CC BY
63
УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ СПбГМУ ИМ. АКАД. И. П. ПАВЛОВА • ТОМ XIX • N02 • 2012
12. Hantson P., Duprez T. The value of morphological neuroimaging after acute exposure to toxic substances // Toxicol. Rev. 2006. Vol. 25. № 2. P. 87-98.
13. Lee M. S., Marsden C. D. Neurological sequelae following carbon monoxide poisoning clinical course and outcome according to the clinical types and brain computed tomography scan findings // Movement Disorders. 1994. № 5. P. 550-558.
14. Quan L. et al. Intranuclear ubiquitin immunoreactivity in the pigmented neurons of the substantia nigra in fire fatalities // Int. J. of Leg. Med. 2001. Vol. 114. № 6. P. 310-315.
15. Uemura K. et al. Apoptotic and necrotic brain lesions in a fatal case of carbon monoxide poisoning // Forensic. Science Int. 2001. Vol. 116. № 3. P. 213-219.
РЕЗЮМЕ
Л. В. Петров, И. Ю. Салова
Характеристика очаговых изменений головного мозга при остром отравлении окисью углерода
На основании собственных 44 судебно-медицинских исследований случаев отравлений окисью углерода (СО), закончившихся смертью в стационаре, изучены условия, способствующие развитию ишемических некрозов головного мозга и их преимущественная локализация. Установлено, что ведущими факторами, способствующими развитию ишемических некрозов,
являются длительность пребывания пострадавших в атмосфере с повышенным содержанием СО и время, прошедшее от момента удаления пострадавшего от источника СО до начала оказания специализированной медицинской помощи. При этом преобладают симметрично расположенные ишемические очаги в подкорковых ядрах.
Ключевые слова: окись углерода, судебная медицина, ише-мические некрозы головного мозга.
SUMMARY
L. V. Petrov, I. Y. Salova
Description of the nidal alterations in the cerebrum in acute carbon monoxide poisoning
The authors describe the conditions promoting development of ischemic necroses in the cerebrum and their preferential localization on the basis of their own investigation of CO fatal poisoning (44 cases). The main factors promoting development of ischemic necroses have been found to be the duration of staying of the victims in the atmosphere of high concentration of CO, and the length of time of their transportation from the source of CO to the place of specialized medical aid. Predominating here are the symmetrically located ischemic nidi in the subcortical nuclei.
Key words: carbon monoxide, forensic medicine, cerebrum ischemic necroses.
© М. Г. Рыбакова, И. А. Кузнецова, 2012 г.
УДК 616.1-036.885-092
М. Г. Рыбакова, И. А. Кузнецова
ПАТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ВНЕЗАПНОЙ СЕРДЕЧНОЙ СМЕРТИ
Кафедра патологической анатомии Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И. П. Павлова
В настоящее время общепризнано, что причиной внезапной сердечной смерти (ВСС) может быть различная сердечно-сосудистая патология (ССС), ведущее место среди которой занимает ишемическая болезнь сердца (ИБС) [4, 9]. Среди всех причин ВСС ИБС составляет до 80 %, а до 15 % - некоронарогенные заболевания, в том числе первичные и вторичные кардиомиопатии, миокардиты, кардионейропатии [2-4, 7, 9, 10]. Повреждения в миокарде могут протекать по механизмам некроза и апоптоза, тем не менее роль программированной клеточной гибели в патогенезе заболеваний сердца с развитием ВСС остается не вполне изученной [1, 5]. Идентификация морфологических маркеров апоптоза может способствовать более глубокому представлению об изменениях в миокарде при ВСС у больных с различной патологией сердечно-сосудистой системы.
