Сердце, логотип
www.CARDIOGENES.dp.ua
строение и развитие сердечно-сосудистой системы
Реkлама: Нужен сканер штрих кода беспроводной, есть по ссылке.
Кардиогенез :: Структурно-метаболическая гетерогенность миокарда в…
 
Гетерогенность миокарда и ее развитие в нормальном кардиомиогенезе (монография), Днепропетровск, 1996
Твердохлеб И.В. Гетерогенность миокарда и ее развитие в нормальном кардиомиогенезе. Днепропетровск, 1996
с.189
[ ⇐ назад | вперед ⇒ ]

Глава 5 Структурно-метаболическая гетерогенность миокарда в топологическом и хронологическом аспектах

 

Рис. 139. Характер связывания лектина SBA поверхностными мембранами кардиомиоцитов в интрамуральной зоне
Рис. 139. Характер связывания лектина SBA поверхностными мембранами кардиомиоцитов в интрамуральной зоне миокарда левого желудочка зрелой крысы в состоянии систолы. Параллельное проведение гистохимической реакции на лактатдегидрогеназу по Lojda. Ок.10, об.40.

На основании результатов морфологического и биохимического анализа, представленных в предыдущих главах, становится очевидным существование выраженного гетерогенитета миокарда по различным характеристикам сократительного, митохондриального, секреторного и метаболического аппаратов. При этом обращают на себя внимание два обстоятельства, которые вполне определенно указывают на наличие взаимосвязи между изученными характеристиками: 1) закономерности распределения клеток различных типов и степени тканевой гетерогенности в изученных участках миокарда имеют принципиально сходный характер; 2) динамики формирования анализируемых разновидностей гетерогенности миокарда на этапах кардиомиогенеза достаточно близки в отношении этапности и общей направленности. В соответствии с этим актуальным представляется вопрос о характере и степени взаимодействия между изученными факторами структурно-метаболической гетерогенности миокарда, который предусматривает два главных аспекта - топологический и хронологический.

Рис. 140. Сочетанная гистохимическая реакция на связывание лектина SBA и активность фосфофруктокиназы
Рис. 140. Сочетанная гистохимическая реакция на связывание лектина SBA и активность фосфофруктокиназы по Lojda в субэпикардиальной зоне миокарда левого желудочка зрелой крысы в состоянии систолы. Ок.15, об.40.

 

Для анализа морфологических границ между структурно и функционально неравнозначными клетками и клеточными комплексами мы применили методический прием, заключающийся в параллельном проведении гистохимической реакции по определению энзиматическои активности каждого из исследуемых ферментов (ФФК; ЛДГ; ИЦДГ; СДГ; Г6фДГ - сине-фиолетовые кристаллы) и изучении локализации Н-ацетил-О-галактозамина при последовательной обработке конъюгатом лектина соевых бобов (SBA) с биотином и пероксидазой с авидином (связанная пероксидаза - темно-коричневые кристаллы). Указанный гликоконъюгат в составе клеточной оболочки определяет упорядоченную и стабильную структуру ткани.

Рис. 141. Неравномерное накопление поверхностных лектин (SВА)-связывающих сайтов
Рис. 141. Неравномерное накопление поверхностных лектин(SВА)-связываюигих сайтов в трабекулярном и компактном слоях миокарда правого желудочка сердца человека на 6-й неделе внутриутробного развития. Гистохимическая реакция по Kuniaki, Hiroshi. Ок.15, об.20.

Анализ продольно ориентированных срезов зрелого миокарда крысы, обработанных подобным образом, показывает, что стабильной морфологической границы между функционально гетерогенными клеточными территориями в составе одного мышечного волокна либо пучка волокон не существует (Рис.139); этому соответствует также постепенный (но не дискретный) характер изменений ферментативных активностей по ходу пучков мышечных волокон (см. материалы 4-й главы), которые обладают способностью переходить в состав другого пучка или расщепляться на два пучка. Напротив, на поверхности пучков мышечных волокон всегда наблюдается интенсивное связывание лектина SBA; такая граница определяется даже в том случае, если пучки не разграничены прослойками соединительной ткани (то есть, морфологически не дифференцируются). Это в равной мере четко заметно как на продольных (Рис.139), так и на поперечных срезах (Рис.140).

