникає недостатність біологічного окислення та енергетичний дефіцит. Вважають, що саме останній суттєво змінює функцію, субклітинну структуру і регуляторні впливи на органи в динаміці наростаючої гіпоксії та при адаптації до неї організму. Все це вказує, що дослідження та детальне знання механізмів, які визначають різну стійкість організму до дефіциту кисню, дозволить цілеспрямовано коригувати їх і змінювати для підвищення резистентності до гіпоксії, що має надзвичайно важливе значення в клініці.

Відомо, що стійкість до гіпоксії безпосередньо зв’язана з енергетикою окремих функціональних структур і організму в цілому. Їй також відводиться важлива роль у підтриманні гомеостазу та формуванні адаптаційних змін органів та систем організму при їх ураженні, що підтверджено проведеними дослідженнями. Киснева недостатність відіграє важливу роль у розвитку патологічних процесів у серцево- судинній системі (Доломан Л.Б., 2003). У високостійких до гіпоксії тварин відмічається більш виражена васкуляризація органа, оптимальнішою є його структурна організація, що створює важливу передумову для підвищення резервів адаптації до пошкоджуючих факторів і менш поширеного ураження органів та систем при їхній негативній дії на організм.

Деякі дослідники вважають, що у високостійких до гіпоксії тварин у вегетативному гомеостазі переважають парасимпатичні впливи, а у низькостійких – спостерігається посилення тонусу симпатичної нервової системи. Інші експериментатори вказують, що у низькостійких до гіпоксії організмів відмічається напруження регуляторних систем, що обумовлено підвищеною активністю симпато-адреналової системи. Названі вище дані також сприяють тому, що у низькостійких до гіпоксії тварин під дією пошкоджуючих факторів виникають більш інтенсивні та поширені патологічні зміни в органах і системах порівняно з високостійкими до гіпоксії дослідними тваринами.

Вплив хлориду кадмію та чотирихлористого вуглецю на морфофункціональну перебудову артеріального та мікрогемоциркуляторного русла частин серцевого м’яза. Проведеними дослідженнями встановлено, що дія на організм хлориду кадмію та чотирихлористого вуглецю призводить до вираженої структурної перебудови артерій серцевого м’яза. У більшому ступені страждають при цьому артерії дрібного калібру. Останнім судинам належить основна роль у повноцінному кровопостачанні органів (Шорманов С.В., 1998).

У змодельованих патологічних умовах особливості ремоделювання артерій міокарда характеризуються потовщенням їхньої стінки, звуженням просвіту, ураженням ендотеліоцитів, ендотеліальною дисфункцією, погіршенням кровопостачання серця та гіпоксією.

При дії на організм дослідних тварин хлориду кадмію більш структурних змін зазнали артерії дрібного калібру лівого шлуночка, а під впливом чотирихлористого вуглецю – правого. У білих щурів, які виявилися низькорезистентними до гіпоксії, ступінь ураження досліджуваних судин був більш вираженим. Знайдене свідчить, що особливості ремоделювання артерій міокарда при дії на організм хімічних речовин залежить від виду хімічної речовини, а також від чутливості дослідних тварин до гіпоксії.

Необхідно вказати, що при дії на організм досліджуваних хімічних речовин виявлялися також структурні зміни ланок мікроциркуляторного русла. Анатомічне подовження капіляра у зв’язку зі згинанням (спіралізацією) є умовою збільшення швидкості мікроциркуляції і не провокує виникнення опору (тертя) зарядів крові, а, навпаки, спостерігається тенденція до збільшення зазначеного взаємо відштовхування, що лежить в основі рушійної сили системи крові в мікроциркуляторній сітці (Шорманов С.В., 1998).

В змодельованих патологічних умовах встановлено зменшення просвіту артеріальної (артеріол, прекапілярів) та розширення венозної ланки (посткапілярів, венул) мікрогемоциркуляторного русла, тобто спостерігалося венозне повнокров’я. Тривале венозне повнокров’я, що виникало при цьому, призводило до посилення набряку перивазальних структур, а також до підтримування та посилення тканинної гіпоксії. Це ще більше сприяло не тільки набряку, а й інтенсифікації дистрофічних та некробіотичних змін у тканинах.

