Ультраструктурные аспекты постинфарктного ремоделирования левого желудочка

Ишемическая болезнь сердца, финалом которой становится ишемическая кардиомиопатия (ИКМП) и хроническая сердечная недостаточность, до сих пор остается одной из самых распространенных, прогрессирующих и прогностически неблагоприятных заболеваний сердечно-сосудистой системы. По данным Kalon et al., 5-летняя выживаемость, ассоциируемая с застойной сердечной недостаточностью, сравнима с таковой при некоторых наиболее злокачественных формах рака и составляет 65% для мужчин и 45% для женщин [1]. Различные варианты реконструкции левого желудочка (ЛЖ) в сочетании с аортокоронарным шунтированием занимают ведущее место в комплексном лечении больных с обширным постинфарктным кардиосклерозом. Однако отдаленные результаты хирургического лечения показы-6

вают, что в послеоперационном периоде у 12-25% пациентов происходит повторное ремоделирование ЛЖ и прогрессирование сердечной недостаточности [2, 3]. Одним из путей улучшения клинических результатов лечения аневризм ЛЖ является доопера-ционное выявление «предрасположенности» сердца к дилатации в отдаленном послеоперационном периоде, поскольку неблагоприятные отдаленные результаты хирургического лечения являются следствием необратимых ишемических повреждений сердечной мышечной ткани. Целью нашей работы явилось изучение особенностей ультраструктуры кардиомиоцитов у больных с обширным постинфарктным кардиосклерозом.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Объектом исследования стали 40 больных ИКМП, которым в условиях искусственного кровообращения были выполнены аортокоронарное шунтирование и хирургическая реконструкция ЛЖ в модификации V. Dor. Клиническими критериями отбора пациентов, включенных в настоящую работу, были следующие параметры: конечно-диастолический индекс (КДИ) ЛЖ>100 мл/м2 поверхности тела, конечно-систолический индекс (КСИ) ЛЖ> 80мл/м2 поверхности тела, конечно-диастолическое давление ЛЖ>30 мм рт. ст., фракция выброса (ФВ) ЛЖ<40%, наличие участков а- и дискинеза левого желудочка, стенокардия II-IV функциональных классов по классификации Канадского общества кардиологов (CCS), недостаточность кровообращения (НК) II-IV функциональных классов по NYHA (Нью-Йоркская ассоциация сердца), длительность течения ишемической болезни сердца от 1 года до 10 лет, поражение коронарных артерий – стеноз более 75% передней нисходящей артерии или ствола, или стеноз, превышающий 75% не менее чем в двух коронарных артериях. Отсутствие органического поражения клапанов сердца также входило в клинические критерии отбора пациентов. Среднее количество пораженных коронарных артерий составило 3,5±1. Через 12 месяцев после хирургического лечения всем 40 больным (100%) повторно проводился весь комплекс тех же диагностических мероприятий, что и на доопера-ционном этапе.

У всех пациентов во время оперативного лечения брали биопсии ушка правого предсердия (ПП) и ЛЖ (n=40). Образцы миокарда не более 2 мм3 фиксировали в 2,5%-ном растворе глутарового альдегида на 0,2М какодилатном буфере с pH=7,2 при температуре +4 ° С и постфиксировали в 1%-ном растворе OsO4 на холоде в течение 4 часов [4]. В дальнейшем дегидратировали биоптаты в этаноле восходящей концентрации, заливали в смесь эпона и аралдита. Полутон-кие и ультратонкие срезы готовили на ультратоме LKB III (Швеция). Полутонкие срезы окрашивали 1%-ным раствором азура II и просматривали в световом микроскопе. Ультратонкие срезы контрастирова- ли цитратом свинца и уранилацетатом и изучали их в электронном микроскопе JEM-100 CX (Япония). Во время электронной микроскопии производили подсчет числа открытых и закрытых капилляров, на электронных микрофотографиях производили измерение удельного объема миофибрилл, митохондрий, ядер и гранул предсердных кардиомиоцитов методом точечного счета, оценивали отношение удельного объема митохондрий к удельному объему миофибрилл (митохондриально-миофибриллярное отношение), ядерно-цитоплазматическое отношение [5]. За единичный объем принимали 1 мкм3 ткани для исследования на ультраструктурном уровне. Достоверность полученных данных проверяли с помощью непараметрического критерия Ван-дер-Вардена [6].

