CC BY
10
DOI 10.26724 / 2079-8334-2018-2-64-190-193 УДК 611.127:616.132.2
ПОР1ВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРИ СЕРЦЕВОГО М'ЯЗА ПРИ МОДЕЛЮВАНН1 АТЕРОСКЛЕРОЗУ У КРОЛ1В ТА ЩУР1В
E-mail: grinchak.nata@ukr.net
В данш робот представлен результати G^ii^n^, мжроскотчинх та мiкроморфометричних дослiджень серця щурiв та кролiв в HopMi i при холестериновому атеросклерозi. Стан експериментального атеросклерозу моделювався на бiлих лабораторних щурах-самцях масою 150-200 г. та кролях-самцях породи «шиншила» масою 3,0 -4,7 кг. Кролям холестерин вводили перорально, змшуючи його з тертою морквою i соняшниковою олieю, в дозi 0,5 г/кг маси тша протягом 3 мiсяцiв. Щурам, протягом 30 дшв щоденно вводили холестерол внутршньошлунково за допомогою зонду з оливою, попередньо розчиняючи його в соняшниковш олп, теж в дозi 0,5 г/кг i на тт пригнiчення функцii щитоподiбноi залози 4(6) - Метил-2-тiоурацилом в дозi 12 мг/кг. Встановлено ознаки атеросклеротичних змiн структур серця обох видiв лабораторних тварин при такому моделюванш паталогiчного стану. Гiстологiчне дослiдження як королiв так i щурiв показуе, що в багатьох iнтрамуральних артерiях вiдмiчаються типовi атеросклеротичнi бляшки, яю рiзко звужують просвiт судин, а iнодi спостерiгаeться дифузна лiпiдна шфшьтращя всiх оболонок стiнки судини i повна облiтерацiя ii просвiту. Вказаш змiни судин е причиною шемп та гiпоксii мiокарду.
Ключов! слова: експериментальний атеросклероз, лшди крови мюкард, коронарш артерИ.
Робота е фрагментом НДР „Пошук та розробка нових шляхiв фармакологiчноl корекцй порушень при meuiHHOMy ушкоджент мозку та серця в експериментi " (№ держреестрацн 0112U001939).
У ХХ1 стол1тп спостер1гаеться досить швидка змша способу життя людей, яка пов'язана з1 змшами в iндустрiалiзацii, урбанiзацii. I це в свою чергу сприяло тому, що захворювання людей на серцево-судинш хвороби стали масово проявлятись нав1ть серед населения досить економ1чно розвинених краш. Серед населения Украши, як i в багатьох крашах Свропи, поширешсть хрошчиих хвороб серцево-судиннох' системи е важливою проблемою здоров'я громадян. Зпдио з1 статистичиими даиими Всесв1тньо! оргаиiзацii охороии здоров'я (ВООЗ), у свт щороку помирають вщ серцево-судинних захворювань (ССЗ) близько 9,4 млн. людей. Серед яких 51% населення помирають вщ шсульту i 45% - вщ iшемiчиоi хвороби серця. У зв'язку з цим, у Сврош за кшьюстю померлих людей вщ ССЗ ,Украiиа займае перше мюце [ 12 ]. Аиал1зуючи даш ВООЗ, вщ ССЗ тшьки у 2011-2012 рр. зареестроваио 440 тис. померлих украшщв, а в 2013 рощ близько половини смертей в Украш було зумовлено вщ ССЗ. Серед 43 европейських держав, США i Каиади Украiиа займае 34-те мюце за показииком очшувано! тривалост життя. Вщповщио, це викликано тим, що така складна ситуацп залежить як вщ об'ективиого характеру (ие достатиш матер1альиий р1веиь життя), так i вщ суб'ективиого характеру, а саме вщ вщповщиого способу життя [ 2, 4 ].
