Судебно-медицинская оценка морфологических изменений в миокарде, влияющих на его сократительную способность в случаях смерти от алкогольной кардиомиопатии

Полный текст

Известно, что главное свойство мышечных волокон миокарда заключается в их способности к возбуждению и сокращению, которые, в свою очередь, обусловливают выполнение важной функции сердца в качестве насоса для обес печения кровообращения в организме. Следует отметить, что сократительная функция сердца является энергетически зависимым процессом и может быть нарушена в результате альтерации миоцитов, обусловленной метаболическим повреждением миокарда, возникающим вследствие действия этанола и его метаболитов [1–7]. Несомненно, токсическое воздействие этанола и его метаболитов на протяжении длительного времени приводит к выраженному угнетению клеточного энергетического метаболизма и процессов обмена, которое вызывает тяжелые дистрофические и некробиотические изменения в кардиомиоцитах, не связанные с нарушением кровообращения в венечных артериях, но приводящие к электрической нестабильности миокарда и развитию внезапной сердечной смерти [5–9]. В связи с этим целью нашего исследования явилось изучение и оценка морфологических изменений основных компонентов гистогематического барьера миокарда, влияющих на сократительную способность сердечной мышцы в случаях смерти от алкогольной кардио миопатии.

Материалы и методы

Материалом для настоящего исследования послужили парафиновые блоки аутопсийного материала СПб ГБУЗ «БСМЭ» в количестве 180 случаев (87 женщин и 93 мужчины) за период с 2013 по 2017 г. Средний возраст умерших женщин составил 45 ± 2 года, мужчин — 42 ± 2 года. Согласно данным судебно-медицинских исследований СПбГБУЗ «БСМЭ» во всех исследуемых случаях непосредственной причиной смерти стала острая недостаточность сердца, обусловленная алкогольной кардиомиопатией с характерными для нее морфологическими признаками. В исследуемых наблюдениях сопутствующие заболевания были представлены хроническим индуративным панкреатитом, хроническим бронхитом вне обострения; у части лиц, как мужского, так и женского пола, были выявлены признаки портальной гипертензии с формированием цирроза печени. Во всех исследуемых случаях в крови и моче умерших был обнаружен этанол от 0,3 до 1,5 ‰.

Объекты для исследования были представлены образцами ткани миокарда: субэпикардиальных, субэндокардиальных его отделов, а также межжелудочковой перегородки и сосочковой мышцы. Гистологическое исследование включало в себя изготовление парафиновых срезов толщиной 5 мкм с монтированием их на подготовленные предметные стекла. Гистологические препараты окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофуксином по Ван Гизону, а также использовали окраску гематоксилином — основным фуксином — пикриновой кислотой (ГОФП-метод по Ли) и окраску железным гематоксилином по методу Рего. Приготовленные замороженные (криостатные) срезы окрашивали суданом III. Световое микроскопическое исследование проводили при двадцатикратном увеличении (микроскоп DP-2 BSW OLIMPUS, Tokyo, Japan). При помощи поляризационной микроскопии изучали и оценивали степени сокращения саркомера и его патологические изменения. Статистическую обработку осуществляли с применением программного обеспечения IBM SPSS Statistics 20 (США). При статистическом анализе значения полученных данных были представлены в виде средневыборочного и полуширины доверительного интервала (М ± m). Анализ различий значений независимых выборок проводили с помощью U-критерия Манна – Уитни. Статистическую достоверность определяли при p < 0,01.

Результаты

В процессе обзорной световой микроскопии во всех исследуемых образцах ткани миокарда (субэпикардиальных отделов) независимо от пола и возраста умерших было отмечено выраженное разрастание эпикардиальной жировой ткани со слабовыраженным спазмом неравномерно полнокровных артерий, выраженным полнокровием вен и капилляров с наличием в просвете отдельных сосудов микроциркуляторного русла эритроцитарных стазов с явлениями сладж-феномена.