Существуют заболевания с вовлечением ССС, обуславливающие развитие ВСС, патогенетические механиз-
мы которых спорны [11, 13-15]. В частности, отложения амилоидных депозитов в сердце определяют многообразие структурно-функциональных изменений при ЛЬ-ами-лоидозе (АЗ), что приводит к различным клиническим проявлениям с возможным внезапным летальным исходом. Предполагается, что растворимые префибрилляр-ные агрегаты амилоида, находящиеся в равновесии с его фибриллярной формой, способны запускать апоптоз и обеспечивать прямое цитотоксическое действие. Пре-фибриллярные агрегаты, обладая низкой устойчивостью, взаимодействуют с мембранами клеток через открытые гидрофобные участки, дестабилизируя ее. Возможно, данные структуры имеют аминокислотные последовательности, похожие на лиганды для мембранных рецепторов, нарушая работу последних. Повреждающим воздействием префибриллярных агрегатов на мембрану служит их агрегация с формированием структур, напоминающих поры, которые встраиваются в мембрану кар-диомиоцитов и нарушают клеточный ионный гомеостаз. При этом дисбаланс ассоциированных с мембраной протеинов способствует продукции свободных радикалов (НАДФН-оксидаза и цитохром Р450-редуктаза), что приводит к оксидативному стрессу и увеличению концентрации внутриклеточного кальция [12]. Выраженные ионные нарушения могут составлять основу электрической нестабильности сердца и, соответственно, вызывать ВСС [6, 8]. Непосредственными финальными механизмами ВСС являются фибрилляция желудочков, «первичная» асистолия и электромеханическая диссоциация [2, 9].
ОРИГИНАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Целью настоящего исследования явилось выявление апоптоза и внутренних механизмов его регуляции в вы-сокодифференцированной ткани миокарда при различных вариантах ВСС больных ИБС, первичными и вторичными кардиомиопатиями.
Проведен клинико-морфологический анализ 76 случаев ненасильственной смерти людей, умерших в течение 6 часов от начала сердечного приступа или внезапно. В клинической документации оценены пол, возраст, причина смерти больных, а в протоколе вскрытия - стадия и степень атеросклероза артерий сердца, наличие гипертрофии и рубцовых изменений миокарда. Выделены группы исследования: 1 группа - ИБС, 2 группа - различные фенотипы первичных кардиомиопатий, 3 группа - системный амилоидоз (ЛЬ). Отобраны случаи со сходной топографией зоны повреждения - субэндокардиальной и трансмуральной областей задней стенки левого желудочка и межжелудочковой перегородки. Контролем служил миокард умерших людей, причиной смерти которых явилось кровоизлияние в головной мозг. Для исследования применяли гистологические окраски гематоксилином и эозином, гематоксилином - основным фуксином -пикриновой кислотой (ГОФП) по Пе, пикрофуксином по ван Гизону, конго красным, иммуногистохимические реакции с моноклональными антителами к десмину, р53, Ьах, срр32, Ьс12, к, 1, Р-компоненту амилоида (фирмы «ДАКО»), поляризационная микроскопия, морфометри-ческий и статистический методы. Для регистрации апоп-тозноизмененных кардиомиоцитов использовали ТЦМЕЬ-метод, основанный на выявлении формирующихся разрывов ДНК вследствие активации эндонуклеаз.
На основании сравнительного анализа клинических данных, обзорной микроскопии срезов, окрашенных гематоксилином и эозином, основным фуксином по Ли, поляризационной микроскопии и ИГХ-реакции с антителами к десмину были выделены следующие подгруппы в 1 группе исследования в зависимости от времени, прошедшего от начала болевого синдрома до биологической смерти: 0-1 час, 1-3 часа, 3-6 часов, 12-24 часа и более 24 часов. Учитывая малоинформативность морфологических проявлений повреждения зоны ишемии первых двух подгрупп, материалом исследования служили образцы миокарда, изменения в котором зарегистрированы электрокардиографически.