Атеросклероз i атеротромбоз судии кровоиосиого русла у переважиш кшькост випадюв е основою патогенезу ССЗ, що в свою чергу призводить до розвитку 1шем1чно! хвороби серця (1ХС) i до цереброваскуляриих захворюваиь в 67,5 % та в 21,8 % випадюв вщповщио. Лише протягом 2009 р. серед украшщв тшьки за звернениям до лшаря зареестроваио бшьше 8,6 мли хворих з 1ХС, ¡з яких пащенпв з1 стеиокард1ею стаиовили бшя 36 %. Особливу заиепокоешсть викликае такий р1веиь «иадсмертиосп», тому що вш мае досить тривалу несприятливу дииамшу, при чому багато людей в Украш помирають вщ ССЗ саме працездатиого вшу. Даш статистики ВООЗ говорять про те, що вщ ССЗ украшщ помирають ие тшьки у 2-4 рази частше, шж населения краш Свропи, але ще й рашше: так, украiиськi чоловши в вщ1 30-45 роюв помирають в 6 раз1в частше, шж в крашах Свросоюзу [ 11 ]. Частота ССЗ почииае р1зко зростати почииаючи ¡з 15-17 роюв. Таким чином даш статистики свiдчать, що 37% працездатиого населения мае р1зиомаштш ССЗ. Дослщжеиия остаишх роюв свщчать, що факторами ризику виникнения 1ХС i атеросклерозу кр1м гшерхолестерииемп е ще й багато шших порушеиь лшщиого спектра [ 5 ]. Це можиа вщиести до гшертриглщеридемп i иизького р1вня холестеролу лiпопротеiиiв високо! щшьиост (ЛПВЩ) у плазм1 кров1 [ 4 ]. Головиа особливють фактор1в ризику полягае в тому, що воии, як правило, шдсилюють дда одии одного, тобто при иаявиост двох фактор1в ризику
© Н. М. Гринчак, Р. П. Шскун, 2018
ймовiрнiсть розвитку атеросклерозу збшьшуеться не в 2, а в 3 i бшьше pa3iB. Вщповщно, будь-яка стратепя профшактики припускае комплексний вплив на ус фактори ризику, якi е у хворого, а штенсившсть втручання i цiльовi рiвнi показникiв (загального холестеролу, холестеролу лшопроте1шв низько! щiльностi (ЛПНЩ), триглiцеридiв залежать вiд сумарного абсолютного ризику розвитку 1ХС i li ускладнень протягом визначеного перiоду [ 2, 7 ]. Тому, вивчення атеросклеротичного процесу в експериментi е актуальною проблемою сучасносп.
Метою нашо! роботи стало порiвняння змiн в серщ щурiв та кролiв при експериментальному холестериновому атеросклерозi.
Матерiали i методи дослщження. Дослiди були проведенi на кролях-самцях породи «шиншила» масою 3,0 - 4,7 кг та щурах-самцях масою 150-200 г. Стан експериментального атеросклерозу (ЕА) моделювався на бших лабораторних щурах-самцях та кролях-самцях за класичною методикою М.М.Анiчкова . Кролям холестерол вводили перорально, змiшуючи його з тертою морквою i соняшниковою олiею, в дозi 0,5 г/кг маси тша протягом 3 мюящв. Щурам протягом 30 днiв щоденно вводили холестерол внутрiшньошлунково за допомогою зонду з оливою, попередньо розчиняючи його в соняшниковш олн, теж в дозi 0,5 г/кг i 4(6) - Метил-2-тiоурацил в дозi 12 мг/кг для пригшчення функцн щитоподiбноl залози. Утримання тварин та експерименти проводилися вiдповiдно до положень «Свропейсько! конвенцн про захист хребетних тварин, як використовуються для експерименпв та iнших наукових цшей» (Страсбург, 1985), «Загальних етичних принцитв експериментiв на тваринах», ухвалених Першим нацюнальним конгресом з бiоетики (Ки!в, 2001). Всi пiддослiднi тварини були роздшеш на 2 групи: 1 - штактна, 2 група - тварини, яким моделювався атеросклероз. По заюнченш дослщу евтаназiю щурiв проводили тд легким ефiрним наркозом шляхом декаттацп, а кролi умертвлялись шляхом передозування тiопенталового наркозу. Пiсля розтину грудно! клiтки забирали серця для подальшого морфологiчного дослiдження. Поперечнi целоlдиновi та парафiновi зрiзи фарбували гематоксилшом i еозином та по Ван Пзону, а замороженi - по Лiзону суданом чорним-В для виявлення загальних лiпiдiв. Мiкрофотографування проводили за допомогою цифрово! фотокамери «Olimpus Е 410» та мшроскопа Olimpus BX 41. Мшроморфометрда коронарних артерiй проводили за методикою С.В. Шорманова [11], визначаючи площу поперечного перерiзу артерш, площу просвiту, зовнiшнiй i внутршнш дiаметр, товщину стiнки та шдекс Вогенворта. Для вимiрювання мiкроморфометричних характеристик артерш використовували програмне забезпечення Quick Photo Micro 2.3 з використанням об'ектива х40 i фотоокуляра х10. Отриманi кiлькiснi показники обробляли статистично з використанням програмного пакету «STATISTIKA». Достовiрнiсть рiзницi мiж незалежними порiвнюваними величинами визначали за допомогою критерiя Стьюдента, а у випадку розподшення вiдмiнного вiд нормального або аналiзу порядкових змiнних використовували Мапп-Whitney U.
