МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЕРДЦА КРЫС ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ САХАРНОМ ДИАБЕТЕ

Научная статья
DOI:
https://doi.org/10.60797/IRJ.2024.146.64
Выпуск: № 8 (146), 2024
Предложена:
20.07.2024
Принята:
12.08.2024
Опубликована:
16.08.2024
22
2
XML
PDF

Аннотация

Особенностью сахарного диабета является длительное, до нескольких лет, бессимптомное течение, во время которого нарушения обмена веществ уже возникают, но они не проявляются клинически. Также появляются первичные структурные и функциональные изменения внутренних органов. Для изучения наиболее ранних изменений внутренних органов при сахарном диабете может быть использовано только экспериментальное моделирование. Цель исследования – провести патоморфологическое исследование сердца, полученного у животных в разные сроки (3, 7, 14, 30 день) экспериментального сахарного диабета, вызванного аллоксаном моногидратом в дозе 135 мг/кг. Возникающая гипергликемия уже на 3-и сутки приводит к выраженным изменениям в сердце – полиморфности популяции кардиомиоцитов и значительному нарушению сосудистого русла этого органа. Полученные результаты свидетельствуют о появлении очень ранних морфологических изменений в сердце при экспериментальной гипергликемии.

1. Введение

Сахарный диабет (СД) является очень распространенным заболеванием, основным звеном в патогенезе которого является абсолютный или относительный дефицит инсулина

. Основными мишенями негативного влияния сахарного диабета являются те клетки организма, в которые глюкоза проникает при содействии инсулина, то есть инсулин-зависимые. Среди них на первый план выходят те, у которых повышена потребность в энергии. К ним можно отнести миоциты, особенно сердечные. Инсулин необходим для облегченной диффузии глюкозы в клетки, ее фосфорилирования и использования на синтез аденозинтрифосфата в цикле Кребса. Особенностью СД является длительное, до нескольких лет, бессимптомное течение, когда нарушения обмена веществ уже возникают, но они не проявляются клинически. Однако появляются первичные структурные и функциональные изменения внутренних органов. Для изучения наиболее ранних изменений внутренних органов при СД может быть использовано только экспериментальное моделирование
,
.

Цель исследования – провести патоморфологическое исследование сердца крыс, полученных у животных в разные сроки экспериментального сахарного диабета.

2. Методы и принципы исследования

Исследование было одобрено локальным этическим комитетом ФГБОУ ВО Ивановский ГМУ Минздрава России и проводилось в соответствии с Европейской конвенцией о защите позвоночных животных. Сахарный диабет воспроизводили по описанной методике

. Экспериментальным животным однократно подкожно вводили аллоксана моногидрат в дозе 135 мг/кг. Эта доза в наших предыдущих исследованиях приводила к развитию клинических признаков сахарного диабета
. Забор материала для исследования осуществляли в 4 срока: 1-я группа – через 3 дня после инъекции (n=10), 2-я группа – через 7 дней (n=10), 3-я группа – через 14 дней (n=10), 4-я группа – через 30 дней (n=10). Также для оценки контрольных показателей были дополнительно исследованы интактные животные (n=10). Всего 50 крыс. Перед забором внутренних органов животные были наркотизированы раствором золетила, выводили их из эксперимента путем декапитации. Сердце при аутопсии извлекали целиком, помещали в 10% формалин для первичной фиксации на сутки. Затем осуществлялась макроскопическая оценка камер сердца с помощью горизонтальных разрезов. Далее выполняли вторичную фиксацию и обезвоживание. Полученные фрагменты сердца заливали парафином и изготавливали гистологические срезы толщиной 5-6 мкм на санном микротоме «Microm», которые окрашивали гематоксилином и эозином. При оценке патогистологического состояния миокарда определялась выраженность нарушений кровообращения, состояние кардиомиоцитов. Представленные в работе фотографии выполнены на микроскопе «Micros» МС-200 с цифровой окулярной камерой DCM 900. Развитие гипергликемии при введении аллоксана подтверждено путем измерения концентрации глюкозы в крови, данные были опубликованы
. Максимальная концентрация глюкозы наблюдалась на 3-й день эксперимента, далее ее уровень снижался, но оставался выше контрольных значений. Около 30% животных в 1-й - 4-й группах погибало, преимущественно в течение 1-й недели воздействия аллоксана. Гибель животных скорее всего была связана с развитием кетоацидотической комы (подтверждается патоморфологическими изменениями в головном мозге) в начальный период воздействия аллоксана.

3. Основные результаты и обсуждение

В контрольной группе сердце всех животных именно правильную форму, полости левого желудочка не содержала крови, в правом – незначительное количество крови. При микроскопическом исследовании в контрольных группах кардиомиоциты правого и левого желудочков одинаковой толщины с поперечной исчерченностью и равномерной окраской цитоплазмы. Нарушения кровообращения в ткани миокарда не отмечено (Рис. 1).

Сократительные волокна миокарда левого желудочка равномерной окраски и толщины

Рисунок 1 - Сократительные волокна миокарда левого желудочка равномерной окраски и толщины

Примечание: окраска гематоксилином и эозином; увеличение х480

У крыс с гипергликемией в течение 3 дней сердце макроскопически не отличается от контрольной группы, но при гистологическом исследовании в капиллярах миокарда отмечается картина, характеризующаяся стазом и агрегацией эритроцитов (рис. 2). Эти нарушения периферического кровообращения могут быть связаны с гликированием мембран эритроцитов, что увеличивает взаимодействие красных клеток крови. Кроме того, гипергликемия при СД существенно нарушает функцию эндотелия
,
.
Агрегация эритроцитов в капиллярах, периваскулярный отек

Рисунок 2 - Агрегация эритроцитов в капиллярах, периваскулярный отек

Примечание: окраска гематоксилином и эозином; увеличение х1200

В частности, снижается выделение оксида азота, оказывающего сосудорасширяющее действие, при одновременной активации свободно радикальных процессов. Стенка сосуда относится к инсулиннезависимой ткани, поэтому в условиях повышения концентрации глюкозы в крови происходит накопление данного углевода в тканях сосудов, активация полиолового пути метаболизма, приводящее к набуханию стенки, и, следовательно, ее утолщению
. В результате существенно ухудшается периферическое кровообращение, что вызывает гипоксию миокарда.

Гипергликемия в течение 1 недели приводит к незначительному утолщению стенок правых отделов сердца. На микроскопическом уровне выявляются более существенные изменения в миокарде. В капиллярах нарастает агрегация эритроцитов. На фоне общего полнокровия отмечается спазм интрамуральных артерий, эндотелиальные клетки меняют свое расположение, отмечается периваскулярный отек стромы миокарда (рис. 3).

Спазм коронарной артерии, периваскулярный отек

Рисунок 3 - Спазм коронарной артерии, периваскулярный отек

Примечание: окраска гематоксилином и эозином; увеличение х480

На фоне выраженных расстройств кровообращения, отмечаются признаки ишемии в ткани, кардиомиоциты приобретают волнистую деформацию, ядра их сморщенные, смещены на периферию клеток (рис. 4).
Волнистая деформация кардиомиоцитов

Рисунок 4 - Волнистая деформация кардиомиоцитов

Примечание: окраска гематоксилином и эозином; увеличение: х480

Полученные изменения в ткани сердца являются отражением влияния сохраняющейся гипергликемии на стенку сосудов. Кроме уже описанного, можно добавить нарушение механизмов их регуляции, что проявляется спазмом артериальных сосудов. Все эти особенности усиливают гипоксию и гипогликемию миокарда, приводя к гипоэнергетическому состоянию кардиомиоцитов, снижению в них процессов внутриклеточной регенерации, активации свободнорадикального повреждения клеточных мембран, метаболическому ацидозу, увеличению потребности в кислороде, формируя порочный круг, который в дальнейшем приведет к хронической сердечной недостаточности
,
.

На фоне гипергликемии в течение 2-х недель также не отмечается существенных макроскопических изменений. При этом, становятся еще более выраженными гистологические изменения в микроциркуляторном русле и повреждения кардиомиоцитов в виде их волнообразной деформации. При этом окраска миокарда в этих зонах характеризуется очаговой эозинофилией. Встречаются участки с фрагментацией и глыбчатым распадом клеток, в которых отмечается вакуольная дистрофия (рис. 5, 6).

Волнообразная деформация сократительных волокон с участками повышенной эозинофилии, отек стромы миокарда

Рисунок 5 - Волнообразная деформация сократительных волокон с участками повышенной эозинофилии, отек стромы миокарда

Примечание: окраска гематоксилином и эозином; увеличение х480

Фрагментация, глыбчатый распад сократительных волокон

Рисунок 6 - Фрагментация, глыбчатый распад сократительных волокон

Примечание: окраска гематоксилином и эозином; увеличение х1200

Гипергликемия в течение 1 месяца сопровождается утолщением стенок миокарда правых отделов сердца, при этом левые отделы существенно не изменены. Продолжает нарастать выраженность изменений кардиомиоцитов: волнообразная деформация, фрагментация и глыбчатый распад клеток (рис. 7).
Волнообразная деформация сократительных волокон с участками повышенной эозинофилии, отек стромы миокарда

Рисунок 7 - Волнообразная деформация сократительных волокон с участками повышенной эозинофилии, отек стромы миокарда

Примечание: окраска гематоксилином и эозином; увеличение х480

4. Заключение

Экспериментально вызванная хроническая гипергликемия приводит к выраженным изменениям в сердце – изменениям структуры кардиомиоцитов и значительному изменению сосудистого русла сердца, которые возникают уже на 3-и сутки повышения глюкозы в крови. Гипергликемия рано приводит к морфологическим изменениям сердца, что усиливает гипоксические нарушения в организме при сахарном диабете.

Метрика статьи

Просмотров:22
Скачиваний:2
Просмотры
Всего:
Просмотров:22