Многими исследователями отмечается большая прогностическая ценность возрастного критерия у лиц, входящих в группу риска в отношении ВСС, у больных с ИБС. В проведенном исследовании соотношение мужчин и женщин составляло 5:1, средний возраст 62 года. Причем в возрасте до 55 лет внезапная коронарная смерть преобладает у мужчин, в возрасте от 55 до 65 лет происходит выравнивание между мужчинами и женщинами в соотношении 1:1, а после 65 лет происходит увеличение смертности среди женщин. Во всех случаях отмечался неравномерный атеросклеротический стеноз коронарных сосудов от 50 до 80 %, признаки тромбоза не описаны. Во всех наблюдениях описана гипертрофия сердца (420±35 г)
с дилатацией полости левого желудочка. У 30 % внезапно умерших людей отмечен очаговый кардиосклероз в зад-не-перегородочной области - зоне локализации проводящих путей сердца.
В миокарде умерших людей в течение 6 часов от начала болевого сердечного приступа выявлены острые ише-мические повреждения кардиомиоцитов (субсегментарные контрактуры, внутриклеточный миоцитолиз и глыб-чатый распад миофибрилл) на фоне отека интерстиция миокарда и расстройства кровообращения в виде неравномерного кровенаполнения капилляров миокарда, диапе-дезных кровоизлияний из расширенных сосудов. В 40 % наблюдений было обнаружено сочетание контрак-турных повреждений кардиомиоцитов с диссоциацией мышечных волокон, а в 45 % наблюдений была определена волнообразная деформация кардиомиоцитов. Максимальный объем изменений в кардиомиоцитах, индуцированных ишемией, выявлен к 6-12 часам от начала болевого синдрома. При этом отмечалась гетерогенность повреждения сердечной мышцы - ишемизированные фрагменты располагались диффузно и локализовались преимущественно вокруг сосудов с косвенными признаками спазма.
При исследовании препаратов, окрашенных гематоксилином и эозином, а также методом по Ли, ярких классических морфологических признаков апоптоза не выявлено. Подвергшиеся апоптозу кардиомиоциты вследствие ишемии погибают без типичной конденсации хроматина, но с выраженной деградацией ДНК. «Пузырчатость» ядерной мембраны - один из существенных морфологических признаков программированной клеточной гибели - наблюдается редко. Обращают на себя внимание КМЦ с увеличенной цитоплазмой и набухшими гипер-хромными ядрами, представленными скоплением разнокалиберных округлых телец, окруженных мембраной. Такие изменения фиксировались на ранних стадиях ишемии и достигали максимального значения к 6-ти часам от начала болевого синдрома.
Программированная клеточная гибель в миокарде, констатированная ТЦМЕЬ-методом, протекает асинхронно. Апоптозно-измененные кардиомиоциты рассеяны диффузно либо расположены группами. Выявлена закономерность распределения апоптоза в миокарде при ишемии в зависимости от времени болевого синдрома -при ВСС мышечные клетки с апоптозноизмененными ядрами расположены мозаично и чередуются с группами неизменных кардиомоцитов. Максимальный апоп-тозный индекс в миокарде людей, страдавших ИБС и умерших внезапно, зарегистрирован к 6-ти часам от начала болевого стенокардитического синдрома. При появлении четкой зоны ишемии и некроза (болевой синдром 24 часа и более) апоптозноизмененные карди-омиоциты локализовались группами вокруг зоны повреждения. Следует отметить, что показатели апоп-тозного индекса падали с увеличением срока инфаркта и появлением нейтрофильно-макрофагальной инфильтрации.
УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ СПбГМУ ИМ. АКАД. И. П. ПАВЛОВА • ТОМ XIX • №2 • 2012
Выявлены положительные корреляционные связи между апоптозным индексом и площадью контрактур-ных изменений в ишемической стадии инфаркта миокарда. При исследовании препаратов, обработанных ТЦМЕЬ-методом, зоны с контрактурными повреждениями мышечных клеток и апоптозноизмененные кардиомиоциты совпадали. Вероятно, апоптоз и контрактурные изменения могут являться проявлениями одной цепи повреждений, развивающихся в миокарде вследствие ишемии и приводящих к развитию острой миокардиальной недостаточности и, соответственно, ВСС.
