УДК 591.3.615

НИТРОСОЕДИНЕНИЯ КАК ФАКТОР ФОРМИРОВАНИЯ МИОКАРДИАЛЬНОЙ ДИСФУНКЦИИ У САМЦОВ КРЫС

Заднипряный Игорь Владимирович1, Третьякова Ольга Степановна2, Сатаева Татьяна Павловна3
1Медицинская академия имени С.И. Георгиевского Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского, доктор медицинских наук, профессор кафедры анатомии человека
2Медицинская академия имени С.И. Георгиевского Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского, доктор медицинских наук, профессор, зав. кафедрой общественного здоровья и здравоохранения с курсом организации здравоохранения ФПО
3Медицинская академия имени С.И. Георгиевского Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского, кандидат медицинских наук, ассистент кафедры медицинской биологии

Аннотация
В статье представлены морфометрические параметры миокарда самцов крыс в процессе развития гипоксии, индуцированной нитритом натрия (NaNO2). Вывлено, что хроническое поступление азотсодержащих ксенобиотиков в организм оказывает выраженное токсическое действие на миокард самцов крыс, проявляющееся в виде ишемических и гипоксических повреждений сократительных кардиомиоцитов и эндотелиоцитов, с последующей их гибелью. Основные морфологические признаки нитритного повреждения миокарда были представлены в виде явлений смешанной дистрофии и отека сократительных кардиомиоцитов, лизиса миофибрилл, ригорных комплексов. Также отмечалось достоверное расширение артериол и увеличение коллагеновых фибрилл интерстиции. Выявленные признаки структурной перестройки миокарда являются предикторами миокардиальной дисфункции.

Ключевые слова: гемическая гипоксия, кардиомиоциты, крысы, миокард, морфометрия


NITROGEN CHEMICALS CONSUMPTION AS THE FACTOR OF MYOCARDIUM DYSFUNCTION IN MALE RATS

Zadnipryany Igor Vladimirovich1, Tretiakova Olga Stepanova2, Sataieva Tatiana Pavlovna3
1Medical Academy of Crimea Federal University, MD, Professor, Department of Human Anatomy
2Medical Academy of Crimea Federal University, MD, Professor, Doctor of Medical Science, Head of department of Public Health
3Medical Academy of Crimea Federal University, PhD, assistant of Medical Biology Department

Abstract
In this article we represented the morphometric parameters of the myocardium of male rats during development of hypoxia induced by sodium nitrite NaNO2. It was found out that chronic intake of nitrogen-containing xenobiotics in the body and has a strong toxic effect on the myocardium of male rats, which is manifested in the form of ischemic and hypoxic damage contractile cardiomyocytes and endothelial cells, with subsequent their death. The main morphological features of nitrite myocardial damage were presented in form of mixed dystrophy and contractile cardiac edema, lysis of myofibrils, rigor complexes. Also, there was a significant increase of arterioles diameter and increased amount collagen fibers in the interstitium. We revealed signs of structural violations which are predictors of myocardial dysfunction.

Keywords: cardiomyocytes, hemic hypoxia, morphometry, myocardium, rats


Рубрика: 14.00.00 МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Заднипряный И.В., Третьякова О.С., Сатаева Т.П. Нитросоединения как фактор формирования миокардиальной дисфункции у самцов крыс // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 2. Ч. 4 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/02/46993 (дата обращения: 01.10.2017).

Актуальность

Проблема  постоянного нарастания концентрации азотсодержащих ксенобиотиков в окружающей среде и их влияние на организм человека  по-прежнему является актуальной проблемой медицины и экологии [1, 3]. Интенсивное применение в хозяйственной деятельности человека азотсодержащих химических соединений привело к возникновению экологической проблемы, связанной с избыточным поступлением данных веществ в организм человека и животных через воздух, воду, продукты питания и лекарства. Наиболее широкое распространение получили нитриты и нитраты, которые в процессе биотрансформации становятся источниками NO и других активных форм азота [1, 7]. Обладая сходными с кислородом химическими свойствами, они вступают в конкурентные отношения за места связывания О2, вызывая в организме гемическую (анемическую) гипоксию за счет снижения кислородной емкости крови и нарушения клеточного дыхания [5, 8]. Гипоксия приводит к расстройству функций органов и тканей,  нарушению  пластических  и  энергетических  процессов  в  организме, патоморфологическим изменениям различных тканей.

