CC BY
21
УДК 616-091.8:611.127:616-008.9
С.А. Новаковская, Е.И. Калиновская, А.А. Басалай, Е.Б. Лузина, И.А. Деревянко МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ СОСУДОВ МИКРОЦИРКУЛЯТОРНОГО РУСЛА МИОКАРДА ПРИ МЕТАБОЛИЧЕСКОМ СИНДРОМЕ
(ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
ГНУ «Институт физиологии НАН Беларуси» (Минск), Беларусь
Введение. Метаболический синдром - это комплекс изменений, связанный с нарушением обмена веществ [1, 2]. Патологические процессы, происходящие при данном синдроме, приводят к нарушению гемодинамики с изменениями на уровне микрососудов, развитию в дальнейшем атеросклероза и изменению трофики в сердечной мышце, повышению уровня артериального давления [1, 3].
На сегодняшний день известно, что для ранней диагностики сосудистых катастроф (атеросклероза, мозговых инсультов, артериальной гипертензии и других заболеваний сосудов) можно использовать морфологические показатели малых сосудов сетчатки глаз. Выявлена связь между морфологическими изменениями сосудов микроциркуляторного русла сетчатки и такими заболеваниями, как нарушение когнитивных функций, лакунарные инфаркты мозга, артериальная гипертензия, хроническая почечная недостаточность [4]. Следовательно, болезнь малых сосудов может играть первостепенную роль в возникновении соматической патологии, поскольку на уровне сосудов микроциркуляторного русла в тканях развиваются процессы воспаления, иммунные реакции, ишемия, которые часто связаны с недостаточностью кровотока для удовлетворения потребностей тканей.
Всё вышесказанное и явилось основой для данного исследования.
Цель исследования. Изучение морфологических аспектов формирования микроангиопатий миокарда при метаболическом синдроме.
Материалы и методы исследования. В эксперименте использовались половозрелые белые крысы-самцы линии Wistar разводки вивария Института физиологии НАН Беларуси с исходной массой тела 280 - 300 грамм в возрасте 3 месяцев (18 крыс, которые содержались в стандартных условиях пищевого и питьевого рациона, при естественном световом дне). Животные рандомным образом были разделены на две группы. Первая группа «Контроль» состояла из интактных животных (8 крыс), получавших стандартный рацион вивария, вторая группа «Метаболический синдром» включала экспериментальных животных (10 крыс), которые получали высококалорийную диету в течение 8-ми недель.
Из эксперимента животных выводили путем дека-питации с помощью гильотины.
Экспериментальная модель метаболического синдрома. Моделирование метаболического синдрома
осуществлялось с использованием восьминедельной диеты с высоким содержанием жиров и углеводов: к стандартному пищевому рациону вивария дополнительно добавлялось 38 % (от суточной калорийности) жиров и 17 % (от суточной калорийности) углеводов, а питьевая вода замещалась на 10 % раствор фруктозы [5].
Методы лабораторных исследований. Уровень общего холестерола, его фракций и триглицеридов в сыворотке крови определяли стандартными методами на биохимическом автоматическом анализаторе BS-200 (Китай). Для проведения сравнительного анализа морфологи-ческих изменений сосудов микроциркуля-торного русла и секреторной активности эндотелия в сыворотке крови определяли уровень гормона эндоте-лина, который является мощным сосудосуживающим агентом. Его содержание оценивали иммунофермент-ным методом на ИФ-анализаторе Chem Well (США) с использованием тест-системы «ELISA», используя коммерческие наборы DRG (Германия).
Методы морфологических исследований. Для све-тооптических исследований применялась окраска гематоксилином и эозином, которая включает использование основного красителя гематоксилина, окрашивающего базофильные клееточные структуры ярко-синим цветом, и спиртового кислого красителя эозина Y. Для оценки содержания липидов в тканях органа использовали окраску суданом III. Световая микроскопия проводилась на микроскопе MPV2 фирмы «Leitz» с цифровой камерой Leica DC300F (Германия). Для электронно-микроскопи-ческих исследований кусочки тканей обрабатывали по общепринятой в электронной микроскопии методике [6], полученные срезы контрастировали цитратом свинца (Sigma, США) и просматривали под электронным микроскопом JEM - 100 В (Jeol, Япония).