Виражені морфологічні зміни у перивазальних структурах можуть призводити до блоку капілярів та виключенню їх із системи кровообігу. Описане спостерігалося вже при світлооптичному дослідженні гістологічних мікропрепаратів ураженого серця. Блок капілярів та виключення їх із системи кровотоку є причиною подальшого руйнування та деструкції їхніх ендотеліоцитів, що посилює ендотеліальну дисфункцію.

Важливу роль в токсигенному ураженні серця відіграють також пошкодження ендотеліоцитів судин. На сьогодні ендотелій названих структур розглядають як багатофункціональний ендокринний орган, який містить рецептори до різних гормонів, що впливають на регуляцію тонусу судин, зсідання крові, імунологічної реактивності організму (Бродская Т.А. и др., 2007).

Ендотеліальна дисфункція розглядається не лише як маркер судинних захворювань, але й визначена її важлива роль в їх ініціюванні, прогресуванні та вираженості клінічних проявів (Ким В.Н. и др., 2006; Волосянко А.Б. і співавт. 2007). За умов дисплазії сполучної тканини серця судинний ендотелій залучається до патологічного процесу, що зумовлює зміну кількісного та якісного складу вазоактивних пептидів, які синтезуються ендотеліальними клітинами, та детермінує змінену реактивність судин на тлі їхніх диспластичних змін і ремоделювання (Webb D.J., 1998; Лутай М.И., Слободской В.А., 2001).

Написані вище судження підтверджувалися результатами проведеного дослідження. При цьому представлені процеси мали місце як при дії на організм хлориду кадмію, так і під впливом чотирихлористого вуглецю. Пошкодження ендотеліоцитів, тобто їхні морфологічні зміни порушують міжклітинні з’єднання, що веде до посилення проникності ендотелію і порушення його бар’єрної функції (Nomura S., 2005).

Пошкодження ендотеліоцитів, їхня дисфункція сприяють підвищеній проникності судинної стінки та агрегації тромбоцитів. В гіперплазованій збільшеній інтимі спостерігається проліферація ендотеліоцитів, міграція гладком’язових клітин, моноцитів-макрофагів. Описане та знайдені зміни мультиплікації еластичних елементів судинної стінки сприяють посиленому проникненню і накопиченню в ній ліпопротеїдів. Деструктивні, інфільтративні процеси, наростання сполучнотка­нинних елементів, порушення функції лімфатичних судин та зміни в паравазальних тканинах сприяє сповільненню евакуації ліпідів з стінки судин. Змінюються в цих патологічних умовах також реологічні властивості крові – у просвіті судин виявляються преципітати фібрину, агрегація і аглютинація еритроцитів і тромбоцитів, набряк ендотеліоцитів, їхня проліферація, проліферація гладких міоцитів, що звужує просвіт судин і сприяє обмеженню їхньої прохідності та створює умови для вираженого плазматичного просякнення судинної стінки. Необхідно також підкреслити, що виражені гемодинамічні розлади у стромі змінюються проліферативними реакціями клітин сполучної тканини.

Відомо, що до найбільш значних гемодинамічних факторів відносяться зміни в судинах гемомікроциркуляторного русла. Особливу роль при цьому відіграє дисфункція капілярів на рівні артеріовенозних шунтів. Порушення повноцінної функції вказаних судин призводить до відкриття артеріовенозних шунтів і до закриття прекапілярних сфінктерів. В створених умовах тканини не отримують відповідної кількості необхідних для трофіки речовин і страждають від гіпоксії. Виносна частина (венозна) гемомікроциркуляторного русла при цьому розширюється в тому числі і за рахунок артеріальної крові. При тривалому описаному стані вказані судини розширюються, розтягуються, що призводить до потоншення їхніх стінок. Це в свою чергу супроводжується підвищенням проникливості капілярів, що призводить до проходження через їхню стінку протеїнів плазми, формуванню інтерстиціального набряку та ремоделюванню стінки судин виносної частини гемомікроциркуляторного русла. Відбувається підвищення в’язкості крові, що може призвести до тромбозів, активації процесів адгезії лейкоцитів, запалення і активації перикапілярного накопичення фібрину. Інтерстиціальний набряк стимулює фібробласти, що призводять до розвитку фіброзу. Останній поглиблює венозний стаз і тканинну гіпоксію, при якій посилюються дистрофічні та некробіотичні процеси в кардіоміоцитах і стромі. Описана структурна перебудова судин гемомікроциркуляторного русла та наслідки цих змін ще більше втягують також макроциркуляторне русло (артерії та вени серця), що призводить до їхньої структурної перебудови тобто ремоделювання.

