Егорова И.Ф.

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

Серов Р.А.

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

Морфометрические особенности кардиомиоцитов межжелудочковой перегородки у больных гипертрофической кардиомиопатией

Журнал: Архив патологии. 2017;79(2): 29-35

Просмотров : 356

Загрузок : 12

Как цитировать

Егорова И. Ф., Серов Р. А., Бокерия Л. А. Морфометрические особенности кардиомиоцитов межжелудочковой перегородки у больных гипертрофической кардиомиопатией. Архив патологии. 2017;79(2):29-35.
Egorova I F, Serov R A, Bokeriia L A. Morphometric features of cardiomyocytes in the ventricular septum of patients with hypertrophic cardiomyopathy. Arkhiv Patologii. 2017;79(2):29-35.
https://doi.org/10.17116/patol201779229-35

Авторы:

Егорова И.Ф.

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

Все авторы (3)

Расширение полости левого желудочка (ЛЖ) гипертрофированного сердца обсуждают в связи с увеличением длины кардиомиоцитов (КМЦ), которые расположены в стенке желудочка тангенциально [1—3]. У больных гипертрофической кардиомиопатией (ГКМП) объем и размер полости ЛЖ находятся в пределах нормы или уменьшены, однако особенности изменения длины КМЦ не изучены.

Цель исследования — определить диаметр и длину КМЦ межжелудочковой перегородки (МЖП) у больных ГКМП и проанализировать корреляцию изменения размеров КМЦ с анатомическими особенностями сердца больных.

Материал и методы

Исследование выполнено на материале интраоперационных биопсий миокарда МЖП 23 больных ГКМП (15 больных мужского пола и 8 — женского пола) в возрасте от 15 до 59 (36±15) лет, в том числе двое больных моложе 18 лет (хирург — Л.А. Бокерия). В качестве биоптатов использовали кусочки миокарда, иссеченные в ходе операции из утолщенных областей МЖП доступом из правого желудочка. Кусочки миокарда МЖП иссечены с целью уменьшения избыточной толщины МЖП для расширения полости ЛЖ с устранением градиентов давления крови в Л.Ж. Возраст и параметры ЛЖ больных до операции представлены в табл. 1. Биопсии МЖП были взяты через 8—45 (25±9) мин пережатия аорты под защитой фармакохолодовой кардиоплегии с использованием кустодиола. Материал фиксировали в забуференном 4% растворе параформальдегида (рН 7,4), заливали в парафин. Для лучшей визуализации вставочных дисков в КМЦ срезы миокарда обрабатывали по методу иммунопероксидазного выявления коннексина 43 с помощью специфических моноклональных антител (фирма «Sigma») с окраской диаминобензидином (DAB + chromogen, фирма «Dako Cytomation») и докраской гематоксилином (см. рисунок, а). На продольных срезах при увеличении объектива 100 у каждого больного измерили диаметр и длину 50 КМЦ. Измеряли КМЦ с четко видимыми ядром и вставочными дисками вне зависимости от ориентации клеток в миокарде по отношению к окружающим соседним клеткам. Степень утраты миофибрилл (УМФ) в этих клетках оценили по 4-балльной шкале: 0 — УМФ нет; 1, 2, 3 — УМФ слабая, умеренная или значительная, если зоны УМФ занимали соответственно менее 10%, 10—50% или более 50% площади среза клетки (см. рисунок, а). Все измеренные КМЦ у каждого больного разделили на группы в зависимости от степени УМФ, вычислили средний диаметр и длину КМЦ в каждой группе. Определили достоверность изменения размеров КМЦ по мере расширения в них зон УМФ, а также наличие корреляции между размерами КМЦ и клиническими характеристиками больных. Для ультраструктурного исследования материал фиксировали в 2,5% растворе глутарового альдегида и 1% параформальдегида в 0,1 М фосфатном буфере (рН 7,4), дофиксировали в 1,5% растворе четырехокиси осмия, обезвоживали, заливали в аралдит. Ультратонкие срезы ткани контрастировали уранилацетатом и цитратом свинца и изучали в электронном микроскопе Philips CM100. На электронограммах измеряли длину саркомеров в КМЦ. Для оценки влияния способа фиксации и заливки ткани на линейные размеры КМЦ у 5 больных изготовили полутонкие срезы миокарда, залитого в аралдит, окрашивали Шифф-йодной кислотой (ШИК) и метиленовым синим (см. рисунок, б). На продольных срезах под световым микроскопом при увеличении объектива 100 измеряли диаметр и длину 50 КМЦ у каждого больного. При статистической обработке данных использовали критерий Стьюдента для сравнения показателей в двух группах и критерий множественного сравнения Тьюки для сравнения показателей в трех группах и более, а также коэффициент ранговой корреляции Спирмена [4]. В исследовании принят уровень значимости р<0,05.