На всем исследуемом протяжении миокард суб эпикардиальных, субэндокардиальных отделов, межжелудочковой перегородки, а также сосочковой мышцы имел гетероморфное строение. Участки гипертрофированных кардиомиоцитов чередовались с атрофированными кардиомиоцитами и содержали ядра палочковидной, овоидной или круглой формы, отдельные из которых были пикнотичны, а в отдельных кардиомиоцитах ядра имели причудливую полигональную форму с перинуклеарным просветлением саркоплазмы со скоплением зерен липофусцина не только по полюсам ядер кардиомиоцитов, но и в саркоплазме в виде тонких и клиновидных полосок.

В исследуемых образцах ткани миокарда в суб эпикардиальных, интрамуральных и субэндокардиальных отделах на фоне выраженной паренхиматозной белковой (зернистой и вакуольной) и жировой дистрофии, а также мезенхимальной жировой дистрофии были отмечены очаги фрагментированных кардиомиоцитов с перерастяжением и волнообразной деформацией мышечных волокон с неравномерным исчезновением в них поперечной исчерченности. Также в отдельных полях зрения в интрамуральных отделах миокарда были отмечены гигантские многоядерные кардио миоциты с участками ветвления мышечных волокон и избыточного формирования беспорядочно расположенных перемычек между миоцитами.

При окраске по Ли (ГОФП-метод) в исследуемых фрагментах ткани миокарда преимущественно в субэндокардиальных отделах левого желудочка, межжелудочковой перегородке и в сосочковой мышце отмечалась фуксинофилия как отдельных кардиомиоцитов, так и групп кардиомиоцитов, располагающихся диффузно в исследуемых образцах сердечной мышцы. Интактные кардиомиоциты были окрашены в желтовато-зеленоватый цвет. В свою очередь, следует отметить, что в исследуемой ткани субэпикардиальных отделов миокарда отмечалась фуксинофилия лишь отдельных кардио миоцитов.

В процессе исследования образцов ткани мио карда, окрашенных по Ли, в поляризованном свете были обнаружены поля свечения в кардио миоцитах, совпадающие с фуксин-положительными очагами в них. В миокарде исследуемых субэндокардиальных отделов, межжелудочковой перегородке и в сосочковых мышцах отмечались субсегментарные контрактурные повреждения кардиомиоцитов, выражающиеся в пересокращении сегментов миофибрилл с однородным свечением участков саркоплазмы и с исчезновением в них поперечной исчерченности. Несомненно, следует отметить, что в данных участках наблюдались и признаки диссоциации миоцитов, которые визуализировались в виде разделения мышечного волокна на клетки или группы клеток по замыкательным пластинам при сохранении целостности базальной пластины.

Помимо обнаруженных субсегментарных повреждений кардиомиоцитов, в исследуемой ткани в субэндокардиальных отделах и в межжелудочковой перегородке были выявлены очаги сегментарных контрактур, захватывающие всю мышечную клетку, которые были визуализированы при исследовании в поляризованном свете в виде однородного свечения всего кардиомиоцита. В случаях сегментарных контрактур I степени длина саркомеров несколько уменьшается и незначительно сближаются А-диски. В свою очередь, при сегментарных контрактурах II степени происходит уже заметное укорочение саркомеров и уменьшение высоты I-дисков. Соответственно, при сегментарных контрактурах III степени А-диски сливаются в единый анизотропный конгломерат, I-диски полностью исчезают, а поперечная исчерченность миоцита не определяется. В отдельных мышечных волокнах наблюдался глыбчатый распад миофибрилл, характеризующийся мозаичным пересокращением саркомеров, лизисом несократившихся участков миофибрилл и завершающийся фокальным коагуляционным некрозом, что проявлялось при гистологическом исследовании неравномерной окраской саркоплазмы с чередованием плотных и светлых участков. При исследовании в поляризованном свете глыбчатый распад миофибрилл был определен по исчезновению поперечной исчерченности в мио цитах с наличием в местах ее отсутствия множественных глыбок анизотропных субстанций с выраженно ярким свечением.