Максимальные показатели экспрессии срр 32 определены к 6-ти часам от начала болевого синдрома, причем реакция носила мозаичный характер и была более интенсивной в кардиомиоцитах с конденсированным хроматином в ядрах. Между показателями интенсивности экспрессии срр32 и апоптозным индексом установлена умеренная положительная корреляционная связь.
Экспрессия гена р53 выявлялась лишь в единичных кардиомиоцитах людей, умерших внезапно. Некоторые авторы связывают активацию гена р53 с регулированием гипоксия-индуцированного апоптоза в кардиомиоцитах. Кроме того, белок р53 способен увеличивать транскрипцию Ьах и подавлять Ьс12, а также может оказывать влияние на ренин-ангиотензивную систему. Данные наших исследований не подтверждают принципиального значения р53-индуцированного апоптоза в кардиомиоцитах при ишемии.
Экспрессия гена Ьс12 обнаружена в цитоплазме кардиомиоцитов, расположенных преимущественно вокруг зоны ишемии, что можно расценивать как немаловажный патофизиологический процесс при гипоксии, защищающий миоциты от гибели путем апоптоза. Особенностью полученных результатов явилась экспрессия белка Ьс1 2 в декомпенсированных кардиомиоцитах, которым требуется сверхэкспрессия антиоксидантного антигена, блокирующего апоптоз в миоцитах и повышающего устойчивость к действию индукторов программированной клеточной гибели.
Нарастание интенсивности экспрессии антигена Ьах отмечена к 6-ти часам от начала болевого синдрома, при этом выявлена умеренная отрицательная корреляционная связь в этой группе с экспрессией белка Ьс12. Отрицательная умеренная корреляционная связь определена и между показателями интенсивности экспрессии Ьах и Ьс1 2 в периинфарктной области в миокарде умерших людей с болевым синдромом длительностью около 24 часов. С прогрессированием повреждения и появлением лейкоцитарно-макрофагальной инфильтрации экспрессия данных антигенов снижалась.
В группе больных, страдавших первичной кардио-мопатией (гипетрофической, дилатационной, аритмоген-ной правожелудочковой) и умерших внезапно, при морфологическом исследовании подтверждены различные фенотипы заболеваний на основании существующих современных критериев данной патологии [2-4]. В миокарде при всех вариантах кардиомиопатий выявлены единич-
ные мышечные клетки с выраженным ядерным полиморфизмом и косвенными морфологическими признаками программированной клеточной гибели с особенностями протекания ее в кардиомиоцитах - отсутствием пу-зырчатости ядерной мембраны и типичной конденсации хроматина, но с наличием выраженной деградацией ДНК. Апоптозноизмененные кардиомиоциты располагались диффузно.
Диагноз ЛЬ-амилоидоза был подтвержден морфологически при наличии масс в миокарде с типичными свойствами амилоида - конго-положительных с эффектом двойного лучепреломления в поляризованном свете, наличии дискразии (соотношение к = 7:1) и обязательной экспрессии Р-компонента амилоида. Средний возраст умерших составил 62 года, доминировали мужчины. Первичный амилоидоз клинически характеризовался постепенным нарастанием бивентрикулярной миокардиальной недостаточности с сохранной или сниженной в различной степени функцией левого желудочка сердца. У 3-х больных смерть наступила внезапно во сне, у 2-х - внезапно после кратковременной потери сознания, в 4-х случаях причиной смерти явилась тромбоэмболия легочной артерии. Во всех наблюдениях была отмечена кардиоме-галия с массой сердца в среднем 470,0±20,0 г, толщиной стенки левого желудочка 2,1 ±0,3 см, правого - 0,5±0,1 см. Полости сердца расширены, хотя дилатация полостей выражена по-разному - от умеренной до значительной. Миокард при ЛЬ-амилоидозе плотный, темно-красный с множественными диффузными белесоватыми и желтоватыми выступающими и западающими очагами. При гистологическом исследовании были типичны массивные отложения амилоидных депозитов во всех отделах сердца с превалированием межмышечной и периваскулярной их локализации. Амилоидные массы отодвигают мышечные клетки, вызывая их неравномерное перерастяжение. Глыбчатые массы амилоида располагались не только вокруг сосудов всех калибров и типов, но и в их стенке равнозначно в правых и левых отделах сердца. Амилоидные массы в небольшом количестве располагались минимально и в интерстиции между кардиомиоцитами. В 3-х наблюдениях мелкие амилоидные депозиты определялись в волокнах проводящей системы сердца.
