Иванова В.Ф.

ФГБОУ ВО «Северо-западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Минздрава России

Сотников А.В.

ФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Минздрава России

Мельников М.В.

ФГБОУ ВО «Северо-западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Минздрава России

Карпов А.В.

ФГБОУ ВО «Северо-западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Минздрава России

Ультраструктурные изменения эндокарда и эндокринных кардиомиоцитов в стенке левого ушка больных с фибрилляцией предсердий

Журнал: Архив патологии. 2020;82(5): 16-24

Просмотров : 442

Загрузок : 2

Как цитировать

Иванова В.Ф., Сотников А.В., Мельников М.В., Карпов А.В. Ультраструктурные изменения эндокарда и эндокринных кардиомиоцитов в стенке левого ушка больных с фибрилляцией предсердий. Архив патологии. 2020;82(5):16-24.
Ivanova VF, Sotnikov AV, Melnikov MV, Karpov AV. Ultrastructural changes in the endocardium and endocrine cardiomyocytes in the wall of the left atrial appendage in patients with atrial fibrillation. Arkhiv Patologii. 2020;82(5):16-24.
https://doi.org/10.17116/patol20208205116

Авторы:

Иванова В.Ф.

ФГБОУ ВО «Северо-западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Минздрава России

Все авторы (4)

Фибрилляция предсердий неклапанной этиологии является в настоящее время основной причиной развития тромбоэмболии артерий большого круга кровообращения [1, 2]. Неслучайно в последние годы большое внимание уделяется тромбообразованию в сердце при различных сердечно-сосудистых заболеваниях, сопровождающихся фибрилляцией предсердий. В исследованиях для понимания патогенеза этого процесса возрос интерес к изучению дисфункции эндотелия с помощью определения в плазме крови фактора Виллебранда [3, 4]. Роль структурных изменений в эндокарде, особенно в эндотелии ушек предсердия, которые являются обычным местом образования тромба, описаны в единичных работах, исследовавших эндокард больных и экспериментальных животных и выполненных с использованием световой и сканирующей электронной микроскопии [5, 6], эти работы не позволяют получить полное представление об ультраструктурных изменениях в тканях эндокарда (эндотелий, рыхлая и плотная соединительная ткани), приводящих к тромбообразованию. Большинство исследователей считают, что тромбообразование в ушках предсердия связано с повреждением эндотелия, который испытывает большую функциональную нагрузку от нестабильной гемодинамики в сердце и активного обмена между эндотелиоцитами и субэндотелиальной соединительной тканью [7, 8].

Цель исследования — изучение ультраструктурных изменений в тканях эндокарда и в эндокринных кардиомио-цитах миокарда ушка левого предсердия у больных с длительно существующей пароксизмальной или постоянной фибрилляцией предсердий.

Материал и методы

С помощью электронного микроскопа исследовали эндокард и эндокринные кардиомиоциты ушка левого предсердия 8 больных (обследуемая группа) с длительно существующей пароксизмальной или постоянной формой фибрилляции предсердий. В качестве контроля изучены аналогичные структуры у 1 пациента с ишемической болезнью сердца и синусовым ритмом. Всем пациентам выполняли аортокоронарное шунтирование по поводу ишемической болезни сердца. В периоперационном периоде пациенты получали антикоагулянты. Для профилактики кардиоэмболий в отдаленные сроки после операции, учитывая фибрилляцию предсердий, пациентам одномоментно с основным этапом вмешательства производили эпикардиальную резекцию ушка левого предсердия. Для контроля материал ушка левого предсердия получали, используя пункционную биопсию. Все манипуляции на открытом сердце выполняли после письменного согласия пациента. Образцы из двух участков каждого ушка фиксировали в 2,5% глутаральдегиде с последующей дофиксацией в 1% растворе четырехокиси осмия. Материал заливали в аралдит М. Ультратонкие срезы получали на ультратоме LKB-111 (BROMMA, Швеция), контрастировали цитратом свинца и уранилацетатом и изучали с помощью электронного микроскопа JEM-100S (JEOL, Япония). Определение высоты эндотелиоцитов и диаметра эндокринных гранул в эндокринных кардиомиоцитах проводили на электронных микрофотографиях при увеличении 20 000—30 000 крат.

Результаты

Эндокард, выстилающий все полости сердца и ушки предсердий, образован эндотелием, покрывающим его поверхность, субэндотелиальной рыхлой соединительной тканью, плотной волокнистой соединительной тканью с гладкомышечными клетками и рыхлой соединительной тканью, граничащей с миокардом.

