2 курс / Гистология / ИСЧЕРЧЕННАЯ_СЕРДЕЧНАЯ_МЫШЕЧНАЯ_ТКАНЬ_В_СТЕНКАХ_ПОЛЫХ_И_ЛЕГОЧНЫХ

11

митозы кардиомиоцитов, что в постнатальном развитии сердца является следствием мощного развития миофибриллярного аппарата (Klinge O., 1970; Schneider R., Pfitzer P., 1973; Pfitzer P., 1980; Бродский В.Я.,

Урываева И.В., 1981; Румянцев П.П., 1982).

Количество одно-, двуядерных и многоядерных кардиомиоцитов изменяется в возрастном аспекте. Так, по данным R. Schneider, Р. Pfitzer

(1973) у новорожденных детей содержание двуядерных кардиомоцитов составляет 7-14%, а многоядерных (трех- и четырехядерных) до 0,1-

0,2%. К 14 годам количество двуядерных сердечных мышечных клеток увеличивается до 22-33%.

Саркоплазма кардиомиоцитов содержит органеллы и включения,

которые образуют сократительный, опорный, энергетический,

синтетический, лизосомальный аппараты (Шаров В.Г., Иргашева Ш.Б., 1988; Улумбеков Э.Г. и соавт., 1997; Быков Л.В., 1999). Сократительный аппарат представлен миофибриллами с поперечнополосатой исчерченностью. При микроскопии выявляются изотропные и анизотропные участки миофибрилл. Согласно традиционным представлениям, структурно-функциональной единицей сократительного аппарата кардиомиоцита является саркомер. Изучение миокарда с помощью электронного микроскопа показало, что каждый I-

диск разделен на две равные части Z-линией, саркомером же была названа область, расположенная между соседними Z-линиями.

Саркомеры неповрежденного миокарда расположены таким образом,

что их Z-линии в различных пучках миофибрилл параллельны друг другу не только в пределах одной клетки, но и в соседних кардиомиоцитах (Шаров В.Г., Иргашева Ш.Б., 1988).

12

Эквивалентом эндоплазматической сети в кардиомиоцитах является саркоплазматический ретикулум, имеющий множество конфигураций,

которые различны по структуре, однако являются непрерывными.

Основную часть саркоплазматического ретикулума составляют уплощенные одномембранные мешочки, которые в виде мелкоячеистой сетки тесно прилегают к миофибриллярному пространству. В сердечной мышечной ткани саркоплазматический ретикулум развит относительно слабо. В цитоплазме кардиомиоцитов можно видеть гранулы липофусцина и гликогена (Хем А., Кормак Д., 1983; Шаров В.Г.,

Иргашева Ш.Б., 1988). Л.Х. Опи (1990) считает включения гликогена запасным энергетическим субстратом для осуществления сократительной функции сердца в условиях недостатка кислорода, когда происходит смена аэробного типа обмена на анаэробный. KnaapenC.G. et al., (1997) высказывают мнение, что накопление гликогена обеспечивает механическую стабильность клеток.

Опорный аппарат кардиомиоцитов представлен элементами цитоскелета, обеспечивающими упорядоченное расположение миофиламентов и миофибрилл внутри волокна, а также базальной мембраной и сарколеммой. Миокардиальные клетки соединены друг с другом многочисленными межмембранными контактами - вставочными дисками. Сарколемма вставочных дисков подразделяется на четыре структурные области: 1) закрепления концов миофибрилл - fasciae adherentes(«промежуточные контакты»); 2) механического скрепления миоцитов друг с другом – maculae adherentes (десмосомы); 3)

электрического сопряжения миоцитов друг с другом, обеспечивающего

«электрическую синцитиальность» отдельных кардиомиоцитов – maculaecommunicantes(нексусы, или щелевые контакты);

13

4) неспециализированная, или «обычная» сарколемма. Форма вставочных дисков может зависеть как от вида животного, так и от принадлежности к миокарду той или иной камеры сердца. Так вследствие бедности предсердных миоцитов миофибриллами их fasciae adherentes значительно короче, чем в желудочковых, и содержат меньше плотного материала (Румянцев П.П., 1972; Legato, 1973). Миокард желудочков сердца грызунов отличается от миокарда всех других видов млекопитающих «волнообразной» формой вставочных дисков,

обусловленной наличием обширных пальцеобразных выростов и впячиваний (McNutt N.S., 1975; Джандиери К.Н., 1987; Форбс М.С.,

Сперелакис Н., 1990; Bever E.C. et al., 1990; Odegarden S., 1991; Швалев В.Н. и соавт., 1992).

Энергетический аппарат представлен многочисленными митохондриями, а также включениями, расщепление которых обеспечивает получение энергии (Theron J.J. et al., 1998). Митохондрии лежат рядами между миофибриллами, у полюсов ядра и под сарколеммой (Непомнящих Л.М., 1991; Быков В.Л., 1999; Фролов В.А.,

Пухлянко В.П., 1989; Sommer J.R., Johnson E.A., 1979). Форма митохондрий чаще округлая или слегка вытянутая. Длина этих органелл составляет от 0,3 до 2,0 мкм, ширина – до 1 мкм. Плотно упакованные кристы располагаются преимущественно поперечно. Синтетический аппарат включает свободные рибосомы и полисомы, цистерны гранулярной эндоплазматической сети и элементы комплекса Гольджи,

которые располагаются в саркоплазме преимущественно у полюсов ядра.

Лизосомальный аппарат – это эндосомы, лизосомы и остаточные тельца (Быков В.Л., 1999). Количество самих лизосом в сердечной

14

мышце невелико, однако с увеличением возраста животного все более обычным становится появление мембранносвязанных гранул липофусцина известных под собирательным названием «старческий пигмент» (TomanekJ., Karlson U.L., 1973).Липофусцин, по-видимому,

является формой остаточных тел, продуктом лизосомального захвата и дегенерации других органелл, скорее всего митохондрий (McNutt N.S.,

FawcettD.W., 1974;SommerJ.R., JohnsonE.A., 1979).

Т-каналы желудочковых кардиомиоцитов диаметром 150-200 нм имеют вид не трубок, а глубоких поперечных складок на уровне линий

Z, их продольных ветвей и анастомозов вблизи дисков А. По каналам Т-

системы у кардиомиоцитов не только распространяется импульс, но и поступают в клетку метаболиты. В предсердных кардиомиоцитах Т-

система совсем не развита, а если и присутствует, то каналы идут вдоль,

а не поперек продольной оси клетки.

Проводящие кардиомиоциты обеспечивают генерацию и проведение электрического импульса, то есть определяют частоту сердечных сокращений и последовательность его возбуждения. Они образуют узлы и пучки проводящей системы сердца и разделяются на несколько подтипов: миоциты синусно-предсердного узла, предсердно-

желудочкового узла, пучка Гиса и волокон Пуркинье. Терминология,

используемая в отношении миоцитов проводящей системы не является общепринятой. Нередко клетки синусно-предсердного и предсердно-

желудочкового узлов описываются просто как нодальные.

В целом, проводящие кардиомиоциты характеризуются слабым развитием сократительного аппарата, светлой саркоплазмой и крупными ядрами.

15

Идентификация различных типов клеток проводящей системы сложна, что связано не только с видовыми, но иногда и с заметными индивидуальными отличиями, а также с трудностями методического порядка (Румянцев П.П., 1982). Многие из критериев, используемых для характеристики клеток (размеры, форма, степень заполнения их органеллами, морфология ядер и митохондрий, содержание гликогена и организация миофибрилл, «бледность» цитоплазмы клеток), зависят от методики обработки материала, а именно от условий пребывания ткани до фиксации, от самой фиксации, контрастирования и т.д. (TranumJensen J., Bojsen-Moller F., 1973).

Секреторные кардиомиоциты располагаются лишь в предсердиях и характеризуются отростчатой формой и слабым развитием сократительного аппарата. В их саркоплазме вблизи полюсов ядра находятся окруженные мембраной плотные гранулы диаметром 200-300

нм, содержащие пептидный гормон – предсердный натрийуретический фактор (Усов А.И. и др., 2005).

