Патоморфология кардиомиоцитов при внезапной кардиальной смерти

 

Актуальность.

В структуре летальности при ишемической болезни сердца особое место занимает внезапная кардиальная смерть (ВКС), т. е. смерть, наступившая мгновенно или в пределах 2 часов от начала сердечного приступа [1]. Этому диагнозу соответствуют все случаи гибели больных с острой коронарной недостаточностью (ОКН) до развития ишемического инфаркта миокарда. Клинически отмечаются изменения ЭКГ, но отсутствует характерная для него ферментемия.

Исследований, посвященных патоморфологическим изменениям в миокарде при ишемии, довольно много. Наиболее изученными и подробно описанными являются представления об ишемической гибели кардиомиоцитов (КМЦ) [2]. Авторы отмечают невозможность обнаружения повреждения КМЦ на светооптическом уровне из — за краткости периода умирания при ВКС. Данных об особенностях топографии, характере повреждений КМЦ, изменениях микроциркуляторного русла (МЦР) при этой патологии в литературе крайне мало [3].

Shperlling I. D. (1989) описывает несколько вариантов гибели КМЦ, в основе которых лежат изменения миофибрилл:

а) глыбчатый распад миофибрилл (синонимы: коагуляционный миоцитолиз, тетанический некроз) [4,16], характеризующийся мозаичным пересокращением саркомеров, лизисом несократившихся участков миофибрилл и заверщающийся фокальным коагуляционным некрозом;

б) контрактурные повреждения [5], заключающиеся в стойких тотальных или очаговых пересокращениях миофибрилл с временной или окончательной потерей контрактильной способности КМЦ. Принято выделять 3 стадии этих повреждений:

I стадия — усиление анизотропии отдельных участков миофибрилл.

II стадия — А-диски с повышенной анизотропией сближаются, что приводит к уменьшению толщины I -дисков.

III стадия — А-диски сливаются в сплошной анизотропный конгломерат;

в) внутриклеточный миоцитолиз [6] связан с растворением миофибрилл и других компонентов клеток, первоначально не вовлеченных в ишемический процесс, но в дальнейшем подвергающихся гипоксии и функциональной перегрузке. Этот особый тип повреждения КМЦ развивается, по-видимому, в результате нарушения внутриклеточного дыхания с накоплением кислых продуктов и активацией гидролитических ферментов [7].

Кроме того, в пато- и морфогенезе ВКС среди приоритетных отмечаются и гемомикроциркуляторные расстройства в миокарде [8].

Целью исследования было изучение патоморфологических изменений миокарда левого желудочка при ВКС с помощью микроскопического анализа.

Для реализации указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. С помощью поляризационной микроскопии выявить морфологические изменения КМЦ и микроциркуляторного русла миокарда при ВКС.
2. Определить, сопоставить и проанализировать степень альтерации компонентов функционального элемента миокарда в различных слоях левого желудочка сердца при ВКС.

Материалы и методы исследования.

Материалом послужили 6 случаев ВКС пациентов (подтвержденные хронологически и электрокардиографически) в региональном сосудистом центре Нижнего Новгорода. Кусочки миокарда, 1 см, были взяты через всю толщу стенки левого желудочка на уровне ниже 2 см от места разделения левой коронарной артерии на переднюю межжелудочковую и огибающую ветви. Изучались макроскопические изменения в сердце. Срезы окрашивали гематоксилином и эозином, рассматривались с помощью световой и поляризационной микроскопии.

Результаты.

Рутинное микроскопическое исследование сердечной мышцы показало, что в субэпикардиальном слое КМЦ в большинстве были не изменены. Однако, в цитоплазме некоторых (11–13 %) обнаруживалась конденсация, а в части — гранулярность. Ядра КМЦ овальной формы, несколько увеличены, отёчны, местами отмечались инвагинации ядерной мембраны или размытость ее контуров. Говоря о хроматине ядра, создавалось впечатление об умеренном диффузном просветлении его. В стенках мелких артерий описываемой зоны, отмечались явления «гофрированности» базальной мембраны, что свидетельствовало о пересокращениях сосудов. Фиксировалось плазматическое пропитывание стенок артериол, изредка встречались диапедезные экстравазаты. В капиллярном звене микроциркуляторного русла определялся стаз, не повсеместно — гиалиновые тромбы. В венозных отделах — умеренное полнокровие.

При поляризационной микроскопии в субэпикардиальном слое отмечалась гипертрофия КМЦ, наряду с фокусами их атрофии. Зоны нормальной поперечной исчерченности чередовались с участками контрактурных повреждений I, II степени. Отмечено очаговое уплотнение миофибрилл в виде неравномерных сокращений.

В большинстве КМЦ интрамурального слоя отмечалась конденсация цитоплазмы и ее глыбчатость. Ядра КМЦ деформированы, имели расплывчатые контуры, были неравномерно увеличены и отёчны. Наблюдалось значительное диффузное просветление хроматина. В данном слое фиксировались наиболее выраженные изменения микроциркуляторного русла. В артериолах выраженный спазм и деформация базальной мембраны, определялись участки её разрывов, а также значительное количество сосудов с плазматическим пропитыванием их стенок. Повсеместно отмечались периваскулярные диапедезные экстравазаты и выраженный интерстициальный отёк. В капиллярном звене отмечались стаз и множественные гиалиновые микротромбы. В венозных отделах — выраженное полнокровие, а иногда и сладж — феномен.

Поляризационная микроскопия показала выраженные изменения миофибрилл КМЦ интрамурального слоя. Замечена грубая волнообразная деформация мышечных волокон, нарушения клеточных контактов с исчезновением поперечной исчерченности. Наблюдались множественные очаги контрактурных повреждений II, III степени, исчезновение анизотропии, гомогенизация миофибрилл, их первичный глыбчатый распад и участки миоцитолиза.

В субэнодакрдиальном слое с помощью световой микроскопии были показаны конденсация и выраженная гранулярность цитоплазмы КМЦ. Их ядра были вытянуты и увеличены с незначительным просветлением ядерного хроматина. В изучаемом слое чередовались участки с нормальным и измененным кровоснабжением. Для большинства артериол был характерен спазм, в капиллярном русле — стаз, в венулах выраженное полнокровие и сладж.

При поляризационной микроскопии определялись трещины и деформации мышечных волокон, была отмечена тенденция к гипертрофии КМЦ. Наблюдались контрактурные повреждения I степени, лизис миофиламентов по краям миофибрилл.

Обсуждение.

Трактовка повреждения КМЦ при ВКС различна. Следует предположить, что звенья патогенеза альтерации КМЦ будут отличаться.

Ведущим патогенетическим звеном при ишемии является гипоксическое повреждение миокарда. Нарушение образования энергии в зоне ишемии обусловлено недостаточной доставкой кислорода, выходом ферментов из поврежденных клеток в связи с повышением проницаемости клеточных мембран, разобщением окисления и фосфорилирования [9].

При длительном периоде ишемии происходит суммарный прирост содержания ионов кальция в клетке. С первых минут возникают изменения внутренней структуры митохондрий, дальнейший их распад может закончится формированием очага фокального некроза.

В нашем исследовании, ишемическое повреждение во всех случаях отмечалось повсеместно, но носило «мозаичный» характер. Степень повреждения миокарда была различной на разной глубине. Грубые изменения наблюдались в интрамуральном слое: выраженная волнообразная деформация мышечных волокон, множественные очаги контрактурных повреждений II, III степени. Появление данных изменений связано с перегрузкой клеток кальцием [10]. Было замечено, что в субэндокардиальном слое контрактурные повреждения I степени чередовались с участками, где поперечная исчерченность была сохранена, отмечены участки с нормальным кровоснабжением. Неравномерное снижение концентрации кислорода ведет к электролитному дисбалансу миокарда [11], поэтому в одной и той же топографической области возникают участки с различной сократительной активностью.

Одним из главных механизмов, приводящим к расстройству сократительной функции, является нарушение электромеханического сопряжения. Последнее предполагает изменения продолжительности или частоты потенциалов действия в ответ на изменение тока ионов. Основной причиной развития аритмий является элиминация ионов калия из КМЦ, с увеличением их внеклеточной концентрации. В дальнейшем нарастает возбудимость клеток и скорость проведения импульсов. Одновременное существование разных участков миокарда с разными типами электрофизиологических нарушений создает условия для реализации механизмов повторного вхождения импульсов (re-entry), в результате чего могут развиваться трепетание и фибрилляция желудочков, приводящие к смерти.

В интрамуральном слое сочетание контрактурных изменений КМЦ на фоне альтерации цитоплазмы, вероятно, указывает на повышенную проницаемость и последующий выход калия, кальция, магния в цитоплазму КМЦ [12].

Гипоксическое повреждение КМЦ приводит к грубым изменениям возбудимости и проводимости за счёт re-entry, что лежит в основе асинхронного сокращения сердца с последующей асистолией. Так образом, морфологическими предпосылками возникновения фибрилляции служат зоны ишемического повреждения как контрактильного, так и релаксационного характера. Подобная морфологическая картина соответствует фибрилляции желудочков кардиального генеза с исходом в асистолию.

В микроциркуляторном русле интрамурального слоя замечены изменения, указывающие преимущественно на вазомоторные изменения, что можно объяснить работой симпатико — адреналовой и кинин — калликреиновой систем [13]. Медиаторные и гормональные звенья данных систем оказывают выраженное констрикторное действие на микрососуды. Выявлено, что существенные и более длительные изменения в микроциркуляции развиваются на фоне аритмий пароксизмального характера.

Катехоламины могут непосредственно повреждать клетки сосудистой стенки и вызывать контрактурный спазм гладких мышц венечных артерий. Оказывая положительный хроно- и инотропный эффекты, они повышают периферическое сопротивление, увеличивая потребность миокарда в кислороде. Возможно и не коронарогенное катехоламиновое повреждение КМЦ, возникающее из — за прямой активации липидных и кальциевых механизмов. Поэтому, важное значение в развитии и прогрессировании повреждения КМЦ при ишемии отводят выключению дыхательной цепи митохондрий, избыточному содержанию катехоламинов, обусловленных стресс-реакцией, и катехоламинам, циркулирующими в крови [14]. Эти изменения вызывают активацию и последующее торможение гликолиза, и соответственно, снижение содержания АТФ в миокарде, что приводит к нарушению его сократимости. При ишемии активизируется ряд клеточных реакций, в результате которых происходит образование свободных радикалов кислорода. Следствием таких реакций является образование токсических продуктов перекисного окисления. В зоне ишемии в первые минуты интенсивно накапливается цАМФ, концентрация которого коррелирует с частотой возникновения ВКС [15].

Заключение.

Полученные данные свидетельствует о том, чтоструктурная организация и функциональная специализация КМЦ во многом определяют характер морфологических проявлений в критических и терминальных состояниях. С помощью поляризационной микроскопии выявляются стереотипные самостоятельные формы острого повреждения КМЦ. Их морфологические изменения во многом связаны с анатомо-топографическими особенностями развития и кровоснабжения желудочков сердца, являются количественно — качественными изменениями клеток миокарда.

Выявленные морфологические изменения КМЦ явились следствием ишемии миокарда и нарушением электромеханического сопряжения, что привело к возникновению фибрилляции желудочков и асистолии.

 

Литература:

 

1.      Томилин В. В., Пашинян Г. А. Руководство по судебной медицине. М.:Медицина, 2001, с. 45
2.      Кактурский Л. В. Внезапная сердечная смерть. М.: Медицина, 2000, с. 102–105
3.      Витер В. И., Пермяков А. В. Судебно-медицинские аспекты скоропостижной смерти. Ижевск: «Экспертиза», 2000, с. 56–59
4.      Целлариус Ю. Г., Семенова Л. А. Гистопатология очаговых метаболических повреждений миокарда. Новосибирск: Наука, 1984, с.78–81
5.      Кактурский Л. В., Рыбакова М. Г., Кузнецова И. А. Внезапная сердечная смерть (морфологическая диагностика). Спб: ГПАБ, 2008, вып.100, с. 55
6.      Цыпленкова В. Г., Вихерт A. M. Ультраструктура миокарда при внезапной сердечной смерти // Архив патологии, 1981, № 4. с. 34–40.
7.      Целлариус Ю. Г., Семенова Л. А., Непомнящих Л. М. Патологоанатомическая диагностика преднекротических изменений инфаркта миокарда методом поляризационной микроскопии. Методические рекомендации. М.: Медицина, 1979, с. 24
8.      Меерсон Ф. З., Малышев В. В., Каган В. Е. Активация перекисного окисления липидов и очаговые контрактурные повреждения в сердечной мышце при эмоционально-болевом стрессе // Архив патологии. 1980, № 2, с. 9–12.
9.      Чернух А. М., Александров П. Н., Алексеев О. В. Микроциркуляция. М.: медицина, 2-е изд., 1984, с. 100–125
10. Меерсон Ф. З. Патогенез и предупреждение стрессорных и ишемических повреждений сердца. М.: Медицина, 1984, с. 272
11. Бескровнова Н. Н., Вихерт A. M., Цыпленкова В. Г., Шаров В. Г. О возможности определения типа клеточной смерти кардиомиоцитов при помощи ультраструктурного анализа // Архив патологии. 1980, № 3, с. 34–39.
12. Шаров В. Г. Возможные механизмы гибели кардиомиоцитов // Архив патологии. 1985, № 3, с. 3–14.
13. Ескунов Р. И. Изменение проницаемости сарколеммы кардиомиоцитов после кратковременной тотальной ишемии // Бюл. эксперимент. биологии и медицины, 1993, с. 5–7
14. Меерсон Ф. З., Голубева Л. Ю., Лакомкин В. Л. Влияние адаптации к повторным стрессам на восстановление функций сердца, креатинфосфата после тотальной ишемии // Бюл. эксперимент. Биологии и медицины, 1993, с. 5
15. Меерсон Ф. З. Первичное стрессорное повреждение миокарда и аритмическая болезнь сердца // Кардиология. 1993, № 4,5, с. 58–64.
16. Шперлинг И. Д. Размерная характеристика саркомеров миокарда и возможность ее использования в гистологической диагностике острого инфаркта миокарда // Архив патологии. 1981. № 1, с. 24–29.