Рис. 142. Интенсивное накопление поверхностных лектин (SВА)-связывающих сайтов на поверхности трабеку
Рис. 142. Интенсивное накопление поверхностных лектин (SВА)-связывающих сайтов на поверхности трабекул в миокарде левого желудочка сердца человека на 6-й неделе внутриутробного развития. Гистохимическая реакция по Kuniaki, Hiroshi. Ок.15, об.40.

Важно подчеркнуть, что в нашем исследовании ни в одном из случаев мы не обнаружили сосуществования двух или нескольких функционально неравнозначных мышечных волокон в составе одного пучка.

 

Характеризуя одиночно расположенные клетки, которые в состоянии систолы и диастолы имеют одинаковые признаки энергетического профиля (низкий уровень гликолиза и пентозо-фосфатного шунта, высокая интенсивность цикла трикарбоновых кислот), необходимо выделить 2 важные особенности: 1) никогда эти клетки не располагаются парами или, тем более, группами; 2) никогда они не содержат лектин-связывающих сайтов на своей поверхности, обращенной в сторону кардиомиоцитов в составе данного мышечного пучка (ни на боковой, ни на торцевых участках сарколеммы).

Рис. 143. Характер распределения 
 поверхностной гистохимической метки лектина SBA в миокарде левого желудочка
Рис. 143. Характер распределения поверхностной гистохимической метки лектина SBA в миокарде левого желудочка сердца крысы на 16-е сутки эмбриогенеза. Гистохимическая реакция по Kuniaki, Hiroshi. Ок.10, О6.40.

Формирование лектин-связывающих сайтов на поверхности кардиомиоцитов в ходе кардиомиогенеза у человека и крыс является неравномерным в различных изученных участках миокарда. В эмбриональном развитии исследуемых объектов накопление поверхностной гистохимической метки лектина SBA является наиболее интенсивным в трабекулярном слое миокарда, тогда как кардиомиоциты компактного слоя обладают незначительной агглютинин-связывающей способностью (Рис. 141).

 

Характерно, что наиболее массивные отложения гистохимической метки наблюдаются на поверхности трабекул (Рис.142), однако уже на ранних этапах кардиомиогенеза кардиомиоциты объединяются в достаточно четко оформленные клеточные комплексы, содержащие от 10 до 25 миоцитов. При этом гликолемма кардиомиоцитов, несущая в своем составе лектин-связывающие участки, прослеживается не на всем протяжении границы между клеточными группами (формирующимися мышечными волокнами); часто клеточные комплексы "переходят" один в другой (Рис.143).

Рис. 144. Распределение локусов 
 связывания лектина SBA поверхностными мембранами кардиомиоцитов
Рис. 144. Распределение локусов связывания лектина SBA поверхностными мембранами кардиомиоцитов в субэндокардиальной (А) и интрамуральной (Б) зонах миокарда левого желудочка человека на 16-й неделе пренатального онтогенеза. Гистохимическая реакция по Kuniaki, Hiroshi. Ок.15, об.20.

 

 

В ходе раннего постэмбрионального развития формируются существенные различия в характере организации поверхностных лектин-связывающих участков гликокаликса кардиомиоцитов в желудочках и предсердиях сердца человека и крысы. Так, в желудочковом миокарде по мере развития соединительнотканных структур происходит уплотнение гистохимической метки в тех зонах, которые морфологически служили границами между клеточными комплексами, в то время как накопление SBA-агглютининов собственно между кардиомиоцитаыи внутри указанных клеточных комплексов становится менее интенсивным (Рис.144). Напротив, в предсердных отделах клеточные группы являются не только меньшими по своим размерам, но в их составе продолжают активно накапливаться рецепторы к лектину SBA (Рис.145).

Рис. 145. Характер распределения 
 поверхностной гистохимической метки лектина SBA в миокарде
Рис. 145. Характер распределения поверхностной гистохимической метки лектина SBA в миокарде левого предсердия сердца крысы на 5-е сутки постнатального онтогенезе. Гистохимическая реакция по Kuniaki, Hiroshi. Ок.15, Об.40.

