CC BY
27
ПАТ0М0РФ0Л0Г1Я
© Орел ю. м.
УДК 611. 127:616. 379-008. 64]-076. 4-092. 9 Орел Ю. М.
СУБМ1КР0СК0П1ЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕМ0М1КР0ЦИРКУЛЯТ0РН0Г0 РУСЛА М10КАРДУ Л1В0Г0 ШЛУН0ЧКА ПРИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬН0МУ
ЦУКР0В0МУ Д1АБЕТ1
Державний вищий навчальний заклад «Тернопшьський державний медичний ушверситет ¡меш I. Я. Горбачевського М03 УкраГни» (м. Тернопшь)
orel_y@mail.ru
Досл\дження виконано у ДВНЗ «Терноп\льський державний медичний ун\верситет ¡мен\ I. Я. Горбачевського МОЗ Укра!ни» в рамках науково-дослщно! м\жкафедрально! теми «Кгмнко-морфолопчы зм\ни систем орган\зму при цукровому д\абет\ \ тирео-пат\ях у в\ковому аспект!», № державно! реестраци 0107и004455.
Вступ. На даний час проблема цукрового д\абе-ту (ЦД) - глобальний виклик, що сто!ть перед люд-ством. Поширенють ц1е! недуги, яка займае одне з пров\дних м\сць серед причин захворюваност\, ¡н-валщизацп \ смертност\ населення багатьох кра!н св\ту, набула характеру епщемп [1, 12]. Прогноз ЦД значною м\рою визначаеться ускладненнями з боку серцево-судинно! системи, котр\ в б\льшост\ випад-к\в в\д\грають пров\дну роль у патогенез! \ танатоге-нез\ [5, 11]. Ступ\нь вираженост\ структурно-функц\-ональних зм\н орган\в кровооб\гу при ЦД залежить в\д ц\лого ряду фактор\в, серед яких адаптац\йно-компенсаторн\ можливост\, стан нейрогумораль-но! регуляци тощо. У значн\й м\р\ ц\ чинники визна-чаються в\ковими особливостями орган\зму [2, 3]. Патоморфолог\я серця при ЦД детально описана в науков\й л\тератур\, зокрема й субм\кроскоп\чн\ зм\ни. Однак, при цьому б\льше уваги прид\лялося структурним елементам м\окарда [6, 8], в той же час особливост\ ремоделювання гемом\кроциркулятор-ного русла серця на субкл\тинному р\вн\ оргаызаци потребують подальшого вивчення.
Мета дослщження. Проанал\зувати особли-вост\ ультраструктурно! реорган\зац\! та оц\нити ¡н-тенсивн\сть компенсаторно-пристосувальних \ де-структивних процес\в у гемом\кроциркуляторному русл\ л\вого шлуночка б\лих щур\в р\зного в\ку при експериментальному (стрептозотоцин\ндуковано-му) ЦД.
0б'ект I методи дослщження. Досл\ди виконано на 54 б\лих нел\н\йних щурах-самцях, яких утримували у стандартних умовах в\вар\ю. Розпо-д\л на дв\ досл\джуван\ групи по 24 тварин зд\й-снювався за в\ковим критер\ем, зг\дно класифкаци I. П. Западнюка та ¡н. [4]: тварини дорепродуктив-ного в\ку (ДРВ) - 1,5-2-м\сячн\, статевонезр\л\, по-чаткова маса (90 ± 10) г; тварини репродуктивного в\ку (РВ) - 5-6-м\сячн\, статевозр\л\, початкова маса (190± 10)г
Цукровий д\абет моделювали шляхом одноразового внутр\шньоочеревинного введення стрептозо-тоцину («81дта», иЭА), розведеного безпосередньо перед ¡н'екц\ею в 0,5 мл 0,1 молярного цитратного буфера (рН 4,5), в доз\ 6 мг на 100 г маси т\ла тварини [10]. Експеримент вважався усп\шним, якщо ви-никала ст\йка глюкозем\я понад 14 ммоль/л. Щурам контрольно! групи - 8 гризун\в - ¡нтраперитонеаль-но вводили 0,5 мл 0,1 молярного цитратного буфера (рН 4,5). Ус\ тварини перед ¡н'екц\ею голодували протягом 12 годин.
