Зарубежными и отечественными клиническими специалистами накоплено большое количество данных, свидетельствующих, что часто развивающаяся на догоспитальном этапе и в стационаре гипотензия оказывает мощное негативное воздействие на исходы тяжелой черепно-мозговой травмы (ЧМТ) [1—4]. Причинами артериальной гипотонии у таких пострадавших являются гиповолемия и нарушения центральной регуляции гемодинамики [1, 4, 5].

Последние возникают вследствие распространения дислокационного синдрома на продолговатый мозг с вовлечением в патологический процесс сосудодвигательного центра или при первичном ушибе ствола мозга [1, 5, 6]. Гиповолемия обусловлена шоком и кровопотерей, а также внечерепными повреждениями (переломы костей скелета, повреждения внутренних органов). Известно, что, возникающие первичные структурно-функциональные повреждения мозга при ЧМТ в свою очередь запускают каскад вторичных реакций на молекулярном, клеточном, тканевом, органном, системном и организменном уровнях [7]. Эти реакции вовлекают в патогенез травматической болезни не только первично поврежденные, но и изначально интактные структуры, вызывая дисфункцию основных функциональных систем, участвующих в поддержании гомеостаза [3, 8]. Отдельные авторы [5, 7—11] указывают, что в остром периоде тяжелой ЧМТ наблюдается системное повреждение сосудистого эндотелия, которое имеет неспецифический характер. В исследованиях, посвященных изучению микрорельефа люминальной поверхности эндотелиоцита при ЧМТ, представлена в основном характеристика повреждения сосудистого эндотелия в очаге поражения мозга. Изменения сосудистого эндотелия при критических состояниях имеют неспецифический характер, поэтому логично предположить, что аналогичные нарушения эндотелиоцитов могут формироваться и в микроциркуляторном русле других органов, вызывая их дисфункцию. Для подтверждения этого провели свето- и электронно-микроскопическое исследование компонентов стенки и содержимого просвета капилляров, артериол, венул и кардиомиоцитов миокарда левого желудочка у крыс, перенесших ЧМТ.

Цель исследования — оценить структурные изменения капилляров, артериол, венул и кардиомиоцитов в миокарде крыс, перенесших ЧМТ.

Экспериментальное исследование выполнено на 18 белых нелинейных крысах-самках массой 180—200 г. Содержание животных и проводимые с ними манипуляции осуществляли в соответствии с нормативными документами, представленными в руководстве «Guide for care and use of laboratory animals. ILAR publication, 1996, National Academy Press» и требованиями приказа Минздрава России № 267 от 19.06.03 «Об утверждении правил лабораторной практики в Российской Федерации». Животных фиксировали на планшете. ЧМТ моделировали путем свободного падения груза массой 100 г с высоты 80 см массой на теменно-затылочную область. Приложение механической энергии обеспечивает моделирование сотрясения головного мозга, очаговые повреждения, в том числе ушиб мозга, который сопровождается формированием эпидуральных и/или субдуральных гематом [12]. На 3, 7 и 12-е сутки с момента нанесения ЧМТ на фоне внутрибрюшинного введения тиопентала натрия (100 мг/кг) производили срединную торакотомию и иссекали сердце (по 6 животных в отмеченные временны́е интервалы). Для проведения исследований с помощью светового микроскопа сразу после секции материал помещали в 10% забуференный водный раствор нейтрального формалина. Общая фиксация продолжалась 72—96 ч, затем после обезвоживания кусочки ткани миокарда левого желудочка заключали в парафин. Для обзорного просмотра производили окрашивание срезов, приготовленных на санном микротоме МС-2 (Украина), гематоксилином и эозином. Толщина срезов составляла 7 мкм. Просмотр и фотографирование готовых препаратов проводили с помощью микровизора Vizo 101 (фирма «Ломо», Санкт-Петербург). Для проведения исследований с помощью электронного микроскопа ткань миокарда левого желудочка помещали в 2,5% раствор глютарового альдегида с последующей дофиксацией 1% раствором осмиевой кислоты, дегидратацией в спиртах возрастающей крепости и заключали в смесь эпоксидных смол (аралдит и эпон 812). Ультратонкие срезы готовили на ультрамикротоме фирмы «Leica Microsystems» (Австрия), просматривали на электронном микроскопе Morgagni 268D (фирма «FEI», США), фотографировали с помощью видеокамеры Mega View III и изучали структурные изменения гемокапилляров и кардиомиоцитов (КМЦ).