Разницу значений в сравниваемых группах считали достоверной при p<0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

При электронно-микроскопическом исследовании кардиомиоцитов миокарда ЛЖ и ушка ПП обращал на себя внимание полиморфизм ультраструктур миокардиальных клеток. Ядра чаще всего имели неправильную фестончатую форму с множеством инвагинатов и выростов ядерной мембраны, располагались в центре миокардиальных клеток, иногда смещались в подсарколеммальную зону. Нередко встречали агрегацию (компактизацию) хроматина. Отмечали расширение околоядерного пространства, при этом последнее не заполнялось митохондриями,

Рис. 1. Ультраструктура кардиомиоцитов ЛЖ больных ишемической кардиомиопатией: а – контрактурный тип повреждения миофибрилл; б – первичный глыбчатый распад миофибрилл; в – очаг внутриклеточной регенерации: скопления свободных рибосом и полирибосом на культях уцелевших миофибрилл; г – нарушение ориентации новообразованных миофибрилл, избыточный рост их в длину

гранулярным ретикулумом и элементами комплекса Гольджи, а представлено в значительном объеме разреженным цитоплазматическим матриксом, содержащим гликоген в β -форме и имеющим округлую или продолговатую форму (моногранулярный гликоген). Находили диспергированные ядрышки, сегрегацию фибриллярного и гранулярного компонентов нуклеолонеммы, кольцевидные ядрышки, что свидетельствовало об угнетении биосинтеза рРНК.

Обращало на себя внимание многообразие форм повреждений миофибрилл кардиомиоцитов миокарда ЛЖ и ушка ПП предсердия у больных ишемической кардиомиопатией. Наблюдали контрактурные повреждения миофибрилл I степени, реже – II и III степеней (рис. 1а). В большинстве кардиомиоцитов наблюдали мелкоочаговый и диффузный лизис миофибриллярных пучков, «таяние» миофибрилл. В большей степени были лизированы I-полосы, в которых располагаются тонкие (актиновые) филаменты. Значительной деструкции подвергались саркомеры в области вставочных дисков и в около-ядерной зоне. Нередко обнаруживали распад миофибрилл в результате очагового мозаичного лизиса и контрактуры отдельных групп саркомеров (рис. 1б). Такой тип повреждений описан как первичный глыбчатый распад миофибрилл, являющийся самым тяжелым из известных типов повреждений сократительного аппарата миокардиальных клеток [7].

Крайне редко в кардиомиоцитах миокарда ЛЖ и ушка ПП обнаруживали очаги внутриклеточной регенерации ультраструктур миокардиальных клеток. О процессах внутриклеточной регенерации судили по наличию скоплений свободных рибосом на культях уцелевших миофибрилл, обусловливающих синтез и сборку новообразованных контрактильных белков (рис. 1в). Следует отметить нарушение равновесия между альтеративными и репаративными процессами, протекающими в кардиомиоцитах: последние явно выражены слабее, что обусловлено, по всей видимости, пластической недостаточностью миокардиальных клеток. Новообразованные миофиламенты по мере их синтеза на полирибосомах и созревания собираются в пучки миофибрилл. Но в процессе новообразования происходит нарушение их нормальной ориентации и избыточный рост в длину, проявляющийся увеличением расстояния между соседними Z-полосами (рис. 1г).

Помимо нарушения нормальной ориентации новообразованных миофибрилл, наблюдали хаотичную ориентацию «зрелых» сократительных белков (рис. 2а). Кроме того, отмечали волнообразную деформацию сократительного аппарата кардиомиоцитов миокарда левого желудочка и ушка правого предсердия. Все эти обстоятельства, вне всяких сомнений, вносят свой вклад в десинхронизацию процессов сокращения, обусловливая тем самым систолическую дисфункцию миокарда [7].