Таблица 1. Возраст и параметры ЛЖ больных ГКМП Примечание. ГДВО — градиент давления в выводном отделе ЛЖ, КДО — конечно-диастолический объем, КСО — конечно-систолический объем, КДР — конечно-диастолический размер, КСР — конечно-систолический размер, ФВ — фракция выброса.

Кардиомиоциты МЖП больных ГКМП. а — кардиомиоциты с разной степенью УМФ, ВД — вставочные диски, УМФ 0, УМФ 1, УМФ 2 — кардиомиоциты с УМФ разной степени. Иммуногистохимическое выявление коннексина 43 с использованием диаминобензидина и докраской гематоксилином (больная Т., 27 лет), ×1000; б — кардиомиоциты с зонами УМФ, заполненными гликогеном, ВД — вставочные диски, УМФ 2 — кардиомиоцит с умеренной степенью УМФ. Окраска ШИК и метиленовым синим (больная П., 20 лет), ×1000; в — фрагмент кардиомиоцита с нарушением параллельного расположения миофибрилл. Электронограмма больной М., 58 лет, ×15 000; г — многополюсный кардиомиоцит с нарушением параллельной организации миофибрилл. Электронограмма больной М., 58 лет, ×2100.

Результаты и обсуждение

Обследованные больные ГКМП имели утолщенные МЖП (14—32 мм; 25±5 мм) и заднюю стенку ЛЖ (9—30 мм; 17±5 мм) при норме 6—10 мм. Градиент давления в выводном отделе ЛЖ составлял 14—188 (80±48) мм рт.ст. Объем и размер полости ЛЖ находились в пределах нормы или были уменьшены — конечно-систолический и конечно-диастолический объемы и размеры ЛЖ представлены в табл. 1 для больных обоего пола по сравнению с нормой [5]. Двое больных моложе 18 лет имели меньший объем ЛЖ по сравнению со взрослыми больными (см. табл. 1).

КМЦ у больных, как правило, были гипертрофированы, средний диаметр КМЦ варьировал от 15,3 до 33,4 (23,1±4,7) мкм, при этом средний диаметр КМЦ у больных 15 и 17 лет не отличался от параметров взрослых больных: соответственно 20,6 и 27,9 мкм. Только у одного больного средний диаметр КМЦ МЖП оказался в пределах нормы (менее 16 мкм), у 8 больных гипертрофия КМЦ была слабой (средний диаметр от 16 до 20 мкм), у 7 — умеренной (средний диаметр от 21 до 25 мкм) и у 7 больных — выраженной (средний диаметр более 26 мкм) по классификации B. Kunkel и соавт., (1978) [6]. Средняя длина КМЦ у разных больных варьировала от 43,7 до 112,5 (средний 82,8±14,0) мкм и прямо коррелировала со средним диаметром КМЦ (p=0,013, r=0,51), при этом средняя длина КМЦ у больных 15 и 17 лет не отличалась от длины КМЦ взрослых больных: соответственно 91,2 и 77,8 мкм).

Средний диаметр и средняя длина КМЦ, измеренные у 5 больных на парафиновых срезах после иммуногистохимического выявления коннексина 43, соответственно 19,4±3,5 и 79,5±13,6 мкм и на полутонких аралдитовых срезах, окрашенных ШИК, соответственно 16,3±3,0 и 83,7±14,8 мкм достоверно не различались: соответственно р=0,177 и р=0,657.