Эндотелий, покрывающий поверхность ушка левого предсердия пациента с ишемической болезнью сердца без нарушения ритма (контроль), образован эндотелиоцитами, в строении которых выделяется центральная часть, содержащая ядро, и постепенно уплощающаяся на периферии клеток цитоплазма (рис. 1). Наибольшая высота эндотелио-цита с ядром округлой формы составляла 4643 нм, а наименьшая высота истонченного участка цитоплазмы на его периферии — 1571 нм. Цитоплазма эндотелиоцитов на апикальной поверхности образует разной формы и величины микровиллы. Ядра округлой или овальной формы окружены ядерной оболочкой, имеющей многочисленные неглубокие впячивания и слегка расширенное перинуклеарное пространство. Гетерохроматин ядра в виде небольших скоплений локализован на всей нуклеоплазме и у внутренней ядерной мембраны. В цитоплазме вблизи ядра находятся митохондрии преимущественно округлой или слегка вытянутой формы, содержащие поперечно ориентированные кристы, узкие цистерны гранулярной цитоплазматической сети и пучки тонофиломентов. Изредка встречаются эндотелиоциты, имеющие в цитоплазме набухшие митохондрии с фрагментированными кристами и вакуолярно расширенную гранулярную цитоплазматическую сеть (см. рис. 1б, 1в). Под эндотелием тонкий слой рыхлой соединительной ткани, представленный одиночными коллагеновыми, эластическими волокнами и фиброцитами, переходит в плотную волокнистую соединительную ткань (см. рис. 1б).

Рис. 1. Ультраструктура эндокарда и эндокринных кардиомиоцитов ушка левого предсердия больных ишемической болезнью сердца с синусовым ритмом.

Здесь и на рис. 2—4: э — эндотелиоцит, су — субэндотелий (рыхлая соединительная ткань), пт — плотная волокнистая соединительная ткань, экм — эндокринный кардиомиоцит, мкм — малодифференцированный кардиомиоцит, ф — фиброцит, я — ядро, мв — микровиллы, гцс — гранулярная цитоплазматическая сеть, к — коллагеновые волокна, м — митохондрия, вд — вставочный диск, мф — миофибрилла; стрелкой показаны эндокринные гранулы. а — ×10 000, б — ×24 000, в —×14 000, г — ×12 000.

В прилежащих к эндокарду миокардиальных волокнах часто встречаются эндокринные кардиомиоциты, ультраструктурных изменений в которых не выявлено. Однако среди них изредка наблюдаются малодифференцированные кардиомиоциты. Последние соединены с соседними клетками вставочными дисками. В их саркоплазме видны мелкие, округлой формы митохондрии, гранулярная цитоплазматическая сеть в виде узких, коротких цистерн и полисомы. Сформированные миофибриллы в них отсутствуют (см. рис. 1г).

При изучении ультраструктуры эндокарда ушек левого предсердия с длительно существующей пароксизмальной или постоянной фибрилляцией предсердий у всех обследованных больных выявлены сходные, но в различной степени выраженные изменения во всех его слоях. Они наиболее распространены в эндотелии и субэндотелиальной рыхлой соединительной ткани. Большая часть поверхности эндокарда лишена эндотелиального покрова. Эндотелий на поверхности эндокарда представлен преимущественно одиночно расположенными на значительном отдалении друг от друга, резко уплощенными эндотелиоцитами и различного размера фрагментами цитоплазмы (рис. 2а—2г). Наибольшая высота ядросодержащей части эндотелиоцитов составляет 1649 нм, а истонченных участков цитоплазмы — 92 нм. Эндотелиоцит занимает несколько полей зрения (на срезе 3—4 поля в одну сторону от ядра) электронного микроскопа при увеличении 5600 крат. Уплощение эндотелиоцитов, видимо, объясняется тем, что клетки стремятся перекрыть поверхность эндокарда, лишенную эндотелия. Микровиллы на апикальной поверхности эндотелиоцитов отсутствуют. Ядра имеют в основном вытянутую форму, гетерохроматин в них концентрируется чаще вблизи внутренней ядерной оболочки. Строение органелл в цитоплазме эндотелиоцитов зависит от состояния рыхлой соединительной ткани субэндотелия, в которой отек более выражен, чем в других отделах эндокарда. В строении цитоплазмы эндотелиоцитов, сохранивших связь с субэндотелием, ультраструктурные изменения менее выражены. Количество органелл в их цитоплазме снижено, митохондрии округлой формы с электронно-плотным матриксом и просветленными кристами, гранулярная цитоплазматическая сеть в виде узких коротких цистерн (см. рис. 2а, 2в). В некоторых эндотелиоцитах наблюдается отек базальной части цитоплазмы (см. рис. 2б), сопровождающийся лизисом органелл. В цитоплазме эндотелиоцитов, утративших связь с субэндотелиальной тканью, наблюдаются крупные вакуоли и более выраженные деструктивные изменения в органеллах (рис. 2е). В субэндотелии на срезах (см. рис. 2а—2г) прослеживается увеличение отечной жидкости, ведущее к образованию под эндотелием полостей, заполненных отечной жидкостью (см. рис. 2д, 2е), которая нарушает связь эндотелиоцитов с рыхлой соединительной тканью. На рис. 2г показан разрыв истонченного участка цитоплазмы эндотелиоцита отечной жидкостью, в результате большая часть клетки отделилась от субэндотелия, а другая остается на его поверхности. В эндокарде в местах, лишенных эндотелиального покрова, большая часть поверхности, покрытая рыхлой соединительной тканью с признаками отека, выглядит ровной (рис. 3а). У всех обследованных больных на поверхности эндокарда, лишенного эндотелия, не выявлено скопления фибрина и отслоенных эндотелиоцитов, а также не отмечено в нем и лейкоцитарной инфильтрации.