Следует отметить, что положительный результат при окрашивании исследуемых срезов ткани миокарда (субэндокардиальных отделов и межжелудочковой перегородки) мы отмечали и по методу Рего. Во всех исследуемых полях зрения миокард был окрашен в коричневый цвет, с наличием мышечных волокон, окрашенных частично или полностью в черный или темно-серый цвет, диффузно располагающихся в исследуемых срезах миокарда. Положительно окрашенные очаги по Рего были отмечены в кардиомиоцитах, находившихся в состоянии как гипертрофии, так и атрофии. В исследуемых образцах субэпикардиальных отделов ткани миокарда и сосочковой мышцы кардиомиоциты были окрашены в черный цвет в единичном количестве.

В свою очередь, изменения отмечались и в сосудисто-стромальном компоненте сердечной мышцы. Во всех исследуемых образцах миокарда в умеренно отечной строме определялись дилатированные и выраженно полнокровные вены, которые сочетались с неравномерно полнокровными интрамуральными артериями с признаками их умеренного спазма, плазматического пропитывания сосудистой стенки и с наличием мелкофокусных периваскулярных кровоизлияний. Также следует отметить и изменения в сосудах микроциркуляторного русла, выражающиеся в набухании, пролиферации и дистрофических изменениях эндотелия, а также в развитии эритроцитарных стазов с явлениями сладж-феномена в просвете отдельных капилляров на фоне их выраженного полнокровия с мелкофокусными периваскулярными кровоизлияниями.

При окраске пикрофуксином по Ван Гизону были визуализированы изменения стромального компонента в виде перимускулярного кардиосклероза и плексиморфного кардиосклероза, а также периваскулярного кардиосклероза с проявлениями прекапиллярного фиброза.

Показатели корреляционного анализа морфологических изменений паренхиматозного и стромально-сосудистого компонентов ткани миокарда в исследуемых группах мужчин и женщин отличались друг от друга статистически незначимо (p > 0,01). Отсутствие значимых различий позволило нам предположить, что соотношения морфологических изменений в паренхиматозном и стромально-сосудистом компонентах ткани миокарда в случаях смерти от алкогольной кардиомиопатии в исследуемых группах не находились в прямой корреляционной зависимости от возраста и половой принадлежности.

