Оценка энергетического обмена жизнеспособного миокарда у больных ишемической кардиомиопатией

ЭО клетки представляет собой комплекс сложных химических реакций, конечным продуктом которых является получение энергии в виде аденозинтрифосфата (АТФ) и других макроэргических соединений. Задачей ЭО в миокарде является обеспечение адекватного поступления макроэргических фосфатных соединений для вос- полнения непрерывного расхода АТФ и креатинфосфата (КФ) во время сердечных сокращений, в процессе обмена ионов и, в меньшей степени, в ходе других энергозависимых процессов [7, 8]. Основными энергетическими субстратами для КМЦ служат глюкоза, жирные кислоты, кетоновые тела и аминокислоты. В норме до 95% энергии в сердце обеспечивается за счет окислительного фос- форилирования и лишь 5% – за счет гликолиза и утилизации кетоновых тел [1]. При ишемии ключевая роль отводится активации анаэробных процессов окисления глюкозы, при которых из пирувата синтезируется молочная кислота и две молекулы АТФ, что не может обеспечить всей энергетической потребности КМЦ. В результате усиления гликолиза происходит истощение запаса гликогена и накопление пировиноградной и молочной кислот в клетках. Избыток лактата, пирувата и других органических кислот приводит к возникновению метаболического ацидоза, который становится одним из повреждающих факторов и приводит к нарушению функции КМЦ.

ИКМП – осложнение ишемической болезни сердца (ИБС), развивается в 5–35% случаев у больных ИБС. В основе этого заболевания лежит ишемия сердца, которая приводит к гибели КМЦ, замещению их соединительной тканью, что сопровождается дилатацией камер сердца [2]. Как правило, при ИКМП повреждение миокарда происходит в течение длительного времени, при этом включаются долгосрочные компенсаторные механизмы.

Оптимальным методом лечения данной группы больных является уменьшение размеров желудочка методом вентрикулопластики по В. Дору в модификации Л. Мени-канти и восстановление кровоснабжения миокарда с помощью аортокоронарного шунтирования (АКШ). Однако в отдаленном послеоперационном периоде у части пациентов происходит повторное “ремоделирование” сердца и прогрессирование сердечной недостаточности, т.е. возврат гемодинамических и анатомических показателей сердца к дооперационным значениям.

Принимая во внимание большое число случаев рецидива заболевания, имеет смысл поиск предикторов неблагоприятного послеоперационного исхода на до- и интраоперационном этапах. Ранее в качестве предикторов рассматривалось одновременное наличие патомор-фологической картины миокардита и некоторые показатели морфофункционального состояния миокарда. В дальнейших исследованиях в качестве прогностических предикторов выступала морфологическая оценка стенки ЛЖ с разной степенью сократимости и молекулярные показатели состояния миокарда. На современном этапе существуют основания в качестве маркера успешного восстановления сократительной функции миокарда после проведения реваскуляризации и резекции ЛЖ оценивать жизнеспособность миокарда.

Термин “жизнеспособный” миокард включает в себя такие понятия, как “гибернация” и “оглушение” [3]. По современным данным, “оглушение” и “гибернация” являются стадиями одного патологического процесса и представляют собой компенсаторно-приспособительную реакцию миокарда, обусловленную острой или длительной гипоперфузией соответственно.

Исследование “жизнеспособного” миокарда продолжается долгое время, но до сих пор не выяснен механизм развития данного состояния, однако ясно одно – чем больше доля жизнеспособных КМЦ, тем более успешным будет восстановление сократительной способности миокарда ЛЖ у больных ИКМП.

