Диабет матери приводит к нарушению структурной организации кардиомиоцитов потомства в постнатальном онтогенезе

Завьялов С.Н. Сахарный диабет матери приводит к нарушению структурной организации кардиомиоцитов потомства в постнатальном онтогенезе. Морфологические ведомости. 2023;31(3):780. (3).780

Zav'yalov SN. Maternal diabetes leads to violation of the structural organization of offspring cardiomyocytes in postnatal ontogenesis. Morfolo-gicheskie Vedomosti – Morphological newsletter. 2023;31(3):780. (3).780

Article received 3 February 2023

Article accepted 6 March 2023

Введение. Актуальность настоящего исследования обусловлена, прежде всего, ростом заболеваемости сахарным диабетом, в том числе среди женщин фертильного возраста [1–3]. Многочисленными клиническими наблюдениями показано, что сахарный диабет матери оказывает неблагоприятное влияние на течение бе- ременности и родов, а также на развитие и состояние плода [4–7]. У таких женщин часто рождаются дети с признаками поражения почек, мозга, с кишечными аномалиями, отмечается перинатальная смертность плода, в 5 раз чаще рождаются дети с пороками сердечно-сосудистой системы [8–10]. В то же время остается недо- статочно изученным влияние сахарного диабета матери I типа на морфофункциональное становление сердечно-сосудистой системы плода.

Целью исследования явился анализ особенностей морфофункционального состояния сократительных кардиомиоцитов левого желудочка половозрелого потомства матерей с экспериментальным сахарным диабетом I типа.

Материалы и методы исследования. Работа с лабораторными животными проводилась в соответствии с Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или иных научных целях от 18.03.1986 г. Все исследуемые животные содержались в стандартных условиях экспериментальнобиологической клиники (виварии) ЮжноУральского государственного медицинского университета. Эвтаназия животных проводилась методом декапитации под эфирным наркозом. Работа одобрена локальным этическим комитетом. Исследования проведены на белых лабораторных крысах самках линии Wistar и их половозрелом потомстве. У взрослых самок воспроизводили стрептозоциновый сахарный диабет I типа. Препарат вводили до беременности трижды с интервалом 7 суток по 20–25 мг/кг массы [11]. О развитии сахарного диабета свидетельствовал повышенный уровень содержания глюкозы в плазме крови (32,56±2,44 ммоль/л), сохранявшийся в течение более чем 3-х месяцев. Через 1 неделю после последней инъекции самок подсаживали к интактным самцам. Объектом исследования явилось потомство самок крыс с индуцированным до наступления беременности экспериментальным сахарным диабетом I типа на 70-е сутки постнатальной жизни (опытная группа). Эту группу составили 20 крысят из 20 пометов, группу сравнения (контрольную группу) составили 20 новорожденных крысят из 20 пометов интактных крыс. Обе группы были представлены только самцами. Гистологическому исследованию подвергали серийные срезы верхушки левого желудочка, окрашенные гематоксилином и эозином. На препаратах производили оценку содержания сократительных кардиомиоцитов в единице условной площади, а также площади их цитоплазмы и ядер с последующим подсчетом ядерно-цитоплазмати-ческого отношения клеток. Кроме того, проводился подсчет числа двуядерных кардиомиоцитов. Для определения среднего гистохимического коэффициента, отражающего насыщенность сократительных кардиомиоцитов левого желудочка гранулярным гликогеном, гистологические срезы окрашивались реактивом Шиффа по Мак-Манусу. Измерение морфометрических показателей проводили с использованием программно-аппаратного комплекса «Видео Тест – Морфология 5.0». Статистическую обработку данных производили в виде переменных, представленных в виде медианы с интерквартильным размахом. Учитывая небольшую выборку животных, достоверность полученных результатов определялась при помощи непараметрического критерия Манна-Уитни. Результаты считали статистически значимыми при р<0,05.