Неинвазивные методы исследования. Животным было измерено систолическое кровяное давление неинвазивным методом (non-invasive blood pressure, NIBP) с использованием компьютеризированной установки PanLab (Испания).
Определение массы висцерального жира. При дис-секции у экспериментальных крыс выделялась и взвешивалась на лабораторных весах (Scout Pro, Китай) висцеральная жировая ткань.
Статистическая обработка данных. Экспериментальные данные обработаны с помощью ППП Statistica 6.0 и представлены в виде среднего ариф-
метического ± стандартная ошибка. Ста-тистическая значимость полученных результатов была оценена по U-критерию Манна-Уитни для непараметрических выборок, в случае нормального распределения данных в вариационных рядах, применяли t-критерий Стьюдента. Достоверным считали уровень значимости р < 0,05.
Все экспериментальные работы выполнены с соблюдением правил биоэтики, утвержденных Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для лабораторных или иных целей, и согласно разрешению комитета по биоэтике (протокол № 1 от 15.01.15 г.) Института физиологии НАН Беларуси.
Результаты. Подтверждением модели метаболического синдрома у экспериментальных животных служили следующие достоверные (р < 0,05) по сравнению с контролем изменения: увеличение массы висцеральной жировой ткани (нет в методике) (2,68 ± 0,50 гр. в контроле и 7,51 ± 1,17 гр. в группе «Метаболический синдром»); повышение систолического артериального давления (86,25 ± 3,56 мм. рт. ст. и 122,10 ± 2,41 мм.
рт. ст.); повышение в сыворотке крови крыс уровня общего холестерола (1,41 ± 0,04 ммоль/л и 1,87 ± 0,13 ммоль/л) и липопротеинов низкой плотности (0,52 ± 0,02 ммоль/л и 0,77 ± 0,08 ммоль/л, соответственно). При морфологическом исследовании у всех животных группы «Метаболический синдром» отмечено увеличение толщины подкожно-жировой клетчатки и количества адипоцитов в ней.
Методом световой микроскопии выявлено, что при метаболическом синдроме в интерстиции сердечной мышцы и по ходу сосудов микроциркуляторного русла происходит накопление липидов в виде мелкокапельных включений (рисунок 1 А), мелкие капилляры интерстиция миокарда находились в спавшемся состоянии, а более крупные сосуды были расширены и заполнены эритроцитарными массами и аморфным содержимым. Наблюдаемые изменения свидетельствуют о развитии в миокарде застойных явлений и ишемизации сердечной мышцы. Также отмечался выраженный перикапиллярный отёк, гипертрофия эндо-телиоцитов с выбуханием их в просвет сосуда (рисунок 1 Б).
Рисунок 1. Структурная организация микроциркуляторного русла миокарда крыс при моделирова-нии
метаболического синдрома, х400: А - липидные капли в интерстиции миокарда, Б - отёк перикапиллярного пространства и гипертрофия эндотелиоцитов с выбуханием их в просвет сосуда, 1 - липидные капли, 2 - эндотелиоциты, 3 - отёк
перикапиллярного пространства
Методом
электронной микроскопии выявлена ультраструктурная реорганизация микроциркулятор-ного русла миокарда, развивающаяся по типу дистрофии. В интерстициальном пространстве сердечной мышцы были обнаружены капилляры с разной степенью выраженности структурных изменений на фоне их полнокровия (переполнение форменными элементами крови): от сосудов, сохраняющих свою структурную организацию, до капилляров с дистрофическими изменениями эндотелиоцитов и их клеточных органелл. Также обнаружены микрососуды с отёком периваскулярной зоны и набуханием базальной мембраны эндотелия, что свидетельствует о нарушении трофической функции (рисунок 2 А). Выявлено, что микропиноцитозные везикулы в толще цитоплазматических отростков эндотелиальных
клеток немногочисленны, что указывает на снижение активности трансцеллюлярного транспорта веществ. В интерстиции миокарда, в околососудистой области, обнаружены многочисленные липидные капли (рисунок 2 Б).