У большинства больных в части КМЦ обнаружены области саркоплазмы без миофибрилл, что свидетельствовало о вступлении этих клеток в перестройку, которая сопровождалась постепенной УМФ. Доля в миокарде КМЦ, еще не вступивших в перестройку с УМФ, колебалась у разных больных от 4 до 86% и в целом по группе была высокой (в среднем 41,6±22,2%), слабая степень УМФ у разных больных отмечена в 14—68% КМЦ (36,0±11,0%), умеренная УМФ — в 0—54% КМЦ (19,2±15,8%), значительная степень УМФ отмечена лишь у 7 больных в 2—25,5% клеток (медиана — 0). У 4 больных обнаружена прямая корреляция между степенью УМФ и диаметром КМЦ, у 6 больных — между степенью УМФ и длиной КМЦ. При этом средний диаметр КМЦ у больных во всей группе не коррелировал со степенью УМФ, а средняя длина КМЦ была достоверно выше у больных с более высоким содержанием клеток с УМФ, особенно клеток с умеренной и значительной степенью УМФ (длина КМЦ — %УМФ 0: р=0,008, r=–0,54; длина КМЦ — %УМФ 2: р=0,002, r=0,61; длина КМЦ — %УМФ 3: р=0,018, r=0,49).

При анализе изменения размеров КМЦ в процессе перестройки этих клеток с нарастанием степени УМФ у 2 больных обнаружено достоверное увеличение диаметра КМЦ (при переходе от УМФ 0 до УМФ 1), у одного больного — увеличение и диаметра, и длины КМЦ (при переходе от УМФ 1 до УМФ 3). У 5 больных длина КМЦ нарастала при неизменном диаметре (у 4 больных при переходе от УМФ 0 до УМФ 1, у 1 больного — от УМФ 1 до УМФ 3) (табл. 2). При этом можно отметить, что достоверные различия, выявленные по жесткому [4] критерию Тьюки, обнаружены только при увеличении длины КМЦ у 4 больных, во всех случаях подтверждены критерием Стьюдента. В то же время увеличение диаметра КМЦ во всех случаях выявлено по критерию Стьюдента, но не было достоверным по критерию Тьюки.

Таблица 2. Диаметр и длина кардиомиоцитов МЖП на разных стадиях клеточной перестройки, сопровождающейся утратой миофибрилл, у больных ГКМП Примечание. С — различие достоверно по Стьюденту; Т — по Тьюки.

Длина КМЦ меняется в цикле сокращения клетки. У обследованных больных при описанной методике взятия и обработки материала КМЦ были, как правило, сокращены. На электронограммах в КМЦ изотропные диски миофибрилл отсутствовали или были узкими (см. рисунок, в, г). Средняя длина саркомеров в КМЦ у разных больных варьировала от 1,15±0,23 до 1,70±0,21 (в среднем 1,39±0,16) мкм. Среднее количество саркомеров в клетках (средняя длина КМЦ/средняя длина саркомера — параметр, не зависящий от степени сокращения КМЦ) соответствовало 30,8—86,7 (56,8±14,3) и прямо коррелировало с диаметром (p=0,031; r=0,60) и длиной КМЦ (p=0,001; r=0,79). При ультраструктурном анализе во многих КМЦ выявлены непараллельно расположенные миофибриллы, порой ориентированные косо или даже перпендикулярно продольной оси клеток (см. рисунок, в, г). КМЦ с непараллельно лежащими миофибриллами часто имели сложную многополюсную форму (см. рисунок, г) и были типичны для областей миокарда с нарушением параллельного расположения мышечных волокон.

Средний диаметр КМЦ у больных имел прямую корреляцию с толщиной МЖП (p=0,028; r=0,46), а средняя длина клеток в популяции КМЦ со значительной степенью УМФ (УМФ 3) прямо коррелировала с толщиной МЖП (р=0,017, r=0,94) и градиентом давления в выводном отделе ЛЖ (р=0,017, r=0,94). При этом наибольшая средняя длина КМЦ со значительной степенью УМФ (126,5±21,6 мкм) оказалась у больной 22 лет с толщиной МЖП 29 мм и градиентом давления крови в выводном отделе ЛЖ 102 мм рт.ст. У более молодых больных обнаружены более крупные КМЦ (диаметр КМЦ — возраст: р=0,044; r=–0,42; длина КМЦ — возраст: р=0,039; r=–0,43), а также меньший конечно-диастолический объем ЛЖ (р=0,013; r=0,52). Более высокая степень УМФ в КМЦ характерна для больных с менее выраженными градиентами давления на выводном отделе (%УМФ 0: p=0,040; r=0,45; %УМФ 2: p=0,018; r=–0,51) ЛЖ.