Результати дослщження та Тх обговорення. При дослщженш мiокарда тварин з експериментальним атеросклерозом виявленi рiзного ступеня судиннi розлади. Вони проявляються у виглядi повнокрiв'я капiлярiв i вен, периваскулярних крововиливiв, плазматичного просякнення стшок судин, набряку мiжм'язовоl та периваскулярно! тканини. Атеросклеротичнi змiни артерiй характеризуются, в першу чергу, порушенням структури внутршньо1 оболонки судин, що проявляеться ll потовщенням, дифузною iнфiльтрацiею лшщами i пролiферацiею клiтинних елементiв пiдендотелiального шару, що призводить до значного звуження просвiту судин. Гладенькi м'язовi клiтини середньо1 оболонки втрачають властиве !м циркулярне розташування, а !х цитоплазма мiстить лiпiди у виглядi крапель рiзноl величини. В адвентицп судин i периваскулярних просторах виявляються значнi скупчення лiпiдiв.
Гiстологiчне дослщження як королiв так i щурiв показуе, що в багатьох штрамуральних артерiях вiдмiчаються типовi атеросклеротичнi бляшки, яю рiзко звужують просвiт, а iнодi спостерiгаеться дифузна лiпiдна шфшьтращя всiх оболонок стiнки судини i повна облiтерацiя ll просвiту. Найбшьше страждають судини, розмiщенi пiд ешкардом i в папiлярних м'язах. Вказаш змiни судин е причиною шемн та гiпоксil тканин, що сприяе порушенню структури мiокарда у виглядi дифузних i вогнищевих змiн, представлених явищами дистроф^, деструкцil та некробюзу кардiомiоцитiв, а також розростанням строми, що проявляеться збшьшенням вмiсту основно1 речовини i волокнистих структур у мiжм'язових просторах, та накопиченням лшщв в цитоплазмi кардiомiоцитiв i стромi серцевого м'язу, що спостерiгали i iншi дослiдники [1, 7, 8]. Описаш результати пiдтверджуються даними морфометрн судин дрiбного калiбру (табл. 1), при якш виявлено збiльшення площi поперечного перерiзу судин на 56,22% у кролiв, та на 27,5% у щурiв,
зовшшнього дiаметру - на 15,29% у кролiв та на 34,4% у щурiв, площi стiнки - в 2 рази та в 2,25 рази вщповщно , товщини стiнки - на 73,44% у кролiв та на 12,36% - у щурiв , а також шдексу Вогенворта - в 4,24 та в 3 рази вщповщно, спостер^аеться зменшення площi просвiту на 48,68% у кролiв та 16,5% у щурiв у порiвняннi з групою штактних тварин [ 8 ].
Таблиця 1
Морфометричнi параметри iнтрамуральних артерш малого к^бру мшкарда кролiв та щурiв
в нормн та при ЕА (М±т).
Показники К рол1 Щур1
1нтактш Атеросклероз 1нтактш Атеросклероз
Зовн. д1аметр (мкм) 32,51±0,88 37,48±1,28* 74,81±3,94 100,6±4,04*
Площа перер1зу (мкм2) 573,92±45,59 896,57±91,07* 262,4±11,90 333,4±13,02*
Внутр. д1аметр (мкм) 20,61±0,96 16,84±1,58* 53,43±3,52 51,32±3,71
Площа просв1ту (мкм2) 187,04±10,94 95,99±9,39* 182,8±10,19 152,6±4,45*
Товщина стшки (мкм) 5,95±0,49 10,32±0,75* 10,68±0,59 24,63±3,32*
Площа стшки (мкм2) 386,88±26,12 800,58±81,68* 79,63±4,37 180,8±22,05*
1ндекс Вогенворта(%) 203,69±12,52 863,63±74,77* 43,57±3,17 118,4±1,69*
Примiтка. * - достсгарна рiзниця порiвняно з штактною групою (р<0,05).
Для оцiнки ступеня змiн бiохiмiчних показникiв лiпiдного обмiну при розвитку атеросклерозу забирали кров у кролiв i у щурiв. При ЕА в зв'язку з нерiвномiрним розподiлом холестеролу мiж фракщями лшопротеадв виникае необхiднiсть визначення в сироватщ кровi загального холестеролу (ЗХ), лшопротеадв низько! щiльностi (ЛПНЩ), лшопротеадв високо! щiльностi (ЛПВЩ), триглiцеридiв (ТГ), а також розрахунку шдексу атерогенност (1А) (табл. 2).