По 8 щур\в кожно! дослщжувано! групи виводи-ли з експерименту через 1, 2 \ 3 м\сяц\ шляхом де-капггаци. Ман\пуляц\!, що могли спричинити б\ль, проводились п\д анестез\ею, для чого використо-вувався еф\рний наркоз. Ус\ досл\дження виконано з дотриманням положень «бвропейсько! конвенци про захист хребетних тварин, як\ використовують-ся для експеримент\в та з ¡ншою науковою метою» \ «Загальних етичних принцип\в експеримент\в на тваринах» [9].
Препарати м\окарда л\вого шлуночка для елек-тронно! м\кроскоп\! готували зг\дно загально-прийнятих методик. Досл\дження проводилося на електронному м\кроскоп\ ПЕМ-125 К при р\зних збтьшеннях.
Результати дослщжень та 'Гх обговорення. Субм\кроскоп\чно в м\окард\ л\вого шлуночка через 1 м\сяць п\сля початку експерименту заф\ксовано суттев\ зм\ни з боку м\кроциркуляторного русла у тварин обох в\кових груп (рис. 1).
Просв\ти деяких гемокап\ляр\в були звужен\ \ пе-реповнен\ форменими елементами кров\, ¡нших -розширен\ \ спустошен\. При цьому в щур\в ДРВ зву-ження просв\ту кап\ляр\в було б\льш виражене, що у поеднанн\ з агрегац\ею формених елемент\в кров\ е причиною руйнування судин \ виникнення плазмора-г\й. Ядра ендотел\оцит\в були зб\льшен\ в розм\рах, з переважним вм\стом еухроматину в кар\оплазм\ \ по-м\рною к\льк\стю ¡нваг\нац\й кар\олеми. Цитоплазма б\льшост\ ендотел\альних кл\тин була набрякла, про-св\тлена, з великою к\льк\стю п\ноцитозних пухирц\в, що св\дчило про посилення обм\нних процес\в через ендотел\й гемокап\ляр\в. В\дм\чався набряк базаль-но! мембрани ендотел\ю кап\ляр\в, по периметру вона мала локальн\ потовщення. Так\ зм\ни базаль-но! мембрани також част\ше зустр\чалися у тварин
ПАТОМОРФОЛОГ1Я
ДРВ, за даними л\тератури це одна з характерних ознак розвитку д\абетичноТ м\кроанг\опат\Т [7, 13]. Плазма кров\ у просв\т\ кап\ляр\в характеризувалась п\двищеною осм\оф\л\ею.
Описан\ патолог\чн\ зм\ни через 2 м\сяц\ п\сля введення стрептозотоцину прогресували (рис. 2).
У м\окард\ спостер\гались кап\ляри з розшире-ними \ звуженими просв\тами, а також в\дм\чалась виражена мозаТчн\сть будови ендотел\альних кл\-тин: частина з них були набрякл\, з просв\тленою цитоплазмою, \нш\ - мали менш\ розм\ри \ щ\льний цитоплазматичний матрикс. К\льк\сть п\ноцитозних пухирц\в у цитоплазм\ ендотел\оцит\в була р\зною. Базальна мембрана ендотел\ю б\льшост\ кап\ля-р\в була нер\вном\рно потовщена майже по всьому периметру, з поодинокими д\лянками порушення ТТ ц\л\сност\, що св\дчило про прогресування м\кро-анг\опат\Т. В\зуал\зувалися осередки, що характеризувалась високою осм\оф\л\ею. Част\ше так\ явища в\дм\чалися у щур\в ДРВ. Ядра ендотел\оцит\в були б\льших розм\р\в, пор\вняно з \нтактними тварина-ми, та мали глибок\ \нваг\нац\Т кар\олеми. Так\ зм\ни ендотел\альних кл\тин гемокап\ляр\в е причиною звуження Тх просв\ту, що призводить до пог\ршення гемом\кроциркуляц\Т м\окарда, його \шем\Т \ некрозу.