Результаты исследования и обсуждение. Прежде всего, нами установлено, что у половозрелого потомства самок крыс с экспериментальным сахарным диабетом I типа имеет место уменьшение удельной площади паренхимы левого желудочка. Этот показатель составил 85,9% (84,8%÷86,7%) в контрольной группе и 84,4% (83,9%÷84,9%) у опытных животных (р<0,001). При этом удельная площадь соединительнотканного компонента миокарда верхушки левого желудочка у опытных животных статистически значимо увеличилась на 1,82% по сравнению с животными, родившимися от интактных самок (р<0,002). Значительных статистически значимых изменений в общем содержании сократительных кардиомиоцитов у животных контрольной и опытной групп нам установить не удалось. Этот показатель был равен 27,9% (26,4%÷28,7%) в контроле и 27% (26,4%÷27,6%) в опыте (р<0,06). Однако обращает на себя внимание тот факт, что сократительные кардиомиоциты левого желудочка половозрелых крыс, полученных от матерей со стрептозоциновым сахарным диабетом I типа, имели ярко выраженные признаки гипертрофии. Так, площадь последних составила 783 мкм2 (733÷835 мкм2), что на 55 мкм2 больше, чем площадь рабо- чих кардиомиоцитов миокарда левого желудочка крыс контрольной группы (р<0,005). Более того, нами было установлено, что столь значимое отличие площади сократительных клеток миокарда обусловлено в первую очередь увеличением площади их цитоплазмы. У 70-дневных животных опытной группы этот показатель был равен 753 мкм2 (706+807 мкм2), у животных группы сравнения всего 701 мкм2 (638+731 мкм2, р<0,005). Площадь ядер при этом оставалась практически неизменной. Вышеуказанные факты обусловили изменение ядер-но-цитоплазматического отношения сократительных кардиомиоцитов. Так, если у интактных крыс исследуемый показатель был равен 0,040 (0,038÷0,043), то у крыс опытной группы ядерно-цитоплазматическое отношение сократительных кардиомиоцитов составило всего 0,038 (0,036+0,4, р<0,04). Значительное снижение этого показателя говорит о выраженных функциональных перестройках в сократительных клетках миокарда. Более того, это находит свое подтверждение на светооптическом уровне исследования, на котором нами было показано увеличение доли кардиомиоцитов с вакуолизированной цитоплазмой, а также клеток с признаками отека, проявляющимся в виде диффузных участков разрыхления и просветления цитоплазмы. Такие особенности цитофизиологии рабочих кардиомиоцитов миокарда левого желудочка 70дневного потомства свидетельствуют о том, что негативное влияние экспериментального сахарного диабета материнского организма на морфофункциональное становление сократительного аппарата сердца носит значительный и, главное, стойкий характер.

Еще одним доказательством вышеуказанного является изменение количества доли двуядерных кардиомиоцитов, а также повышение уровня среднего гистохимического коэффициента содержания гликогена. Прежде всего, нами установлено, что у животных интактной группы количество двуядерных кардиомиоцитов оказалось равным 93,3% (91,6+94%). При этом содержание этих клеток у опытных крыс в стенке левого желудочка оказалось достоверно сниженным на 3,02% и составило 90,3% (88,8+92,7%, р<0,005). В свою очередь исследование содержания гликогена позволило установить статистически значимое увеличение среднего гистохимического показателя PAS-реакции в опыте до уровня - 2,64 (2,52+2,7), в то время как у интактных животных исследуемый показатель составил всего 2,44 единицы (2,4+2,62) (р<0,010). Столь резкое увеличение содержания гранул гликогена в цитоплазме кардиомиоцитов левого желудочка половозрелых крыс, полученных от матерей со стрептозоцино-вым сахарным диабетом I типа, может свидетельствовать о избыточном его отложении или незначительном расходе этого энергетического субстрата.

Анализируя полученные результаты и основываясь на данных литературы, можно предположить, что в основе выявленных нарушений структуры сократительных кардиомиоцитов сердца потомства матерей с экспериментальным сахарным диабетом I типа лежит гипергликемия и гиперкетонемия материнского организма [12-13]. Глюкоза и кетоновые тела в избыточной концентрации беспрепятственно проникают сквозь гемато-плацентарный барьер и тем самым обуславливают гипергликемию и гиперкетонемию в развивающемся организме [14]. Наличие избыточного уровня кетоновых тел в крови у эмбриона и плода само по себе является фактором, приводящим к целому комплексу нарушений со стороны практически всех систем жизнеобеспечения, а гипергликемия, в свою очередь, приводит к компенсаторному размножению инсулоцитов островков Лангерганса и, как следствие, гипе-ринсулинемии [15-18]. К моменту рождения плода, когда происходит отслоение плаценты и глюкоза более не поступает их материнского организма, гиперинсулине-мия обусловливает возникновение резкого снижения уровня глюкозы в крови новорожденного, что, по мнению многих авторов, является одним из ключевых признаков возникновения нарушений со стороны сердечно-сосудистой системы [19].

Заключение. Таким образом, полученные в настоящем исследовании результаты позволяют сделать заключение о том, что экспериментальный сахарный диабет I типа матери обусловливает нарушение морфофункционального становления сократительных кардиомиоци-

Морфологические ведомости – Morphological Newsletter: 2023 Том (Volume) 31 Выпуск (Issue) 3

тов левого желудочка половозрелого     стойких изменениях цитофизиологии и потомства, что находит свое отражение в      морфологии этих клеток.