Таким образом, анализ литературы последних лет свидетельствует о значительных успехах в изучении структурной организации миокарда,

однако, четкие данные о гетероморфизме сердечных миоцитов различных отделов сердца до сих пор отсутствуют. Учитывая практическую значимость этих сведений, изучение сердечной мышечной ткани продолжается.

16

J Z a \ b l b _ k _ j ^ p Z b d Z j ^ b h f b h ] _ g _ a

Вопросы развития и структурной организации стенки сердца обобщены в ряде сводок, обзоров и научных работ (Румянцев П.П., 1982; Швалев В.Н. и соавт., 1982, 1992; Семенова Л.А. и соавт., 1985;

Хлопонин П.А., 1975, 1988;Непомнящих и соавт., 1991, 1997; Ямщиков Н.В., 1991, 1997; Скворцов О.И., 1997; Руденко Е.Ю., 1999; Патюченко О.Ю., 2000).

Еще в 1965 г. R.L. De Haan обнаружил у позвоночных животных будущие сердечные клетки на стадии гаструлы. Благодаря последним исследованиям клеточных и молекулярных событий в детерминации и дифференцировке сердечных миоцитов в раннем эмбриогенезе зародышей позвоночных животных подтверждено, что предшественники кардиомиоцитов специфицируются незадолго перед или во время гаструляции (MontgomeryM.O., 1994; LyonsG.E., 1996).

Формирование первичного зачатка сердца – прекардиальной мезодермы начинается с приобретения ее клетками сердечной компетенции в результате индуктивного контакта с гензеновским узелком (Icardo JoseM., 1996).Вторая индукция, направляющая клетки прекардиальной мезодермы по пути их дальнейшей дифференцировки,

осуществляется посредством контакта прекардиальной мезодермы с глоточной энтодермой. Прекардиальная мезодерма и глоточная энтодерма выделяют активин А, стимулирующий экспрессию α-

изоформы тяжелой цепи миозина – начального маркера дифференцировки кардиомиоцитов. Последовательность появления у млекопитающих кардиоспецифичных белков свидетельствует, что

17

последние экспрессируются одновременно или после формирования бьющегося зачатка сердца.

В эмбриогенезе человека сердце закладывается очень рано (первые сокращения регистрируются к концу 3 недели эмбриогенеза), когда зародыш еще не обособлен от желточного пузыря и кишечная энтодерма одновременно представляет собой крышу последнего. В это время в кардиогенной зоне в шейной области, между энтодермой и висцеральными листками спланхнотомов слева и справа скапливаются выселяющиеся из мезодермы клетки мезенхимы, образующие справа и слева клеточные тяжи. Эти тяжи вскоре превращаются в эндотелиальные трубки. Последние вместе с прилегающей к ним мезенхимой составляют закладку эндокарда. Одновременно с образованием эндотелиальных трубок происходят процессы,

приводящие к образованию остальных оболочек сердца - миокарда и эпикарда. Такие процессы идут в примыкающих к зачаткам эндокарда листках спланхноплевры. Эти участки утолщаются и разрастаются,

окружая зачаток эндокарда мешком, вдающимся в полость тела. Здесь содержатся как элементы, образующие в дальнейшем миокард, так и элементы, строящие эпикард. Все образования в связи с этим называют миоэпикардиальной пластинкой (Кнорре А.Г., 1967; Волкова О.В.,

Пекарский М.И., 1976).

По мере обособления передней кишки в период нейруляции две трубчатые закладки сердца сближаются и вскоре сливаются в одну трубку. Билатеральное происхождение сердечных закладок хорошо видно при пороке развития, известном как cardia bifida. Если соединение сердечных закладок предотвратить химическим или хирургическим

18

путем, то на каждой стороне тела образуется отдельное независимо от

контралатерального пульсирующее сердце (De Haan., 1959).

Вдальнейшем примитивное трубчатое сердце зародыша,

напоминающее трубчатое сердце взрослого ланцетника, претерпевает сложные изменения формы, строения и расположения. Основным фактором, определяющим региональную дифференцировку сердца,

является быстрое удлинение первичной сердечной трубки, в результате чего она изгибается и принимает S-образную форму (De HaanR.L., 1965; ManasekF.J., 1970; Румянцев П.П., 1982; LemanskiL.E., 1997; Антипов А.А., 2000). Факторы, вызывающие изгиб сердца, не совсем ясны.

Известно, что стимул к образованию сердечной петли заложен в ткани самой сердечной трубки. Показано, что образование петли связано с локальными изменениями формы клеток вдоль сердечной трубки

(Карлсон Б., 1983).

В период формирования сердечной петли сначала едва намеченные отделы сердца становятся отчетливо выраженными. Венозный синус представляет собой тонкостенную камеру, с которой соединены крупные вены, впадающие в сердце на его первоначальном каудальном конце. Область предсердия образуется путем расширения той части сердечной трубки, которая расположена краниальнее венозного синуса

(Кнорре А.Г, 1967; Карлсон Б., 1983).

Желудочек возникает из средней изогнутой части сердечной трубки. По мере своего развития желудочковая петля сначала выступает в вентральную сторону ниже закрепленных концов трубчатого сердца -

аорты и синуса, однако позже она изгибается в каудальном направлении,

ижелудочек, прежде находившийся краниальнее предсердия,

перемещается в положение, характерное для взрослого организма, т.е.

19

каудальнее предсердия. Между предсердием и желудочком сердце остается относительно слабо расширенным - эта узкая соединительная часть представляет собой атриовентрикулярный канал. Наиболее краниальная часть сердечной трубки внешне почти не изменяется и сохраняется в виде артериального ствола, который соединяет желудочек с корнями вентральной аорты. Переходная область, где желудочек сужается, переходя в артериальный ствол, называется конусом (Кнорре А.Г., 1967; Карлсон Б., 1983).

Дальнейшие изменения приводят к образованию четырехкамерного сердца. Вначале венозный и артериальный отделы разделены поперечной перетяжкой. Сообщаются эти сосуды через узкий ушковый канал. Двухкамерное сердце существует в эмбриогенезе человека недолго и преобразуется с возникновением продольных перегородок в четырехкамерное (у эмбриона 16-17 мм). Образование межпредсердной перегородки происходит в два этапа. Вначале закладывается первичная перегородка с первичным овальным отверстием. Последнее закрывается,

а первичная перегородка преобразуется в клапан вторичного овального отверстия, располагающегося во вторичной перегородке,

развивающейся несколько позже и латеральнее (Волкова О.В.,

Пекарский М.И., 1976).

В межжелудочковой перегородке также длительное время сохраняется отверстие. Интересно, что довольно полное разделение потоков крови, по-видимому, возможно до завершения образования сплошных перегородок. Об этом свидетельствуют физиологические наблюдения над сердцами животных с трехкамерным сердцем (Волкова О.В., Пекарский М.И., 1976).

20

Общие закономерности развития стенки сердца у позвоночных проявляются уже на стадии трубчатого сердца. На первых порах миоэпикардиальная пластинка отделяется от эндотелиальной трубки широкой щелью, заполненной желеобразной субстанцией. Впоследствии происходит их сближение. Миоэпикардиальная пластинка накладывается непосредственно на закладку эндокарда сначала в области венозного синуса, затем предсердий и, наконец желудочков.

В формировании сердца позвоночных имеет значение сердечный гель – структурированная смесь гликозаминогликанов, обеспечивающая осмотическое давление в зачатке сердца (Icadro JoseM.,1996).Помимо обеспечения осмотического давления, он вызывает эпителиально-

мезенхимальную трансформацию эндотелиальных клеток (Nakajima Y. et al., 1994). Кроме того, удаление погибших клеток в раннем кардиогенезе человека осуществляется при участии фагоцитарноактивных мезенхимных клеток кардиогеля.

Стенка еще трубчатого по своей организации сердца у человека 3,5-

4 недель внутриутробного развития образована тремя примитивными оболочками – эндо-, мио-, эпикардиальными клеточными слоями

(Патюченко О.Ю., 2000). Их характеризуют относительная мономорфность малодифференцированных клеточных элементов в пределах каждого слоя, возрастающая пролиферативная активность,

преобладание адгезивных и щелевых межклеточных контактов.

Примитивный w g ^ h d трубчатогоZ j ^ сердца представлен:

а) однослойным пластом малодифференцированных эндотелиоцитов, выстилающих внутреннюю поверхность полости трубчатого сердца;