Ключевые слова: сердце, проводящая система, ишемия, изменения в миокарде

Нарушения ритма и проводимости сердца являются актуальной проблемой в кардиологии. Среди всех форм этой патологии наиболее опасными считают желудочковые тахикардии и блокаду предсердно-желудочковой части проводящей системы сердца (ПСС), поскольку их сложно диагностировать, трудно устранять и порой они приводят к внезапной сердечной смерти (ВСС).

Случаи ВСС у лиц, которые ранее считались здоровыми и у которых не выявлено существенных изменений в миокарде, занимают особое место [13, 15]. На это обратили внимание исследователи [12, 14], указавшие на выраженные изменения стенки сосудов и фибропластических процессов в предсердно-желудочковом узле (ПЖУ) и предсердно-желудочковом пучке (ПЖП). Выявление в этих случаях причин ВСС и их трактовка представляют сложность для специалистов разных направлений [2, 4, 10]. В связи с этим изучение морфологических изменений в ПСС, ее артериях и в близлежащем миокарде при ВСС является актуальным разделом кардиоморфологии, имеет большое практическое значение и нуждается в дальнейшем углубленном комплексном исследовании.

Целью исследования явилось экспериментальное и морфологическое обоснование возможности нарушения ритма и проводимости сердца путем создания окклюзии артерии ПЖУ, что подтверждало бы таким образом одну из гипотез возникновения внезапного нарушения предсердно-желудочкового проведения электрического импульса и коронарной смерти.

Материал и методы

Экспериментальная окклюзия артерии ПЖУ произведена у 20 взрослых беспородных собак, контролем служили 6 интактных животных. Послепремедикации, эндотрахеального наркоза производили оперативный доступ к сердцу в 4-м межреберье справа. Перикард захватывали на держалки, а в операционное поле выводили заднеправую поверхность сердца, где в месте пересечения венечной и задней межжелудочковой борозд (в области крестовины сердца) лигировали предсердно-желудочковую узловую ветвь, отходящую чаще от правой венечной артерии. Таким образом, создавали локальную ишемию ПЖУ и прилегающего к нему сократительного миокарда [Держпатент України від 17.02.98 р. МПК 6G 09В23/28]. Для оценки изменений функционального состояния ПСС в условиях ее острой ишемии производили контроль ЭКГ с регистрацией стандартных и усиленных отведений. У всех подопытных животных перед операцией и после нее через 1, 3, 7 и 15 сут изучали особенности изменений процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и его роли в ишемическом повреждении сократительного миокарда и ПСС. Для этого производили забор венозной крови из коронарного синуса путем его катетеризации, а после окончания эксперимента вырезали кусочки ткани из левого (ЛЖ) и правого (ПЖ) желудочков и ПЖУ. В отработанных образцах определяли содержание диеновых коньюгат (ДК) [3], малонового диальдегида (МДА) [7], витамина Е [5], активность каталазы (АК) [8] и общую антиоксидантную активность (АОА) плазмы [6]. Для изучения гистоструктурных изменений в миокарде и его ПСС использовали общегистологические и специальные методики окраски срезов после соответствующей проводки блоков: гематоксилином и эозином, по Вергофу–ван Гизону, Маллори, Массон. Нервные элементы выявляли на парафиновых срезах по Девенпорту, Грос–Шультце–Ландау, Бильшовскому–Буке с проводкой в пиридине. Анализ удельногообъема структурных компонентов миокарда произведен планиметрически с обработкой данных вариационно-статистическим методом с определением t-критерия Стьюдента.

Результаты и их обсуждение

Установлено, что кровоснабжение и строение ПСС собаки такое же, как и у человека. При наложении лигатуры на артерию, кровоснабжающую ПЖУ, возникла выраженная острая ишемия ПЖУ, приведшая к фибрилляции сердца и быстрой гибели половины подопытных животных.

В первые часы эксперимента в предсердном миокарде выживших животных выявляли очаги глыбчатого распада сократительных кардиомиоцитов. Отмечено уменьшение объемной плотности капилляров, объемная плотность клеток соединительной ткани не изменилась.

В проводящей системе повреждающее действие ишемии менее заметно. Через 12 ч эта очаговость повреждения расширяется. В участке ишемии определяется зона некроза кардиомиоцитов, их эозинофилия, отсутствие ядер, формирование на периферии лейкоцитарной инфильтрации (стазы в капиллярах, лейко- и эритродиапидез), то есть этот период характеризуется не только некротическими изменениями в очаге инфаркта, но и глубокими дисциркуляторными и обменными нарушениями за пределами этого очага.

Через 24–48 ч в зоне демаркационного воспаления также выявляют мышечные волокна в состоянии глыбчатого распада и цитолиза. В проводящей системе в эти сроки некробиотические процессы не выявляли, хотя в более отдаленныесроки отмечены вакуолизация проводящих миоцитов и обширное скопление липидных включений вокруг ПЖУ и ПЖП (рис. 1, 2). В отдаленных от инфаркта участках миокарда отмечены неравномерное кровенаполнение, кровоизлияния, развитие контрактур мышечных волокон, которые указывают на перенапряжение и гиперфункцию его.
 

Рис. 1. Предсердно-желудочковая часть проводящей системы сердца собаки. 1 – анатомическая бифуркация ПЖП; 2 – МЖП; 3 – левая ножка ПЖП. х24. Окраска гемотоксилином и эозином.

Рис. 2. Обширные участки липидоза вокруг предсердно-желудочкового пучка. Через 15 сут наблюдения окклюзии артерии предсердно-желудочкового узла. х120. Окраска гематоксилином и эозином.

При электрофизиологическом исследовании экспериментальных животных отмечены качественно сходные изменения ЭКГ, что указывает на единство механизма повреждения ПСС во всех случаях наблюдаемой группы. В первые минуты после окклюзии артерии ПЖУ в отведениях III и АVF регистрировали подъем сегмента ST и/или неполную блокаду правой ножки ПЖП в виде расщепления зубца R (рис. 3а, б). К концу первых суток эксперимента у всех выживших животных зарегистрированы желудочковые нарушения ритма в виде единичных лево- и правожелудочковых экстрасистол (рис. 3г). Ишемические изменения на ЭКГ приобрели более выраженный характер и соответствовали всем признакам субэпикардиального повреждения (рис. 3д).

Рис. 3. Изменения в ЭКГ при моделировании окклюзии артерии предсердно-желудочкового узла.

Через 2 сут наблюдения у всех экспериментальных животных по мере развития и углубления ишемического повреждения развились стойкие желудочковые нарушения ритма, которые затем регистрировали постоянно в течение 3–15 сут в виде групповых и множественных желудочковых экстрасистол, иногда носящих признаки приступов пароксизмальной желудочковой тахикардии (рис. 3е, ж), а у одной собаки развилась постоянная форма бигеминии (рис. 3з).

Особо следует отметить случаи более тяжелого острого повреждения ПСС, повлекшие за собой развитие фатальной аритмии и смерть животных впервые 30 мин после лигирования артерии ПЖУ. У этих животных зарегистрировано трепетание желудочков в виде высокоамплитудных комплексов (рис. 3 и), а через 30 мин трепетание сменилось мерцанием желудочков в виде хаотичной низкоамплитудной линии на ЭКГ (рис. 3 к), которое продолжалось еще 3–5 мин и завершилось гибелью животных.

Описанные функциональные изменения в ПСС коррелируют с данными морфологического исследования сократительного миокарда, прилежащего к частям ПСС в зоне ишемии. Проводящая система и сократительный миокард закладываются, развиваются и функционируют одновременно, они обеспечивают структурно-функциональное единство частей сердца и устойчивость гемодинамики. Как отмечено, морфологические изменения в предсердно-желудочковой части при окклюзии артерии ПЖУ менее заметны, однако они существенны для электрической стабильности сердца. Такие нарушения очень опасны, так как они ведут к дезинтеграции работы сократительного миокарда и фатальному нарушению гемодинамики. Особо следует отметить отсутствие наджелудочковых нарушений ритма (суправентрикулярных экстрасистол и тахикардии, мерцательной аритмии), синоатриальной и атриовентрикулярной блокады, что свидетельствует об интактности структур синусно-предсердной части ПСС, кровоснабжающихся из других источников: первой предсердной артерии, правой венечной артерии и/или ветвями левой венечной артерии. Таким образом, по характеру нарушений функции проведения возможна и топическая диагностика уровня повреждения ПСС.

Результаты биохимических исследований у экспериментальных животных показали активациюПОЛ, что выражалось значительным повышением концентрации его продуктов в крови, рабочем миокарде желудочков и ПЖУ (таблица). Максимальное повышение ДК происходило через 3 сут после операции: в крови с (2,45±0,14) до (3,80±0,44) мкмоль/л, в ПЖ и ПЖУ одинаково – соответственно с (2,45±0,23) до (20,1±2,1) мкмоль/г ткани и с (2,37±0,11) до (19,48±1,05) мкмоль/г ткани, в ЛЖ значительно медленнее – с (10,15±0,56) до (16,21±0,42) мкмоль/г ткани. В дальнейшем через 15 сут концентрация ДК в крови вернулась к исходным цифрам; в ПЖ через 7 сут снизилась до (8,75 ±0,55) мкмоль/г ткани, в ПЖУ – до (8,32±0,34) мкмоль/г ткани, а в ЛЖ продолжала медленно повышаться, достигнув через 15 сут значения (17,80±1,06) мкмоль/г ткани.

Таблица Количественные показатели продуктов перекисного окисления липидов, антиоксидантной системы миокарда и проводящей системы сердца при экспериментальной их ишемии

Примечание. * – различия показателей достоверны по сравнению с таковыми в контрольной группе (Р=0,05).

Уровень МДА резко повышался в первые сутки в ПЖ и ПЖУ, достигнув соответственно (13,82±0,56) и (21,75±0,73) мкмоль/г ткани. Через 3 сут наблюдали снижение этого показателя, затем через 7 сут (момент максимальной миомаляции и лизиса поврежденных клеток) опять происходил небольшой подъем – до (12,61±0,68) мкмоль/г ткани в ПЖ и до (9,28±0,16) мкмоль/г ткани в ПЖУ. Через 15 сут наблюдали снижение концентрации МДА в ПЖУ и в ПЖ до исходных значений. В крови и ЛЖ динамика изменений концентрации МДА была точно такой же, как и для ДК: в ЛЖ – подъем через 3 сут с (3,61±0,50) мкмоль/г ткани до (7,82±0,18) мкмоль/г ткани, затем продолжающийся в более медленном темпе подъем через 7 сут до значения (9,75±0,41) мкмоль/г ткани; в крови – подъем через 3 сут с (8,15±1,10) мкмоль/г белка до (10,01±0,28) мкмоль/г белка и последующим резким снижением до (5,34±0,06) мкмоль/г белка через 7 сут. Через 15 сутнаблюдения величины МДА в крови и ЛЖ вернулись к исходным.

Представленные особенности изменения ПОЛ во многом объясняются реакцией антиоксидантной системы на происходящую активацию ПОЛ. АК через 3 сут резко снижалась в миокарде обеих желудочков из-за ее резкого истощения на высоте радикалообразования: в ПЖ – с (6,83±0,82) мкат/г ткани до (2,35±0,13) мкат/г ткани, в ЛЖ – с (5,24±0,70) мкат/г ткани до (2,73±0,06) мкат/г ткани. Через 7 сут АК в миокарде обоих желудочков возвращалась к исходным значениям, тем самым демонстрируя восстановление резервов этого фермента для ингибирования процессов ПОЛ. В крови АК через 3 сут резко увеличилась до (8,15±0,53) мкат/л для противодействия активации ПОЛ, в дальнейшем через 7 сут она возвращалась к исходным значениям. В ПЖУ неуклонное возрастание АК – с (1,55±0,13) мкат/г ткани в первые сутки до (3,71±0,16) мкат/г ткани через 3 сут и дальнейший подъем до (5,01±0,21) мкат/г ткани на 7-е сутки и до (6,20±0,14) мкат/г ткани на 15-е сутки – объясняется продолжающейся ишемией клеток и необходимостью их антиоксидантной защиты. Динамика значений АОА плазмы и витамина Е (основного компонента антиоксидантной системы) в крови во многом сходна, что объясняется их функциональной связью. Реактивное повышение АОА в первые сутки с 40 до 78 % и истощение до 53 % через 3 сут создают те же условия, которые привели к максимальному образованию продуктов ПОЛ (ДК и МДА) в это же время. Содержание витамина Е в крови в первые сутки повысилось с (2,31±0,14) мкмоль/л до (5,87±0,17) мкмоль/л, через 3 сут снизилось до (4,24±0,21) мкмоль/г и продолжало оставаться таким же на 7-е сутки. Через 7 сут последующее восстановление функциональных резервов АОА до 64 % и витамина Е до (4,17±0,14) мкмоль/л приводило к нормализации ПОЛ и элиминации его продуктов из крови через 15 сут, когда величина АОА достигала 76 %, а содержание витамина Е – (7,42±0,43) мкмоль/л крови.

Таким образом, измененные сосуды кровеносной системы выполняют главенствующую роль в ишемическом повреждении кардиомиоцитов (КМЦ) и развитии склеротических изменений в миокарде [9]. Это отмечено нами при изучении морфологических изменений в сердце и его проводящей системе при дилатационной кардиомиопатии [1]. Учитывая, что сократительный миокард и ПСС закладываются в эмбриогенезе и функционируют одновременно, становится очевидным, что повреждающий фактор воздействует на сократительные КМЦ и вовлекает в патологический процесс близлежащие структуры ПСС. Таким образом, выявленные морфологические и функциональные изменения в сократительном и проводящем миокарде при его экспериментальной ишемии также развиваются одновременно, однако степень их выраженности разная. Структурные изменения в ПСС протекают более сглаженно и характеризуются неравномерностью окрашивания миоцитов, изменением формы ядер, капилляростазом, отсутствием полос пересокращения и глыбчатого распада, то есть сохранением структуры мышечного волокна. Данное обстоятельство, очевидно, объясняется функциональными различиями проводящих и сократительных миоцитов. Сократительные миоциты более энергоемки, чем проводящие, и при их ишемическом повреждении морфологические изменения в сократительных миоцитах протекают по литическому типу с дистрофическими и некробиотическими изменениями в них.

По данным литературы [9, 11], особенностью клеток синусно-предсердного узла является устойчивость их к избытку ионов калия во внеклеточной среде, а в волокнах предсердно-желудочковой части ПСС имеется значительно большее количество гликогена по сравнению с окружающим миокардом, и основной путь образования энергии у них – анаэробный гликолиз, который играет определенную роль в условиях гипоксии. Результаты морфологического исследования подтверждают эти данные. Таким образом, возникновение нарушений проводимости при ишемическом повреждении ПСС, когда морфологические признаки повреждения в ее волокнах не выражены, дает основание полагать, что первопричиной функциональных нарушений в ПСС являются метаболические сдвиги ишемического генеза. На это указывают и данные биохимических и функциональных исследований сердца. Развитие ишемических повреждений миокарда и ПСС, снижение их функциональных показателей происходит в течение 1–3 сут и определяет дальнейшее развитие процесса. В этот период отмечена максимальная активность продуктов ПОЛ на фоне истощения резервов антиоксидантной системы и снижения ее функциональной активности. Из этого можно сделать вывод, что для предупреждения развития функциональных нарушений миокарда и ПСС при их ишемии в эти сроки и развития в дальнейшем деструктивных процессов необходимо проведение медикаментозной терапии с назначением антиоксидантов, повышающих АОА крови и ткани сердца и снижающих интенсивность повреждающих эффектов ПОЛ.

Чтобы подтвердить гипотезу о том, что одной из причин формирования аритмогенного сердца является окклюзия артерии ПЖУ, при исследовании умерших от ВСС необходимо исследовать ПСС и особенно состояние артерий, кровоснабжающих ПЖУ и синусно-предсердный узел. Забор материала для таких исследований нужно проводить по специальной методике, основанной на топографо-анатомических особенностях строения ПСС и сосудов, ее кровоснабжающих.

Литература

1. Антипов Н.В., Кузнецов А.С., Цыганков В.А., Кузнецов О.Г. Морфологические основы внезапной сердечной смерти // Арх. клін. експ. мед. – 1996. – Т. 5, № 2. – С. 126-129.
2. Антипов Н.В., Жданюк Ю.И., Дзюгань С.А. Морфологические изменения в проводящей системе сердца при дилатационной кардиомиопатии // Укр. кардіол. журн. – 1995. – № 5. – С. 60-64.
3. Гаврилов В.Б., Мишкорудная М.И. Спектрофотометрическое определение содержания гидроперекисей липидов в плазме крови // Лаб. дело. – 1983. – № 3. – С. 33-36.
4. Зорин Б.Н., Павлова Ю.С., Цыганков В.А., Шевченко Л.А. Судебно-медицинская диагностика внезапной сердечной смерти // Вопросы судебной медицины и экспертной практики: 3-й сб. научн. труд. – Донецк, 1991. – С. 63.
5. Кисилевич Р.Ш., Скварко Р.И. Об определении витамина Е в крови // Лаб. дело. – 1972 – № 8. – С. 473-475.
6. Клебанов Г.И., Бабенкова И.В., Теселкин Ю.О. и др. Оценка антиокислительной активности плазмы крови с применением желточных липопротеидов // Лаб. дело. – 1988. – № 5. – С. 59-62.
7. Колесова О.Е., Маркин А.А., Федорова Т.Н. Перекисное окисление липидов и методы определения продуктов липероксидации в биологических средах // Лаб. дело. – 1984 – № 9. – С. 540-546.
8. Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова И.Г. и др. Метод определения активности каталазы // Лаб. дело. – 1988 – №1. – С. 16-19.
9. Хитров Н.К., Пауков В.С. Адаптация сердца к гипоксии. – М.: Медицина,1991. – 240 с.
10. Черпаченко Н.М., Вихерт А.М. Нарушения метаболизма миокарда при внезапной коронарной смерти на фоне коронарного атеросклероза по данным количественного гистоэнзимологического исследования // Кардиология. – 1990. – Т. 30, № 6. – С. 76-80.
11. Antipov N.V., Glynskay N.A., Yermolayeva M.V. Morfological Changes in Sinu-Atrial- Node during its inadeguacy // Вестник аритмологии. – 1995. – № 4. – С. 15.
12. Bharati S., Lev M. Sudden death in athletes – Conduction system: Practical approach to dissection and pertinent pathology // Cardiovasc. Pathology. – 1994. – Vol. 3, № 2. – P. 117-127.
13. Burke A.P., Farb A., Virmani R. et al. Sport-related and non-sports-related sudden cardiac death in young adults // Amer. Heart J. – 1991. – Vol. 121, № 2, Pt 1. – P. 568-575.
14. James T.N. Normal variations and pathologiie changes in structure of the cardiac conduction system and the functional significance // J. Amer. Coll. Cardiology. – 1985. – Vol. 5, № 6. – P. 71-78.
15. Maron B.J. Sudden death in young athletes – lessons from the Hank Gathers affair // New Engl. J. Med. – 1993. – Vol. 329, № 1. – P. 55-57.

Histostructural and functional changes in the myocardium and its conduction system in experimental occlusion of the atrioventricular node artery

N.V. Antipov, A.S. Kuznetsov, A.M. Skorobogaty, O.G. Kuznetsov, A.N. Antipov, E.D. Yakubenko

The experimental and morphological study on 20 adult dogs was made to substantiate hypothesis about disturbances of rhythm and conductivity of the heart through artificial occlusion of the atrioventricular node (AVN). The developing areas of ischemic disturbances of the cardiac conduction system and contractile myocardium were morphologically, biochemically and functionally shown to be the morphologic basis for electrical instability of the heart. The hypothesis was proved that one of the reasons for developing the arrhythmogenic heart leading to sudden cardiac death is the occlusion of the AVN artery. Histostructural and functional changes in the working and conducting myocytes on background of their ischemia develop simultaneously, their severity being different. At the same time, the antioxidant system of blood and cardiac tissue decrease the intensity of affection inflicted by the lipid peroxidation products in the myocardium and its conductive system.