Перестройка КМЦ с нарастающей УМФ, обнаруженная в миокарде больных ГКМП, описана в литературе как типичный признак гипертрофированных КМЦ при переходе гипертрофии миокарда в состояние декомпенсации [7]. Данная перестройка гипертрофированных КМЦ происходит с постепенным ослаблением их тканеспецифичных признаков на фоне повышения выраженности структур общего характера [8]. Степень УМФ может служить маркером стадии развивающейся перестройки КМЦ. КМЦ у больных ГКМП находились преимущественно на начальных стадиях клеточной перестройки с УМФ — в миокарде преобладали КМЦ без УМФ и КМЦ со слабой степенью УМФ.

По данным литературы, диаметр КМЦ МЖП больных ГКМП, как правило, превышает норму [9, 10], и результаты нашего исследования согласуются с этими данными. Обнаруженные повышенные значения диаметра КМЦ у более молодых больных, по-видимому, могут быть объяснены более ранним поступлением на операцию особенно тяжелых больных.

Информация о длине КМЦ при ГКМП в литературе отсутствует. Вместе с тем для характеристики гипертрофированного миокарда важно оценивать не только изменение диаметра КМЦ, но и их длины. В настоящее время установлено, что стенка сердца формируется в результате спирального закручивания мышечной полоски, концы которой находятся на уровнях легочной артерии и аорты [11]. В результате такого закручивания мышечные волокна во всех слоях стенки огибают полость желудочка как бы по касательной, т. е. располагаются тангенциально по отношению к возникающей полости. В связи с тангенциальным расположением в стенке желудочков КМЦ, форма которых близка к цилиндрической, сформулирована гипотеза, согласно которой увеличение диаметра КМЦ может приводить к утолщению стенки желудочка, а удлинение КМЦ — к расширению полости желудочка [2, 3]. Если данная гипотеза верна, то информация об изменении диаметра и длины КМЦ может быть полезной для анализа анатомии гипертрофированного сердца, поскольку именно соотношение между толщиной стенки и радиусом полости (относительная толщина стенки) [1] вместе с кровяным давлением по закону Лапласа определяют систолическое напряжение стенки, влияя на состояние компенсации или декомпенсации гипертрофированного сердца [2, 12].

Предложенная гипотеза о связи размеров КМЦ с размерами желудочка подтверждена в экспериментальном исследовании, в котором установлено, что нарастание объема КМЦ на компенсаторной стадии концентрической гипертрофии миокарда связано с увеличением площади поперечных срезов этих клеток, а продолжающееся увеличение объема КМЦ при дилатации полости ЛЖ на стадии декомпенсации — с достоверным нарастанием длины КМЦ, уже прекративших свой рост в толщину [13]. Увеличение длины КМЦ при их неизменном диаметре [14] или при отстающем нарастании диаметра [15] обнаружено у больных ишемической кардиомиопатией. Удлинение гипертрофированных КМЦ после завершения их поперечного роста выявлено у больных дилатационной кардиомиопатией и клапанными пороками сердца с дилатацией ЛЖ, у которых при этом длина КМЦ прямо коррелировала с увеличенным объемом полости желудочка [8]. Обнаруженное нарастание длины КМЦ не сопровождалось увеличением длины саркомеров и, следовательно, происходило за счет добавления новых саркомеров вдоль этих клеток [14]. Полагают, что именно рост КМЦ в длину при неадекватном их поперечном росте является причиной дилатации ЛЖ у больных ишемической и дилатационной кардиомиопатией [16].

У больных ГКМП объем полости ЛЖ находится в пределах нормы или уменьшен. Если, согласно имеющимся в литературе сообщениям, расширение полости ЛЖ связано с удлинением гипертрофированных КМЦ, необходимо проверить, не связано ли уменьшение полости ЛЖ при ГКМП с дефектом роста КМЦ в длину.

Средняя длина КМЦ у больных ГКМП оказалась достоверно выше, чем у больных дилатационной кардиомиопатией и клапанными пороками сердца с дилатацией ЛЖ (58,2±11,4 мкм) [8]. Средняя длина саркомера и количество саркомеров на клетку при ГКМП были также достоверно выше, чем в указанной группе больных с дилатацией ЛЖ, у которых эти параметры составляли соответственно 1,19±0,17 и 47,6±8,5 мкм. Кроме того, у 6 из 23 больных ГКМП длина КМЦ еще продолжала увеличиваться в ходе развивающейся клеточной перестройки с УМФ (табл. 2). Полученные данные свидетельствовали, что при ГКМП КМЦ не имели дефекта роста в длину. Таким образом, существующая гипотеза о прямой связи между изменением длины КМЦ и объема сердечной камеры, получившая подтверждение у больных с дилатацией гипертрофированного ЛЖ, у больных ГКМП с обычным или уменьшенным объемом полости ЛЖ не подтвердилась.

