Стресс и патология - Владимир Виноградов

Рис. I-16. Миокард левого желудочка крысы при иммобилизационном стрессе. Фаза истощения (72 ч опыта). Деструктивные кардиомиоциты первого типа. × 71 000

Рис. I-17. То же, что и на рис. I-16. Фаза истощения (72 ч опыта). Деструктивные кардиомиоциты второго типа. × 71 000

Примечательна мозаичность изменения митохондрий: в одной и той же клетке имеются митохондрии с различной степенью изменений – от умеренного набухания и неравномерного расположения крист до полной деструкции органелл (рис. I-18). В миофибриллах отмечается появление множественных участков деструкции. На продольных срезах отчетливо видно, что вначале происходит расплавление тонких миофиламентов. Затем возникают очаги их деструкции на протяжении нескольких саркомеров. Разделительные диски Z исчезают. В этих участках сохраняются лишь обрывки толстых миофиламентов и остатки дисков I (рис. I-18). В других участках происходит гомогенизация миофибрилл. В очагах гомогенизации заметны обрывки миофиламентов, которые затем подвергаются расплавлению. Наблюдается значительная вариабельность в степени повреждения между различными мышечными клетками этого типа. В некоторых кардиомиоцитах в областях разрушения миофибрилл видна гомогенная масса миофиламентов, в то время как другие области имели нормальный или почти нормальный вид. В очагах тяжелого повреждения клетки спектр изменения был довольно широким – от конденсации до полного лизиса миофибрилл.

Рис. I-18. То же, что и на рис. I-16. Фаза истощения (72 ч опыта). Деструктивные кардиомиоциты третьего типа. × 71 000

Рис. I-19. То же, что и на рис. I-16. Фаза истощения (72 ч опыта). Лизис кардиомиоцитов. × 71 000

На периферии таких поврежденных участков миофибриллы часто пересокращены и подвержены процессу гомогенизации и лизиса (рис. I-19). Сопряжение кардиомиоцитов нарушается за счет расхождения плазматических мембран, образующих вставочные диски и их фрагментации (рис. I-19), что характерно для декомпенсации сердца, сопровождающейся развитием фибрилляции желудочков [122]. Показателем функциональной перегрузки светлых кардиомиоцитов 3-го типа является резкое расширение канальцев саркоплазматического ретикулума вплоть до образования крупных вакуолей и цистерн (рис. I-18). Повреждения саркотубулярной системы, играющей важную роль в распространении возбуждения по миокардиальной клетке, могут привести к замедлению распространения импульса и возникновению блоков проведения, т. е. к прогрессированию возникшей в миокарде фибрилляции [122]. Кроме того, перерастяжение и частичное разрушение канальцев саркотубулярной системы может стать основой ослабления сократительной силы сердца, так как приходящее в миофибриллы возбуждение не будет реализовываться их сокращением. Такой механизм может лежать в основе развития сердечной недостаточности. Существуют три основные причины, обусловливающие сердечную недостаточность: 1) нарушение функции саркоплазматического ретикулума поглощать, накапливать и отдавать Са2+, участвующий в акте сокращения, 2) дефицит энергии и 3) функциональная несостоятельность контрактильного аппарата кардиомиоцитов [164]. Морфологически сочетание действия этих негативных факторов в принятых условиях документируется резким расширением канальцев саркоплазматического ретикулума, деструкцией митохондрий и миофибрилл (рис. I-17, I-18). По сути дела тот же сценарий развития стрессорных кардиопатий, предложенный Ф. Меерсоном, заложен в механизме «кальциевой триады»: накопление Са2+ в кардиомиоцитах из-за неполадок в системе внутриклеточного транспорта катиона может привести к недостаточности сердца в результате возникновения кальциевых контрактур, активации фосфолипаз и особенно протеаз, разрушающих диски миофибрилл, и нарушения окислительного фосфорилирования в нагруженных Са2+ митохондриях [98].

Действительно, как видно из рис. I-18, в светлых кардиомиоцитах 3-го типа налицо типичные признаки кальциевого повреждения ультраструктуры: имеются контрактурные полосы пересокращения миофибрилл с гомогенизацией содержимого, лизис саркомеров, начинающийся с Z дисков, накопление в межкристном пространстве сильно набухших митохондрий осмиофильных включений ортофосфата кальция. Считается, что перегрузка миокардиальных клеток кальцием является главной причиной альтеративных сдвигов не только при классических кальциевых (адреналиновых, изопротереноловых) некрозах, но и при гиперфункции, гипертрофии, ишемии (неглубокой), гипоксии, стрессорных повреждениях, большинстве некоронарогенных болезней сердца [246].

