Егорова И.Ф.

ФГБУ "Научный центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева" РАМН, Москва

Пеняева Е.В.

ФГБУ "Научный центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева" РАМН, 121552 Москва

Бокерия Л.А.

Научный центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева РАМН, Москва; Институт биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова, Москва

Изменения Z-дисков миофибрилл в кардиомиоцитах у больных с аномалией Эбштейна

Журнал: Архив патологии. 2015;77(6): 3-8

Просмотров : 7

Загрузок :

Как цитировать

Егорова И. Ф., Пеняева Е. В., Бокерия Л. А. Изменения Z-дисков миофибрилл в кардиомиоцитах у больных с аномалией Эбштейна. Архив патологии. 2015;77(6):3-8. https://doi.org/10.17116/patol20157763-8

Авторы:

Егорова И.Ф.

ФГБУ "Научный центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева" РАМН, Москва

Все авторы (3)

В кардиомиоцитах (КМЦ) правых отделов сердца у больных c аномалией Эбштейна обнаружены специфические изменения структуры Z-дисков миофибрилл, которые проявлялись локальными расширениями Z-дисков в виде бус или отложением Z-материала вдоль миофибрилл [1]. Подобные нарушения структуры Z-дисков миофибрилл в мышечных клетках описаны лишь в единичных наблюдениях.

Цель исследования — изучить изменения Z-дисков миофибрилл в КМЦ у больных с аномалией Эбштейна, установить корреляции этих изменений с особенностями состояния других структур КМЦ и клиническими характеристиками больных.

Материал и методы

Исследование выполнено на материале интраоперационных биопсий миокарда правого предсердия (ПП), правого желудочка (ПЖ) и атриализованной части правого желудочка (АЧПЖ) у 41 больного с аномалией Эбштейна типов В и С по классификации A. Carpentier и соавт. [2] в возрасте от 9 мес до 57 лет (хирург — акад. РАН Л.А. Бокерия). Материал фиксировали в 2,5% растворе глутарового альдегида и 1% параформальдегида в 0,1 М фосфатном буфере (рН 7,4) с постфиксацией в 1,5% растворе четырехокиси осмия, заливали в аралдит. Ультратонкие срезы контрастировали уранилацетатом и цитратом свинца, изучали в электронном микроскопе Philips CM 100 при увеличении в 8000—15 000 раз. Корреляцию структурных изменений КМЦ друг с другом и с клиническими параметрами больных выявляли с помощью критерия Спирмена при уровне значимости р<0,05.

Результаты

КМЦ правых отделов сердца у больных с аномалией Эбштейна имели в целом обычное строение, но демонстрировали некоторые особенности. Ядро клеток со слабо или резко изогнутой нуклеолеммой обычно располагалось в центре клетки, но в отдельных случаях было сдвинуто под сарколемму. В саркоплазме части клеток в околоядерной зоне наблюдали цистерны и пузырьки комплекса Гольджи, а также канальцы шероховатого эндоплазматического ретикулума. Миофибриллы занимали основную часть саркоплазмы. В некоторых областях клеток присутствовали правильно расположенные миофибриллы с четкой структурой саркомеров, в других областях миофибриллы располагались не параллельно, иногда демонстрировали сдвиг регистра расположения саркомеров в соседних миофибриллах. Во многих миофибриллах отмечены зоны разной протяженности с нарушением структуры саркомеров, в том числе с расширением Z-дисков, отсутствием М-полос или полным отсутствием дисков, часто с резко уменьшенной длиной саркомеров. У большинства больных в КМЦ регистрировали небольшие очажки сборки миофибрилл из миофиламентов, лежащих, как правило, рядом с полисомами. В отдельных КМЦ под сарколеммой на некотором протяжении наблюдали отложения Z-материала. Между миофибриллами цепочками или скоплениями располагались митохондрии, которые имели конденсированное или реже — ортодоксальное состояние. Содержание гликогена в КМЦ варьировало, часто было умеренным. У большинства больных в КМЦ присутствовали отложения липофусцина, капли жира, вакуоли, отдельные миелиновые тельца, гликогеносомы. В редких случаях в КМЦ обнаружены аутофагосомы. Каналы Т-системы в КМЦ у части больных слабо или умеренно расширены. В некоторых КМЦ зарегистрированы множественные вставочные диски, латеральные контакты.

В КМЦ ПП были выявлены специфические предсердные гранулы, отсутствовавшие в клетках ПЖ и АЧПЖ. В то же время множественные вставочные диски, расширенные каналы Т-системы, а также сдвинутые под сарколемму ядра были более характерны для КМЦ ПЖ и АЧПЖ, чем КМЦ ПП [1].

В единичных КМЦ ПП, ПЖ и АЧПЖ у большинства больных обнаружены специфические изменения Z-полос миофибрилл, которые проявлялись локальными симметричными расширениями Z-полос в виде бус (обозначили Z-1) (рис. 1) или отложениями Z-материала вдоль миофибрилл, длина которых составляла часть саркомера, саркомер или несколько саркомеров (обозначили Z-2) (рис. 2). В некоторых КМЦ одновременно присутствовали нарушения Z-дисков обоих типов (см. рис. 2, а). Изменения Z-полос миофибрилл по типу Z-1 и Z-2 в КМЦ чаще встречали в ПП (у 62 и 67% больных соответственно), чем в ПЖ (у 14 и 24% больных) и АЧПЖ (у 21 и 25% больных). В КМЦ ПП наличие изменений Z-полос по типу Z-1 и Z-2 прямо коррелировало друг с другом (r=0,34, p=0,037), что особенно четко проявлялось у больных младше 10 лет (r=0,82, p=0,006).

Рис. 1. Симметричные расширения Z-дисков в виде бус (Z-1) в КМЦ ПП у больных с аномалией Эбштейна. а — локальные расширения нескольких соседних Z-дисков (указаны стрелками) и нечеткая структура саркомеров в околоядерной зоне КМЦ. Больной Г., 9 лет. ×11 000; б — единичные округлые расширения трех соседних Z-дисков (указаны стрелками), отложения Z-материала под сарколеммой (указаны штриховыми стрелками). Больная Ш., 16 лет. ×15 000; в — мелкие локальные расширения Z-дисков (указаны стрелками). Больной Т., 25 лет. ×15 000; г — отложения Z-материала в виде бусин округлой (указаны стрелками) или неправильной (указаны штриховой стрелкой) формы. Больной С., 6 лет. ×11 000; д — множественные крупные и мелкие локальные расширения двух соседних Z-дисков (стрелки) с нарушением структуры саркомеров в околоядерной зоне КМЦ. Больная Ш., 12 лет. ×15 000; е — очаг изменения миофибрилл с множественными расширениями нескольких Z-дисков (указаны стрелками) и нарушением структуры саркомеров в околоядерной зоне КМЦ. Больная Ш., 12 лет. ×15 000.

Рис. 2. Продольные отложения Z-материала (Z-2) в КМЦ ПП у больных с аномалией Эбштейна. а — продольное распространение Z-материала вдоль миофибриллы длиной менее 1 саркомера (указано стрелкой) и симметричные расширения Z-дисков (Z-1) (указаны штриховыми стрелками) в одном КМЦ. Больной Т., 25 лет. ×15 000; б — в соседних КМЦ продольные отложения Z-материала длиной в 1 саркомер (указано стрелкой) и в полсаркомера (указано штриховой стрелкой). Больной З., 1 год. ×15 000; в — продольные отложения Z-материала разной длины и формы (указаны стрелками). Больной З., 1 год. ×11 000; г — продольное отложение Z-материала длиной в 1 саркомер (указано стрелкой). Больной С., 6 лет. ×15 000; д — массив Z-материала распространяется вдоль КМЦ на несколько саркомеров (указан стрелкой), доходит до вставочного диска и продолжается в соседнем КМЦ. Больной С., 6 лет. ×6500; е — продольные отложения Z-материала (указаны стрелкой) имеют разную длину и причудливую форму. Больной З., 1 год. ×8400.

Локальные расширения Z-полос по типу бус (Z-1) могли быть бо́льшими (см. рис. 1, б, д, е) или меньшими (см. рис. 1, в) по размеру, иметь симметричную округлую (см. рис. 1, б) или слегка неправильную форму (см. рис. 1, г). Они располагались на Z-полосе по одному (см. рис. 1, б, г) или группами (см. рис. 1, а, д, е). Данные изменения обычно присутствовали сразу на нескольких соседних Z-дисках, формируя небольшой очаг, в котором, как правило, наблюдали дезорганизацию миофиламентов в саркомерах (см. рис. 1, д, е). Нарушения Z-полос миофибрилл по типу бус часто регистрировали рядом с ядром клетки. Изменения Z-1 в КМЦ АЧПЖ более характерны для больных с увеличенным диаметром КМЦ АЧПЖ (r=0,68, p=0,002). В КМЦ ПП всех больных и КМЦ ПЖ больных старше 10 лет нарушения Z-1 коррелировали с отложением Z-материала под сарколеммой (r=0,39, p=0,014 и r=0,78, p=0,001 соответственно).

Нарушения Z-полос в виде бус в КМЦ АЧПЖ чаще отмечали у больных с повышенным кардиоторакальным индексом (r=0,52, p=0,018), а в КМЦ ПП у больных старше 10 лет при сниженной фракции выброса левого желудочка (r=–0,54, p=0,004).

Продольные отложения Z-материала (Z-2) в миофибриллах сильно варьировали по размеру и форме (см. рис. 2). Они могли выглядеть как язык, отходящий от Z-диска вглубь одного из саркомеров, достигая или не достигая соседнего Z-диска (см. рис. 2, а—г). Отложения Z-материала могли выходить за пределы одного саркомера, иногда формируя массивные электронно-плотные тела длиной в несколько саркомеров (см. рис. 2, д, е). Следует отметить, что в отдельных случаях массивные Z-2-отложения содержали диффузные участки с несколько меньшей электронной плотностью (см. рис. 2, д, е). У больных старше 10 лет нарушения Z-2 в КМЦ ПЖ обратно коррелировали с присутствием латеральных контактов (r=–0,58, p=0,031), а в КМЦ АЧПЖ — множественных вставочных дисков (r=–0,66, p=0,004). В КМЦ АЧПЖ у больных старше 10 лет, а также в КМЦ ПЖ, у всех больных структуры Z-2 чаще встречали при наличии в клетках очагов миофибрилл с нарушенной структурой саркомеров (r=0,67, p=0,003 и r=0,48, p=0,026 соответственно).

Нарушения Z-дисков по типу Z-2 в КМЦ ПП достоверно чаще наблюдали у больных с синдромом Вольфа—Паркинсона—Уайта (r=0,35, p=0,031): продольные отложения Z-материала в КМЦ ПП выявлены у всех больных с синдромом Вольфа—Паркинсона—Уайта и у 60% больных без этого синдрома.

Обсуждение

Нарушения Z-полос миофибрилл в КМЦ у больных аномалией Эбштейна описаны впервые. Электронно-плотные отложения Z-материала в КМЦ выявлены лишь в единичных наблюдениях, в частности у больных с дилатационной кардиомиопатией [3], у которых Z-тельца по локализации и особенности ультраструктуры напоминали симметричные расширения Z-дисков в виде бус (Z-1), обнаруженные у больных с аномалией Эбштейна.

Изменения Z-полос миофибрилл с необычным отложением Z-материала описаны в скелетных мышцах у больных с разными формами врожденных миопатий. Признаки кардиомиопатии у этих больных отмечали часто, но не всегда [4]: они были типичны для одних больных [5—7], но отсутствовали у других [8, 9].

В скелетных мышцах изменения Z-дисков миофибрилл с отложением Z-материала описаны у больных с миофибриллярными миопатиями при мутации генов белков Z-диска: десмина, αВ-кристаллина, миотилина, филамина С, белков ZASP и Bag3 [4—7, 10, 11], а также титина, мутация генов которого приводит к врожденной миопатии с ранней дыхательной недостаточностью (hereditary myopathy with early respiratory failure — HMERF) [8, 9].

Изменение ультраструктуры Z-дисков с отложением электронно-плотного материала описано также в скелетных мышцах при нарушениях белков, расположенных в зоне тонких миофиламентов у больных немалиновой миопатией с мутацией гена скелетного α-актина [12] или небулина [13], у мышей на модели немалиновой миопатии с мутацией гена скелетного α-актина [14], у мышей, гетерозиготных по мутации гена, кодирующего белок рианодинового рецептора (RyR1) [15].

Отложения Z-материала, выявленные в скелетных мышцах, очень гетерогенны. Z-тела, обнаруженные в КМЦ у больных аномалией Эбштейна, не были им идентичны, но несколько напоминали некоторые из них по форме и локализации. Так, например, отложения Z-материала по типу Z-1 в КМЦ у больных с аномалией Эбштейна, судя по представленным в публикациях фотографиям, имели сходство с некоторыми Z-телами в скелетных мышцах при мутации гена скелетного α-актина (фото в публ. [12, 14]) или небулина (фото в публ. [13]). Тела Z-2 у больных с аномалией Эбштейна частично напоминали электронно-плотные отложения в скелетных мышцах при мутациях гена титина (фото в публ. [8, 9]) или белка рианодинового рецептора (фото в публ. [15]). Вместе с тем следует отметить существенное различие по количеству Z-телец: в скелетных мышцах отложения Z-материала были, как правило, многочисленными и присутствовали в широких областях саркоплазмы [8, 9, 14], в то же время у больных с аномалией Эбштейна нарушения Z-полос обнаружены лишь в редких небольших по площади очажках и только в единичных КМЦ. При этом нарушения Z-полос миофибрилл в скелетных мышцах авторы обсуждали как ранние изменения, которые на более глубокой стадии заболевания приводили к появлению в мышечных волокнах областей полной дезорганизации саркомеров с накоплением аутофагических вакуолей [4, 9, 10]. В то же время для КМЦ у больных с аномалией Эбштейна очаги дезорганизации саркомеров с формированием аутофагосом в целом были не типичны, но единичные небольшие по площади очажки с аутофагосомами и остаточными тельцами встретились у 4 больных (рис. 3).

Рис. 3. Область КМЦ ПП с дезорганизацией миофибрилл, заполненная мелкими митохондриями, миелиновыми тельцами (указаны стрелками), аутофагосомами и остаточными тельцами (указаны штриховыми стрелками). Больной С., 6 лет. ×6500.

Аномалия Эбштейна, как установлено, может быть связана с генетическими факторами [16—20]. Выявленные в КМЦ у этих больных специфические ультраструктурные изменения Z-полос позволяют предположить, что у больных с аномалией Эбштейна имеются мутации генов белков, участвующих в организации Z-дисков миофибрилл.

Выводы

1. В единичных КМЦ у больных с аномалией Эбштейна имеются редкие специфические ультраструктурные изменения Z-полос миофибрилл с локальными расширениями Z-полос в виде бус или с отложением Z-материала разной длины вдоль саркомера.

2. Определенное сходство ультраструктурных изменений Z-полос в КМЦ у больных с аномалией Эбштейна и нарушениями Z-полос в скелетных мышцах при мутациях генов саркомерных белков позволяет предположить наличие мутации генов белков, участвующих в организации Z-дисков миофибрилл КМЦ.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: И.Ф.Е.

Сбор и обработка материала: Л.А.Б., Е.В.П., И.Ф.Е.

Статистическая обработка данных: И.Ф.Е., Е.В.П.

Написание текста: И.Ф.Е.

Редактирование: И.Ф.Е.

Конфликт интересов отсутствует.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail