Evaluation of changes in lysosomes and vacuoles in cases of acute alterative myocardial insufficiency in cases of heart contusion in experiment.

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 novoselov.1959@bk.ru Other publications by this author     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 novoselov.1959@bk.ru Other publications by this author     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 novoselov.1959@bk.ru

Porvin Aleksandr Nikolaevich 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 novoselov.1959@bk.ru

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].

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).

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.