ВНЕЗАПНАЯ СМЕРТЬ Материалы 2-го советско-американского симпозиума 1979 Индианаполис США

Под ред. А. М. Вихерта (СССР) и Б. Лауна (США)

Н. Н. Бескровнова, Л. С. Ульянинский, В. А. Макарычев, А. М. Вихерт

(СССР)

Отдел сердечно-сосудистой патологии человека Всесоюзного кардиологического научного центра АМН СССР и лаборатория экспериментальной кардиологии Института нормальной физиологии им. П. К. Анохина АМН СССР

РЕФЕРАТ.  В  опытах  на 23  кроликах  исследовали  динамику ультраструктурных и электрофизиологических нарушений и их роль в  возникновении внезапной  смерти  от фибрилляции желудочков при различных    сроках   десимпатизации   (до 24 ч), вызванной введением резерпина в дозе 2,5 мг/кг. Пороги возбудимости миокарда и пороги возникновения фибрилляции желудочков   исследовали с помощью    биофазокардиосинхрониза-тора. В части опытов для исключения парасимпатического влияния  перерезались  оба  блуждающих  нерва.  При  действии резерпина в течение 30 мин в миокарде не выявлялось существенных изменений ультраструктуры, за исключением накопления гранул    гликогена  в  саркоплазме    кардиомиоцитов.  Еще большее  увеличение  содержания гликогена в клетках наблюдалось на более поздних сроках воздействия резерпина  (24 ч) в   сочетании  с  нарастающими    деструктивными  изменениями органелл  в  виде многочисленных    участков    пересокращения миофибрилл,  деструкции  митохондрий,  разрушения  сарколеммы. Морфологические изменения коррелируют с электрофизиологическими показателями. Через 24 ч десимпатизации пороги возникновения фибрилляции желудочков снижались; при этом процесс фибрилляции у кроликов в отличие от контрольных животных становился необратимым. Проведенное исследование позволило установить, что десимпатизация, вызванная введением резерпина, приводит вначале к нарушению углеводного обмена с последующим прогрессирующим развитием грубых деструктивных изменений клеточных органелл, что может быть причиной снижения порогов возникновения фибрилляции сердца и наступления внезапной смерти.

ВВЕДЕНИЕ

Известно, что основной причиной внезапной смерти у больных во время сердечного приступа является фибрилляция желудочков. В возникновении этой нередко летальной аритмии большое значение придается изменению автономной нервной системы и прежде всего активации ее симпатического отдела. Однако с помощью гистохимических методов исследования было показано, что у внезапно умерших больных обнаруживаются очаги истощения катехоламинов в адренергических нервных сплетениях [1, 2]. В связи с противоречивостью данных о состоянии симпатического отдела' нервной системы при внезапной смерти было проведено настоящее исследование, целью которого явилось изучение порогов возникновения фибрилляции желудочков сердца в зависимости от состояния структуры миокарда в условиях фармакологической десимпатизации организма. В качестве модели десимпатизащш была использо-зана методика с введением животным резерпина. Известно, что резерпин в значительной мере истощает запасы катехоламинов в организме [3].

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Опыты были поставлены на 23 кроликах породы щиншил-1 ла. В ходе предварительных собственных экспериментов и па основе литературных данных была выбрана доза резерпина — 2,5 мг/кг массы животного. При этой дозировке резерпина (рау-седил — химический завод Гедеон Рихтер А. О., Будапешт, Венгрия) наблюдался выраженный эффект десимпатйзации. Препарат вводили внутримышечно. Для электронно-микроскопического изучения животных забивали в следующие сроки после введения резерпина: через 30 мин, 1 ч, 47г ч и 24 ч. Изучались участки миокарда из стенки левого желудочка и периферические волокна Пуркинье. Материал фиксировали в 2,5% глутаровом альдегиде на 0,1 М фосфатном буфере с последующей дофиксацией в 1% осмиевой кислоте на том же буфере, обезвоживали в спиртах возрастающей концентрации и заливали в смесь эпоиа с аралдитом. Срезы приготавливали на ультратоме марки От-3 фирмы Reichert, контрастировали и просматривали в электронном микроскопе JEM-100-B.

Пороги возникновения фибрилляции желудочков измеряли путем нанесения пачки импульсов в ранимую фазу сердечного цикла у контрольных животных и у кроликов при воздействии резерпина преимущественно на поздних сроках (19—24 ч) после введения препарата. Для этого под нембуталовым наркозом и при аппаратном искусственном дыхании производили торакотомию, вскрывали перикард и через биполярные электроды подавали на правый желудочек электрические импульсы. С помощью биофазокардиосинхронизатора (БФС-1) с задержкой 60—90 мс от зубца R электрокардиограммы на сердце наносили 15—25 прямоугольных импульсов частотой 100 Гц и длительностью 4 мс. Дискретно увеличивая силу воздействия, определяли порог возникновения фибрилляции желудочков. Пороговую силу тока измеряли по падению напряжения на сопротивлении в 1 кОм, включенном последовательно с выводами электродов. Ранее этот тест был предложен для изучения склонности сердца к фибрилляции у кроликов [4]. Возбудимость и абсолютный рефрактерный период определяли с помощью точечного электрода-катода, помещенного на миокард правого или левого желудочка, путем нанесения одиночного прямоугольного импульса длительностью 5 мс в различные фазы сердечного цикла. У части животных во время опытов для исключения парасимпатических влияний производили двустороннюю шейную ваготомию.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Проведенное исследование позволило выявить характер и определенную последовательность развития ультраструктурных изменений миокарда в зависимости от сроков воздействия резерпина, а также корреляцию их с электрофизиологическими показателями работы сердца.

Через 30 мин после введения резерпина в миокарде наряду с интактными кардиомиоцитами обнаруживались клетки с определенными изменениями ультраструктуры, касающимися в основном структуры митохондрий и содержания гликогена. Наиболее характерным было увеличение в клетках содержания гранул гликогена. Гранулы гликогена равномерно заполняли почти всю саркоплазму. Митохондрии были набухшие, увеличены в размерах, имели неравномерно уплотненный мат-рикс и небольшое число крист. Часть крист была разрушена (рис. 1, А, Б), однако очаги пересокращения миофибрилл при этом сроке воздействия, в отличие от последующих сроков, не были обнаружены.

Через 1 ч после воздействия резерпина отмеченные изменения  сохранялись.  В  саркоплазме  кардиомиоцитов  выявлялись многочисленные гранулы гликогена, заполнявших почти всю саркоплазму и нередко образующих скопления в околоядерной зоне (рис. 2А). Основная масса митохондрий в клетках была изменена. В набухших и увеличенных в размерах митохондриях кристы были разрушены, а в ряде случаев наблюдалось нарушение целостности внешней мембраны. Нередко вблизи митохондрий с поврежденной структурой обнаруживались многочисленные липопротеидные комплексы. Расширенные канальцы саркоплазматического ретикулума выглядели оптически светлыми.

Через 4'/г ч после введения препарата в кардиомиоцитах наряду с описанными выше изменениями наблюдались отдельные участки пересокращения миофибрилл, которые выглядели плотными, гомогенными. В них нарушалось параллельное расположение актиновых и миозиновых нитей относительно друг друга, исчезала характерная для миофибрилл поперечная исчерченность (рис. 2Б).

Через 24 ч после, воздействия препарата многочисленные участки чрезмерного пересокращения миофибрилл в сочетании с деструктивными изменениями митохондрий и большого числа гранул гликогена в саркоплазме наблюдались почти во всех клетках. Особенно много гранул гликогена было в околоядерной зоне (рис. ЗА). Резко набухшие митохондрии содержали единичные кристы, структура отдельных митохондрий была полностью разрушена. Канальцы саркоплазматического ретикулума были расширены. В кардиомиоцитах выявлялись, множественные участки чрезмерного пересокращения миофибрилл (рис. ЗБ). Нередко в пересокращенных клетках разрушалась сарколемма и внутриклеточные органеллы гранулы гликогена, липопротеидные комплексы оказывались во внеклеточном пространстве.

Электронно-микроскопическое изучение клеток Пуркинье на всех исследуемых сроках воздействия резерпина выявило лучшую сохранность их структуры по сравнению с кардиоми-оцптамп рабочего миокарда. Через 30 мин, 1 и 41/г ч после введения препарата основная масса клеток Пуркинье оставалась интактной и не отличалась от идентичных клеток у контрольных кроликов. В саркоплазме клеток Пуркинье обнаруживались многочисленные гранулы гликогена, характерные для этих клеток и в норме (рис. 4 А, Б). Лишь через 24 ч после введения резерпина в отдельных клетках Пуркинье отмечались небольшие участки пересокращения миофибрилл и набухание митохондрий с деструкцией крист на фоне многочисленных гранул гликогена.

Результаты проведенного параллельно электрофизиологического изучения коррелируют с морфологическими данными. Было показано, что после введения препарата ритм сердечных .сокращений постепенно замедлялся и через 19—24 ч уменьшения примерно в 2 раза (134+7 ударов в минуту) по сравнению с исходным уровнем у контрольных животных, у которых частота сердечных сокращений была 250+19 ударов в минуту (табл. 1). При этом длительность абсолютного рефрактерного периода увеличивалась, в то время как величина порога диастолической возбудимости практически не изменялась. В опытах с воздействием резерпина так же, как и в норме, тонус блуждающего нерва не был выражен. Об этом свидетельствует тот факт, что брадикардия, вызванная введением резерпина, не устранялась после двусторонней вагото-мии. При воздействии резерпина у животных отмечалось значительное снижение порога возникновения фибрилляции желудочков. Так, у контрольных животных возникновение фибрилляции наблюдали при воздействии силы тока 18+ 0,51 мА, причем возникающая при таком воздействии кратковременная желудочковая тахисистолия или фибрилляция были, как правило, обратимыми (ряс. 5). Напротив, у кроликов: из опытной группы порог возникновения фибрилляции снижался до 12+0,86 мА и возникающая фибрилляция носила; необратимый характер (рис. 6). Для восстановления ритма сердца требовалась дефибрилляция. Однако в ряде случаев после дефибрилляции отмечалась брадикардия или остановка, сердца.

ОБСУЖДЕНИЕ

Проведенное комплексное исследование позволило вы» явить определенную динамику нарушений ультраструктуры миокарда сердца кролика при воздействии резерпина в дозе 2,5 мг/кг и их взаимосвязь с электрофизиологическими изменениями сердца. Наиболее ранним проявлением действия резерпина на миокард было накопление гранул гликогена в саркоплазме кардиомиоцитов. Первые признаки увеличения содержания гликогена в клетках наблюдались в ранние сроки воздействия препарата (до 30 мин), причем тенденция к накоплению гликогена сохранялась и в более поздние сроки воздействия, однако в этих случаях на фоне увеличенного содержания гликогена выявлялись последовательно нарастающие деструктивные изменения внутриклеточных органелл.

Увеличение содержания гликогена в миокарде при воздействии резерпина наблюдали ряд исследователей [5, б, 7]. Механизм этого процесса до конца не ясен. Однако (можно полагать, что одной из причин накопления этого углевода в клетке может быть резкое снижение содержания катехоламинов в организме, обусловленное воздействием резерпина. Известно, что определенный уровень катехоламинов необходим для нормальной работы фосфорилазной системы клетки. Было показано, что нри воздействии резерпина в миокарде наблюдается снижение активности ферментов гликогенолиза при довольно высокой активности гликогенсинтетазы [5].

По нашим данным, увеличение содержания гликогена в миокарде не препятствует развитию фибрилляции желудочков у резерпияизированных кроликов. Очевидно, накопление гликогена в клетках не имеет компенсаторного значения, а, напротив, свидетельствует о нарушении углеводного обмена миокарда. Это согласуется с результатами исследования Sommers и Jennings [8], показавших, что повышенное содержание гликогена в миокарде резерпинизированных собак не предохраняло сердце от последующих ишемических повреждений, обусловленных пережатием коронарных сосудов. В наших опытах контрактурные изменения миофибрилл, деструктивные изменения митохондрий и других органелл также развивались на фоне увеличенного содержания гликогена в клетках. Необратимые контрактурные изменения миофибрилл, нарушение «структурной целостности митохондрий, расширение канальцев саркоплазматического ретикулума •— весь этот комплекс морфологических изменений наиболее характерен для кальциевых повреждений миокарда. Эти явления наблюдались и другими исследователями при различных ситуациях, связанных с перегрузкой клетки ионами кальция [9], а также при воздействии токсических доз сердечных гликозидов [10]. Причина подобных нарушений ультраструктуры миокарда у животных, получавших резерпин, до конца не ясна. Однако в литературе имеются сведения о том, что после введения животным резерпина резко повышается чувствительность сердца ко мно-тим воздействиям и, в частности, к кальцию [11, 12]. В связи с этим не исключено, что обнаруженные морфологические изменения и, в частности, чрезмерные пересокращения миофибрилл связаны именно,с этой особенностью миокарда резерпинизированных животных. В то же время нельзя также исключить того, что выявленные деструктивные изменения миокарда являются конечным результатом нарушения целого комплекса симпатвко-адреналовых механизмов гомеостаза, что, несомненно, имеет место при острой десимпатизации, вызванной введением резерпина.

Деструктивные изменения миокарда на фоне накопления гликогена могут свидетельствовать о нарушениях метаболизма миокарда и являются, очевидно, одной из основных причин повышенной склонности сердца кролика к фибрилляции желудочков. Полученные нами данные о снижении порога возник* новения фибрилляции желудочков согласуются с результатами, опубликованными другими исследователями. О четко выраженной склонности к возникновению фибрилляция у собак, получивших резерпин после окклюзии коронарных сосудов, сообщили ряд авторов [8, 13].

Сравнительное изучение ультраструктуры миокарда и клеток Пуркинье позволило выявить лучшую сохранность клеток Пуркинье по сравнению с кардиомиоцитами при воздействии резерпина. Это согласуется с результатами исследований других авторов, показавших более высокую устойчивость волокон Пуркинье и других отделов проводящей системы к различным воздействиям [14, 15]. В связи с этим можно полагать, что снижение порогов возникновения фибрилляции желудочков у кроликов связано именно со структурными изменениями миокарда, а не проводящей системы. Вместе с тем выявленная гетерогенность в устойчивости этих двух видов тканей к воздействию резерпина в свою очередь может также способствовать развитию фибрилляции сердца в этих условиях.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.             Швалев В. И., Строщ/с Р. А. Медиаторный этап функционирования

вегетативной нервной системы в пре- и постнатальном онтогенезе и значение его исследований для клиники.— Арх. анат. гистол., 1979, 76, 5, 5—20.

2.             Shvalev V. N., Stropous R. A., Morozov E. К. State of adrenergic and

cholinergic components of the nerve apparatus of the human heart in cases og sudden death In: The Proceedings of the First USA—USSR Symposium on Sudden Death. Yalta, USSR, October 3—5, 1977-US Department of Health, Education and Welfare. Public Health. DHEW Publication No(NIH) 78—1470, 1977, 339—355.

3.             Innes J. R., Nickerson M. Atropine scopolamine, and related antimusca-

rinic drugs. In: The Pharmacological Basis of Therapeutics, 5th ed.r edited by L. S. Goodman and A. Gilman. New York, MacMillan, 1975, pp. 51—532.

4.             Макарычев В. А.,    Каштанов  С. И.,    Сталинский Ю. Г.,    Ульянин-

ский Л. С. Изменение порогов возникновения желудочковых аритмий при раздражении эмоциональных центров гипоталамуса.— Кардиология, 1979, вып. 19, 7, 98—102.

5.             Sun Sh. Ch.t Sohal R. S., Colcoloygh H. L., Burch G.   E. Histochemical

and electron microscopic studies of the effects of reserpine on the-heart muscle of mice.—J. Pharm. Therap., 1968, 161, 2, 210—221.

6.             Hoogopian M., Gershon M. D-, Nunez E. A. Ultrastructural changes in

cardiac muscle cells after administration of reserpine, parachlor phe-

nylalanine or 6-Hydroxydopamine: the relationship of the changes to depletion  of  serotonin  on norepinephrme.— Lab.  Invest.,  1973,  29,  5

7.             Susskand K., Messen H-, Schuier F. h, Siess M. Vergleichende morpho-

logische and biochemische Untersuchungen von uberlebenden Vorho-

fen and Papillarmuskeln des Herzens von  Meerschweinchen  unbehan-

delt  nach  Gaben  von  Reserpin und nach Hunger.—Virchows  Arch.

B. Cell. Pathology, 1977, 21, 1, 73-93.

8.             Sommers H. M., Jennings R. B. Ventricular fibrillation and myocardial

necrosis  after  transient  ischemia.   Effect  of  treatment with  oxygen

procinamide reserpine and propronolol — Arch, Inter. Med., 1972, 129,

780—789.

9.             Fleckenstein A.,  Janke  J., Doring  U.  J., Pachinger O.  Ca-overload as

the determinant factor in the production of catecholamine induced myocardial lesions.— In: Recent advances in studies on cardiac structure and metabolism.— Baltimore University Press, 1973, 2, 455—466. 10. Бескровнова H. Н. Изменение ультраструктуры миокарда под влиянием медиаторов вегетативной нервной системы и сердечных глико-зидов. Дис. канд. I Московский медицинский институт им. И. М. Сеченова, М., 1973.

11.           Carrier О., Jurevics H. A. The role of calcium in nonspecific supersen-

tivity of vascular muscle.— J. Pharm. Exp. Therap., 1973, 184, 81—94.

12.           Tenner T. E., Carrier O. Reserpine-induced    supersensitivity    to    the

chronotropic and inotropic effects of calcium in rabbit atria.— J. Pharm.

Exp. Therap., 1978, 205, 1, 183—193.

13.           Richardson J. A. Circulating levels of catecholamines in acute myocar-

dial infarction and angina pectoris.— Prog.  Cardiovasc. Dis.,  1963

14.           Горнак К. А. Гистохимия обменных процессов проводящей системы

сердца в норме и некоторых патологических состояниях.— В кн.: Метаболизм и структура сердца в норме и патологии. Под ред. Л. М. Непомнящих, АМН СССР, Сибирский филиал, Новосибирск, 1973, 127-133.

15.           Lie J. T. Histopathology of conduction system in sudden death from

coronary heart disease.— Circulation, 1975, 51, 3, 446—452.