В миокарде 28-недельных плодов человека и 20-су-точных крыс характер распределения и интенсивности гистохимической метки SBA-лектина соответствует, в целом, тем характерным чертам, которые установлены для дефинитивной тканевой структуры (см. выше).

 

Учитывая важную роль гликокаликса цитолеммы кардиомиоцитов, связывающей гликоконъюгаты лектина SBA, в формировании организованной структуры миокарда, а также свойства элементов соединительной ткани миокарда поддерживать и регулировать межклеточные обменные процессы в составе указанной тканевой структуры, мы изучили ультраструктурные особенности взаимной ориентации клеточных элементов миокарда на этапах кардиомиогенеза. Обнаружилось, что гликолемма кардиомиоцитов уже на ранних этапах кардиомиогенеза существенным образом определяет характер объединения сократительных клеток в пучки мышечных волокон. На поперечных срезах кардиомиоцитарно-сосудистых комплексов большинство миоцитов, не устанавливающих между собой контактных взаимодействий, содержат на своих баковых поверхностях отчетливо морфологически выраженный слой гликокаликса (Рис.146), причем в пространстве между сократительными и эндотелиальными клетками обнаруживаются многочисленные тонкофибриллярные структуры, а сама гликолемма является менее структурированной (Рис.146-Б). Интересными представляются наблюдения, при которых гликолемма соседних кардиомиоцитов, плотно прилежащих друг к другу, не прерывается и становится общей для плотно контактирующих сократительных клеток (Рис.146-В).

Рис. 146. Участок миокарда левого желудочка 
 сердца крысы на 18-е сутки эмбриогенеза
Рис. 146. Участок миокарда левого желудочка сердца крысы на 18-е сутки эмбриогенеза. Ув.: 6000. Б -пространство между эндотелиальной и сократительными клетками (указано рамкой). Ув.: 18000. В - структура гликолеммы между пространственно разобщенными и контактирующими кардиомиоцитами (указано рамкой). Ув.: 18000.

 

При ультраструктурном анализе миокарда на ранних этапах развития выявляется существенная роль клеток фибробластического ряда в структурировании ткани, которая заключается в регуляции взаимоотношений между мышечным и сосудистым компонентами в составе миокарда. В раннем эмбриональном периоде фибробласты еще не обладают способностью к активному синтезу коллагеновых волокон, однако их отростки занимают значительное пространство в межклеточных промежутках (Рис.147). При этом ультраструктурные признаки интенсивных белок-синтезирующих процессов обнаруживаются как в парануклеарной зоне фибробластов, так и в самих отростках (Рис.148).

Рис. 147. Структурные взаимоотношения 
 между фибробластом и малодифференцированными сократительными кмц
Рис. 147. Структурные взаимоотношения между фибробластом и малодифференцированными сократительными кардиомиодитаии в миокарде левого желудочка сердца человека на 7-й неделе эмбрионального развития. ФБ - фибробласт; КМ - кардиомиодит. Ув.: 8000.

 

В раннем постэмбриональном кардиомиогенезе фибробласты приобретают способность к активному синтезу коллагеновых волокон (Рис.149), а также участвуют в тканевой компартментализации миокарда, отделяя определенные группы сократительных кардиомиоцитов от прилежащих капилляров (Рис.150).

Характерно, что накопление коллагеновых волокон происходит, главным образом, в пространстве между фибробластом и капилляром, но не в промежутке между кардиомиоцитами и фибробластом (Рис.149; 150).

 

 

На этапах плодного периода развития человека, а также в раннем постнатальном онтогенезе крыс на поперечных ультратонких срезах миокарда наблюдается выраженное уплотнение кардаомиоцитов и объединение их в отчетливо очерченные комплексы (Рис. 151-А), причем границы мышечных пучков пространственно сопряжены с фибробластами и их развитыми отростками, Гликолемма кардаомиоцитов на поверхности, обращенной к фибробластам, четко контурируется (Рис.151-Б): в локусах плотного контактирования между кардиомиоцитами слой гликокаликса не определяется, однако в местах формирования межмиоцитарных пространств (во внутренних участках мышечных пучков) гликолемма стабильно обнаруживается (Рис.151-В).

При оценке результатов гистохимического анализа распределения гликоконъюгатов клеточной поверхности, а также приведенных данных ультраструктурного анализа, представляется возможным предположить существование стабильных структурных границ между отдельными клеточными комплексами в составе миокарда.