Светомикроскопическое исследование миокарда через 3 сут после нанесения ЧМТ показало, что большая часть капилляров расширена. Определялись диапедезные кровоизлияния, выраженный перицеллюлярный отек зоны пересокращений мышечных волокон и вакуолизация цитоплазмы (рис. 1, а). В артериолах — выраженный периваскулярный отек и отек эндотелия, в просвете 10% артериол выявлялись гиалиновые тромбы. В венулах также наблюдали выраженный отек эндотелия, в просвете часто встречались агрегаты эритроцитов, свободно лежащие эритроциты и пристеночно расположенные гиалиновоподобные массы.

Электронно-микроскопическое исследование гемокапилляров миокарда левого желудочка показало, что на 3-и сутки посттравматическогопериода эндотелий в ряде капилляров набухший, местами отечный, выявляласьвакуолизация цитоплазмы. В отдельных случаях наблюдали выход эритроцитов за пределы сосудистого русла, вероятно, диапедезного характера. В просвете ряда капилляров обнаружили мембранные структуры, пузыри (см. рис. 1, б), тромбы из эритроцитов и тромбоцитов (см. рис. 1, в), микроагрегаты эритроцитов, ретикулоциты, нейтрофилы. Наличие мембранных структур, пузырей, тромбов затрудняло микроциркуляцию. У 20% животных просветы капилляров не содержали осмиофильного материала, что указывает на отсутствие циркуляции в микрососудах (no-refloy). В большинстве КМЦ отмечалось сокращение (см. рис. 1, б), в отдельных — пересокращение миофибрилл. В ряде КМЦ наблюдали просветление саркоплазмы, вакуоли, очаговый внутриклеточный отек (см. рис. 1, б, г), очаговый лизис сарколеммы и выход митохондрий в межклеточное пространство. Ядра миоцитов имели инвагинации, в большей мере за счет сокращения миофибрилл; отмечалась фрагментация отдельных ядер, транслокация их в субсарколемальную зону. Ядра содержали глыбки гетерохроматина, в части из них наблюдали уменьшение хроматина и просветление кариоплазмы. Большинство ядер без ядрышек. Определялась гетерогенность митохондрий (МХ) (см. рис. 1, б), их набухание, незначительная гиперплазия в отдельных клетках. В саркоплазме — выраженное расширение саркоплазматического ретикулума (СПР), отдельные липидные гранулы, вторичные лизосомы, лизис миофибрилл в зоне отека. Содержание цитогранул (ЦТГ) снижено. Обнаружили участки расхождения вставочных дисков.

На 7-е сутки после травмы при изучении миокарда с помощью светового микроскопа в части капилляров определяли сладжи из эритроцитов. Отмечали выраженный периваскулярный отек и отек эндотелия. В артериолах — выраженный периваскулярный и умеренно выраженный отек эндотелия, в просвете большинства артериол определялись агрегаты эритроцитов. В просвете некоторых венул выявлялись свободно лежащие эритроциты, в большинстве других венул наблюдалось отсутствие форменных элементов крови. Повсеместно определялся выраженный периваскулярный и перицеллюлярный отек (рис. 2, а). Встречались зоны пересокращения кардиомиоцитов. В цитоплазме кардиомиоцитов отсутствовали вакуоли, сохранялся сильно выраженный перинуклеарный и перицеллюлярный отек.

При электронно-микроскопическом исследовании миокарда отметили усиление повреждения гемокапилляров: на люминальной поверхности эндотелиоцитов наряду с набуханием, отеком и истончением клеток появились микровыросты, инвагинация, вакуолизация цитоплазмы с фрагментацией (см. рис. 2, б). Выявленные нарушения явились структурной причиной нарушения реологических свойств крови и способствовали агрегации, сладжированию и тромбообразованию элементов крови. В части капилляров определялись агрегация эритроцитов, мембранные структуры, снижение аморфного осмиофильного материала (см. рис. 2, б), в единичных случаях — стаз тромбоцитов. Число сосудов, не содержащих осмиофильного аморфного материала и форменных элементов крови (no-refloy), стало несколько меньше, чем на 3-и сутки (см. рис. 2, в). В КМЦ миофибриллы в состоянии умеренного сокращения, в некоторых из них наблюдали вакуолизацию саркоплазмы, микроочаги субсарколемального отека. Ядра содержали глыбки гетерохроматина, в отдельных случаях отмечалось просветление кариоплазмы. Наблюдалась небольшая гиперплазия МХ, расширение СПР (см. рис. 2, г), липидные включения, вторичные лизосомы. Содержание ЦТГ было снижено.