Отмечали полиморфизм митохондрий кардиомиоцитов. Встречали митохондрии с деструктивными и дегенеративными изменениями, просветленным матриксом, разрушенными и редуцированными кристами. Отмечали нестабильность митохондриальных мембран с образованием сплошных конгломератов митохондрий, расположенных между компонентами сократительного аппарата. Наблюдали немногочисленные митохондрии с электронноплотным матриксом в состоянии вакуолизации.

Цистерны и вакуоли саркоплазматической сети и комплекса Гольджи в кардиомиоцитах ЛЖ и ушка ПП больных ИКМП редуцированы, иногда расширены. Расширение цистерн находили преимущественно в околоядерной области, реже – в пространствах между миофибриллами (в области Z-линий) и митохондриями.

Нарушение пластических процессов в кардиомиоцитах проявляется атрофическими и дистрофическими изменениями в клетках. Так, в цитоплазме некоторых сердечных миоцитов левого желудочка и ушка правого предсердия обнаруживали аутофагосомы, содержимое которых представлено в основном митохондриями и цитоплазматическим матриксом. Наличие аутофагосом свидетельствует о деградации внутриклеточных органелл. В перинуклеарной области кардиомиоцитов как ЛЖ, так и ушка ПП отмечали скопления гранул пигмента старения – липофусцина и появление избыточного количества липидных включений. Предсердные кардиомиоциты содержали различные по величине электронноплотные гранулы предсердного натрийуретического пептида.

Таблица 1

Эхокардиографические показатели и функциональный класс недостаточности кровообращения в контрольные сроки наблюдения

Показатели	Предоперационные показатели (n=40)	1 год после операции
		I группа (n=30)	II группа (n=10)
КДИ ЛЖ, мл/м2	131,3±7,8	112,8±5,4*	147,0±10,2*
КСИ ЛЖ, мл/м2	79,1±9,1	61,4±11,1*	87,1±7,1*
ФВ ЛЖ, %	39,4±4,2	41,9±2,3*	38,1±1,7*
Класс СН по NYHA	2,4±0,6	2,3±0,3*	3,3±0,4*

Примечание. * – p<0,05 – статистически значимая разница между группами. 8

При электронномикроскопическом исследовании микроциркуляторного звена сосудистого русла миокарда левого желудочка и ушка правого предсердия отмечали выбухание ядер эндотелиоцитов в просвет капилляров (рис. 2б), складчатость люминальной поверхности эндотелиальных клеток (рис. 2в), редукцию просвета сосудов, утолщение базальной мембраны и признаки снижения пропускной способности капилляров, массивный перикапиллярный фиброз. Повсеместно наблюдали массивные перикапиллярные отеки (рис. 2г). С одинаковой частотой встречали функционирующие и запустевающие капилляры (нефункционирующие).

Отдаленные результаты хирургического лечения позволили разделить всех больных на 2 группы: в

I группу вошли 30 пациентов, у которых через год после оперативного вмешательства КДИ ЛЖ сохранялся на послеоперационном уровне. II группу сформировали 10 больных с повторным ремоделированием левого желудочка, КДИ которых через год был аналогичным или превысил дооперацион-ные показатели (табл. 1). Через год после оперативного лечения в I группе больных фракция выброса (ФВ) левого желудочка была достоверно выше, а значения КДИ и конечно-систолического индекса (КСИ) левого желудочка достоверно ниже, чем исходные показатели. Напротив, во II группе больных отмечено статистически значимое снижение ФВ левого желудочка за счет увеличения КДИ и КСИ по сравнению с дооперационными значениями

Рис. 2. Ультраструктура кардиомиоцитов ЛЖ больных ишемической кардиомиопатией: а – нарушение ориентации пучков миофибрилл; б – нефункционирующий капилляр, выбухание эндотелиоцита в просвет капилляра; в – утолщение базальной мембраны, складчатость люминальной поверхности эндотелиальных клеток; г – массивный перикапиллярный отек