Таблиця 2
Показники бiохiмiчмого досл1джеммя сироватки крон1 кро. ин та щурiв в мормi та при ЕА (М±т)
Показники Крол1 Щур1
1нтактш Атеросклероз 1нтактш Атеросклероз
Загального холестеролу (мМ/л) 0,88±0,090 4,15±0,460 * 1,435±0,025 4,563±0,203*
Лшопроте!ди низько! щшьност (мМ/л) 1,40±0,030 7,42±0,550 * 0,310±0,030 3,860±0,205*
Лшопроте!ди високо! щшьност (мМ/л) 6,27 ± 0,907 2,84 ± 0,463* 0,680±0,025 0,503±0,026*
Триглщериди (мМ/л) 0,97±0,060 0,94±0,150 0,980±0,065 0,420±0,010*
1ндекс Атерогенност 0,87±0,140 1,55±0,220* 1,120±0,042 8,280±0,614*
Прим1тка. * - достсгарна рiзниця порiвняно з штактною групою (р<0,05).
Бiохiмiчнi дослiдження показали, що експериментальний атеросклероз, викликаний тривалим згодовуванням тваринам холестеролу, призводить до зростання майже всiх вивчених показниюв лiпiдного обмiну. Так у кролиюв спостерiгаеться зростання загального холестеролу - в 5 разiв, лшопротеадв низько! щшьносп - майже в 6 разiв, триглiцеридiв - майже в 3-5 разiв. Вiдповiдно у щурiв спостерiгаеться та сама картина. Так збшьшуються показники загального холестеролу майже в 3 рази, та лшопротеадв низько! щшьносп - майже в 12,5 раза, iндексу атерогенностi - майже в 8 разiв. Рiвень лiпопроте!дiв високо! щiльностi в ходi експерименту прогресивно знижувався. Так, Через мюяць моделювання атеросклерозу, у щурiв з даною патологiею, рiвень лшопроте^дав високо! щiльностi знижуеться на 26% i складае - 0,503±0,026 Ммоль/л, а кролiв - на 45,3%, що в свою чергу складае 2,84 ± 0,463 Ммоль/л.
1. Проведене морфометричне дослщження показало, що на тт введення холестеролу в судинах мюкарда i у кролiв i у щурiв виникають атеросклеротичш змiни коронарних судин i розлади мiкроциркуляцi!, якi i провокують розвиток шемп тканин серця, що в свою чергу призводить до вогнищевих пошкоджень кардiомiоцитiв дистрофiчно-некробiотичного характеру i розвитку кардiосклерозу.
2. При холестериновому навантаженш як у кролiв так i щурiв, виникають порушення лшщного спектру сироватки кровi у виглядi пiдвищення рiвня загального холестеролу, лшопротеадв низько! щiльностi та iндексу атерогенностг
3. Враховуючи односпрямованнiсть i штенсившсть змiн структурних компонентiв серця, а також характерш порушення лiпiдного обмшу сироватки кровi можна стверджувати, що i кролiв i щурiв можливо ращонально використовувати для моделювання ЕА i подальшого дослiдження дi! антиатеросклеротичних засобiв.
Перспектиеи подальших дослгджень. Результати проведеного бiохiмiчного дотдження кровi та дотдження коронарних судин мiокарда при ЕА е перспективным напрямком, осктьки розширюють та уточнюють можливостi дiагностувати та профшактикувати ССЗ.
1. Banzaraksheev VG. Pathophysiological substantiation of the atherogenic dyslipidemia modeling results in rats. Acta biomedica scientifica. 2016; 1 (3): 33-36. [in Russian]
2. Bogatyryova RV. Annual report on the health care system activity results in Ukraine. 2012 year Kiev; 2012. 464 p. [in Ukrainian]
3. Chaplinsky RB. Dislipidemia as a major risk factor for atherosclerosis and coronary heart disease. Bulletin of the Kamyanets-Podilskyi Ivan Ogienko National University. Physical education, sports and human health. 2015; 8: 383-391.
4. Kovalenko VM., Kornatsky VM. Regional medical and social problems of circulatory system diseases. Dynamics and analysis. Kyiv; 2013. 239 p. [in Ukrainian]
5. Kornatskyi VM., Dorogoy AP, Manoylenko TS. Cardiovascular morbidity in Ukraine and recommendations for improving health in the present day conditions. Analytical and statistical manual. Kyiv; 2012. 117 p.
6. Kvitashvili O. Annual report on the health status of the population, the sanitary and epidemiological situation and the results of the health care system activity in Ukraine. 2014; Ministry of Health of Ukraine. Kyiv; 2015. 460 p. [in Ukrainian]
7. Shevchuk TI., Piskun RP., Vasenko TB. Changes in the morphometric characteristics of cardiac vessels in experimental dislipoproteinemia. World of medicine and biology. 2017; 3 (61): 154-157.