В современных условиях общая нагрузка содержащими азот веществами, поступающими в организм человека в составе пищи, воды и вдыхаемого воздуха, может значительно превышать физиологические пределы [1, 5].

Целью проведения исследования явилось изучение морфометрических параметров миокарда самцов крыс в процессе развития гипоксии, индуцированной нитритом натрия NaNO2, т.к. именно мужская часть населения в силу профессиональной специфики наиболее часто подвержена контакту с нитросоединениями.

Материал и методы исследования

            В работе использовали 5-ти месячных белых беспородных крыс-самцов массой 190-210 г. Эксперимент произведен на 15 животных, которые  разбивались на две группы. Первую контрольную группу составили 7 самцов, содержащихся в стандартных условияx вивария. Вторую опытную группу составили 8 самцов, которым в течении 1 месяца ежедневно внутрибрюшинно вводили нитрит натрия NaNO2 в дозе 5 мг/100 г массы (доза, вызывающая гипоксию средней тяжести) [4].

Животные выводились из эксперимента путем декапитации под наркозом (эфир с хлороформом) в соответствии с требованиями правил проведения работ с использованием экспериментальных животных [2].

После проведения торако- и перикардиотомии под эфирным наркозом сердце извлекалось и сразу же помещалось в кардиоплегический раствор (0,9% КСl при температуре 00С), чем достигалась остановка сердца в диастолу.

Для гистологических исследований образцы тканей левого желудочка сердца  фиксировали в 10% формалине и после соответствующей проводки изготавливали парафиновые блоки. Гистологические срезы изготавливались толщиной 10-15 мкм, окрашивались гематоксилин-эозином, по Гомори и исследовались с помощью микроскопа Olympus CX-31 (Япония). Морфометрические измерения производили при увеличении 400х с помощью лицензионной программы Image J [6]. Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью лицензионной программы Microsoft Excel 2007. Проводилась окраска срезов миокарда ГОФП-методом (гематоксилин-основной фуксин-пикриновая кислота) с целью выявления очагов ишемического повреждения.

            Ультратонкие срезы изготавливали на ультратомеУМТП-7 (Украина), красили толуидиновым синим, контрастировали цитратом свинца и уранилацетатом.

Результаты исследования и их обсуждение

            Гистологическое и морфометрическое изучение миокарда самцов опытной группы выявило  наличие  признаков общетоксического действия нитрита натрия.

При окраске гематоксилин-эозином в экспериментальной группе по сравнению с контролем отмечалось достоверное уменьшение длины и площади кардиомиоцитов соответственно на 18,38% и 35,21% (р≤0,05), что свидетельствовало об их ишемических и гипоксических повреждениях.

При оценке структуры кардиомиоцитов у животных экспериментальной  группы выявлено, что контуры  сократительных кардиомиоцитов были нечеткими, их цитоплазма неравномерно окрашена, зернистая, что свидетельствует о развитии смешанной дистрофии. Поперечная исчерченность миофибрилл была  нечетко выражена, местами отсутствовала, между мышечными волокнами обнаруживались участки круглоклеточной инфильтрации (рис. 1). Выявлялись многочисленные ригорные комплексы, которые являлись следствием повреждения митохондрий и избыточного поступления ионов кальция Ca2+ в саркоплазму через расширенные мембранные поры. Ядра кардиомиоцитов отличались полиморфизмом формы (округлые, вытянутые) за счет отека саркоплазмы и имели очаги просветления за счет неравномерной конденсации хроматина (рис. 2).

Рис. 1. Полиморфизм ядер кардиомиоцитов, явления смешанной дистрофии, контрактурные изменения, лизис и разволокнение миофибрилл, “рваные красные волокна” – маркер необратимого повреждения митохондрий. Окраска: Гомори. Ув. х 1000.

При этом диаметр ядер кардиомиоцитов и их площадь за счет отека незначительно увеличивались по сравнению с контролем на 5,31 %  и 7,76%  соответственно. Ядерно-цитоплазматический индекс в опытной группе вырос на 42,85 % (р ≤ 0,05) , по сравнению с контролем,. Выявленная морфологическая картина свидетельствует об ишемическом поражении миокарда левого желудочка и гипоксии правого, а также  подтверждает развитие межмиофибриллярного отека. Ишемические и гипоксические изменения миокарда носят «мозаичный» характер, что проявляется неравномерным увеличением ядер кардиомиоцитов

Рис. 2. Явления межмышечного отека. Полутонкий срез. Окраска: толуидиновым синим. Ув. х 1000.