Відомо, що при перерахованих явищах в першу чергу страждає скоротливий апарат кардіоміоцитів, що адекватно відображається двопроменевим переломленням міофібрил. Це об’єктивно визначає метод поляризаційної мікроскопії, який є одним з найбільш чутливих способів виявлення ураження м’язових клітин серця. При поляризаційній мікроскопії в пошкодженому міокарді виявлялися контрактури міофібрил I і II ступеня, при яких відмічалося посилення анізотропії дисків А і вкорочення різного ступеня ізотропних дисків. При дії на організм хлориду кадмію і чотирихлористого вуглецю також відмічалися і контрактурні зміни III-го ступеню. При такому пошкодженні майже зникали ізотропні диски, проходило злиття анізотропних дисків в суцільний анізотропний конгломерат. Ці морфологічні зміни суттєво впливали на скоротливість міокарда.

При вказаних ураженнях серцевого м’яза досліджуваними хімічними факторами в кардіоміоцитах зустрічалися осередки внутрішньоклітинного міоцитолізису у вигляді дезагрегації та лізису міофібрил, а також глибчастий розпад окремих груп саркомерів, цитоліз, представлений аутолітичним руйнуванням ізотропних дисків міофібрил та діастазом анізотропних дисків. Описані явища зустрічалися у всіх частинах серцевого м’яза. При дії на організм хлориду кадмію вони домінували в лівому шлуночку, а під впливом чотирихлористого вуглецю в правому шлуночку.

Дія на організм хлориду кадмію призводить до якісних та кількісних змін ультраструктур в кардіоміоцитах шлуночків та передсердь. Світлооптично в серцевих м’язових клітинах шлуночків і передсердь спостерігали білкову та жирову дистрофії, контрактурні пошкодження, вогнищеві некрози досліджуваних клітин, лімфоїдноклітинні інфільтрати, осередки вогнищевого кардіосклерозу, зниження вмісту глікогену в досліджуваних структурах, зниження ферментативної активності сукцинатдегідрогенази, відмічалися також виражені судинні розлади.

Міоендокринні клітин передсердь експериментальних тварин при дії на організм чотирихлористого вуглецю та солей кадмію. Субклітинно спостерігали поліморфізм форм та розмірів секреторних гранул і мітохондрій. При цьому секреторні гранули поодиноко розсіяні по всій цитоплазмі кардіоміоцитів передсердь – вони виявилися не лише в біляядерній зоні, але й між мітохондріями, міофібрилами, близько набряклих базальних мембран ендотелію капілярів і в субсарколемних ділянках. В даних умовах експерименту віалізувалися всі види секреторних гранул – зрілі, дифундуючі та молоді. Об’ємна щільність всіх типів перерахованих структур зменшувалася. Відомо, що секреторні гранули кардіоміоцитів передсердь продукують натрійуретичний гормон. Останній є антагоністом ренін-ангіотензін-альдостеронової системи. Він сприяє збільшенню діурезу, натрійурезу, клубочковій фільтрації нирок, зменшенню ниркового судинного опору, релаксації кровоносних судин (Ardaillou E., Dussaule J., 2000; Nilsson H., 2003). Зменшення кількості секреторних гранул у серцевих м’язових клітинах передсердь супроводжується зменшенням секреції натрійуретичного гормону і підвищенням артеріального тиску, а збільшення числа секреторних гранул – протилежною реакцією серцево-судинної системи. Деякими дослідниками було встановлено, що у старих експериментальних тварин спостерігалося зниження кількості секреторних гранул у кардіоміоцитах передсердь, зменшення їхньої секреторної функції, що призводило до підвищення артеріального тиску (Шарошина И.А., 2003). При тривалій дії на організм важких металів, до яких відноситься кадмій, відмічається також зростання артеріального тиску. Описане вище свідчить, що однією з причин підвищення артеріального тиску при цьому, є зниження секреторної активності серцевих м’язових клітин передсердь. Отже, тривала дія хлориду кадмію на організм призводить до зменшення секреторної активності кардіоміоцитів передсердь, що підтверджується знайденим істотним зниженням в них відносного об’єму секреторних гранул. Все це проходить на фоні виражених судинних розладів, альтеративних та інфільтративних процесів в міокарді. Зниження відносного об’єму проходить за рахунок всіх типів секреторних гранул (молодих, зрілих, дифундуючих), кореляція даного процесу з патогістологічними змінами в серцевому м’язі свідчить про виснаження продукції натрійуретичного гормону. Знайдене вказує, що при цьому міоендокринні клітини передсердь функціонально неспроможні забезпечити адекватний синтез натрійуретичного гормону та повноцінно підтримувати загальний гомеостаз організму (Шутка Б.В., Жураківська О.Я., 2003).