Апоптоз в кардиомиоцитах при ЛЬ-амилоидозе не обнаружен. Выявлена лишь минимальная экспрессия гена Ьс12 в перерастянутых кардиомиоцитах, расположенных вокруг массивных амилоидных масс. Экспрессия антигена срр32, вах и р53 полностью отсутствует.
Таким образом, проведенные исследования подтверждают участие апоптоза в повреждении кардиомиоци-тов при ишемии. Преобладание программируемой клеточной гибели в первые 6 часов от начала болевого приступа может быть основой электрической нестабильности миокарда и причиной ВСС при ишемии. Учитывая, что ткань миокарда является функциональным синцитием, можно предполагать, что диффузное и мелкоочаговое распределение апоптозноизмененных кардиомиоцитов является морфологическим обоснованием превалирова-
ОРИГИНАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
ния у больных в клинической картине нарушений ритма, а также может представлять собой структурную основу электрической нестабильности сердца с развитием фатальных аритмий. Нарушения ритма и, в первую очередь, фибрилляция желудочков являются одной из основных причин ВСС. Очаговая локализация апоптозноизмененных кардиомиоцитов в периинфарктной зоне, возможно, способна расширить зону некроза. Наличие единичных апоп-тозноизмененных кардиомиоцитов при первичных карди-омиопатиях приводит к регенераторно-пластической недостаточности сердца с последующей гибелью миоцитов. Вероятно, у данных больных апоптоз максимально измененных кардиомиоцитов с выраженным полиморфизмом ядер выполняет в большей степени компенсаторно-приспособительные функции для сохранения жизнеспособности других мышечных клеток сердца. Тем не менее нарушения пластического обеспечения кардиомиоцитов и, как следствие, угнетение их внутриклеточной регенерации может составлять патогенетическую основу значительного числа кардиомиопатий и быть причиной ВСС.
Отсутствие апоптоза в кардиомиоцитах, расположенных вокруг амилоидных масс при системном амилоидо-зе, подчеркивает антигенную мимикрию амилоида и его невосприимчивость окружающими мышечными клетками. Развитие ВСС у больных, страдавших первичным ами-лоидозом, возможно при вовлечении в патологический процесс проводящей системы сердца с возникновением различных нарушений ритма.
Таким образом, современный подход к изучению механизмов гибели кардиомиоцитов позволил представить разную степень участия апоптоза в ВСС, обусловленную ИБС, первичными или вторичными кардиомиопатиями. Программированная клеточная гибель миоцитов является немаловажным патогенетическим фактором в развитии ВСС и в первые часы ишемии представляет преобладающую форму смерти кардиомиоцитов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Залеский В. Н., Гавриленко Т. Н., Фильченков А. А. Апоптоз при ишемии/реперфузии миокарда // Врачебне дело. 2002. № 1. С. 8-15.
2. Кактурский Л. В. Внезапная сердечная смерть. М., 2000. 270 с.
3. Кактурский Л. В. Внезапная сердечная смерть: современное состояние проблемы // Архив патологии. 2005. № 3. С. 8-11.
4. Кактурский Л. В., Рыбакова М. Г., Кузнецова И. А. Внезапная сердечная смерть // Библиотека патологоанатома. 2007. С. 87.