Рис. 148. Развитые структуры белок-синтезирующего аппарата 
 отростка фибробласта в миокарде
Рис. 148. Развитые структуры белок-синтезирующего аппарата отростка фибробласта в миокарде левого желудочка сердца крысы на 16-е сутки эмбрионального развития. ФБ - фибробласт; КМ - кардиомиоцит. Стрелками указаны скопления коллагеновых волокон. Ув.: 12000.

 

Вполне возможно, что это обстоятельство определяет структурно-функциональное сопряжение между выявленными разновидностями гетерогенности миокарда (по характеристикам сократительного, митохондриального, секреторного и метаболического аппарата кардиомиоцитов). Для уточнения характера такого сопряжения мы провели математический анализ комплекса полученных морфологических и биохимических параметров гетерогенности миокарда, результаты которого подтверждают сделанное нами ранее предположение.

 

 

Результаты дисперсионного анализа влияния времени позволяют отвергнуть нулевую гипотезу для большинства морфологических и биохимических параметров сердца, однако, сила влияния возрастного фактора на значения учитываемых признаков значительно варьирует. Так, высокий уровень зависимости параметров от стадии индивидуального развития установлен для плотности упаковки сократительных структур и митохондрий, для большинства показателей митохондриального аппарата кардиомиоцитов, а также для гистохимически выявляемой активности ферментов цикла трикарбоновых кислот.

Рис. 149. Синтез коллагеновых волокон 
 в пространстве между отростком фибробласта и капилляром в миокарде
Рис. 149. Синтез коллагеновых волокон в пространстве между отростком фибробласта и капилляром в миокарде левого предсердия сердца человека на 12-й неделе внутриутробного развития. ФБ - фибробласт; КМ - кардиомиодит; КАП - капилляр; КОЛ - коллагеновые волокна; стрелками указаны участки гликолеммы. Ув.: 22000.

 

Характерно, что варьирование количества высокоэнергетических митохондрий как в ортодоксальной, так и в конденсированной конфигурациях в существенной мере зависит от фактора онтогенетического времени, тогда как статистические колебания количества низкоэнергетических органелл лишь наполовину определяются возрастным фактором. По всей видимости, этот факт отражает тот относительно стабильный метаболический фон, который направлен на энергообеспечение общих внутриклеточных функций кардиомиоцитов, тогда как развитие аппарата высокоэнергетических митохондрий находится в существенной зависимости от активно развивающегося сократительного аппарата.

Уровень значимости, на котором отвергается нулевая гипотеза для показателей плотности упаковки специфических гранул и ряда других характеристик секреторного аппарата, заметно ниже, чем у указанных выше характеристик.

Рис. 250. Отросток фибробласта в промежутке 
 между кардиомиоцитами и капилляром в миокарде
Рис. 250. Отросток фибробласта в промежутке между кардиомиоцитами и капилляром в миокарде левого желудочка сердца человека на 12-й неделе внутриутробного развития. ФБ - фибробласт; КМ - кардиомиоцит; КАП - капилляр; КОЛ - коллагеновые волокна. Ув.: 16000.

Некоторые параметры (линейные и объемные характеристики секреторных гранул, степень ориентации митохондриальных крист, уровень АТФ в митохондриальном матриксе) не испытывают заметного влияния со стороны фактора времени развития.

Представленные результаты позволяют предположить, что распределение учитываемых признаков в зависимости от стадий индивидуального развития носит неслучайный характер. По-видимому, взаимосвязь различных морфологических и метаболических характеристик является важным обстоятельством, определяющим специфику структурной организации миокарда, лежащей в основе формирования различных видов гетерогенитета сократительных кардиомиоцитов. В то же время количественная характеристика взаимосвязи и с взаимообусловленности между разновидностями гетерогенности миокарда выходит за рамки возможностей дисперсионного анализа, что обусловливает необходимость проведения корреляционного анализа.