Отримані результати проведених досліджень також стверджують, що секреторна активність кардіоміоцитів передсердь страждає неоднаково у високо- та низькостійких до гіпоксії тварин. У останніх порушення досліджуваної функції серцевих м’язових клітин передсердь було виражено у більшому ступені порівняно з високостійкими до гіпоксії щурами в умовах змодельованої патології.

Електронно-мікроскопічно виявлено, що в кардіоміоцитах передсердь секреторні гранули локалізуються переважно в біляядерній зоні. Морфометрично встановлено, що ступінь їхньої гранулярності більш виражений у правому передсерді. При цьому досліджуваний відносний об’єм секреторних гранул у неураженому лівому передсерді дорівнював (2,80±0,03) %, а у правому – (6,1±0,2) %, тобто у 2,1 рази більше, ніж у попередньому. Аналогічної думки дотримуються також інші дослідники (Боднар Я. Я., 2001).

Слід також зауважити, що до секреторної системи серця також відносять апарат Гольджі та шорсткувату ендоплазматичну сітку. В наших дослідженнях електронномікроскопічно виявляли, що до цистерн пластичного комплексу Гольджі тісно прилягали секреторні гранули. Останнє свідчило про їхній функціонально-структурний взаємозв’язок.

Отримані дані в результаті проведеного дослідження свідчать, що секреторна активність кардіоміоцитів передсердь є неодинаковою у щурів з різною стійкістю до гіпоксії. Так, відносний об’єм секреторних гранул кардіоміоцитів неураженого лівого передсердя у тварин високорезистентних до гіпоксії дорівнював (2,92±0,05) %, а у низькорезистентних щурів – (2,54±0,04) %. Остання цифрова величина виявилася меншою за попередню на 13,0 %. Аналогічне явище спостерігалося у кардіоміоцитах непошкодженого правого передсердя. Так, відносний об’єм секреторних гранул у вказаних клітинах білих щурів високостійких до гіпоксії становив (6,20±0,06) %, а у тварин з низькою стійкістю до гіпоксії – (5,90±0,05) %. Різниця між цими цифровими величинами склала 5,0 %. Отримане свідчить, що секреторна активність кардіоміоцитів передсердь у дослідних тварин з високою резистентністю до гіпоксії краща порівняно з низькорезистентними до гіпоксії щурами. У останніх при дії на організм хлориду кадмію пораження ендокринної функції передсердь було більш вираженим порівняно з високорезистентними до гіпоксії тварин.

Адаптаційні та дизадаптаційні процеси у відділах міокарда при дії на організм чотирихлористого вуглецю. Методи кількісної морфології також дозволили більш детально виявити закономірності адаптаційних та дизадаптаційних змін серцевого м’яза при дії на організм токсичних факторів. Наведене досить демонстративно підтверджувалося дослідженням морфометричними методами компенсованого та декомпенсованого ураженого серця при дії на організм чотирихлористого вуглецю. Встановлено, що при декомпенсації ураженого серця чотирихлористим вуглецем чиста маса серця виявилася збільшеною на 27,3 %, абсолютна маса лівого шлуночка – на 23,9 %, правого – на 37,8 %, лівого передсердя на 13, 6 %, правого – на 17,3 %.

Про дизадаптаційні процеси можна судити також за планіметричними показниками частин декомпенсованого ураженого серця чотирихлористим вуглецем. При цьому площа ендокардіальної поверхні лівого шлуночка збільшилася на 35,4 %, правого – на 53,9 %, лівого передсердя на 28,2 %, правого – на 36,7 %. Суттєво зниженими при цьому виявилися резервні об’єми шлуночків серця: лівого – на 39,3 %; правого – на 56,4 %. Ядерно-цитоплазматичні відношення в кардіоміоцитах відділів декомпенсованого ураженого серцевого м’яза при дії на організм чотирихлористого вуглецю також підтверджували наявність дизадаптації. При цьому ядерно-цитоплазматичні відношення в серцевих м’язових клітинах лівого шлуночка зросли на 13,3 %, правого – на 20,5 %, лівого передсердя – на 15,6 %, правого – на 16,7 %.

Досить інформативними параметрами декомпенсованого пораженого серця чотирихлористим вуглецем виявилися такі морфометричні параметри, як стромально-кардіоміоцитарні та капілярно-кардіоміоцитарні відношення. В наведених експериментальних умовах стромально-кардіоміоцитарні відношення лівого шлуночка зросли на 38,6 %, правого – на 53,9 %, лівого передсердя – на 30,4 %, правого передсердя – на 40,3 %. Капілярно-кардіоміоцитарні відношення при цьому відповідно знизилися на 17,5; 30,0; 14,1 та 27,7 %.

На наш погляд важливим морфометричним критерієм дизадаптаційних змін серцевого м’яза є відносний об’єм уражених кардіоміоцитів. Даний морфометричний показник в правому шлуночку при його недостатності в умовах ураженого серця чотирихлористим вуглецем дорівнював (76,80±1,96) %.

Важливим морфометричним параметром, який також підтверджував наявність дизадаптаційних процесів в декомпенсованому ураженому серцевому м’язі чотирихлористим вуглецем є відносний об’єм пошкоджених ендотеліоцитів. в артеріях дрібного калібру правого шлуночка. Названий морфометричний параметр в досліджуваних експериментальних умовах досягав (48,60±1,20) %.

Отже, отримані в результаті проведеного дослідження дані, а також представлені вище судження свідчать, що тривала дія на організм хлориду кадмію та чотирихлористого вуглецю по-різному пошкоджують серцевий м’яз, ступінь ураження якого залежить від чутливості дослідних тварин до гіпоксії.

Висновки

У дисертаційній роботі комплексно на органному, тканинному, клітинному та ультраструктурному рівнях подано теоретичне узагальнення і нове вирішення актуальної наукової проблеми, що полягає у встановленні закономірностей ремоделювання камер, артерій та мікрогемоциркуляторного русла серця білих щурів при токсичному ураженні хлоридом кадмію та чотирихлористим вуглецем у залежності від їхньої резистентності до гіпоксії та зроблено наступні висновки:

1. Структурна організація неураженого серцевого м’яза залежить від чутливості дослідних тварин до гіпоксії. Масометричні показники частин неураженого серцевого м’яза, їхні просторові параметри домінують у щурів з низькою резистентністю до гіпоксії, у них виявлено менше кровопостачання досліджуваного органа та нижчу секреторну активність кардіоміоцитів передсердь.

2. Тривала дія на організм білих щурів чотирихлористого вуглецю та хлориду кадмію призводить до вираженої структурної перебудови усіх відділів серцевого м’яза. Комплексною кардіометрією із застосуванням окремого зважування частин серця, планіметрії, об’ємних вимірів, гісто- та ультраструктурометрії, математичних і статистичних методів встановлено, що морфологічні зміни в ураженому хімічними чинниками міокарді проявляються на всіх рівнях його структурної організації.

3. Отруєння тварин хлоридом кадмію призводило до істотних змін масометричних характеристик камер серця. При цьому маса частин серця у тварин з різною стійкістю до гіпоксії збільшувалася неоднаково: маса лівого шлуночка у змодельованих патологічних умовах у щурів з високою стійкістю до гіпоксії зростала на 24,0 %, правого – на 16,0 %, лівого передсердя – на 11,3 %, правого – на 7,0 %, а у щурів з низькою резистентністю до гіпоксії – відповідно на 30,0; 20,0; 14,9 та 12,8 %.

