Морфофункциональная характеристика сократительных кардиомиоцитов у потомства крыс с экспериментальным сахарным диабетом 1-го типа в ранний неонатальный период
- Авторы: Завьялов С.Н.1, Брюхин Г.В.1
-
Учреждения:
- Южно-Уральский государственный медицинский университет
- Выпуск: Том 20, № 2 (2023)
- Страницы: 121-124
- Раздел: Оригинальные исследования
- URL: https://journals.rcsi.science/1994-9480/article/view/143347
- DOI: https://doi.org/10.19163/1994-9480-2023-20-2-121-124
- ID: 143347
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Целью настоящего исследования явился анализ особенностей морфофункционального состояния сократительных кардиомиоцитов левого желудочка потомства матерей с экспериментальным сахарным диабетом 1-го типа в период новорожденности. Сахарный диабет моделировали у половозрелых крыс самок с помощью стрептозотоцина. На серийных гистологических срезах определяли удельную площадь стромы и паренхимы миокарда, количество кардиомиоцитов, их ядерно-цитоплазматическое отношение, число двуядерных клеток, а также содержание в кардиомиоцитах гликогена. Установлено, что у опытных животных имеет место уменьшение удельной площади сердечной мышечной ткани, увеличение площади цитоплазмы кардиомиоцитов и избыточное накопление в них гликогена. При этом содержание двуядерных кардиомиоцитов существенно уменьшается по сравнению с группой контроля. Полученные результаты позволяют сделать заключение о том, что экспериментальный сахарный диабет 1-го типа матери оказывает негативное влияние на морфофункциональное становление сократительного аппарата сердца потомства.
Ключевые слова
Полный текст
Воспроизводство здорового потомства в условиях мощного демографического кризиса, несомненно, является одной из актуальных проблем современной медицины. Рождение здорового потомства во многом определяется состоянием здоровья материнского организма. В то же время в настоящее время показатель здоровья женщин фертильного возраста является далеко не оптимальным [1].
Среди многочисленных экстрагенитальных заболеваний женщин особое место в силу своей распространенности занимает сахарный диабет. Так, многочисленными клиническими наблюдениями установлено, что сахарный диабет матери, как правило, обусловливает нарушения течения беременности и, как следствие, рождение детей с признаками физиологической незрелости, в том числе с наличием врожденных пороков развития сердечно-сосудистой системы [2, 3, 4]. В то же время в настоящее время существующие методы профилактики, диагностики и коррекции нарушений сердечно-сосудистой системы, обусловленных сахарным диабетом матери, нельзя считать оптимальными. Не вызывает сомнений, что для повышения эффективности существующих и разработки новых методов лечения данных осложнений необходимо знать тонкие механизмы неблагоприятного влияния гипергликемии матери на становление сердечно-сосудистой системы потомства.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Анализ особенностей морфофункционального состояния сократительных кардиомиоцитов левого желудочка новорожденного потомства матерей с экспериментальным сахарным диабетом 1-го типа.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Работа с лабораторными животными проводилась в соответствии с «Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или иных научных целях» от 18.03.1986 г. Все исследуемые животные содержались в стандартных условиях экспериментально-биологической клиники (виварии) Южно-Уральского государственного медицинского университета. Эвтаназия животных проводилась методом декапитации под эфирным наркозом. Работа одобрена локальным этическим комитетом.
Исследования проведены на белых лабораторных крысах самках линии Wistar и их потомстве в ранний неонатальный период (период новорожденности). У взрослых половозрелых самок воспроизводили стрептозотоциновый сахарный диабет 1-го типа [5]. Препарат вводили до беременности трижды с интервалом 7 суток по 20–25 мг/кг массы. О развитии сахарного диабета свидетельствовал повышенный уровень содержания глюкозы в крови (32,56 ± 2,44) ммоль/л, сохранявшийся в течение более чем 3 месяцев. Через 1 неделю после последней инъекции самок подсаживали к интактным самцам.
Объектом исследования выступило потомство самок крыс с экспериментальным сахарным диабетом 1-го типа в 1-е сутки постнатальной жизни (опытная группа). Эту группу составили 20 крысят из 20 пометов, а группу сравнения (контрольная группа) составили 20 новорожденных крысят из 20 пометов интактных крыс.