Материал и методы

Объектом исследования стал миокард 21 больного ИКМП мужского пола (средний возраст пациентов составил 59±6,4 лет) с передневерхушечной аневризмой, которые находились на стационарном лечении в отделении сердечно-сосудистой хирургии НИИ кардиологии (Томск) в период 2012–2016 гг. Всем пациентам была проведена пластика ЛЖ по В. Дору в модификации Л. Мениканти с АКШ. Во время операции на этапе анев-ризмэктомии были взяты биопсии миокарда в средних отделах ЛЖ передней, задней, боковой стенок и МЖП со стороны ЛЖ с сопоставлением зоны взятия материала с ее сократимостью (участки нормо- гипо-, а-, дискинеза). С целью определения кинезов стенок всем пациентам проводилась МРТ. У всех пациентов получено информированное согласие; данное исследование одобрено этическими комитетами ФГБОУ ВО СибГМУ Минздрава России и НИИ кардиологии (Томск). Приготовление гистологических препаратов осуществлялось стандартным способом: биоптаты фиксировались в 10%-м формалине в течение 24 ч, промывались в проточной воде и обезвоживались в изопропиловом спирте IsoPrep (БиоВитрум, Санкт-Петербург), далее образцы заливались в гомогенизированную парафиновую среду для заливки HISTOMIX (БиоВитрум, Санкт-Петербург). Парафиновые срезы толщиной 5 мкм были получены при помощи полуавтоматического микротома МЗП-01 “Техном”, окрашивались гематоксилином и эозином. Гистологические препараты изучали в проходящем свете на микроскопе Axioskop 40 фирмы Carl Zeiss (Германия). Для проведения гистохимических реакций использовали свежезамороженные в жидком азоте биоптаты. Срезы толщиной 10 мкм получали в криостате при температуре –18 °С. Ферментативную активность СДГ, ЛДГ, 3-ГБДГ выявляли тетразолиевым методом по Lojda. Активность ферментов оценивали по интенсивности окрашивания структуры с помощью программы ImageJ (NIH, USA). Статистическую обработку результатов проводили с помощью пакета статистических программ SPSS 17 (SPSS Inc, USA).

Результаты

По результатам гистохимического исследования активности ферментов на свежезамороженных срезах миокарда ЛЖ отмечалась неоднородность в окрашивании КМЦ. В КМЦ гранулы диформазана имели различные размеры (от пылевидных до крупных) и располагались в основном вдоль миофибрилл, реже – диффузно, в некоторых КМЦ подчеркивалась поперечная исчерченность. В ядрах и вставочных дисках активность не выявлялась.

При помощи кластерного анализа все КМЦ были разделены на группы сравнения по активности фермента. Результат кластерного анализа представлен в таблице 1.

По результатам оценки локальной сократимости миокарда ЛЖ посредством МРТ были сформированы 3 группы сравнения: группа 1 – миокард из зон нормокинеза (19 биоптатов), группа 2 – миокарда из зон гипокинеза (18 биоптатов) и группа 3 – акинетичные зоны (27 био-птатов).

При сравнении процентного содержания КМЦ с различной активностью ферментов (СДГ, 3-ГБДГ, ЛДГ) в разных зонах кинеза (нормо-, гипо-, а-) были получены следующие статистически достоверные результаты: в зоне гипокинеза снижается по сравнению с нормокинезом содержание КМЦ с низкой активностью ЛДГ, а количество КМЦ со средней активностью ЛДГ повышается; в зонах акинеза происходит снижение фракции КМЦ с низкой активностью 3-ГБДГ по сравнению с нормокине-зом и увеличение в гипокинезе и акинезе количества КМЦ с высокой активностью данного фермента; в зонах гипокинеза происходит статистически достоверное снижение количества КМЦ с высокой активностью СДГ по сравнению с нормокинезом и снижение этой же фракции КМЦ в акинезе по сравнению с гипокинезом. Данные по количеству КМЦ с разной степенью активности ферментов в разных зонах кинеза приведены в таблице 2.

Таблица 1

Диапазоны оптической плотности для групп кардиомиоцитов с различной активностью ферментов

Показатели	СДГ	ЛДГ	3-ГБДГ
Низкая активность	0,00–0,19	0,00–0,15	0,00–0,21
Средняя активность	0,20–0,41	Выше 0,16	0,22–0,41
Высокая активность	Выше 0,42		Выше 0,42

Обсуждение

В литературе имеются данные, согласно которым нарушения локальной сократимости обусловлены качественными морфологическими изменениями данного участка [2, 4, 5]. По данным С.С. Гутора (2015), степень нарушения локальной сократимости зависит от удельного объема стромы, удельного объема паренхимы и удельного объема внутриклеточного отека [4]. Снижение удельного объема паренхимы и увеличение удельного объема стромального компонента в миокарде приводит к ухудшению его сократительной способности [6]. В результате проведенного исследования не было найдено статистически достоверных корреляционных связей степени нарушения локальной сократимости с морфометрическими показателями миокарда, однако было выдвинуто предположение, что нарушение сократимости обусловлено не только соотношением стромального и паренхиматозного компонента, но и функциональным состоянием самих КМЦ. Показанные в работе С.С. Гутора зависимости между структурными компонентами миокарда и его функциональным состоянием относятся к категории “слабых”, что вместе с данными, полученными в настоящем исследовании, позволяет предположить, что состояние ЭО КМЦ оказывает большее влияние на нарушение локальной сократимости.