На 12-е сутки посттравматического периода при исследовании миокарда с помощью световой микроскопии наблюдали умеренный отек эндотелия капилляров, в их просвете свободно лежали эритроциты. В большинстве артериол и венул в просвете выявлялись свободно лежащие форменные элементы крови, отмечался слабовыраженный отек эндотелия и умеренно выраженный периваскулярный отек (рис. 3, а). Определялся умеренный перицеллюлярный (см. рис. 3, б) и перинуклеарный отек.

При электронно-микроскопическом исследовании на 12-е сутки по сравнению с предшествующими этапами наблюдали постепенное восстановление структуры эндотелиоцитов. В отдельных КМЦ выявлялись признаки сокращения МФ, оставались очаги просветления саркоплазмы, расширение цистерн СПР. Ядра содержали глыбки гетерохроматина (см. рис. 3, в), в некоторых из них имелось просветление кариоплазмы. Большая часть ядер без ядрышек. Отмечались умеренная гиперплазия и выраженный полиморфизм МХ (см. рис. 3, в). Выявлялись отдельные липидные гранулы (см. рис. 3, г), первичные и вторичные лизосомы.

Таким образом, на 3-и и 7-е сутки посттравматического периода в структуре микроциркулирующего русла миокарда определялись выраженные изменения сосудов (капилляры, артериолы и венулы) и внутри- и внесосудистые нарушения. Изменения сосудистой стенки проявлялись нарушением ее проницаемости, перицеллюлярным отеком, формированием выростов эндотелия в просвет сосуда, набуханием, отеком и истончением эндотелиальных клеток, инвагинацией, вакуолизацией цитоплазмы с фрагментацией. Внутрисосудистые изменения характеризовались образованием гиалиновых тромбов, микроагрегатов и сладжей клеток крови, наличием в просвете сосудов мембранных структур, пузырей и даже полного отсутствия циркуляции в части капилляров (no-refloy). За пределами сосудистой стенки нарушения, связанные с изменением ее проницаемости, выражались в формировании диапедезных кровоизлияний и развитии выраженного периваскулярного отека.

Структурные повреждения микрососудов миокарда у крыс, перенесших ЧМТ, способствуют адгезии, агрегации, сладжированию и тромбообразованию форменных элементов крови и, как правило, усиливают нарушения реологических свойств крови, затрудняют кровоток в коронарных сосудах, препятствуют поступлению в митохондрии кардиомиоцитов (КМЦ), глюкозы, свободных жирных кислот и кислорода, необходимых для синтеза АТФ. Возникающий в клетках дефицит энергетических субстратов и кислорода является причиной структурных повреждений КМЦ. В раннем посттравматическом периоде в ряде КМЦ определяются просветление саркоплазмы, вакуоли, отдельные липидные гранулы, вторичные лизосомы, снижается содержание цитогранул. Наблюдаются очаговый внутриклеточный отек, выраженное расширение СПР, пересокращение миофибрилл и их лизис в зоне отека, участки расхождения вставочных дисков, лизис сарколеммы и выход митохондрий в межклеточное пространство; инвагинация ифрагментация отдельных ядер, транслокация их в субсарколеммальную зону. В ядрах уменьшается содержание хроматина, отмечается просветление кариоплазмы. Большинство ядер без ядрышек. Определяется гетерогенность МХ, набухание, в отдельных клетках незначительная их гиперплазия. Анализ результатов проведенного исследования [8] свидетельствует, что впроцессе развития травматической болезни локальное повреждение мозга вызывает перестройку архитектоники микроциркуляторного русла не только в области повреждения головного мозга, но и в сердце.

Выявленные морфологические нарушения в миокарде крыс, перенесших ЧМТ, могут явиться одной из причин формирования расстройств сердечно-сосудистой системы в посттравматическом периоде. В ряде работ показано, что недостаточность кровообращения у больных с сочетанной ЧМТ развивается уже в первые сутки посттравматического периода вследствие снижения сократительной функции сердца и являются важным внечерепным фактором вторичного повреждения мозга [13]. Актуальной задачей лечения травматической болезни является своевременная коррекция нарушений микроциркуляции не только в области головного мозга, но и в сердечной мышце.

Конфликт интересов : авторы статьи подтвердили отсутствие финансовой поддержки/конфликта интересов, о которых необходимо сообщить.