Отже, при двом\сячн\й тривалост\ стрептозото-цин\ндукованого ЦД спостер\гаються б\льш глибо-к\, пор\вняно з попередн\м терм\ном досл\дження, деструктивн\ явища з боку гемокап\ляр\в м\окарда, що обумовлюе реорган\зац\ю внутр\шньокл\тинноТ структури кард\ом\оцит\в. При сп\вставленн\ резуль-тат\в у двох експериментальних групах \нтенсивн\сть таких зм\н б\льша у щур\в ДРВ.
Максимально розгорнута картина патолог\чних зм\н кл\тинних ультраструктур в\дм\чалася на ф\-нальному етап\ експерименту. Через 3 м\сяц\ ст\йкоТ г\перглюкозем\Т гемокап\ляри м\окарда л\вого шлу-ночка зазнавали суттевоТ деструкц\Т (рис. 3).
Просв\ти б\льшост\ кап\ляр\в внасл\док р\зкого набряку ендотел\альних кл\тин були звужен\. Спо-стер\гався виражений перикап\лярний набряк. В\д-м\чалось значне потовщення, м\сцями розщеплення базальноТ мембрани ендотел\ю кап\ляр\в, порушення зв'язк\в м\ж ендотел\оцитами, ядра яких були п\кнотично зм\нен\. Цитоплазма ендотел\альних кл\тин мала р\зну електронну щ\льн\сть, ендотел\о-цити з просв\тленою цитоплазмою м\стили невели-ку к\льк\сть органел \ м\кроп\ноцитозних пухирц\в. Звуження просв\ту кап\ляр\в на тл\ описаних зм\н, що част\ше спостер\галося у тварин ДРВ, викликае нев\дпов\дн\сть м\ж масою м\окарда \ ефективним кровопостачанням, що призводить до зриву адап-тац\йних механ\зм\в. В результат\ поглиблення роз-лад\в гемодинам\ки розвиваються б\льш виражен\ дистроф\чн\ зм\ни кард\ом\оцит\в.
Висновки.
1. Стрептозотоцин\ндукований цукровий д\а-бет у б\лих щур\в призводить до неспециф\чноТ реорган\зац\Т кап\ляр\в м\кроциркуляторному русла м\окарду л\вого шлуночка. При цьому розвиваеться
Рис. 1. Фрагмент гемокапшяра мюкарда л1вого шлуночка щура репродуктивного в1ку при модельованому
ЦД, 1 мюяць в1д початку експерименту. Базальна мембрана гемокап1ляра (1), просв1т гемокап1ляра (2), п1ноцитозн1 пухирц1 (3). Електронна м1крофотогра-ф1я. Зб. 25000.
Рис. 2. Фрагмент кард1ом1оцита \ гемокапшяра м1о-карда л1вого шлуночка щура дорепродуктивного в1ку при модельованому ЦД, 2 мюящ в1д початку експерименту. Ядро ендотел1оцита з ¡нвапнацтми кар1олеми (1), конгломерат м¡тохондр¡й (2), м¡оф¡брили (3).
Електронна м^рофотографш. Зб. 17000.
Рис. 3. Фрагмент кардюмюцита ¡ гемокап¡ляра м¡о-карда лшого шлуночка щура дорепродуктивного в^ при модельованому ЦД, 3 мюяц в¡д початку експерименту. Ядро ендотел¡оцита (1), м¡оф¡брили (2), мгго-хондрГГ (3). Електронна м¡крофотограф¡я. Зб. 15000.
nATOMOPOOËorm
KOMnëeKC flecTpyKTMBHMX 3MÍH eHflOTeniouèTiB i 6a3aëbHOÏ MeMÔpaHè.
2. Ha yëbTpacTpyKTypHOMy piBHi 6inibi±i BèpaœeHi naTOëoriHHi HBMùa b reMOMiKpouèpKynaTopHOMy pycni npè TpèBaëié rinepmiêeMiÏ BiflMinaraTbca y TBapèH flo-penpoflyKTMBHoro Biêy, npè ubOMy b flèHaMiui eêcne-pèMeHTy cnOcTepiraeTbca HapocTaHHH flecTpyKTMBHMX 3MiH.
3. PeopraH¡3au¡fl reMOMiKpouèpKynaTopHoro pycna MioKapfly niâoro wnyHOHKa npè cTpenTO-3OTOUMHiHflyKOBaHOMy uyêpoBOMy fliaôeTi cynpoBO-
flxyeTbca 3ByxeHH^M npocâiTy KaninapiB. HacniflKOM Uboro e 3HMxeHH^ eôeKTMBHocTi KpoBonocTaHaHHH cepueBoro M'^3a 3 po3BMTKOM iweMiÏ, flècTpoôiHHMX i aëbTepaTMBHMX 3m¡h KapflioMiouMTiB.
nepcneKTMBM noflaëbrnMX flocëiflœeHb. 3 MeTora po30MpeHH^ OTpèMaHOÏ ¡HÔopMauiÏ flouinbío npoBecTè flMÔepeHuiéoBaHMM aían¡3 ynbTpacTpyK-TypHèx 3m¡h ¡HiiiMX cKJiaflOBMX eneMeHTiB MKpouèpKy-ë^TopHoro pycna Mioêapfla (apTepionè, BeHynè) npè MOfleëbOBaHOMy Ufl, a TaKoœ flocniflèTè éMOBipíi Bifl-míhhoctí uèx 3m¡h y TBapèH pi3HOÏ cTaTTi.
ËiTepaTypa
1. AMeTOB A. C. BnèHHèe npoTMBOflèaôeTMHecKoé Tepanèè Ha pècK pa3BMTèfl cepfleHHO-cocyflècTbix 3a6oneBaHèé è mx oc-ëoxHeHué y ôoëbHbx caxapHbM flèaôeTOM 2-ro Tèna / A. C. AMeTOB, O. n. ÏbHHbix, H. A. HepHUKOBa // TepaneBTèHecKèé apxMB. - 2010. - № 8. - C. 71-75.
2. BoflHap 3. 3. MopôoMeTpnHHi noKa3HMKè MioKapfla niâoro wnyHOHKa ùypiB p¡3Horo Biêy npè eKcnepèMeHTanbHOMy uy-KpoBOMyfliaôeTi / 3. 3. BoflHap, C. B. TpaH PoconoBcbKa // 3flo6yTKè KniHiHHOÏ i eKcnepèMeHTanbHOÏ MeflèUèHè. - 2011. -№ 1 (14). - C. 28-33.
3. Byflpeéêo O. A. OcoôëHBocTi MaHiôecTauiÏ uyêpoBoro fliaôeTy 1 Tèny y fliTeé i niflniTKiB / O. A. Byflpeéêo // EHflOKpèHonorm.
- 2010. - T. 15, № 1. - C. 71-79.
4. ËlaôopaTopHbie œèBOTHbie. Pa3BefleHèe, coflepœaHèe, ècnonb3OBaHèe b aêcnepuMeHTe / È. n. 3anaflHioK, B. È. 3anafl-hiok, E. A. 3axapnfl, B. B. 3anaflHioK. - Ê. : Bèùa WKona, 1983. - 383 c.
5. ËeœeHKO r. O. BnnèB ¡HcyniHOTepaniÏ Ha cTaH cepueBO-cyflèHHOÏ cècTeMè y fliTeé, XBopMX Ha uyêpoBèé fliaôeT / r. O. Ëe-œeHKO, I. B. PyflHSBa, O. 6. ÏawKOBa // ÊniHiHHa eHflOKpèHonorm Ta eHflOKpèHHa xipyprm . - 2011. - № 1 (34). - C. 53-56.
6. Mopôoëorufl pa3BHBaioùerocfl cepflua (cTpyKTypa, ynbTpacTpyKTypa, MeTa6onè3M) / B. A. ÊO3ëOB, È. B. Tâepfloxneô, È. C. 0noHbKa, B. fl. MèwanoB. - flHenponeTpoBcK, 1995. - 220 c.
7. CeprieHKO B. O. ÏaToreHe3 fliaôeTMHHOÏ KapflioMionaTiÏ (ornafl niTepaTypè Ta BëacHMX flocëiflœeHb) / B. O. CeprieHKO, O. O. CeprieHKO, A. C. 6ó¡mob // XypH. AMH ÔKpaÏHM. - 2010. - T. 16, № 2. - C. 225-244.
