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 400^х 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.

Целью нашего исследования явилось изучение кардиогемодинамики у детей в периоде обострения БА.

Материалы и методы. Проведено одномоментное обследование 60 детей в периоде обострения БА, из них 41 мальчик (68,3%) и 19 девочек (31,7%). Обследуемые были разделены на 2 группы: в 1-ю группу включены 30 пациентов в возрасте от 5 до 11 лет, 2-ю группу составили 30 подростков (от 12 до 17 лет). Легкая интермиттирующая астма отмечена у 44 (73,3%) больных, легкая персистирующая у 9 (15,1%) пациентов и среднетяжелая – у 7 (11,7%) обследуемых. Степень тяжести оценивали согласно Национальной программе «Бронхиальная астма у детей. Стратегия лечения и профилактика» (2008)  [3]. Сопутствующие заболевания отмечены у 40 пациентов, причем наиболее часто БА сочеталась с аллергическим ринитом (64,0%). Контрольную группу составили 40 человек, сопоставимых по полу и возрасту.

Критерии включения больных в исследование были следующие: пациенты с диагнозом БА легкого и среднетяжелого течения, установленным не менее чем за 6 мес. до исследования; симптомы бронхообструкции в виде одышки, приступообразного кашля; ОФВ1, по данным спирографии, составлял менее 80% от должных значений. Критерии исключения: тяжелое обострение БА, требующее применения системных глюкокортикостероидов; повышение чувствительности к бронхолитикам, аритмия.

Всем детям проведено комплексное клинико-лабораторное и инструментальное обследование (ЭКГ в 12 отведениях, пикфлоуметрия, спирометрия, кардиоинтервалография, пульсоксиметрия).

ЭхоКГ проводили на сканере VIVID-3 (General Electric, США) с использованием трансторакального матричного датчика 3,5 МГц в положении больного лежа на спине или на левом боку по стандартной методике. Морфометрические параметры правых и левых отделов сердца оценивались в двухмерном В- и одномерном М-режимах. Проводилось измерение следующих показателей: конечно-диастолического (КДР) и конечно-систолического (КСР) диаметров левого желудочка (ЛЖ), толщины межжелудочковой перегородки (МЖП) и задней стенки ЛЖ в диастолу (ЗСЛЖ), диаметра правого желудочка (ПЖ), левого предсердия (ЛП), восходящей аорты (Ао) и ствола легочной артерии (ЛА).  Для оценки систолической функции определяли ударный объем (УО) ЛЖ по формуле: КДО-КСО (в мл); минутный объем кровотока (МОК) по формуле: МОК=УОхЧСС (в л/мин), а также рассчитывали фракцию выброса (ФВ) и фракцию укорочения (ФУ) ЛЖ по формулам Тейхольца. Исследование диастолической функции ЛЖ и ПЖ проводили с применением импульсно-волнового допплера, путем измерения трансмитрального и транстрикуспидального потоков, скорости раннего (пик Е) и позднего (пик А) диастолического наполнения  желудочков. Полученные результаты обработаны с помощью программы Statistica 7.0. При нормальном распределении достоверность различий вычисляли по критерию Стьюдента (р<0,05), в остальных случаях использовали непараметрический метод Манна-Уитни.

Результаты

При рассмотрении кардиогемодинамических параметров отмечен значительный диапазон колебаний значений скорости кровотока на створчатых клапанах (табл. 1).

Таблица 1. Гемодинамические показатели у детей с бронхиальной астмой в периоде обострения заболевания

* достоверно отличие исследуемых параметров в I группе обследованных и группе контроля (р<0,05);

** достоверно отличие исследуемых параметров в II группе обследованных и группе контроля (р<0,05).

Анализ полученных данных выявил повышение скорости транстрикуспидального диастолического потока у 11 (18,3%) обследуемых, что свидетельствует о значительном увеличении нагрузки на ПЖ в приступном периоде БА. Также у детей как первой, так и второй групп отмечается достоверно значимое увеличение скорости позднего диастолического наполнения на ТК по сравнению с контрольной группой. Так, в I группе ТК А составил 0,59±0,16 м/с, по сравнению с контрольной группой, где этот показатель равен 0,46±0,08м/с (р<0,05). Это свидетельствует об уменьшении эластических свойств миокарда ПЖ, предрасполагающих к развитию диастолической дисфункции.

В последние годы внимание многих исследователей привлечено к диастолической функции (ДФ). Под диастолической дисфункцией понимают способность желудочков к наполнению, которая зависит от двух основных факторов — активного расслабления (релаксации) и пассивных диастолических свойств, в свою очередь определяемых толщиной миокарда, степенью его фиброзирования, инфильтрации. Наиболее частой причиной диастолической дисфункции считают замедление релаксации миоцитов и увеличение жесткости миокарда
желудочков. Исследование ДФ проводят путем изучения трансмитрального и транстрикуспидального кровотока с помощью допплерометрии. Данный метод позволяет с высокой точностью выявлять изменения ДФ желудочков и оценить их динамику. «Золотым стандартом» является вычисление отношения скорости раннего наполнения желудочков в диастолу (пик Е)  к скорости позднего наполнения в момент систолы предсердия (пик А). В норме показатель Е/А составляет 1,0-2,2. Среди обследованных нами больных у 13 (21,7%) пациентов, страдающих БА, коэффициент Е/А не превышал 0,9, причем большинство из них испытывало тяжелое удушье (46,0%) или приступ средней степени тяжести (23,0%). Это свидетельствует о возрастании нагрузки на миокард при развитии бронхообструкции, сопровождающейся повышением давления в ПЖ. Подтверждением этому является достоверно значимое отличие значение Е/А на ТК в группах обследованных детей и в контрольной группе (р<0,05), причем отмечена тенденция к снижению этого показателя при увеличении тяжести состояния больного (ТК Е/А в I группе – 1,3±0,35, тогда как в контрольной группе – 1,56±0,27 и ТК Е/А  во II группе – 1,39±0,4, а в контрольной группе – 1,65±0,35).

При анализе данных ЭхоКГ параметры, характеризующие движение крови в левых отделах сердца у детей с БА, практически не отличались от аналогичных показателей в группе здоровых пациентов, что свидетельствует о сохранении «активных» и «пассивных» эластических свойств миокарда, обеспечивающих адекватную релаксацию ЛЖ в периоде обострения заболевания. Подтверждением этому является то, что у всех обследованных, как страдающих БА, так и здоровых детей отношение допплерометрических скоростей Е/А превышало 1,0. Но при этом зарегистрированные нарушения гемодинамики по правожелудочковому варианту можно расценить как ранние маркеры формирующейся сердечной недостаточности по правожелудочковому типу.

Заключение.

Выявленные изменения кардиогемодинамических показателей, являющиеся признаками дистолической и систолической дисфункции ПЖ, позволяют использовать эти параметры как предпосылки к ремоделированию миокарда у детей с бронхиальной астмой. Поэтому определение нарушений кинетики ПЖ у больных БА в периоде обострения заболевания позволяет на ранних этапах провести правильную коррекцию назначенной терапии для предотвращения формирования «легочного» сердца у детей в будущем, уменьшив риск развития сердечной недостаточности.