8. Shkand TV., Chizh NA., Naumova OV., Sandomirskyi BP. Morphological characteristics of rat heart in the conditions of experimental myocardial necrosis. Morphology. 2013; 7 (2): 84-89.
9. Shormanov SV, Kulikov SV .. Histological and ultrastructural changes of the liver with experimental stenosis of the pulmonary trunk at the decompensation stage. Morphology. 2010; 3: 46-50.
10. Sikora, VZ., Yarmolenko OS. Age features of morphofunctional myocardial transformations in the norm and under the conditions of damaging factors influence (literature review). Journal of Clinical and Experimental Medical Research. 2013; 1 (3): 263-274.
11. Padro T, Cubedo J, Camino S, Bejar MT, Ben-Aicha S, Mendieta G, et. al. Detrimental Effect of Hypercholesterolemia on Higt-Density Lipoprotein Particle Remodeling in Pigs. Journal of the American College of Cardiology. 2017 Jul 11;70(2):165-178.
12. The Concept of the National Program "Healthy Nation for 2012-2016" [Electronic resource] - Access mode: http://zakon2.rada.gov.ua/laws/show/828-2011-% D1% 80.
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРЫ СЕРДЕЧНОЙ МЫШЦЫ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ
АТЕРОСКЛЕРОЗА У КРОЛЕЙ И КРЫС Н Н Гринчак, Р. П. Пискун, Т. И. Шевчук, Т. Б. Васенко
В данной работе представлены результаты биохимических, микроскопических и микроморфометричних исследований сердца крыс и кроликов в норме и при холестериновом атеросклерозе. Состояние экспериментального атеросклероза моделировался на белых лабораторных крысах-самцах массой 150-200 г. и кроликах-самцах породы «шиншилла» массой 3,0 - 4,7 кг. Кроликам холестерин вводили перорально, смешивая его с тертой морковью и подсолнечным маслом в дозе 0,5 г / кг массы тела в течение 3 месяцев. Крысам в течение 30 дней ежедневно вводили холестерол внутрижелудочно с помощью зонда с оливой, предварительно растворяя его в подсолнечном масле, тоже в дозе 0,5 г / кг и на фоне угнетения функции щитовидной железы 4 (6) - Метил-2-тиоурацилу в дозе 12 мг / кг. Установлены признаки атеросклеротических изменений структур сердца обоих видов лабораторных животных при таком моделировании патологического состояния. Гистологическое исследование как к ролей так и крыс показывает, что во многих интрамуральных артериях отмечаются типичные атеросклеротические бляшки, которые резко сужают просвет сосудов, а иногда наблюдается диффузная липидная инфильтрация всех оболочек стенки сосуда и полная облитерация ее просвета. Указанные изменения сосудов является причиной ишемии и гипоксии миокарда.
Ключевые слова: экспериментальный атеросклероз, липиды крови, миокард, коронарные артерии.
Стаття надшшла 20.12.17р.
COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF THE HEART MUSCLE STRUCTURE IN THE SIMULATION OF ATHEROSCLEROSIS IN RABBITS AND RATS N. M. Hrynchak, R P. Piskun, T. I. Shevchuk, T. B. Vasenko
This paper presents the results of biochemical, microscopic and micromorphometric studies of the hearts of rats and rabbits in normal state and in cholesterol atherosclerosis. The experimental atherosclerosis was simulated in white male rats weighing 150-200 g and male chinchilla rabbits weighing 3.0 - 4.7 kg. In rabbits, cholesterol was administered orally, added to grated carrots and sunflower oil, at a dose of 0.5 g/kg body weight for 3 months. In rats, cholesterol was administered by gavage with olive, pre-dissolved in sunflower oil, for 30 days daily, at a dose of 0.5 g/kg and, in the setting of thyroid depression with 4(6) -Methyl-2-thiouracil, at a dose of 12 mg/kg. In this simulation of the pathological condition, the signs of atherosclerotic changes of the heart structures in both types of laboratory animals have been observed. Histological examination of both rabbits and rats shows that many of the intramural arteries developed typical atherosclerotic plaques that result in drastic luminal occlusion, and sometimes there is diffuse lipid infiltration of all layers of the vessel walls and complete lumen obliteration. These changes in blood vessels cause ischemia and myocardial hypoxia.
Key words: experimental atherosclerosis, blood lipids, myocardium, coronary arteries.
Рецеизеит Бшаш С.М.