Выявленная прямая корреляция между средним диаметром КМЦ и толщиной МЖП при ГКМП совпадает с гипотезой о том, что утолщение стенки желудочка может быть обусловлено поперечным ростом КМЦ. При этом средний диаметр КМЦ больных ГКМП достоверно не отличался от соответствующего показателя в группе больных дилатационной кардиомиопатией и клапанными пороками сердца с дилатацией ЛЖ (в среднем 27,2±7,0 мкм) [8].

Важным результатом исследования больных ГКМП следует признать тот факт, что толщина МЖП прямо коррелировала не только с диаметром КМЦ, но также с длиной КМЦ в популяции клеток, имевших значительную степень УМФ (УМФ 3). Такая корреляция позволила предположить нарушение ориентации расположения КМЦ в клеточных слоях — наличие части клеток или их протяженных участков, которые особенно значимо проявлялись при нарастании УМФ (УМФ 3) и были направлены по радиусу к полости ЛЖ — перпендикулярно их обычному тангенциальному расположению в желудочковой стенке.

Предполагаемое наличие в миокарде МЖП у больных ГКМП клеток с нарушенной ориентацией расположения в мышечной стенке, по-видимому, можно обсуждать в связи с описанием при ГКМП характерных очагов непараллельно расположенных КМЦ [7, 17—19], в которых выявляют неупорядоченное расположение миофибрилл. При этом важно отметить, что непараллельно лежащие КМЦ неспецифичны для ГКМП — они присутствуют в миокарде при ряде других заболеваний сердца и даже в норме [18, 20—22]. Установлено, что такая дезорганизация в расположении КМЦ типична для тех областей нормальной сердечной стенки, где мышечные слои смыкаются, а их клетки смешиваются, в том числе для верхушки сердца, субаортальной зоны МЖП, мест соединения МЖП с париетальными стенками желудочков, для свободной стенки правого желудочка [22]. Отмечено, что выявляемые на срезе миокарда степень и тип дезорганизации мышечных волокон зависят от ориентации среза [18, 22].

Особенностью миокарда МЖП при ГКМП является повышенное распространение очагов непараллельно лежащих КМЦ — значительно более высокое, чем в норме [18, 20, 23, 24], а также при дилатационной кардиомиопатии [23], системной гипертензии, ишемической болезни сердца [20], ряде приобретенных и врожденных пороков сердца [18, 23]. Согласно одним авторам [21], оно более значительно, но, согласно другим [24], не выше, чем при атрезии аорты или легочной артерии.

В МЖП обычно сформированного сердца мышечные волокна расположены тангенциально по отношению к полости желудочка. При этом в средних слоях МЖП клетки лежат преимущественно перпендикулярно длинной оси ЛЖ, а в субэндокарде с обеих сторон МЖП — почти продольно этой оси [18, 22]. Выявленная при ГКМП прямая корреляция между длиной КМЦ на поздней стадии УМФ и толщиной МЖП позволяет предположить, что одним из факторов утолщения МЖП у больных ГКМП может быть удлинение КМЦ, у которых нарушена ориентация расположения в МЖП и которые расположены перпендикулярно их обычному тангенциальному положению.

Заключение

У больных ГКМП КМЦ МЖП гипертрофированы и находятся преимущественно на ранних стадиях ультраструктурной перестройки, которая сопровождается постепенной утратой миофибрилл. У части больных КМЦ в ходе развивающейся клеточной перестройки наращивают длину и реже — диаметр. Средний диаметр КМЦ прямо коррелирует с толщиной МЖП. Средняя длина клеток в популяции КМЦ со значительной степенью УМФ также прямо коррелирует с толщиной МЖП. Полученные данные позволили предположить, что фактором нарастания толщины МЖП при ГКМП может быть не только увеличение диаметра КМЦ, но также удлинение КМЦ, у которых нарушена ориентация расположения в МЖП и которые ориентированы перпендикулярно их обычному тангенциальному положению. Наличие подобных КМЦ в миокарде МЖП у больных ГКМП можно обсуждать в связи с типичным для этого миокарда большим количеством областей с нарушением параллельного расположения КМЦ.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: И.Ф.Е.

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

Статистическая обработка данных: И.Ф.Е.

Написание текста: И.Ф.Е.

Редактирование: Р.А.С.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

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