Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,006

МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МИОКАРДА ГЛУБОКОНЕДОНОШЕННЫХ НОВОРОЖДЕННЫХ, РАЗВИВАВШИХСЯ В УСЛОВИЯХ ХРОНИЧEСКОЙ ВНУТРИУТРОБНОЙ ГИПОКСИИ

Кулида Л.В. 1 Проценко Е.В. 1 Сарыева О.П. 1
1 ФГБУ «Ивановский научно-исследовательский институт материнства и детства им. В.Н. Городкова» Минздрава России
Проведенное морфологическое исследование сердца глубоконедоношенных новорожденных – с экстремально низкой массой тела (1-я группа – 25) и очень низкой массой тела (2-я группа – 15) – включало обзорную гистологию, раздельное взвешивание, морфометрию, иммуногистохимию и трансмиссионную электронную микроскопию. Установлено, что увеличение массы сердца новорожденных 2-й группы до 9,05±1,38 г по отношению к аналогичному параметру детей 1-й группы (7,16±1,76 г) обусловлено не только закономерным ростом плода по мере увеличения гестационного возраста, но и избирательной гипертрофией правого желудочка. Структурную основу последней составляют увеличение площади ядер кардиомиоцитов (26,84±2,63 мкм²) и удельной площади мышечного компонента миокарда (85,24±2,95%; р=0,004) в сочетании со снижением удельной площади интерстициальной ткани (14,76±1,98%; р=0,001). Доказано, что основными морфологическими особенностями миокарда новорожденных с ЭНМТ, перенесших хроническую внутриутробную гипоксию, являются распространенные нарушения микроциркуляции, хаотичное расположение мышечных волокон, слабая экспрессия тропонина Т, а также деструкция митохондриальных мембран с лизисом миофибрилл. Структурную основу гипоксических повреждений миокарда у новорожденных с ОНМТ составляют очаговые нарушения микроциркуляции, умеренная экспрессия тропонина Т в сочетании с очаговой деструкцией крист митохондрий.
глубоконедоношенные новорожденные
миокард
гипоксия
сердечный тропонин
миоглобин
1. Киреева О.В., Емельянчик Е.Ю., Салмина А.Б. Особенности адаптации новорожденных детей, родившихся от матерей с преэклампсией, в раннем неонатальном периоде // Сибирское медицинское обозрение. 2019. № 6. С. 24-31. DOI: 10.20333/2500136-2019-6-24-31.
2. Дегтярева Е.А., Романцов М.Г., Жданова О.И., Михеева А.А., Авакян А.А. Цитофлавин как средство коррекции постгипоксических повреждений миокарда у новорожденных детей // Охрана материнства и детства. 2010. № 2. С. 37-41.
3. Крючко Д.С., Мурашко Е.В., Антонов А.Г., Байбарина Е.Н. Транзиторная ишемия миокарда у новорожденных с респираторной патологией // Вопросы практической педиатрии. 2008. № 5. С. 92-96.
4. Сатаева Т.П., Заднипряный И.В. Изменения структуры миокарда беременных и новорожденных крыс в условиях гипобарической гипоксии // Вестник новых медицинских технологий. 2018. № 4. С. 176-180. DOI: 10.24411/1609-2163-2018-16176.
5. Кулида Л.В., Малышева М.В., Перетятко Л.П., Сарыева О.П., Проценко Е.В. Патоморфология гипоксических повреждений миокарда у новорожденных 22-27 недель гестации // Архив патологии 2021. №4. С. 29-34. DOI: 10.17116/patol20218304129.
6. Вишнякова П.А., Кан Н.Е., Ходжаева З.С., Высоких М.Ю. Митохондрии плаценты в норме и при преэклампсии // Акушерство и гинекология. 2017. № 5. С. 5-8. DOI: 10.18565/aig.2017.5.5-8.
7. Красный А.М., Кан Н.Е., Тютюнник В.Л., Ховхаева П.А., Волгина Н.Е., Сергунина О.А., Тютюнник Н.В., Беднягин Л.А. Окислительный стресс при преэклампсии и при нормальной беременности // Акушерство и гинекология. 2016. № 5. С. 90-94. DOI: 10.18565/aig.2016.5.90-94.
8. Третьякова О.С., Заднипряный И.В. Биоэнергетика миокарда в условиях гипоксии: возрастные аспекты // Оперативная хирургия и клиническая анатомия. 2020. № 1. С. 52-62. DOI: 10.17116/operhirurg2020401152.
9. Муслов С.А., Синицын А.А., Зайцева Н.В. Анализ параметров механических свойств тканей сердца // Кардиологический вестник. 2020. Т. 15. № S. С.13-14.
10. Wang L., Zhou Y., Li M.X. Evaluation of left ventricular dysfunction by Tei index in neonates with hypoxemia. Chin. J. Contemp. Pediatr. 2011. Vol. 13. P. 111-114.
11. Катруха И.А. Тропониновый комплекс сердца человека. Структура и функции // Успехи биологической химии. 2013. № 53. С. 149-194. DOI: 10.1134/S0006297913130063.
12. Starnberg K., Jeppsson A., Lindahl B., Hammarsten O. Revision of the troponin T release mechanism from damaged human myocardium. Clin Chem. 2014. Vol. 60 (8). P. 1098-104. DOI: 10.1373/clinchem.2013.217943.
13. Hendgen-Cotta U.B., Kelm M., Rassaf T. Myoglobin functions in the heart. Free Radic Biol Med. 2014. Vol. 73. P. 252-9. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2014.05.005.
14. Шарыкин А.С., Сафановская А.А., Трунина И.И. Диагностические возможности исследования сердечных тропонинов в педиатрии // Доктор.Ру. 2014. № S3. С. 45-52.
15. Tavassoli F.A. Pathology of the Breast. 2nd Edition, Appleton & Lange, Stamford. 1999. 874 р.
16. Заднипряный И.В., Третьякова О.С., Сатаева Т.П. Ультраструктура миокарда новорожденных крысят в условиях хронической гемической гипоксии // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия Медицина. Фармация. 2015. № 4. С. 72-76.