В результате анализа внутриклеточной активности ферментов основных метаболических путей было выяснено, что популяция КМЦ по активности ферментов ЭО является гетерогенной. Было выделено три пула клеток с

Таблица 2

Доли КМЦ с различной степенью активности ферментов ЭО в зонах с разной степенью нарушения локальной сократимости

Ферменты		Кинезы		Сравнение
		Группа 1(нормокинез)	Группа 2(гипокинез)	Группа 3(акинез)	Значение критерия	Уровень значимости
ГБДГ	Низкая активность	1,000 (0,995–1,000)	0,1403±0,124	0,570±0,326	U12=8,000 U13=18,000 U23=46,000	p12=0,062 p13=0,047* p23=0,823
	Средняя активность Высокая активность	0,000 (0,000–0,005)	0,2953±0,197 0,5153±0,370	0,407±0,334 0,010 (0,000–0,030)	U12=14,000 U13=24,500 U23=41,500 U12=3,500 U13=17,500 U23=27,500	p12=0,314 p13=0,148 p23=0,575 p12=0,003* p13=0,009* p23=0,104
СДГ	Низкая активность	0,683±0,278	0,615±0,286	0,570±0,396	U12=26,000 U13=33,000 U23=35,000	p12=0,336 p13=0,209 p23=0,457
	Средняя активность	0,2603±0,225	0,300±0,172	0,410±0,375	U12=35,500 U13=48,500 U23=39,500	p12=0,962 p13=0,939 p23=0,709
	Высокая активность	0,0573±0,073	0,015 (0,050–0,237)	0,000 (0,000–0,000)	U12=24,000 U13=10,000 U23=15,000	p12=0,246 p13=0,001* p23=0,006*
ЛДГ	Низкая активность	1,000 (0,955–1,000)	0,640±0,180	0,965 (0,430–0,990)	U12=7,000 U13=29,000 U23=19,500	p12=0,014* p13=0,786 p23=0,110
	Средняя активность	0,000 (0,000–0,045)	0,360±0,180	0,035 (0,010–0,570)	U12=7,000 U13=29,000 U23=19,500	p12=0,014* p13=0,786 p23=0,110

Примечание: * – статистически значимые различия при p<0,05.

различной степенью активности ферментов (СДГ, ЛДГ, 3-ГБДГ): низкой, средней и высокой. В зонах со сниженной сократимостью было выявлено уменьшение количества КМЦ с высокой активностью СДГ, но сохранение постоянного пула со средней активностью фермента указывает на резервацию кислородзависимых процессов окисления в миокарде с различной степенью нарушения локальной сократимости; повышенная активность ЛДГ и 3-ГБДГ свидетельствует о переходе миокарда преимущественно на окисление глюкозы, так как для получения одинакового количества энергии при окислении глюкозы требуется меньше кислорода, чем при окислении жирных кислот. Увеличение количества КМЦ в гипокинетич-ных участках с высокой активностью 3-ГБДГ также говорит и о высокой утилизации кетоновых тел кардиомиоцитами. Получение энергии при метаболизме данных веществ не требует энергозатрат, поэтому является подходящим, в отличие от окисления глюкозы и жирных кислот, способом восполнения запасов энергии в виде восстановленных эквивалентов НАД+. Количество АТФ, полученное при метаболизме лактата (18 АТФ) и кетоновых тел (26 АТФ), достаточно для поддержания жизнеобеспечения клетки. В концепции “гибернированного” миокарда угнетение сократительной функции рассматривается не как последствие энергодефицита, а как адаптивная реакция КМЦ на снижение перфузии с целью сохранения жизнеспособности, которая позволяет избежать дефицита энергии. Таким образом, можно предположить, что клетки в зонах гипокинеза с повышенной активностью 3-ГБДГ и ЛДГ представляют собой “гибернирован-ные” КМЦ.

Заключение

В условиях длительной ишемии для поддержания жизнедеятельности миокарда КМЦ вынуждены переключаться на окисление лактата и кетоновых тел. Такой переход обусловлен изменением активности ферментов основных метаболических путей миокарда, снижение КМЦ с высокой активностью СДГ и, наоборот, повышение КМЦ с высокой активностью ЛДГ и 3-ГБДГ в зонах гипокинеза указывает на возможность того, что эта популяция КМЦ представляет собой “жизнеспособный миокард”.