На серийных гистологических срезах верхушки левого желудочка, окрашенных гематоксилином и эозином, проводили определение количества сократительных кардиомиоцитов в единице условной площади, площади их цитоплазмы и ядра, производили подсчет их ядерно-цитоплазматического отношения и числа двуядерных клеток. Для подсчета удельной площади соединительнотканного компонента миокарда левого желудочка производили окраску пикрофуксином по Ван-Гизону. Для оценки содержания в сократительных кардиомиоцитах гликогена гистологические срезы окрашивали PAS-реакцией.
Измерение морфометрических показателей проводили с использованием программно-аппаратного комплекса «Видео Тест Морфология 5.0». Статистическую обработку данных производили с использованием программного обеспечения IBM SPSS Statistics 23 (данные представлены в виде медианы с интерквартильным размахом). Учитывая небольшую выборку животных, достоверность полученных результатов определяли при помощи непараметрического критерия Манна – Уитни. Результаты считали статистически значимыми при р < 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Прежде всего, нами установлено, что опытная группа статистически значимо отличалась от группы контроля (р = 0,008) по количеству сократительных кардиомиоцитов в единице условной площади стенки левого желудочка. Так, если у интактных животных количество сократительных кардиомиоцитов составляет 53,6 (49,2; 57,2), то у опытных крысят данный показатель снижен до величины 48,6 (46,2; 52,3). Стоит отметить, что данный показатель коррелирует со значениями, полученными при подсчете удельной площади соединительной ткани и сердечной мышечной ткани в миокарде левого желудочка (рис.). На графике видно, что удельная площадь паренхимы миокарда у опытных животных на 1,83 % ниже таковой у интактной группы животных.
Однако, несмотря на общее снижение количества функциональной ткани миокарда левого желудочка, площадь рабочих кардиомиоцитов новорожденных крысят опытной группы имеет тенденцию к увеличению (р = 0,072). Так, если площадь сократительного кардиомиоцита у новорожденного контрольной группы составила 323,1 (297,9; 343,9) мкм2, то в контроле этот показатель составил 342,7 (321,8; 355,9) мкм2. При этом площадь цитоплазмы кардиомиоцитов потомства матерей с экспериментальным сахарным диабетом 1-го типа статистически значимо увеличивается (р = 0,015) до величины 324,6 (313,3; 334,7) мкм2 по сравнению с контролем – 303,5 (281,0; 318,7) мкм2. Обращает на себя внимание, что площадь ядра кардиомиоцитов при этом практически не изменяется. Так, если у интактных животных исследуемый показатель составил 20,4 (19,1; 22,6) мкм2, то у опытных новорожденных крысят он оказался равным 19,0 (17,5; 21,6) мкм2.
Гипертрофия цитоплазмы кардиомиоцитов опытных животных отразилась на ядерно-цитоплазматическом отношении этих клеток. Нами установлено, что у потомства матерей с экспериментальным сахарным диабетом 1-го типа данный показатель снижается до величины 0,062 (0,055; 0,065), в то время как у интактных животных этот показатель соответствует 0,067 (0,064; 0,075) (р = 0,001). Во-первых, это может быть связано с избыточным отложением гранул гликогена, являющегося одним из основных энергетических субстратов для кардиомиоцитов. Средний гистохимический коэффициент последнего у опытных животных оказался значительно выше по сравнению с контролем: 2,79 (2,71; 2,86) и 2,69 (2,59; 2,77) соответственно (р = 0,014). Во-вторых, на гистологических препаратах миокарда левого желудочка новорожденного потомства матерей с экспериментальным сахарным диабетом 1-го типа были выявлены признаки отека цитоплазмы кардиомиоцитов, проявляющиеся в виде диффузных участков разрыхления и просветления цитоплазмы клеток, что также может стать причиной изменения ядерно-цитоплазматического отношения.
Известно, что еще одним показателем, характеризующим функциональную активность миокарда, является содержание в нем двуядерных кардиомиоцитов. Общий процент содержания таких клеток у новорожденных крысят контрольной группы является небольшим и составляет 3,68 (3,16; 4,11) %. Животные опытной группы имеют статистически значимое снижение (р = 0,003) данного показателя до 3,01 (2,18; 3,86) %.