8. Tpan-PocoëOBcbKa C. B. YëbTpacTpyKTypm ocoôëHBocTi peopraH¡3au¡í tmïobmx KapflioMiouMTiB ëiBoro rnëyHOHKa npn rineprëiKeMiÏ / C. B. Tpan-PocoëOBcbKa // TaëMUbKMé ëiKapcbKMé bíchmk. - 2013. - T. 20, № 1 (h. 2). - C. 81-84.
9. 3TMHecKèie npnHunnbi npn paôoTe c ëaôopaTopHHMM xmbothhmm / B. E. HaflaeB, O. A. Êy3bMMHa, È. O. Êy3bMMHa m flp.] // EKcnepMMeHTaëbHa i KëiHiHHa MeflMUMHa. - 2008. - № 3. - C. 162-164.
10. Abu-Abeeleh M. Induction of Diabetes Mellitus in Rats Using Intraperitoneal Streptozotocin : A Comparison between 2 Strains of Rats / M. Abu Abeeleh, Z. B. Ismail, S. A. Abu-Halaweh // European Journal of Scientific Research. - 2009. - Vol. 32, № 3.
- P. 398-402.
11. Fang Z. Y Diabetic cardiomyopathy : evidence, mechanisms, and therapeutic implications / Z. Y Fang, J. B. Prins, T. H. Marwick // Endocr. Rev. - 2004. - Vol. 25 (4). - P. 543-67.
12. Global prevalence of diabetes : estimates for the year 2000 and projections for 2030 / S. Wild, G. Roglic, A. Green [et al.] // Diabetes Care. - 2004. - № 27. - P. 1047-1053.
13. Voulgari C. Diabetic cardiomyopathy : from the pathophysiology of the cardiac myocytes to current diagnosis and management strategies / C. Voulgari, D. Papadogiannis, N. Tentolouris // Vascular Health and Risk Management. - 2010. - № 6. -P. 883-903.
ÓflK 611. 127:616. 379-008. 64]-076. 4-092. 9
CÓBMIKPOCKOniHHA XAPAKTEPMCTMKA TEMOMIKPOUMPKyflflTOPHOrO PYCËA MIOKAPfly ËIBO-rO 0ËÔHOHKA ÏPM EKCÏEPMMEHTAËbHOMy UÓKPOBOMÓ fllABETI
Opeë №. M.
Pe3№Me. PoôoTa npècB^HeHa flooniflxeHHio ocoôëèBocTeé cTpyKTypHOÏ nepeôyflOBè Ha cyÔMkpocKoniHHO-My p¡BH¡ reMOMÍKpounpKynflTopHoro pycna MioKapfly niâoro wnyHOHKa ôinèx ùypiB npè cTpenTO3OTOUMH¡HflyKO-BaHOMy uyKpoBOMy fliaôeTi. floBefleío, ùo npè flaíié naTonoriÏ Mae Micue HecneuèôiHHa peopraH¡3au¡^ reMOKa-nin^piB MioKapfly niâoro mnyHOHKa, po3BèBaraTbca flecTpyKTèBHi 3m¡hm eHflOTeniouèTiB i 6a3anbHOÏ MeMÔpaHè. Ïpè ubOMy y ùypiB flopenpoflyKTèBHoro B¡Ky naTonoriHHi ^Bèùa 6inbm BèpaœeHi, nopiBH^HO 3 TBapèHaMè penpo-flyKTèBHoro B¡Ky. PeopraH¡3au¡fl MiKpouèpKyn^TopHoro pycna MioKapfly cynpoBOflxysTbca 3ByxeHH^M npocâiTy Kanin^piB, HacniflKOM hoto e 3HèxeHHH eôeKTèBHocTi KpoBonocTaHaHH^ cepueBoro M'^3a 3 po3bmtkom imeMiÏ, flècTpoôiHHèx i anbTepaTèBHèx 3m¡h KapflioMiouMTiB.
Kë№HOBi cëOBa: uyêpoBèé fliaôeT, MioKapfl, MiKpouèpKyn^TopHe pycno, cyÔMiêpocêoniHHa xapaKTepècTMKa.