Несомненно, выявленные в процессе исследования морфологические изменения паренхиматозного, стромального и сосудистого компонентов гистогематического барьера ткани миокарда в случаях смерти от алкогольной кардиомиопатии отражают токсическое действие этанола и его метаболитов, которое при длительном употреб лении этанола приводит к тяжелым и необратимым изменениям в сердечной мышце [10–12]. Как известно, этанол и ацетальдегид подавляют активность Na+K+-ATФазы, вследствие чего в кардиомиоцитах накапливаются ионы Na+ и теряются ионы К+. В результате нарушения деятельности Са2+-АТФазы в миоциты в большом количестве поступают ионы Са2+. Возникающие нарушения электролитно-ионного гомеостаза способствуют разобщению процессов возбуждения и сокращения кардиомиоцитов, что, в свою очередь, приводит к нарушению сократительной функции сердечной мышцы [10, 11]. В этой связи следует отметить, что изменения свойств сократительных белков кардиомиоцитов, а именно нарушение взаимодействия кальция с тропонином и снижение АТФазной активности миозина, также служат причиной нарушения сократительной функции кардиомиоцитов. При этом значительную роль в развитии дисфункции миокарда играет нарушение синтеза белка и гликогена в кардиомиоцитах вследствие действия метаболитов этанола. Также этанол и его метаболиты вызывают гиперкатехоламинемию вследствие усиления синтеза и высвобождения из надпочечников большого количества катехоламинов. Миокард оказывается в условиях своеобразного катехоламинового стресса. Высокий уровень катехоламинов значительно повышает потребность миокарда в кислороде, стимулирует метаболизм свободных жирных кислот по пути свободнорадикального (перекисного) окисления, оказывает кардиотоксическое действие, способствует нарушению сердечного ритма и перегрузке миокарда ионами кальция. В свою очередь, основным источником энергообразования в миокарде являются свободные жирные кислоты. Под действием этанола и его метаболитов происходит угнетение процесса метаболического окисления свободных жирных кислот и резко активируется процесс их перекисного окисления с образованием перекисей и свободных радикалов, что оказывает выраженное повреждающее действие на мембраны миоцитов и тем самым способствует развитию дисфункции миокарда. Также следует отметить, что действием этанола и его метаболитов подав ляется активность митохондриальных окислительных ферментов и ферментов цикла Кребса, также ингибируется окислительное фосфорилирование, вследствие чего в сердечной мышце уменьшается образование энергии. Нарушению образования и накопления энергии в миокарде способствует и усиление окисления свободных жирных кислот по перекисному пути. Таким образом, уменьшение энергообразования в миокарде, а также снижение активности Са2+-АТФазы саркоплазматического ретикулума (кальциевого насоса) приводит к нарушению сократительной функции миокарда. Таким образом, возникающие водно-электролитные изменения, а также нарушения процессов энергетического обмена в основных компонентах гистогематического барь ера играют непосредственную роль в формировании процессов возбуждения и, соответственно, отражаются на состоянии сократительного аппарата сердца. Выявленные в кардиомиоцитах контрактурные повреждения, отражающие патологическое тотальное и очаговое сокращение миофибрилл, а также глыбчатый распад цитоплазмы кардиомиоцитов, возникающий в результате одномоментного сокращения различных групп саркомеров и лизиса несократившихся участков миофибрилл, носили мозаичный характер и, соответственно, играли непосредственную роль в возникновении нарушений сердечного ритма, проявившихся в исследуемых образцах сердечной мышцы в виде очаговой фрагментации кардиомиоцитов с перерастяжением и волнообразной деформацией мышечных волокон. Также следует отметить, что обнаруженные повреждения сосудистого компонента гистогематического барьера в исследуемых образцах ткани миокарда обусловлены, вероятнее всего, как прямым токсическим воздействием этанола и его метаболитов, так и нарастающими признаками гипоксии, проявившейся повышенной сосудистой проницаемостью, периваскулярными кровоизлияниями, дистрофическими изменениями и очаговой пролиферацией эндотелиоцитов и развитием на фоне дисциркуляторных расстройств микроциркуляции эритроцитарных стазов с явлениями сладж-феномена.

Выводы

В результате гистологического исследования паренхиматозного и стромально-сосудистого компонентов гистогематического барьера миокарда было установлено, что возникновение метаболических нарушений вследствие токсического воздействия этанола и его метаболитов способствует развитию гипоксии сердечной мышцы с развитием в ней дистрофических, а также необратимых некробиотических процессов, которые, в свою очередь, играют непосредственную роль в формировании процессов возбудимости, а также нарушении сократительной функции миофибрилл с развитием фатальных нарушений ритма. Выявленные при исследовании в поляризованном свете морфологические изменения сократительного аппарата миокарда в совокупности могут быть использованы для диагностики алкогольного поражения сердца. В этой связи следует отметить, что для исследования случаев смерти от алкогольной кардиомиопатии в судебно-медицинской практике следует рекомендовать методы поляризационной микроскопии.

Об авторах

Ольга Витальевна Соколова

ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: last_hope@inbox.ru

канд. мед. наук, доцент, кафедра патологической анатомии с курсом судебной медицины

Россия, Санкт-Петербург

Оразмурад Джумаевич Ягмуров

ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России

Email: oraz.yagmurov@gmail.com

д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой судебной медицины и правоведения

Россия, Санкт-Петербург

Руслан Абдуллаевич Насыров

ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Минздрава России

Email: ran53@mail.ru

д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой патологической анатомии с курсом судебной медицины

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

Дополнительные файлы