Множественный корреляционный анализ проведен таким образом, что коррреляционные комплексы динамик всех изученных параметров объединены в блоки, характеризующие соответственно сократительный, митохондриальный, секреторный и метаболический аппараты кардиомиоцитов (за исключением соответствующих математических производных от указанных параметров). Как видно из таблицы 11, между характеристиками изученных клеточных аппаратов устанавливается чрезвычайно высокий уровень прямой корреляционной взаимосвязи (соответствующие корреляционные коэффициенты принимают значения от +0,63 до +0,96). Необходимо отметить, что уровень взаимодействия секреторного аппарата с комплексами показателей сократительного, митохондриального и метаболического аппаратов находится у нижних границ указанного диапазона (от +0,63 до +0.81), что указывает на относительную автономность процессов формирования гетерогенности секреторного аппарата на этапах кардиального гистогенеза.

Рис.151. А - Участок миокарда левого желудочка сердца человека на 28-й неделе внутриутробного Рис. 151 (Продолжение). Б и В - участки, указанные рамками на рисунке 5.14-А. Миокард левого желудоч...
Рис. 151 (Продолжение). Б и В - участки, указанные рамками на рисунке 5.14-А. Миокард левого желудочка сердца человека на 28-й неделе внутриутробного развития. Ув.: 22000.
Рис.151. А - Участок миокарда левого желудочка сердца человека на 28-й неделе внутриутробного развития. ФБ - фибробласт; КМ - кардиомиоцит; КАП - капилляр. Ув.: 6000.

 

Таблица 11 Значения коэффициентов множественной корреляции между блоками параметров сократительного (1), митохондриального (2), секреторного (3) и метаболического (4) аппаратов сократительных кардиомиоцитов человека и крысы.

 

ЧЕЛОВЕК

КРЫСА

1

2

3

4

1

2

3

4

1

-

0,96

0.74

0.93

-

0.94

0.63

0.95

2

0.96

-

0.72

0.95

0.94

-

0.68

0.91

3

0.74

0.72

-

0.81

0.63

0.68

-

0.76

4

0.93

0.95

0.81

-

0.95

0.91

0.76

-

Результаты проведения дисперсионного и корреляционного анализа позволяют дать количественную оценку силы влияния возрастного фактора на состояние различных параметров развивающегося сердца человека и крыс, а также выявить изменения их внутреннего взаимодействия на этапах кардиомиогенеза.

При расчете интегральных параметров структурно-метаболической гетерогенности миокарда в различных отделах сердца и зонах сердечной стенки обнаружилось, что на начальных этапах кардиомиогенеза динамика показателей выражена в наименьшей степени. К концу эмбрионального периода развития, а также в раннем плодном периоде развития человека и в раннем постнатальном развитии крыс обнаруживается выраженная интенсификация процессов формирования структурно-метаболической гетерогенности миокарда, особенно отчетливо выраженная в желудочковом миокарде. Соответствующие динамики вновь стабилизируются в миокарде поздних плодов человека и к концу 1-го месяца постнатального онтогенеза крыс.

Таким образом, гетерогенность миокарда по характеристикам сократительного, митохондриального, секреторного и метаболического аппаратов имеет общую структурную основу и сопряженные функциональные взаимодействия. Темпы формирования структурно-метаболической гетерогенности миокарда наиболее активны в интрамуральной и субэпикардиальной зонах стенки желудочков, наименее активны - в предсердиях и межпредсердной перегородке. Дефинитивный уровень гетерогенности миокарда достигается на 36-й неделе плодного развития человека и к концу 1-го месяца постнатального онтогенеза крыс. Наивысшая степень структурно-метаболической гетерогенности зрелого миокарда наблюдается в интрамуральной зоне левого желудочка и убывает в последовательности: субэпикардиальная зона обоих желудочков - интрамуральная зона левого желудочка - субэндокардиальная зона левого и правого желудочков - межжелудочковая перегородка - левое предсердие - правое предсердие - межпредсердная перегородка.

 

Поддержка
 © 2008-2015 Cardiogenes.dp.ua
© обработка Dr. Andy  
Key words: heart, cardiogenesis, cardiac development. Ключевые слова: сердце, кардиогенез, гистогенез миокарда эндокарда эпикарда, ангиогенез, развитие сердечно-сосудистой системы, васкулогенез, эмбриология, теоретическая кардиология, врожденные пороки сердца, струны сердца. Миокард человека и животных, наука, медицина, ветеринария, сердце.
Rambler's Top100 li MyCounter