Рис. 2. Поверхность эндокарда (эндотелиоциты и субэндотелий) ушка левого предсердия больных с фибрилляцией предсердий.

фэ — фрагмент цитоплазмы эдотелиоцита. а — ×14 000, б — ×28 000, в — ×20 000, г, д — ×12 000, е — ×17 000.

В плотной волокнистой соединительной ткани эндокарда наблюдаются различия в строении в участках, прилежащих к субэндотелию (рис. 3б) и удаленных от него. Ее глубокий слой образован более толстыми пучками коллагеновых волокон, эластическими мембранами (рис. 3в, 3г) и 2—3 рядами гладкомышечных клеток. Отек в плотной соединительной ткани менее выражен, он в основном представлен в виде прослоек отечной жидкости между ее структурами и небольших полостей. Скопление отечной жидкости увеличивает толщину эндокарда. В гладкомышечных клетках (рис. 3д) вытянутой или отростчатой формы ядра нередко имеют неправильную форму из-за глубоких впячиваний ядерной оболочки. В цитоплазме видны многочисленные миофиламенты и органеллы без видимых ультраструктурных нарушений.

Рис. 3. Соединительнотканная часть эндокарда (субэндотелий, плотная волокнистая соединительная ткань с гладкомышечными клетками) ушка левого предсердия больных с фибрилляцией предсердий.

гк — гладкомышечная клетка, эм — эластическая мембрана, мф — миофиламенты; стрелки указывают на поверхность эндокарда, лишенную эндотелия. а — ×28 000, б, в, г — ×14 000.

К эндокарду ушек предсердий прилежат миокардиальные волокна, состоящие из кардиомиоцитов, и кровеносные капилляры. В миокардиальных волокнах довольно часто встречаются эндокринные кардиомиоциты, содержащие в саркоплазме вблизи ядра и между миофибриллами эндокринные гранулы, секретирующие пептиды, регулирующие артериальное давление и гемодинамику сердца (катехоламины, ренин, ангиотензин и натрийуретический фактор). В строении эндокринных кардиомиоцитов наблюдаются различной степени выраженности нарушения ультраструктуры (рис. 4). В ядрах неправильной формы гетерохроматин распределен в основном по периферии у внутренней мембраны. В саркоплазме выявляются отек, частичный или полный лизис миофибрилл, снижение содержания эндокринных гранул и локализация их вблизи саркоплазматической мембраны. Эндокринные гранулы округлой формы имеют электронно-плотную сердцевину и плотно прилежащую к ней мембрану. Эндокринные гранулы различаются по размеру. Диаметр самых крупных гранул составляет 286 нм, а мелких — 100 нм. Средняя величина диаметра равняется 177,5±5,2 нм. В некоторых гранулах сердцевина имеет неровные контуры, сниженную электронную плотность и светлый промежуток между ней и мембраной. Изредка встречаются гранулы такого строения вне кардиомиоцита (см. рис. 4д). В некоторых кардио-миоцитах наблюдаются липидные капли различного размера и фаголизосомы.

Рис. 4. Эндокринные кардиомиоциты ушка левого предсердия больных с фибрилляцией предсердий.

кк — кровеносный капилляр, пп — пиноцитозные пузырьки, л — лизис миофибрилл, фл — фаголизосома; стрелки указывают на эндокринные гранулы. а — ×20 000, б — ×28 000, в, д, е — ×16 000, г — ×14 000.

В кровеносных капиллярах, прилежащих к эндокарду, эндотелиоциты содержат многочисленные пиноцитозные пузырьки, расположенные преимущественно в базальной части клеток. Увеличение их количества свидетельствует об активном транспорте в них жидкости (см. рис. 4е).

Обсуждение

Проведенное исследование выявило у всех больных с фибрилляцией предсердий неклапанной этиологии сходные ультраструктурные изменения во всех слоях эндокарда и в эндокринных кардиомиоцитах левого ушка предсердий. В эндотелии наблюдалась массовая десквамация эндотелиоцитов. На поверхности эндокарда сохранялись преимущественно одиночные, резко уплощенные эндотелиоциты и небольшие фрагменты цитоплазмы. В опубликованных работах высказаны предположения о возможности десквамации эндотелия эндокарда у больных при фибрилляции предсердий [9], у крыс при экспериментально вызванной сердечной недостаточности [10] и у собак при инфаркте миокарда [8]. У последних десквамация эндотелия сопровождалась лимфоцитарной инфильтрацией соединительной ткани, тромбы на обнаженной эндокардиальной поверхности встречались редко. Десквамация эндотелия в сердце описана при развитии антрациклиновой кардиомиопатии при лечении онкологических больных антрациклиновыми антибиотиками [11]. Однако механизм десквамации эндотелиоцитов от поверхности эндокарда в опубликованных работах не описан. У всех обследованных больных значительная часть поверхности эндокарда, лишенная эндотелиального покрова, ровная и представлена элементами субэндотелиальной рыхлой соединительной ткани с выраженными признаками отека и единичными уплощенными эндотелиоцитами. Скопления на ней фибрина и десквамированных эндотелиоцитов не наблюдалось, отсутствовала и инфильтрация эндокарда лейкоцитами. В работах, исследующих строение эндокардиальной поверхности у больных с фибрилляцией предсердий при помощи сканирующего электронного микроскопа, авторы отметили, что она ровная, гладкая или слегка волнистая, и высказали предположение о повреждении эндотелия, которое способствует появлению внутрисердечного тромба [6], без структурных изменений в его клетках.

Общеизвестно из триады Вирхова, что повреждение эндотелия создает предпосылки для местного тромбообразования. В исследовании не обнаружили признаков перенесенного или острого тромбоза в местах десквамации эндотелия. Возможное объяснение этого факта то, что все пациенты в периоперационном периоде получали постоянную антикоагулянтную терапию.

Отек, наблюдаемый в соединительной ткани эндокарда у всех обследованных больных, особенно выражен в суб-эндотелиальной части. Скопившаяся отечная жидкость приводит к отслоению эндотелиоцитов с базальной мембраной и небольшими фрагментами субэндотелиальной ткани от поверхности эндокарда. Образования фибрина и скопления отслоенных эндотелиоцитов на его поверхности не наблюдалось. По-видимому, они током крови выносятся из ушек в полости сердца. В исследовании, выполненном группой авторов [12], изучавших эндокард пациентов с фибрилляцией предсердий при помощи сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, показаны увеличение его толщины, появление на поверхности различной величины дефектов в эндотелии и инфильтрация моноцитами. Описаны утолщение эндокарда и дегенерация коллагеновых волокон у больных при ревматическом пороке сердца с фибрилляцией предсердий [7]. Возможно, основной причиной, приводящей к утолщению эндокарда, является наблюдаемый отек соединительной ткани.

Кроме выявленных ультраструктурных изменений в соединительнотканной части эндокарда на функционирование эндотелия влияют уровень артериального давления и состояние внутрисердечной гемодинамики, которые поддерживаются гормонами, вырабатываемыми эндокринными кардиомиоцитами. Однако строение эндотелия и эндокринных кардиомиоцитов в норме и при фибрилляции предсердий отражено в единичных опубликованных исследованиях [7, 13, 14].

Заключение

Проведенное исследование показало, что при длительно существующей фибрилляции предсердий в эндокарде нарушаются основные факторы, от которых зависит нормальное функционирование эндотелия: отек в субэндотелиальной ткани, приводящий к нарушению взаимодействия с эндотелиоцитами и к отслойке последних от эндокарда; выраженные ультраструктурные изменения в эндокринных кардиомиоцитах, способствующие нарушению регуляции системного артериального давления и внутрисердечной гемодинамики. Признаков регенерации эндотелия на поверхности эндокарда не отмечено. В цитоплазме единичных фибробластов, встречающихся в рыхлой соединительной ткани субэндотелия, наблюдаются отек и дистрофические изменения органелл. Выявленные нарушения в виде отслоения эндотелиоцитов с фрагментами рыхлой соединительной ткани от эндокарда, возможно, и создают предпосылки к тромбоэмболии и тромбообразованию в артериях большого круга кровообращения.

Участие авторов

Концепция и дизайн исследования — В.Ф. Иванова, А.В. Сотников

Сбор и обработка материала — А.В. Сотников, В.Ф. Иванова, А.В. Карпов

Статистическая обработка данных — В.Ф. Иванова

Написание текста — В.Ф. Иванова

Редактирование — А.В. Сотникова, М.В. Мельников

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