В условиях гемической гипоксии, которая сопровождалась избыточной концентрацией ионов NO, наблюдалось расширение просветов сосудов микроциркуляторного русла и разрастание соединительной ткани в стенке сосудов и между миофибриллами (рис.3). Морфометрически это проявлялось увеличением, по сравнению с контролем, диаметра артериол на 9,87%  (р≤ 0,05), диаметра просвета артериол – на 23,61% (р≤0,05), общей площади артериол – на 2,19% (р≤ 0,05), что свидетельствует о значительном расширении просвета артериол и отеке эндотелиоцитов. Стромально-кардиомиоцитарные отношения, по сравнению с контролем, за счет отека и коллагеногенеза выросли на 35,63% (р ≤ 0,05).

Рис. 3. Перикапиллярный отек. Лимфоцитарная инфильтрация. Большое количество диффузно расположенных мелких очагов умеренно выраженной фуксинофилии интерстиция. Окраска: ГОФП-метод. Ув. х 400.

Таким образом, влияние хронической гемической гипоксии на миокард, изученное нами также в предыдущих работах [8], проявляется морфофункциональными сдвигами различной степени выраженности, отражающими глубокие тканевые изменения, проявляющиеся в переходе из компенсаторно-приспособительных процессов в необратимые деструктивные изменения. Это способствует нарушениям процессов микроциркуляции, а также стимулирует коллагеногенеза в интерстиции миокарда, что приводит к прогрессирующему снижению объёма кардиомиоцитов, их дегенерации и атрофии. Таким образом, хроническая гемическая гипоксия способствует прогрессированию миокардиальной дисфункции.

Выводы:

1. Хроническое поступление азотсодержащих ксенобиотиков в организм оказывает выраженное токсическое действие на миокард самцов крыс, которое проявляется в виде ишемических и гипоксических повреждений сократительных кардиомиоцитов и эндотелиоцитов, с последующей их гибелью.

2. Основные морфологические признаки нитритного повреждения миокарда представлены в виде явлений смешанной дистрофии и отека сократительных кардиомиоцитов, лизиса миофибрилл, развития ригорных комплексов, расширения просветов артериол и увеличения содержания коллагена в интерстиции.

3. Выявленные признаки структурной перестройки миокарда являются предикторами миокардиальной дисфункции, что обуславливает необходимость проведения кардиопротекции.


Библиографический список
  1. Ажипа Я.И., Реутов В.П., Каюшин Л.П.  Экологические и медико-биологические аспекты проблемы загрязнения окружающей среды нитратами и нитритами // Физиология человека. 1990. №16.  С. 131-150.
  2. Международные рекомендации по проведению медико-биологических исследований с использованием животных. Основные принципы // Ланималогия.1993.  № 1.  С. 29.
  3. Середенко М.М. Механизмы развития и компенсация гемической гипоксии. Киев: “Наукова думка”. 1987. 178 с.
  4. Черкесова Д.У., Омаров М.-С.А. Экспериментальная модель внутриутробной нитритной гипоксии // Бюллетень. «Медицина. Наука и практика». ДНЦРАМН. 1995. №1. С. 44-46.
  5. Baskin S.I., Horowitz A.M., Nealley E.W. The antidotal action of sodium nitrite and sodium thiosulfate against cyanide poisoning. The Journal of Clinical Pharmacology. 1992. № 32. Р 368-375.
  6. Collins, T.J. ImageJ for microscopy. BioTechniques. 2007. № 43. Р. 25–30.
  7. Knekt P., Järvinen R., Dich J., Hakulinen T. Risk of colorectal and other gastro-intestinal cancers after exposure to nitrate, nitrite and N-nitrosocompounds: a follow-up stud. Int. J. Cancer. 2001; № 80. Р. 852–856.
  8. Zadnipryany I.V., Sataieva T.P. Neonatal rat myocardium survival in terms of chronic hemic hypoxia // In the world of Scientific discoveries. 2014. №10(58). С. 281-290.


Все статьи автора «Сатаева Татьяна Павловна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: