Структурно-функціональні аспекти адаптації серця до фізичних навантажень

Особливої уваги дослідників заслуговує від­крита недавно ендокринна функція серця [2,3]. Канадський гістохімік De Bold і його співробітники [11] вперше звернули увагу на подібність електронно-щільних гранул кардіоміоцитів передсердь із секреторними гранулами ендокринних клітин. Було встановлено, що передсердні кардіоміоцити продукують натрійуретичний гормон, основна дія якого – вазорелаксація, внаслідок якої змінюється артеріальний тиск і проходить перерозподіл пери­феричного кровообігу [9,12]. Разом з тим, особливості секреторної функції передсердь у різ­них патологічних та фізіологічних умовах вивчені недостатньо.

Враховуючи все вищесказане, метою даної роботи стало дослідження впливу фізичних наван­тажень на ступінь гіпертрофії і секреторну активність кардіоміоцитів передсердь експеримен­тальних тварин.

Матеріал та методи досліджень

Досліди проведені на 27 статевозрілих щурах-самцях лінії Вістар масою 182,0 – 189,0 г, які були розділені на 2 групи. 1-а група включала 12 ек­спериментальних здорових тварин, що знаходилися у звичайних умовах віварію; 2-а – 15 щурів, які щоденно протягом 2-х місяців плавали у воді при температурі близько 30°С. Час разового перебу­вання тварин у воді збільшувався поступово з 3 до 60 хвилин.

Евтаназію щурів здійснювали швидкою дека­пітацією. Серце розрізали за І.К.Єсиповою (1981) [5], окремо зважували передсердя. Для електронно-мікроскопічних досліджень вирізані шматочки лівого та правого вушок передсердь фіксували у 2,5 % розчині глутаральдегіду, обробляли в 1 % розчині чотирьохокисі осмію, обезводнювали у спиртах зростаючої концентрації і поміщали в Епон-812. Ультратонкі зрізи, одержані на ультра­мікротомі УМПТ-2, контрастували уранілацетатом, цитратом свинцю і досліджували за допомогою електронних мікроскопів ПЕМ-100 і ЕВМ-100 ЛМ. При цьому враховували такі морфометричні пара­метри: чисту масу серцевого м‘яза (ЧМС) – маса серцевого м‘яза без клапанів та великих судин, абсолютну масу лівого (МЛП) і правого (МПП) передсердь, індекс передсердь (ІПр) – відношення МЛП до МПП, відсотковий вміст маси лівого і правого передсердь (% ЛП, % ПП). Проводилась стереометрія [1] електроннограм передсердь з визначенням відносного об‘єму мітохондрій (ВОМТ), міофібрил (ВОМФ), мітохондріально-міофібрилярного індексу (ММІ) в лівому (ЛП) та правому (ПП) передсердях, визначали кількість секреторних гранул (КСГ) і їх відносний об‘єм (ВОСГ).

Кількісні показники, отримані при проведенні досліджень, оброблялися статистично із визначен­ням середньої арифметичної величини (М) та помилки середньоквадратичного відхилення (m) на персональному комп‘ютері “Pentium II-450”; різниця показників вважалася достовірною при Р < 0,05 за критеріями Стьюдента. Результати дослі­джень нагромаджені в базі даних й опрацьовані статистично в “Excel-97”; текстовий набір – в “Word–97” (операційна система Windows-98).

Результати та їх обговорення

Отримані масометричні параметри передсердь білих щурів представлені в табл.1.

Таблиця 1

Морфометрична характеристика передсердь білих щурів контрольної (К) і експериментальної (Е) груп ( М ± m )

Примітка. Зірочкою позначені величини, що статистично достовірно відрізняються від контрольних (*- Р < 0,05; **- Р < 0,01; ***- Р < 0,001).

Аналіз одержаних результатів показав, що в щурів експериментальної групи ЧМС була збіль­шеною. При цьому в гіпертрофічний процес втягувалися передсердя, і хоча процентний вміст м‘язової маси цих відділів серця змінювався незначно, та помітно зростала їх маса в порівнянні з контрольною групою. Так, маса лівого перед­сердя у тварин, які піддавались систематичним фізичним навантаженням, становила (37,70 ± 0,81) мг, що на 12,8 % більше від аналогічного показника тварин контролю. Маса правого передсердя в експериментальних тварин дорівнювала (38,30 ± 0,84) мг, при цьому дана величина перевищувала контрольну на 9,1 %. Гравіметричні співвідно­шення між даними відділами серця простежувались за допомогою індекса передсердь (ІПр). Зокрема, цей параметр у тварин 2-ї групи дорівнював (0,984± 0,024) і перевищував відповідний параметр тварин 1-ї групи на 3,47 %. Це свідчить про те, що в процесі довготривалої адаптації до фізичних напружень передсердя гіпертрофуються не одна­ковою мірою. Цей процес переважає в лівому передсерді.

Результати кількісного вивчення ультраструк­тур передсердь білих щурів показані в таблиці 2. Аналізом представлених даних встановлено, що при досліджуваній гіперфункції серця в кардіо­міоцитах передсердь змінювались кількісні показ­ники. Так, відносний об‘єм мітохондрій у серцевих м‘язових клітинах лівого передсердя зростав з (31,60 ± 0,51) до (32,90 ± 0,39) %, дані параметри між собою статистично достовірно відрізнялися (Р < 0,05) і остання цифрова величина перевищувала попередню на 4,1 %. У цих умовах експерименту відносний об‘єм міофібрил незначно зростав (на 1,4 %) в порівнянні з контролем. Це також підтверджувалося збільшенням мітохондріально-міофібрилярного індекса, який зростав на 5,7 %. Збільшення даного параметра при систематичних фізичних навантаженнях свідчить про покращення метаболізму й енергетики кардіоміоцитів.

Таблиця 2

Показники кількісного вивчення ультраструктур кардіоміоцитів передсердь білих щурів контрольної (К) і експериментальної (Е) груп (М ± m)