ПАТ0М0РФ0Л0Г1Я
УДК 611. 127:616. 379-008. 64]-076. 4-092. 9
СУБМИКРОСКОПИЧЕСКИА ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕМ0МИКР0ЦИРКУЛЯТ0РН0Г0 РУСЛА МИОКАРДА ЛЕВОГО ЖЕЛУД0ЧКА ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬН0М САХАРН0М ДИАБЕТЕ
0рел Ю. М.
Резюме. Работа посвящена изучению особенностей структурной перестройки на субмикроскопические уровне гемомикроциркупяторного русла миокарда левого желудочка белых крыс при стрептозото-цининдуцированном сахарном диабете. Доказано, что при этой патологии наблюдается неспецифическая реорганизация гемокапилляров миокарда левого желудочка, развиваются деструктивные изменения эндо-телиоцитов и базальной мембраны. При этом у крыс дорепродуктивного возраста патологические явления более выражены, чем у животных репродуктивного возраста. Реорганизация микроциркуляторного русла миокарда сопровождается сужением просвета капилляров, вследствие чего снижается эффективность кровоснабжения сердечной мышцы с развитием ишемии, дистрофических и альтернативных изменений кардиомиоцитов.
Ключевые слова: сахарный диабет, миокард, микроциркуляторное русло, субмикроскопическая характеристика.
UDC 611. 127:616. 379-008. 64]-076. 4-092. 9
The Submicroscopic Character of Left Ventricle's Microcirculation in Experimental Diabetes
Orel Yu. M.
Abstract. Introduction. The prognosis of diabetes depends a lot on complications that develop in cardiovascular system. The intensity of these complication relies on many factors, among which age plays an important role. The indicators of heart microcirculatory system remodeling on subcellular level need farther exploring.
Research objective. Analysis of ultrastructural reorganization features and intensity estimation of compensatory-adaptive and destructive processes in the left ventricle blood circulation of white rats of different age due to experimental (streptozotocin inducted) diabetes.
Research subject and methods. The research was conducted with 54 white male rats, which were divided into two groups upon age: animals of prereproductive and reproductive years. The diabetes was modelled by onetime intraperitoneal injection of streptozotocin ("Sigma", USA) in the dose 6 mg upon 100 g of weight. The experiment was considered successful if stable glycaemia 14 mmoll/l and more was reached. The animals were carried out of experiment after 1, 2 and 3 months. The further investigation was done with an electronic microscope with variable magnification.
Research results and their discussion. In one month after experiment there could be observed in the myocardium of left ventricle some capillaries narrowing (mostly among the rats of prereproductive years) and dilatation of others. The nuclei of endotheliocytes were enlarged, the cytoplasm was swelling, lightsome, with lots of pinocytosis bubbles inside. The plasm was osmophilic. These changes had tendention to progress during the second month of experiment, the endotheliocytes were of variable structure: some of them were swelling, enlarged, others were smaller in size and had compact matrix. The basement membrane was thickened unevenly, with interrupted areas. These changes were more observed among the rats of prereproductive age. The nuclei of endotheliocytes were enlarged, capillaries' empty spaces were diminished. The maximum of pathological changes was reached on the third month of experiment. There were noticed the significant swelling of endotheliocytes, thickening and decomposition of the basement membrane, loss of specific connection among endotheliocytes. Their cytoplasm had different electronic density. As the result of hemodynamics' deviation there developed the dystrophy of cardiomyocytes.
Conclusions. Streptozotocin inducted diabetes in white rats leads to nonspecific reorganization of microcirculatory capillaries of the myocardium of left ventricle. The complex of destructive shifts develops. Upon ultrastructural level, more significant destructive changes in microcirculatory system due to hyperglycemia could be observed among the animals of prereproductive age, which increased in dynamics. Within streptozotocin inducted diabetes the reorganization of hemomicrocirculation in left ventricle was followed by the narrowing of capillaries. As a result the efficiency of myocardial blood supply decreases and ischemia, dystrophic and alterative changes in cardiomyocytes develop.
Keywords: diabetes mellitus, myocardium, microcirculation, submicroscopic characteristics.
Рецензент - проф. Гасюк А. П.
Стаття надшшла 05. 03. 2015 р.