Гипоксически-ишемические повреждения миокарда занимают ведущее место в структуре перинатальных повреждений сердечно-сосудистой системы у глубоконедоношенных новорожденных [1]. Неблагоприятный медико-биологический и социальный прогноз определяет значимость данной патологии [2]. По литературным данным [3], последствия гипоксической кардиопатии, характеризующиеся снижением сократительной функции миокарда, перегрузкой правых отделов сердца и нарушениями ритма, могут сохраняться в течение 3–6 месяцев после рождения детей. Связанные с кислородным голоданием и тканевой гипоксией структурные изменения в миокарде, как правило, характеризуются мелкоочаговыми повреждениями в виде субэндокардиального и папиллярного некроза, капилляростаза, микротромбоза, периваскулярных геморрагий, способствующих контрактурным повреждениям кардиомиоцитов [4, 5]. В современной литературе появились сведения о взаимосвязи между повреждением митохондрий и дисфункцией тканевых структур фетоплацентарного комплекса (ФПК) [6]. Очевидно, сердце, как и другие органы ФПК, подвергается окислительному стрессу [7], в связи с чем изменяются морфофункциональные характеристики кардиомиоцитов и сократительная способность миокарда [8, 9], детальное изучение морфогенеза нарушений которой у глубоконедоношенных новорожденных приобретает особую актуальность. Повреждающее воздействие гипоксии на миокард перинатального периода представляется мультифакториальным [10], а морфогенетические изменения кардиомиоцитов – до конца не изученными. В кардиологии среди клинико-лабораторных методов исследования особую актуальность приобретает количественное определение в крови пациентов биохимических маркеров гипоксически-ишемического повреждения миокарда. К таковым относятся тропонин и миоглобин. Субъединицы тропонинового комплекса (I, T, С) входят в состав контрактильного аппарата мышечных клеток [11, 12]. Миоглобин – кислород-связывающий белок, обеспечивающий энергетический потенциал сократительной функции миокарда [13]. В неонатологии тропонины применяются в качестве биохимических маркеров некроза кардиомиоцитов. Отмечено повышение миоглобина и тропонинов в крови у детей с внутрижелудочковыми кровоизлияниями и врожденными пороками сердца (ВПС), в том числе и у глубоконедоношенных новорожденных [14]. Однако в литературе практически отсутствуют сведения об особенностях экспрессии указанных биомаркеров непосредственно в миокарде.

Цель исследования: изучить структурные особенности миокарда, определяющие его сократительную способность, у новорожденных с экстремально низкой (ЭНМТ) и очень низкой массой тела (ОНМТ), развивавшихся в условиях хронической внутриутробной гипоксии.

Материалы и методы исследования. Выполнено морфологическое исследование сердца 25 умерших новорожденных с экстремально низкой массой тела (ЭНМТ) – от 500 до 999 г (1-я группа) и 15 детей с очень низкой массой тела (ОНМТ) – от 1000 до 1499 г (2-я группа). Комплексное исследование включало органометрию, обзорную гистологию, морфометрию, иммуногистохимическое исследование с антителами к сердечному тропонину Т (сТnT) и миоглобину, а также трансмиссионную электронную микроскопию. Материалом для исследования являлись иссеченные из правого и левого желудочков сердца фрагменты.

Для гистологического исследования использовали стандартный метод парафиновой проводки материала с последующей окраской препаратов гематоксилином и эозином. Стандартное иммуногистохимическое исследование на парафиновых срезах включало этапы обработки тканей в условиях высокой температуры, демаскирования антигена, блокирования эндогенной пероксидазы. В работе применялись кроличьи антитела: моноклональные к тропонину T (1:800) и поликлональные к миоглобину (1:800) (Biorbyt, Великобритания). Для концептуализации комплексов «антиген-антитело» на гистологических препаратах использовали систему детекции «UltraVision» (ThermoFisher Scientific, USA). Для оценки экспрессии сердечного тропонина Т применяли основанный на визуализации полуколичественный метод, в соответствии с которым отрицательную экспрессию биомаркера обозначали знаком «–», а положительную – знаком «+» с учетом того, что последняя может быть слабой (+), умеренной (++) и выраженной (+++). Интенсивность реакции «антиген-антитело» оценивали в 100 клетках 10 полей зрения при увеличении светового микроскопа в 400 раз (×400). При оценке экспрессии миоглобина количественным методом определяли индекс экспрессии (ИЭ) биомаркера по известной формуле [15]:

ИЭ = ∑P(i) /100 у.е.,

где I – интенсивность окраски иммунных комплексов в баллах от 0 до 3;

Р(i) – процент клеток, окрашенных по-разному.

Гистостереометрию интерстиция и мышечной части миокарда правого желудочка – вычисление средней площади ядра кардиомиоцита и определение удельной плотности ядер в единице площади ткани – проводили с использованием компьютерной программы «ВидеоТест-Морфология-4.0».

Для электронно-микроскопического исследования материал после фиксации и постфиксации обезвоживали и заключали в смолы. Подготовленные для дальнейшей обработки ультратонкие срезы с целью контрастирования последовательно обрабатывали 3%-ным уранилацетатом, 100%-ным метиловым спиртом и цитратом свинца. Изучение ультратонких срезов осуществляли при помощи электронного микроскопа ЭВМ-100АК. Цифровой материал обработан с помощью стандартного пакета программного обеспечения «Statistica». Достоверность различий между вариационными рядами с нормальным типом распределения оценивали с помощью t-критерия Стьюдента. Для малых выборок использовали непараметрический критерий Манна–Уитни.

Результаты исследования и их обсуждение. Внутриутробно новорожденные 1-й и 2-й групп развивались в условиях хронической субкомпенсированной фетоплацентарной недостаточности (ХСФПН), которая явилась одной из основных причин развития преждевременных родов. Структурную основу ХСФПН составили хронические нарушения материнского (32%) и фетального (28%) кровообращения в сочетании с воспалением (67,3%). В плацентах новорожденных 2-й группы чаще (р=0,01) определялись материнская (32%) и фетальная мальперфузия (44%), преждевременная отслойка нормально расположенной плаценты (67%) и хронические инфаркты (33%). Базальный (68,8%) и париетальный (62,5%) децидуит и хронический виллузит промежуточных ворсин (56,3%) с поствоспалительной гиповаскуляризацией стромы ворсин (50%) чаще диагностировались в 1-й группе (p=0,05). Патологические изменения в исследуемых плацентах развивались на фоне несформированных компенсаторных процессов. В плацентах обеих групп были диагностированы лишь адаптационные перестройки в виде дилатации и полнокровия капилляров промежуточных ворсин.

Новорожденные исследуемых групп по соматическому статусу соответствовали сроку гестации (табл. 1).

Таблица 1

Антропометрические показатели новорожденных в зависимости от гестационного возраста, Me [25;75]

Параметры

1-я группа

22–27 недель,

n=25

2-я группа

28–32 недели,

n=15

Достоверность различий, р

Масса, г

582,5

[465,0; 700,0]

1260,0

[960,0; 1400,0]

0,001

Длина, см

28,5

[24,0; 32,0]

38,0

[31,0; 39,0]

0,002

Окружность головы, см

23,0

[20,0; 24,5]

27,5

[26,0; 28,0]

0,002

Окружность груди, см

19,7

[18,0; 22,0]

24,0

[23,0; 25,0]

0,002

Продолжительность жизни новорожденных 1-й группы в среднем составила 3,5 суток, у детей 2-й группы – 3 суток. Органометрия и раздельное взвешивание сердца, выполненные при патологоанатомическом исследовании умерших детей, позволили выявить у новорожденных 2-й группы значимое (р=0,01) увеличение показателя массы сердца (9,05±1,38 г) по отношению к аналогичному параметру детей 1-й группы (7,16±1,76 г), обусловленное не только закономерным ростом плода по мере увеличения гестационного возраста, но и избирательной гипертрофией правого желудочка. Структурной основой последней, по данным гистометрии, является увеличение показателей удельной площади его мышечной части и площади ядра гладкомышечной клетки. Кроме того, удельная площадь интерстиция миокарда у детей с ОНМТ значимо меньше аналога новорожденных с ЭНМТ (табл. 2).

Таблица 2

Морфометрические параметры правого желудочка сердца

Морфометрические

параметры

1-я группа

22–27 недель, n=25

2-я группа

28–32 недели, n=15

Достоверность различий, р

Площадь ядер кардиомиоцитов, мкм²

20,72

[19,4; 22,57]

26,84

[22,08; 24,51]

0,001

Плотность расположения ядер кардиомиоцитов

591

[552; 602]

510

[497; 521]

0,04

Удельная площадь мышечного компонента миокарда, %

78,83

[76,78; 79,24]

85,24

[83,42; 86,92]

0,004

Удельная площадь интерстициального компонента миокарда, %

21,17

[20,06; 22,23]

14,76

[13,08; 16,58]

0,001

При морфологическом исследовании миокарда у всех глубоконедоношенных новорожденных в правом желудочке сердца обнаруживались изменения в виде нарушений архитектоники и фрагментации кардиомиоцитов, участков венозного застоя и геморрагий диапедезного характера, обусловленных гипоксией. Патоморфологическими особенностями миокарда детей с ЭНМТ являются выраженные в значительной степени внутриклеточный цитолиз, распространенные микроциркуляторные нарушения, инфильтрация эозинофилами, беспорядочное расположение кардиомиоцитов относительно друг друга на фоне отека интерстиция. Гипоксические повреждения выявлены в сосудах разного калибра и топографии (субэндокардиальных, субэпикардиальных и интрамиокардиальных отделах миокарда). Сосуды микроциркуляторного русла в основном были дилатированы, что носило компенсаторный характер, поскольку увеличение площади соприкосновения сосудов с окружающими тканями играет важную роль в осуществлении обменных процессов между кровью и тканями, а также является ключевым звеном регенерации.

Иммуногистохимическое исследование маркеров ранних гипоксических повреждений кардиомиоцитов и сократительной функции миокарда – тропонина Т и миоглобина – позволило выявить следующие особенности. Экспрессия тропонина Т у новорожденных 1-й группы была слабовыраженной (+), а в зонах гипоксически-обусловленного некроза миокарда – отрицательной (рис. 1).

Рис. 1. Миокард новорожденного 25 недель гестации. Слабая (+) экспрессия сердечного тропонина Т, некроз кардиомиоцитов. ИГХ с антителами к сердечному тропонину Т, визуализация диаминобензидином. СМ ×400

Дети 2-й группы отличались умеренно выраженной (++) экспрессией биомаркера в структурированном миокарде правого желудочка сердца и выраженной (+++) – в субэпикардиальных отделах (рис. 2).

Рис. 2. Миокард новорожденного 30 недель гестации. Выраженная экспрессия сердечного тропонина Т. ИГХ с антителами к сердечному тропонину Т, визуализация диаминобензидином. СМ ×100

Положительная ИГХ-реакция с антителами к миоглобину визуализирована в виде мелкозернистых гранул темно-коричневого цвета в цитоплазме кардиомиоцитов. У детей 1-й группы экспрессия биомаркера определялась в 30% кардиомиоцитов правого желудочка и таком же проценте клеток межжелудочковой перегородки. При этом ИЭ миоглобина в миокарде топографически разных областей сердца составил 0,5 усл.ед. У новорожденных 2-й группы положительная иммуногистохимическая реакция выявлена в среднем в 50% кардиомиоцитов правого и 33,3% клеток левого желудочков, а также в 20% клеток межжелудочковой перегородки, а ИЭ миоглобина соответственно составил 0,4; 0,4 и 0,3 усл.ед. Подобная динамика иммуногистохимической экспрессии биомаркера свидетельствует о низкой сократительной способности миокарда глубоконедоношенных детей, перенесших внутриутробную гипоксию.

Исследование миокарда глубоконедоношенных детей на клеточном уровне позволило детализировать ультраструктуру миоцитов для объективизации дифференциальной диагностики незавершенной дифференцировки клеток и нарушений, обусловленных гипоксией. У новорожденных с ЭНМТ, внутриутробно развивавшихся в условиях гипоксии, саркоплазма миоцитов обеднена клеточными органеллами, включая перинуклеарную область. Миофибриллы, обеспечивающие сократительную функцию кардиомиоцитов, истончены, фрагментированы и отличаются беспорядочным расположением в пучках, сосредоточенных в основном под клеточной мембраной (рис. 3).

Рис. 3. Миокард новорожденного 27 недель гестации. Расположение тонких миофибриллярных структур под сарколеммой. Единичные фаго- и лизосомы. Инвагинаты нуклеолеммы. ТЭМ. Контрастирование уранилацетатом и цитратом свинца

В миокарде новорожденных с ОНМТ определяется упорядоченное расположение пучков миофибрилл с преимущественно перинуклеарной локализацией. В саркоплазме – малочисленные митохондрии с нарушенной архитектоникой крист и вакуолизацией матрикса. Ядерный гетерохроматин образует фрагментарные скопления в основном под нуклеолеммой либо в центральной части нуклеоплазмы, что свидетельствует о слабой функциональной активности ядер кардиомиоцитов. Кроме того, в последних выявлены участки фокального плазмолизиса (рис. 4). Полученные данные согласуются с результатами опубликованных ранее научных исследований, в том числе экспериментальных [16].

Рис. 4. Миокард новорожденных с ОНМТ. Гранулярный эндоплазматический ретикулум и мембранные рибосомы в перинуклеарной плазмолемме кардиомиоцита. ТЭМ. Контрастирование уранилацетатом и цитратом свинца

Заключение. Таким образом, при комплексном морфологическом исследовании образцов сердца глубоконедоношенных новорожденных, развивавшихся в условиях хронической гипоксии, было показано, что основные изменения на разных уровнях структурной организации преимущественно обнаруживаются в правом желудочке. К таковым относятся дисциркулятрные (спастически-паретические изменения сосудов микроциркуляторного русла, диапедезные паравазальные кровоизлияния, интерстициальный отек) и деструктивные (фрагментация и дезориентация кардиомиоцитов, деструкция митохондрий, внутриклеточный цитолиз) изменения, а также слабая экспрессия основных маркеров сократительной функции миокарда – сердечного тропонина Т и миоглобина – у глубоконедоношенных новорожденных, особенно родившихся в гестационные сроки 22–27 недель. Выявленные структурные особенности являются обоснованием нарушения сократительной способности миокарда у данной категории новорожденных.


Библиографическая ссылка

Кулида Л.В., Проценко Е.В., Сарыева О.П. МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МИОКАРДА ГЛУБОКОНЕДОНОШЕННЫХ НОВОРОЖДЕННЫХ, РАЗВИВАВШИХСЯ В УСЛОВИЯХ ХРОНИЧEСКОЙ ВНУТРИУТРОБНОЙ ГИПОКСИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2023. – № 1. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=32408 (дата обращения: 28.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674