Влияние табачной интоксикации на сердечно-сосудистую систему в эксперименте

Курение сигарет рассматривается как один из факторов, неблагоприятно влияющих на здоровье [1—6]. В основе патогенеза поражения сердечно-сосудистой системы лежат несколько механизмов: прямое повреждение эндотелиоцитов сигаретным дымом и опосредованные механизмы воздействия — трансформация моноцитов в макрофаги секретирующего типа и выработка ими цитокинов, образование антител к гликопротеинам табака и секреция медиаторов повреждения [3, 4]. Выкуривание даже одной сигареты в день приводит к увеличению частоты сердечных сокращений, сердечного индекса, повышению потребности миокарда в кислороде, ослабляет эндотелийзависимую вазодилатацию [2, 3].

Цель исследования — изучить влияние табакокурения на сердечно-сосудистую систему.

В эксперименте использованы 40 беспородных белых крыс-самцов: контрольная группа (n=10) и три группы подопытных крыс. Животные контрольной группы не подвергались действию табачного дыма. Животные 1-й группы (n=10) находились в атмосфере табачного дыма 7 дней, животные 2-й группы (n=10) — 14 дней, животные 3-й группы (n=10) — 21 день.

В камере (V — 0,3 м³) сжигали по 2 сигареты утром и вечером. Расчет дозы никотина и времени основаны на описанной ранее методике [7]. Животных выводили из эксперимента углекислым газом в соответствии с международными правилами работ с экспериментальными животными (Counsil of Europe, 1986), принципами гуманности, изложенными в директивах Европейского сообщества (86/609/ЕЕС). Извлекали сердце, фиксировали в 10%-ном нейтральном формалине, обезвоживали в спиртах восходящей концентрации и заливали в парафин, окрашивали гематоксилином и эозином. Подсчет клеток проведен с применением программы SigmaScan Pro5 (Sigma, США) и микроскопа для лабораторных исследований Axio Scope A1 (Carl Zeiss Microscopy GmbH, Германия), × 400. Статистический анализ проведен в программе Statistica 10.0 (StatSoft Inc., США). Применены ранговый дисперсионный анализ Фридмана и конкордация Кендалла.

При окраске гематоксилином и эозином у крыс контрольной группы кардиомиоциты определялись в виде плотно упакованных параллельных пучков, ядра гиперхромные, имели удлиненно-овальную форму, располагались в центре цитоплазмы (рис. 1, а, на цв. вклейке). У крыс 1-й группы в сердце значительных деструктивных изменений не было. Визуально отмечалось типичное строение кардиомиоцитов, в разных полях зрения определялись полнокровные сосуды (рис. 1, б) и мелкие кровоизлияния.

При оценке данных S (µm²) просвета сосудов выявлено увеличение показателей на 41,5% по сравнению с показателями у животных контрольной группы (рис. 2). Ранговый ДА Фридмана и конкордации Кендалла =15,68000 (p<0,00008), коэффициент конкордации =0,31360, средний ранг r=0,29959.

Рис. 1. Микроскопическая картина.

а — миокард у контрольных животных; б — сладжированные эритроциты в просветах сосудов у животных 1-й группы. Окраска гематоксилином и эозином, ×400.

Рис. 2. S (µm²) просвета сосудов и среднее свечение интенсивности сосуда у обследованных животных.

Ранговый дисперсионный анализ Фридмана и конкордация Кендалла.

У животных 2-й группы кардиомиоциты в миокарде располагались в пучках с различной ориентацией, определялась гомогенизация цитоплазмы кардиомиоцитов с оттесненными ядрами на периферию, отмечался интерстициальный отек миокарда, в сосудах эритроцитарные сладжи (рис. 3 на цв. вклейке). В строме выявлялись мелкие клеточные инфильтраты. В стенках сосудов микроциркуляторного русла отмечалось умеренное плазматическое пропитывание, которое сочеталось с полнокровием и присутствием единичных мелкофокусных периваскулярных кровоизлияний, состоящих из эритроцитов, имеющих четкие контуры. При анализе S (µm²) сосудов отмечалось уменьшение показателей на 38,4% по сравнению с показателями у животных контрольной группы, на 40,2% по сравнению с показателями у животных 1-й группы (p<0,000001) (см. рис. 2).

Рис. 3. Микроскопическая картина миокарда у животных 2-й группы.