Выявленные нами изменения морфофункционального состояния сократительных кардиомиоцитов стенки левого желудочка потомства самок крыс с экспериментальным сахарным диабетом 1-го типа, вероятно, обусловлены повышенным содержанием глюкозы в крови матери. Именно этому фактору, согласно данным литературы, отводится решающая роль в развитии осложнений сахарного диабета [6, 7]. При гипергликемии матери глюкоза в избытке попадает через плаценту в кровь плода, вызывает гиперплазию бета-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы развивающегося организма. Гиперплазия в свою очередь приводит к гиперинсулинемии, которая индуцирует гипогликемию у плода, являющуюся одним из наиболее серьезных осложнений антенатального периода. Кроме того, известно, что сахарный диабет сопровождается накоплением в организме матери кетоновых тел, которые также свободно проходят через гематоплацентарный барьер. Можно предположить, что именно гипогликемия и гиперкетонемия нарушают условия антенатального развития и могут явиться основными патогенетическими факторами нарушения процессов гистогенеза, в том числе пролиферации и дифференцировки тканевых элементов миокарда сердца у потомства.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, полученные результаты позволяют сделать заключение о том, что экспериментальный сахарный диабет 1-го типа матери обусловливает нарушение эмбрионального гистогенеза миокарда левого желудочка, что находит свое отражение в изменении морфофункциональных характеристик сократительных кардиомиоцитов. В связи с этим представляется чрезвычайно перспективным проведение дальнейших исследований особенностей структурно-функционального становления сердечной мышцы потомства от матерей с сахарным диабетом в условиях клиники и эксперимента.
Об авторах
Сергей Николаевич Завьялов
Южно-Уральский государственный медицинский университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: chegresssss@mail.ru
ассистент кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии
Россия, ЧелябинскГеннадий Васильевич Брюхин
Южно-Уральский государственный медицинский университет
Email: bgenvas@mail.ru
доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой гистологии, эмбриологии и цитологии
Россия, ЧелябинскСписок литературы
- Маркова Т.Н., Соловьева Я.А., Печенкина А.В., Горш- кова А.В. Сахарный диабет и беременность: клинические случаи из практики врача-эндокринолога. Лечащий врач. 2020; 12:30–34. doi: 10.26295/OS.2020.96.34.006. EDN BSURTT.
- Кожевникова С.А., Будневский А.В., Овсянников Е.С. и др. Хроническая обструктивная болезнь легких и сахарный диабет: взгляд на эпидемиологию, патогенетические механизмы, лечение. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2016;4:122–127. EDN XHVYQD.
- Мищенко О.И., Крюков П.М., Мозес К.Б. и др. Диа-бетическая фетопатия – патогенез, прогнозирование, перинатальные и неонатальные исходы. Мать и дитя в Куз-бассе. 2020;1(80):4–9. doi: 10.24411/2686-7338-2020-10002. EDN SQYDZI.
- Самошкина Е.С., Мухина Л.Ю., Ярославцева А.В., Широкова А.А. Состояние здоровья новорожденных детей, рожденных от матерей с сахарным диабетом. Современные проблемы науки и образования. 2022;4:94. doi: 10.17513/spno.31893. EDN XPFLAJ.
- Закирьянов А.Р., Плахотний М.А., Оншценко Н.А. и др. Диабетические осложнения у крыс при длительных сроках моделирования сахарного диабета 1-го типа. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2007;4:21–25. EDN IIRQXH.
- Бец О.Г. Макросомия, гипогликемия, физиологическая незрелость как проявление диабетической фетопатии у доношенных новорожденных. Региональный вестник. 2020;15(54):6–8. EDN NXNRUQ.
- Капустин Р.В., Оноприйчук А.Р., Аржанова О.Н. и др. Патофизиология плаценты и плода при сахарном диабете. Журнал акушерства и женских болезней. 2018;67(6):79–92. doi: 10.17816/JOWD67679-92. EDN YVNRPN.