МОРФОЛОГІЧНІ ЗМІНИ СТІНКИ АРТЕРІЙ РІЗНОГО ТИПУ ТА КАЛІБРУ ПРИ ДІЇ ЗАГАЛЬНОЇ ГЛИБОКОЇ ГІПОТЕРМІЇ

Краткое содержание

Матеріали та методи дослідження. Закономірності структурної організації стінки артерій різного типу та калібру в нормі й особливості їх морфофункціональних змін після дії загальної глибокої гіпотермії досліджували у 175-ти білих безпородних статевозрілих щурів-самців, масою 180-240 г, віком 5-6 місяців. Утримання, догляд за тваринами і всі маніпуляції на них проводилися згідно вимог “Правил проведення робіт з використанням експериментальних тварин” (наказ МОЗ України №755 від 12 серпня 1997 р.), “Загальних етичних принципів експериментів на тваринах” (ухвалені Першим Національним конгресом з білетики, Київ, 2001р.) та Закону України №3447-IV від 21.02.06 р. “Про захист тварин від жорстокого поводження”. Комісією з питань біоетики Івано-Франківського національного медичного університету порушень морально-етичних норм при виконанні науково-дослідної роботи не виявлено (протокол № 31/08 від 22 квітня 2008 р.).

Піддослідних тварин розділяли на дві групи. 25 тварин першої групи служили контролем, у них вивчали структурні особливості стінки артерій різного типу в нормі. У 150-ти тварин другої групи, які зазнавали впливу загальної глибокої гіпотермії, вивчали морфологічні зміни структурних компонентів стінки артерій різного типу й калібру на висоті дії холодового фактора та на 1-шу, 3-тю, 7-му, 14-ту і 30-ту добу постгіпотермічного періоду.

Для охолодження щурів, які перебували у звичайній клітці й вільно в ній пересувалися, поміщали у холодову камеру розміром 40х50х40 см, де вони утримувалися протягом 3-4 годин, поки їх ректальна температура знижувалася з +38 – +40 ºС до +12 – +13 ºС, що відповідає температурним межам загальної глибокої гіпотермії (Шутка Б.В. та ін., 2004).

Висхідну частину аорти, легеневий стовбур, праві та ліві загальні сонні, підключичні, плечові, стегнові і ниркові артерії, верхню брижову артерію та черевний стовбур препарували під бінокулярною лупою МБС-1 і з їх середньої частини висікали шматочки для гістологічного і електронномікроскопічного дослідження.

Шматочки судин для гістологічного дослідження фіксували 14 діб у 10 % розчині нейтрального формаліну, після чого проводили до парафінових блоків за загальноприйнятою методикою. Зрізи товщиною 5-8 мкм фарбували гематоксиліном і еозином, фукселіном за Хартом (для виявлення еластичних волокон), трихромним за Масоном (для ідентифікації колагенових волокон), альціановим синім за Стідменом (для виявлення глікозаміногліканів) (Сорочинников А.Г. и др., 1997). Мікрофотографування проводили за допомогою цифрової фотокамери “Olympus Camedia C-480 ZOOM” (Olympus corp., Японія) при різних збільшеннях (ок. 10, об. 8, 20, 40).

Для електронномікроскопічнного дослідження шматочки артерій протягом 2 годин фіксували в 2 % розчині чотириокису осмію на 0,1 М фосфатному буфері з рН 7,4. У подальшому матеріал відмивали у 0,1 М фосфатному буфері з наступною дегідратацією в етиловому спирті зростаючої концентрації і послідовним просочуванням у сумішах епоксидних смол з абсолютним ацетоном у різних співвідношеннях (по 1 год. у кожній). Після цього матеріал заливали чистою епоксидною смолою і полімеризували при температурі +56 ^оС протягом доби. Отримані на ультрамікротомі Tesla BS-490A зрізи монтували на мідні бленди, діаметром 1 мм, і контрастували 2 % розчином ураніл-ацетату на 70^о спирті і сумішшю Рейнольдса. Вивчення матеріалу проводили на електронному мікроскопі ПЭМ-125К при прискорюючій напрузі 75 кВ з наступним фотографуванням при збільшеннях від 2000 до 25000 разів.

З метою об’єктивної оцінки морфологічного стану стінки досліджуваних артерій проводили морфометричне дослідження за допомогою стандартних процедур біометрії у тринокулярному мікроскопі МС 300 (ТХР) з програмним забезпеченням “Bio Vision”, а саме, вимірювали діаметр просвіту артерій та товщину їх стінки і, зокрема, середньої оболонки, вираховували індекс Керногана – співвідношення товщини середньої оболонки та діаметру просвіту судин. Між просвітом артерій еластичного, змішаного та м’язового типів у нормі та в різні терміни постгіпотермічного періоду визначався коефіцієнт рангової кореляції (r).

Статистичну обробку цифрових даних проводили в програмному пакеті “Statistica-5,0”. Визначали середнє арифметичне значення (М) та похибку середньої арифметичної (m). Вірогідність відмін середніх величин визначали за допомогою t-критерію Ст’юдента для незалежних вибірок.

Результати дослідження та їх обговорення. Як відомо, до артерій еластичного типу належать аорта і легеневий стовбур, які беруть початок від шлуночків і знаходяться в безпосередній близькості до серця. Загальна сонна і підключична артерії є гілками дуги аорти і відносяться до артерій змішаного типу. Черевний стовбур, верхня брижова, ниркова, плечова і стегнова артерії беруть початок не тільки від аорти, а і від її гілок, і належать до артерій м’язового типу. Наші дані що до топографічної анатомії цих артерій у щура,  їх типізації, виходячи із будови артеріальної стінки, узгоджуються з даними літератури (Мочалов О. и др., 2004; Павлова М.М., 2006). Відомо, що артеріальна стінка складається з трьох оболонок, які не завжди є чітко розмежованими. Цими оболонками є: 1) внутрішня (tunica intima), 2) середня (tunica media), 3) зовнішня (tunica adventitia).

Особливості будови артеріальної стінки залежать від топографії, функції органів і тканин, які живляться з даного джерела, товщини кожної оболонки,  співвідношення клітинно-волокнистих компонентів у їх структурі,   типу артерій (Davies P.F., 1995). Це підтверджується і результатами наших досліджень. Так, ендотелій досліджених артерій представлений сукупністю  ендотеліоцитів, частіше полігональної форми, які мають подібну гістологічну й субмікроскопічну будову незалежно від місця локалізації. Ендотеліоцити розміщуються на тонкій, місцями перерваній базальній мембрані, яка утворюється глікокаліксом базальної частини їх плазмолеми та колагеном IV типу (Бобрик І.І., Черкасов В.Г., 2001). Поряд з цим, деякі автори  при дослідженні аорти людини спостерігали гетероморфність ендотеліального пласту, в якому виявляли клітини овальної і веретеноподібної форми (Бедяев Е.В., Полищук Р.С., 1995). Виявлена деякими авторами (Бровцев В.О. и др., 1993) полярність у будові ендотеліальних клітин (більша складчастість їх люменальної поверхні та люменально-базальний градієнт у розподілі мікропіноцитозних пухирців) відсутня у наших дослідженнях. Між клітинами ендотелію ми спостерігали виключно щільні контакти.

Підендотеліальний шар представлений пухкою сполучною тканиною, основним компонентом якої є глікозаміноглікани та невелика кількість еластичних і колагенових волокон, поміж якими знаходяться поодинокі фібробласти. Згідно наших даних, цей шар є найкраще вираженим в артеріях еластичного типу, дещо гірше – в артеріях змішаного типу й найтоншим є в артеріях м’язового типу.

Внутрішня еластична мембрана побудована із циркулярно і повздовжньо розташованих щільно упакованих еластичних волокон, які на поперечному перерізі утворюють гомогенний, зафарбований у темний колір, нерівномірний за товщиною шар. Вона практично не виявляється в аорті й легеневому стовбурі, помітно контурується в загальних сонних і підключичних артеріях і є добре вираженою у плечових, стегнових і ниркових артеріях, черевному стовбурі та верхній брижовій артерії.

Середня оболонка артерій еластичного типу складається з великої кількості еластичних мембраноподібних пластинок, які анастомозують одна з одною та скріплюються еластичними й колагеновими волокнами. Серед таких пластинок виявляються  поодинокі гладкі міоцити, розміщені косо по відношенню до сполучнотканинних волокон. У середній оболонці артерій змішаного типу виявляються приблизно рівна кількість м’язових і еластичних елементів. При цьому, серед великої кількості еластичних волокон і вікончастих еластичних мембран гладенькі міоцити займають спіралеподібне положення. В артеріях м’язового типу в середній оболонці домінують розташовані спіралеподібно гладенькі м’язові клітини. Вони в досліджених нами артеріях мають одне ядро, тоді як згідно літературних даних у висхідному відділі аорти щура виявляється біля 1 %, у дузі – 5,4 %, а в низхідному відділі – 0,5 % двоядерних клітин (Гансбургский А.Н. и др., 2006). Поряд з цим, електронномікроскопічне дослідження дозволило нам виділити два різновиди гладеньких міоцитів: в одних більшу частину цитоплазми займають міофіламенти, в інших – переважають добре розвинені мембранні органели. Такі морфологічні різновиди цих клітин, на нашу думку, є аналогами їх скоротливого та синтетичного фенотипів, що відображає їх різне функціональне призначення (Кузнецов С.Л. и др., 2002; Davies P.F., 1995). За нашими даними, товщина середньої оболонки у артеріях еластичного типу складає 6,4-8,1 %, у артеріях змішаного типу – 8,5-8,7 % і у артеріях м’язового типу – 8,7-11,8 % від діаметру їх просвіту. Спіралеподібне розташування гладком’язових клітин в стінці кровоносних судин при подвійному реципрокному принципі їх іннервації є основою саморегуляції їх м’язового тонусу (Куприянов В.В., 1996), сприяє економії енергії і забезпечує міцність та надійність функціональної діяльності стінки судин (Rhodin J.A., 1980). Крім того, завдяки численним міжклітинним контактам як у межах одного шару клітин, так і між сусідніми, утворюється єдиний цілісний скоротливий апарат судин (Гансбургский А.Н. и др., 2006), що з точки зору біомеханіки є морфологічним субстратом поняття “периферичне судинне серце”. Слід відмітити, що ми виявляли не тільки спіралеподібну орієнтацію гладеньких міоцитів, а й еластичних і колагенових волокон середнього шару, які в комплексі формують еласто-моторний каркас, необхідний для забезпечення специфічних гідродинамічних умов (Махнач М.М., 1996).

Зовнішня еластична мембрана, яка має аналогічну структуру до внутрішньої, відсутня у артеріях еластичного типу, слабо контурується у артеріях змішаного типу і є добре вираженою у артеріях м’язового типу.

Адвентиція артерій різного типу має універсальну будову й складається з пухкої неоформленої сполучної тканини із загальний набором волокнисто-клітинних структур: колагенових і частково еластичних волокон, фібробластів, плазматичних клітин, макрофагів і макрофагоподібних клітин  Відносно походження останніх в науковій літературі немає спільної думки (Kumar V. et al., 2004). Одні автори вважають їх неактивною формою фіксованих макрофагів, інші – моноцитами, які проникли в адвентицію з мікроциркуляторного русла топографічно близьких органів і тканин, або – активними і неактивними формами поліморфноядерних лейкоцитів різного ступеня диференціації. В адвентиції артерій знаходяться судини судин, а в стінці аорти вони присутні й у її середній оболонці, що підтверджується іншими дослідженнями (Покровский А.В., 2004).

Між величиною просвіту артерій та типом судин існує прямопопорційна залежність, на що вказує коефіцієнт рангової кореляції (r). Так, між діаметром просвіту артерій еластичного і змішаного типів r = 0,50 (Р<0,05), еластичного і м’язового типів r = 0,55 (Р<0,005), змішаного і м’язового типів r = 0,54 (Р<0,05).

Зважаючи на складність будови стінки артерій різного типу, триває вивчення закономірностей перебудови їх інтими, середньої оболонки та адвентиції під впливом різноманітних чинників  (Мухина И.В. и др., 2006; Атаман Ю.О., 2007; Gavrish A.S., 2000). Але до теперішнього часу залишалися не вивченими особливості перебудови магістральних судин різного типу під впливом загальної глибокої гіпотермії.

Провівши таке дослідження, ми переконалися у справедливості твердження, що структурно-просторова організація артеріальної стінки є дуже чутливою до різноманітних факторів впливу (Kato H., 2002).