а, б — гомогенизация цитоплазмы кардиомиоцитов, ядра оттеснены на периферию, интерстициальный отек, полнокровие сосудов. Окраска гематоксилином и эозином, ×400.

Ранговый дисперсионный анализ Фридмана и конкордация Кендалла =35,28000 (p<0,00000), коэффициент конкордации =0,70560, средний ранг r=0,69959.

У животных 3-й группы отмечались полнокровные сосуды микроциркуляторного русла с присутствием в просвете отдельных капилляров эритроцитарных стазов с явлениями сладж-феномена (рис. 4 на цв. вклейке).

Рис. 4. Микроскопическая картина миокарда у животных 3-й группы.

а, б — участки скопления эритроцитов в сосудах миокарда. Окраска гематоксилином и эозином, ×400.

Местами выявлялось исчезновение поперечной исчерченности миофибрилл, их волнообразная структура, умеренно выраженная вакуолизация и гомогенизация цитоплазмы, мелкие кровоизлияния сохранялись в просветах сосудов (рис. 5 на цв. вклейке). Кое-где определялась неравномерность просвета сосудов. Выявлялись гипертрофированные кардиомиоциты с палочковидными, овоидными или круглыми ядрами, некоторые из них были пикнотичными. В отдельных миоцитах ядра имели полигональную форму с перинуклеарным просветлением саркоплазмы. При анализе S (µm²) сосуда выявлено, что показатели снизились на 37,1% по сравнению с показателями у животных контрольной группы, на 38,9% по сравнению с показателями у животных 1-й группы, на 35,9% по сравнению с показателями у животных 2-й группы (p<0,000001) (см. рис. 2).

Рис. 5. Микроскопическая картина миокарда у животных 3-й группы.

а, б — умеренно выраженная гомогенизация цитоплазмы кардиомиоцитов, интерстициальный отек, полнокровие сосудов. Окраска гематоксилином и эозином, ×400.

Ранговый дисперсионный анализ Фридмана и конкордация Кендалла =35,28000 (p<0,000001), коэффициент конкордации =0,70560, средний ранг r=0,69959.

В разных полях зрения можно было видеть набухшие, местами фрагментированные кардиомиоциты, с полиморфными ядрами, отмечалось острое венозное полнокровие; в артериях и артериолах отмечался спазм, наблюдалось плазматическое пропитывание стенок с периваскулярным отеком.

Воздействие токсических веществ на сердечно-сосудистую систему приводит к тяжелым последствиям. Например, кровоизлияния и гиперемия, очаговые разрушения мышечных волокон выявлены в миокарде крыс при введении доксорубицина в дозе 2 мг на 1 кг массы тела внутрибрюшинно в течение 4 нед [8]. В табачном дыме содержится ряд токсичных веществ, включая полициклические ароматические углеводороды, специфичные для табака нитрозамины, альдегиды, монооксид углерода, цианистый водород, оксиды азота, бензол, толуол, которые оказывают повреждающее действие на клетки и ткани. В представленном исследовании впервые описана гистологическая картина изменений в сердечно-сосудистой системе при табачной интоксикации у подопытных животных в ранние сроки эксперимента. Следует отметить, что уже после 7-го дня эксперимента возникают начальные проявления на уровне сосудистой системы, проявляющиеся вазодилатацией, полнокровием и мелкими кровоизлияниями. По мере увеличения продолжительности табачной интоксикации происходит вазоконстрикция, вероятно, приводящая к тканевой гипоксии, нарушению микроциркуляции. Развивается интерстициальный отек миокарда, связанный с повышенной проницаемостью сосудов. Отмечается вакуолизация цитоплазмы кардиомиоцитов, интерстициальный отек, стертость поперечной исчерченности. В кардиомиоцитах выявлена набухшая цитоплазма, полиморфные по форме и размерам ядра. По морфологическим признакам представленные изменения можно отнести к таковым при острой сердечной недостаточности. Следует отметить, что даже при относительно небольшой по продолжительности табачной интоксикации формируются патологические изменения в сердечно-сосудистой системе.

Гистологическими критериями повреждения сердечно-сосудистой системы в условиях табачной интоксикации являются вазоконстрикция, нарушение кровообращения, сопровождающиеся полнокровием и кровоизлиянием, плазматическое пропитывание стенок сосудов с периваскулярным отеком, вакуолизация, фрагментация мышечных волокон.

Финансирование. Работа выполнена без задействования грантов и финансовой поддержки от общественных, некоммерческих и коммерческих организаций.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.