5. ЛушниковЕ. Ф., ЗагребинВ. М. Гибель клеток: апоптоз. М.: Медицина, 2001. 190 с.
6. Новиков В. П. Инфаркт миокарда: патогенез, фармакотерапия, профилактика. СПб.: Лань, 2000. 336 с. (Мир медицины).
7. Стратий В. Н. Внезапная смерть в структуре летальности при сердечно-сосудистых заболеваний на догоспитальном этапе // Скорая мед. помощь. 2003. № 2. С. 43-44.
8. Целлариус Ю. Г., Семенова Л. А., Непомнящих Л. М. Очаговые повреждения и инфаркт миокарда. Световая, поляризационная и электронная микроскопия. Новосибирск, 1980. 72 с.
9. Цфасман А. 3. Внезапная сердечная смерть (и ее профессиональные аспекты). М.: МЦНМО, 2003. 302 с.
10. Fagundes M. L. et al. Arrhythmogenic cardiomyopathy of the right ventricle. Predictive value of Q-T interval dispersion to assess arrhythmogenic risk and sudden death // Arg. Bras. Cardiol. 2000. № 75 (2). P. 115-124.
11. Gil V. M. Myocardial viability in ischemic ventricular dysfunction // Rev. Port Cardiology. 1999. Vol. 18. № 4. P. 17-22.
12. Keyur B. et al. Amyloidosis and the Heart // Arch. Intern. Med. 2006. № 166. P. 1805-1813.
13. Kushwaha S. S., Fallon J. T., Fuster V. Restrictive cardiomyopathy // N. Engl. J. Med. 1997. Vol. 336. № 4. P. 267-275.
14. RobertsR. Molecular genetics: cardiac disease and risk-related genes // Clin. Cardiol. 1995. Vol. 18 (Suppl. IV). P. 13-19.
15. Tamburro P., Wilber D. Sudden death in idiopathic dilated cardiomyopathy // Am. Heart J. 1992. Vol. 124. P. 1035-1045.
РЕЗЮМЕ
М. Г. Рыбакова, И. А. Кузнецова
Патогенетические механизмы внезапной сердечной смерти
Проведен анализ роли апоптоза кардиомиоцитов в развитии внезапной сердечной смерти больных, страдавших ИБС, первичными и вторичными кардомиопатиями. Программированная клеточная гибель миоцитов является немаловажным патогенетическим фактором в развитии ВСС и в первые часы ишемии представляет преобладающую форму смерти кардиомиоцитов. Первичные кардиомиопатии характеризуются наличием единичных апоптозноизмененных мышечных клеток сердца с выраженными признаками полиморфизма. При AL-амилоидозе апоптоз в кардиомиоци-тах, расположенных вокруг массивных амилоидных отложений, отсутствует. Развитие ВСС у больных с системным амилоидозом возможно при вовлечении в патологический процесс проводящей системы сердца.
Ключевые слова: внезапная сердечная смерть, каридиомио-циты, апоптоз.
SUMMARY
M. G. Rybakova, I. A. Kuznetcova
Pathogenetic basis of sudden cardiac arrest
The paper deals with the role of cardiomyocyte apoptosis in sudden cardiac arrest (SCA) in the patients with ischemic heart disease, and with primary and secondary cardiomyopathy. Programmed apoptosis of myocytes is a significant pathogenetic factor in the development of SCA and during the first hours of ischemia it is the predominant form of cardiomyocyte apoptosis. Primary cardiomyopathy is characterized by the presence of isolated apoptosis changed cardiac muscle cells with pronounced signs of polymorphism. In AL amyloidoses there were no signs of apoptosis in cardiomyocytes around massive amyloid deposits. In the patients with systemic amyloidoses sudden cardiac arrest is possible only in case of the cardiac conduction system pathology.
Key words: sudden cardiac arrest, cardiomyocytes, apoptosis.