Таблица 2

Морфометрические показатели ультраструктур кардиомиоцитов миокарда левого желудочка (ЛЖ) и ушка правого предсердия (ПП) у больных ишемической кардиомиопатией с разными результатами хирургического лечения, критерий Ван-дер-Вардена (М±т)

Показатели	I группа (n=30)		II группа (n=10)
	ПП	ЛЖ	ПП	ЛЖ
Удельный объем миофибрилл, мкм3/мкм3	0,416±0,021*	0,503±0,032**	0,336±0,025*	0,419±0,043**
Удельный объем митохондрий, мкм3/мкм3	0,175±0,023*	0,208±0,027**	0,243±0,021*	0,247±0,022**
Митохондриально-миофибриллярное отношение	0,428±0,071*	0,414±0,057**	0,723±0,074*	0,590±0,087**
Удельный объем ядер кардиомиоцитов, мкм3/мкм3	0,041±0,004	0,041±0,007	0,042±0,006	0,040±0,006
Удельный объем гранул предсердного натрийуретического пептида, мкм3/мкм3	0,0032±0,0004*	–	0,0024±0,0007*	–

Примечание. *, ** – p<0,05 – статистически значимые различия между группами.

(табл. 1). В I группе больных значения ФК недостаточности кровообращения через год были ниже, а во II группе – статистически значимо выше исходных дооперационных значений (табл. 1).

Ретроспективный анализ исходной клинической характеристики пациентов, включенных в настоящее исследование, показал, что в I группе больший процент больных перенес 1 инфаркт миокарда в анамнезе, в то время как во II группе преобладали больные с множественными инфарктами миокарда. В обеих группах больных преобладал III ФК по NYHA, нарушение углеводного обмена чаще отмечали в I группе больных.

Статистический анализ морфометрических данных ультраструктур у пациентов с неблагоприятным отдаленным результатом хирургического лечения показал, что удельный объем миофибрилл кардиомиоцитов достоверно ниже, а удельный объем митохондрий кардиомиоцитов как миокарда ЛЖ, так и ушка ПП выше по сравнению с пациентами I группы. Указанные изменения отражаются в повышении митохондриально-миофибриллярного отношения. Удельный объем гранул предсердного натрийуретического пептида кардиомиоцитов ушка ПП по мере прогрессирования сердечной недостаточности статистически значимо уменьшается, что, видимо, отражает депрессию всех синтетических процессов в клетке. Удельный объем ядер кардиомиоцитов при этом существенно не изменяется (табл. 2).

ОБСУЖДЕНИЕ

Таким образом, морфофункциональное состояние миокарда ЛЖ и ушка ПП у больных ИКМП соответствует тяжести клинической картины данной нозологической формы. Причем морфофункциональное состояние миокарда ушка ПП полностью отражает морфофункциональное состояние миокарда ЛЖ, то есть является своеобразным «зеркалом» 10

последнего. Выраженность и сочетание основных форм повреждений кардиомиоцитов варьируют у разных больных, что вполне объяснимо, поскольку поражение коронарных артерий становится причиной ишемии миокарда, влияние которой на сократительную функцию сердечной мышцы неодинаково у разных пациентов и зависит от варианта поражения коронарных артерий (тяжесть и длительность ишемии), реперфузии (время и полнота восстановления кровотока), а также от особенностей морфологии сердечной мышцы каждого конкретного пациента.

Дефицит АТФ в клетке, депрессия энергозависимых процессов активного транспорта, нарушение гомеостаза тканевой жидкости вызывают накопление ионов кальция в саркоплазме и становятся ключевыми пусковыми факторами развития стойкого патологического сокращения миофибрилл – их контрактурных повреждений и первичного глыбчатого распада. Постоянно протекающие процессы альтерации приводят к очаговому выключению из функциональной деятельности части кардиомиоцитов. Функция органа в таком случае лимитируется количеством живых клеток. В условиях хронической гипоперфузии сердечной мышечной ткани альтеративная (сократительная) недостаточность миокарда дополняется регенераторно-пластической недостаточностью, что сводит на «нет» единственно возможный путь внутриклеточной регенерации кардиомиоцитов.