Повреждения сарколеммы и изменения саркоплазматического ретикулума могут приводить к сбоям в работе кальциевой помпы и Na-Ca-ионообменного механизма [97], т. е. к прогрессирующему накоплению содержания катиона в кардиомиоцитах в результате проникновения избыточного Са2+ внутрь клетки из межклеточного пространства через образовавшиеся дефекты в плазмалемме [246], блокирования процесса откачки кальция из клетки и слабости механизмов его внутриклеточной утилизации. В итоге в клетках образуется массивная кальциевая перегрузка [239], которая морфологически проявляется накоплением в матриксе митохондрий электронноплотных гранулированных осадков фосфата кальция [239], появлением участков пересокращения саркомеров и расширением канальцев саркоплазматического ретикулума [167]. С указанными изменениями связывают затруднение в проведении нервных импульсов, нарушения ионного транспорта, развитие незавершенной диастолы [97] и снижение сократимости миокарда при хроническом дефиците насосной функции сердца [311]. Независимо от конкретной причины накопления избыточного Са2+ в саркоплазме этот процесс неизбежно приводит к одному и тому же эффекту – несостоятельности энергообеспечения кардиомиоцитов за счет снижения генерации энергии в митохондриях, гиперактивации Са-зависимых АТ-Фаз и истощению АТФ в местах его использования [218], что составляет патогенетическую основу развития сердечной недостаточности.

Ядра светлых кардиомиоцитов всех 3 типов – округлые, без признаков маргинации хроматина, которую обычно расценивают как показатель ухудшения дренажной функции саркоплазмы [109]. В межклеточных и перикапиллярных пространствах возле светлых клеток всегда много однооболочечных митохондрий с гомогенизированным матриксом, разнокалиберных первичных и вторичных лизосом, которые служат морфологическим маркером стресс-реакции [251].

В завершающей стадии иммобилизационного стресса (72 ч опыта) в миокарде левого желудочка встречаются три типа капилляров. Просветы капилляров первого типа широкие, содержат эритроциты (рис. I-16). Цитоплазматические отростки эндотелиальных клеток гофрированы, пиноцитоз умеренный. Просветы капилляров второго типа, тесно прилегающих к разрушающимся кардиомиоцитам, почти полностью закрыты набухшими эндотелиальными клетками или эритроцитарными тромбами (результат гемостаза), в их ядрах количество хроматина увеличено (рис. I-19). Наконец, третий тип капилляров отличается тем, что эндотелиальные клетки здесь образуют длинные цитоплазматические клапаны, куда часто смещаются гиперхромные ядра. Эти отростки достигают противоположной стенки капилляра и делят его просвет на несколько полостей. Вокруг таких капилляров очень много поврежденных митохондрий, различного типа лизосом, эритроцитов (рис. I-20). Базальный слой капилляров первого и третьего типа не изменен, а второго – сужен.

По сравнению со стадией относительного покоя (контрольные животные), где в клеточном спектре левого желудочка сердца преобладают полутемные кардиомиоциты, содержанием каждой стадии иммобилизационного стресса является некий главный (определяющий энергетику) процесс, который лимитирует появление преобладающего типа клеток: в фазу напряжения – набухание (светлые); в фазу резистентности – деление (переходные) и регенерация (темные); в фазу истощения – деструкция (деструктивные клетки). Трансформация одного типа клеток в другой в рамках замкнутого жизненного цикла кардиомиоцитов: светлые – переходные – темные – полутемные – светлые является проявлением механизма стабилизации энергетики при прогрессировании гиперфункции сердца в условиях непрекращающегося раздражения. Деструктивные светлые клетки – это необратимо поврежденные кардиомиоциты, сошедшие с орбиты жизненного цикла.

Набухание митохондрий в первой стадии стресса (1– 12 ч опыта) является наиболее быстрой реакцией этих органелл на те требования, которые предъявляются к клетке новыми условиями функционирования. Быстрая трата энергии приводит к изменению соотношения компонентов адениловой системы внутри митохондрий, что, в свою очередь, обусловливает изменение ионного баланса по обе стороны митохондриальных мембран и степень гидратации митохондрий. Поступление в них воды вызывает увеличение объема митохондрий, расправление крист и общее увеличение энергообразующей поверхности. Выработка энергии усиливается и происходит восстановление нарушенного энергетического гомеостаза клетки [160]. Следовательно, набухание митохондрий можно расценивать как показатель их гиперфункции. Если оно превышает критический уровень, выход энергии резко снижается в результате перерастяжения внутренних митохондриальных мембран и пространственного разобщения энергообразующих комплексов. Чрезмерное набухание митохондрий в фазе истощения иммобилизационного стресса (72 ч опыта) следует расценивать как переход адаптивно-приспособительной реакции, мобилизующей для контрактильных элементов миокарда дополнительные энергетические резервы, в патогенетическую, приводящую к необратимым нарушениям структурной целостности органелл и их гибели (рис. І-17).