Ядра эндотелиоцитов имели продолговатую форму, умеренно гипертрофированы, заполнены конденсированными гранулами гетерохроматина, формирующих объемные скопления вдоль внутренней ядерной мембраны. Цитоплазма эндотелиоцитов представлена узким ободком, в ней сосредоточены немногочисленные цитоплазматические органеллы - митохондрии с просветленным матриксом, цистерны гранулярной и агранулярной эндоплазматической сети. Данные изменения свидетельствуют об обратимых дистрофических процессах в клетке.
Рисунок 2. Ультраструктурная организация микроциркуляторного русла миокарда крыс при моделировании
метаболического синдрома, х8000 (А), Х10000 (Б): А - отёк перикапиллярного пространства, Б - липидные капли в интерстиции миокарда, 1 - перикапиллярный отёк, 2 - эритроцит, 3 - эндотелиоцит, 4 - кардиомиоциты, 5 - липидные капли
С целью более полного исследования и для проведения сравнительного анализа морфологических изменений сосудов микроциркуляторного русла и секреторной активности эндотелия в сыворотке крови экспериментальных животных был определен уровень гормона эндотелия - эндотелина. Данное лабораторное исследование показало, что в группе «Метаболический синдром» произошло достоверное (р < 0,05) снижение уровня данного показателя относительно значений в контрольной группе (1,50 ± 0,14 нг/мл и 0,98 ± 0,08 нг/мл). Снижение уровня эндоте-лина в первую очередь может быть связано с повреждением эндотелиоцитов. При наличии необратимых морфологических изменений в сосудах микроцирку-ляторного русла низкий уровень данного гормона будет усугублять развитие сосудистого стаза и ишемии.
Заключение. Изменение структурной организации микроциркуляторного русла миокарда экспериментальных крыс при моделировании метаболического синдрома развивается по типу дистрофии. Выражены перикапиллярный отёк, гипертрофия эндотелиоцитов и выбухание их в просвет сосудов, заполнение просвета сосудов эритроцитарными массами и аморфным содержимым, накопление липидов по ходу сосудов микроциркуляторного русла в виде мелкокапельных включений.
При метаболическом синдроме происходит снижение уровня эндотелина, что обусловлено гибелью эндотелиоцитов и в дальнейшем будет приводить к сосудистому стазу и ишемии, что и подтверждается морфологическими исследованиями.
References:
1. CHazova, I.E. Metabolicheskij sindrom / I.E. CHazova, V.B. Mychka // Kardiovaskulyarnaya terapiya i profilaktika. - 2003. - № 3. - S. 32-38.
2. Wyatt, H.R. Update on treatment strategies for obesity / H.R Wyatt // J. Clin. Endocrinol. Metab. - 2013. - Vol. 98, № 4. - P. 1299-1306.
3. Kosygina, A.V. Novoe v patogeneze ozhireniya: adipokiny - gormony zhirovoj tkani / A.V. Kosygina, O.V. Vasyukova // Problemy ehndokrinologii. - 2009. -T. 55, № 1. - S. 44-51.
4. Wieberding, R.G. Retinal vascular calibers and the risk of intracerebral hemorrhage cerebral infarction: the Rotterdam study / R.G. Wieberding [and etc.] // Stroke. -2010. - Vol. 4. - P. 2757-2761
5. Gancheva, S. Experimental models of metabolic syndrome in rats / S. Gancheva [and etc.] // Scripta Scientifica Medica. - 2015. - Vol. 47, № 2. - P. 14-21.
6. Bogolepov, N.N. Metody ehlektronno-mikroskopi-cheskogo issledovaniya mozga / N.N. Bogolepov. - M.: Nauka, 1976. - 70 s.
S.A. Novakovskaya, E.I. Kalinovskaya, A.A. Basalai, E.B. Luzina, I.A. Derevyanko MORPHOLOGICAL FEATURES OF CHANGES IN MICROVASCULATURE VESSELS OF MYOCARDIUM IN METABOLIC SYNDROME (EXPERIMENTAL STUDY)
Institute of Physiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Minsk, Belarus
Summary
Morphological analysis of changes of myocardium blood microvessels in metabolic syndrome rats was carried out. It has showed the change in organization of microvasculature myocardium developed according to the dystrophy type. It was accompanied by a decrease in the level of endothelin. The scientific novelty of the study is in obtainig new conceptions about structural and humoral changes in an organism with metabolic syndrome.