4. При тривалому введенні в організм щурів хлориду кадмію виникає нерівномірна диспропорційна дилятація серцевих камер з порушенням співвідношень між їхніми просторовими характеристиками. Збільшення площі ендокардіальної поверхні правого шлуночка (100,0 – 120,0 %) переважає над аналогічною величиною лівого (35,9 – 40,0 %), дилятація лівого (14,9 – 20,8 %) та правого передсердь менша порівняно зі шлуночками. При цьому ступінь розширення камер серця домінував у тварин з низькою резистентністю до гіпоксії.

5. Характерною рисою ремоделювання камер серця при інтоксикації хлоридом кадмію було збільшення приносних і виносних об’ємів та суттєве зменшення резервних об’ємів порожнин лівого та правого шлуночків. При цьому зниження резервного об’єму лівого шлуночка коливалося у межах (27,5 – 37,8 %), а правого – (58,5 – 62,5 %). Менша ступінь зниження резервних об’ємів шлуночків серця виявлена у тварин з високою резистентністю до гіпоксії.

6. При дії на організм хлориду кадмію та чотирихлористого вуглецю виникає виражена структурна перебудова артерій частин серця переважно дрібного калібру, яка характеризується потовщенням їхньої стінки, звуженням просвіту, ураженням ендотеліоцитів, ендотеліальною дисфункцією, погіршенням кровопостачання міокарда і розвитком гіпоксії. Хлорид кадмію призводить до більш вираженого ураження досліджуваних судин лівого шлуночка, а чотирихлористий вуглець – правого.

7. Тривале отруєння дослідних тварин хлоридом кадмію призводить до зниження секреторної та синтетичної активності серцевих м’язових клітин. При цьому найбільш виражене зменшення кількості секреторних гранул виявлено у міоендокринних клітинах лівого передсердя. У високорезистентних до гіпоксії щурів в даних умовах експерименту відносний об’єм секреторних гранул в кардіоміоцитах лівого передсердя зменшився на 16,0 %, а у низькостійких до гіпоксії щурів досліджуваний морфометричний показник знизився на 24,4 %.

8. Дія на організм дослідних тварин чотирихлористого вуглецю призводить до істотних змін секреторної активності кардіоміоцитів передсердь. В змодельованих патологічних умовах при компенсації ураженого серця кількість секреторних гранул в міоендокринних клітинах зростала, а при декомпенсації серцевої діяльності істотно зменшувалася. Так, при цьому відносний об’єм секреторних гранул в серцевих м’язових клітинах лівого передсердя знизився на 17,0 %, а правого – на 22,9 %.

9. Тривала дія на організм експериментальних тварин хлориду кадмію та чотирихлористого вуглецю призводить до ураження та вираженої структурної перебудови камер серця. При цьому в умовах інтоксикації хлориду кадмію більш виражені морфологічні зміни виникають в лівому шлуночку та лівому передсерді, чотирихлористий вуглець у більшому ступені поражає правий шлуночок та праве передсердя.

10. Судини мікрогемоциркуляторного русла серцевого м’яза зазнають істотних структурних змін під впливом хлориду кадмію та чотирихлористого вуглецю. При цьому приносна (артеріоли, прекапіляри) та обмінна (капіляри) ланки мікрогемоциркуляторного русла звужуються, а виносна ланка (посткапіляри, венули) розширюються, що призводить до венозного повнокров’я та гіпоксії. При дії на організм дослідних тварин хлориду кадмію зміни структури судин гемомікроциркуляторного русла домінували у лівому шлуночку, а при отруєнні щурів чотирихлористим вуглецем – у правому.

11. Введення в організм білих щурів досліджуваних хімічних факторів призводить до вираженого ураження серцевого м’яза і виникнення в ньому адаптаційних та дизадаптаційних процесів. Останні більш виражено проявляються при декомпенсації пошкодженого хімічними речовинами серця і найбільш адекватно виявляються методами кількісної морфометрії.