CC BY
151
№ 2 - 2014 г.
14.00.00 медицинские и фармацевтические науки
УДК 611.127:612.13
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГЕМОДИНАМИКИ В УШКАХ СЕРДЦА
Г. Н. Бородина1, В. Ю. ЛебединскийЮ. А. Высоцкий1
1ГБОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет» Минздрава
России (г. Барнаул)
2ГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет» (г. Иркутск)
Цель исследования — выявить особенности строения стенки ушек сердца и раскрыть структурный механизм диастолического кровенаполнения предсердий. Исследование проведено на 60-ти сердцах от трупов людей обоего пола зрелого возраста. На гистологических препаратах выявлены тонкие участки с минимальным развитием миокарда, расположенные между гребенчатыми мышцами, в которых увеличено содержание коллагена и эластина в 1,9 и 1,6 раз соответственно, по сравнению со средними показателями. Данная особенность способствует растяжению «безмиокардиальных» участков стенки ушек (по принципу обратной связи), когда при систоле желудочков возникает отрицательное давление в полости перикарда, «присасывающий» эффект в полости ушек сердца и предсердий.
Ключевые слова: сердце, микроскопическое строение, диастолическая фаза сердечного цикла.
Бородина Галина Николаевна — доктор медицинских наук, доцент кафедры нормальной анатомии человека ГБОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет», г. Барнаул, рабочий телефон: 8 (385-2)24-64-84, е-mail: [email protected]
Лебединский Владислав Юрьевич — доктор медицинских наук, профессор, научный руководитель Центра медико-биологических исследований ГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет», г. Иркутск, е-mail: [email protected]
Высоцкий Юрий Александрович — доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой нормальной анатомии человека ГБОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет», г. Барнаул, рабочий телефон: 8(385-2)24-64-84, е-mail: [email protected]
Введение. Несмотря на большое количество работ, посвященных морфологии сердца, не все его структуры изучены одинаково детально и всесторонне. Это касается, в первую
очередь, ушек предсердий. Исследование ушек сердца (УС) было мотивировано запросами и достижениями клинической кардиологии, так как их начали использовать, во-первых, как оптимальный доступ при хирургических операциях на клапанах сердца [1], во-вторых, как вероятный источник тромбообразования и возникновения аритмий [2, 5]. Некоторое снижение интереса к изучению УС в последние десятилетия объясняется бытующим в широких научных кругах мнением, что в процессе жизни они подвергаются инволюции. Отдельные исследователи считают УС рудиментарными образованиями [3, 4]. В научной литературе нет четкого представления об их функциональной роли.
Материал и методы исследования. Материалом послужили сердца от 60-ти трупов людей обоего пола зрелого возраста, причина смерти которых не была связана с патологией органов сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Набор материала производили в соответствии с закрепленной в законодательстве «презумпцией согласия» на изъятие органов (ст. 8 ФЗ РФ «О трансплантации органов и/или тканей человека» от 20.06.2000 и ФЗ РФ «О погребении и похоронном деле» в ред. от 26.06.2007). При работе с трупным материалом придерживались конфиденциальности и медицинской этики.
Для выявления общих закономерностей, локальных особенностей строения и проведения морфометрического исследования гистологические срезы окрашивались гематоксилином и эозином, пикрофуксином по Ван Гизону. С использованием морфометрической линейки определялась абсолютная толщина оболочек УС с последующим расчетом относительных величин. Для изучения фиброархитектоники и организации соединительнотканного строения оболочек сердца использовался метод макромикроскопического препарирования с окрашиванием пикрофуксином по методу А. П. Сорокина (1973) под микроскопом МБС-1.
Для количественной оценки содержания коллагена и эластина в структуре соединительной ткани срезы окрашивали пикрофуксином и орсеином соответственно по методу М. К. Васильцова (1971) с последующим определением их концентрации на цитофотометре ЛЮМАМ при длине волны 540 нм. Длину волны для цитофотометрии определяли по спектру максимального поглощения.
Кроме того, для выяснения функциональной роли УС из историй болезней 10-ти пациентов взяты результаты проведения чреспищеводной эхокардиографии.
Статистический анализ полученных результатов проведен посредством программы Statistica 6.0. Данные представлялись в виде медианы, 25 и 75 процентиля. Отличия между выборками оценивались с помощью непараметрического и-критерия Манна-Уитни. Значимыми считались отличия при р < 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение. Стенка УС представляет собой чередование утолщенных (в области гребенчатых мышц) и тонких (между гребенчатыми мышцами) участков, имеющих особенности строения.
В обоих ушках толщина стенки в утолщенных участках в 4-5 раз больше, чем в тонких, и составляет в левом ушке — 1176,4 (882,6;1470,0) мкм, а в правом — 730,8 (548,4;912,0) мкм. Соответственно в истонченных участках выраженность стенки левого ушка равна 292,0 (219,0;365,0) мкм, а правого — 165,5 (100,0;205,5) мкм.
Толщина эндокарда левого ушка в области гребенчатых мышц равна 119,6 (97,2;162,0) мкм, что составляет 10,2 % от толщины всей стенки, а между гребенчатыми мышцами — 75,6 (56,7;94,5) мкм — это 25,9 % от толщины стенки. Выраженность эндокарда правого
ушка в области гребенчатых мышц составляет 43,8 (33,7;72,7) мкм — это 6 % от толщины стенки, между гребенчатыми мышцами — 22,7 (20,3;26,4) мкм — 13,7 % от толщины стенки.
Эндокард в ушках представлен хорошо сформированными четырьмя слоями (рис. 1): эндотелием, подэндотелиальным слоем (поверхностным), мышечно-эластическим (средним) и наружным соединительнотканным слоем (глубоким), имеющими различия по толщине, плотности и составу образующих их структурных элементов в различных участках стенки. Морфометрия позволила выявить, что выраженность среднего и глубокого слоев эндокарда как в правом, так и в левом ушках одинакова, тогда как поверхностный слой в них в 2 раза тоньше.
Следует также отметить, что в среднем слое выявляется большое количество эластических волокон, тогда как в поверхностном и глубоком слоях их суммарный объем значительно меньше. Объем же коллегановых волокон в них, наоборот, относительно велик. Обращает на себя внимание, что средняя толщина эластических волокон среднего слоя составляет 1,8-2,2 мкм, что превышает толщину волокон других слоев в 1,5-2 раза. В поверхностном (подэндотелиальном) слое по плотности расположения волокон всех типов можно выделить две зоны: 1) зону с плотным расположением волокон, прилежащую непосредственно к эндотелию; 2) зону с рыхлым расположением волокон, расположенную в непосредственной близости к среднему слою эндокарда.
Особый интерес представляют зоны эндокарда, выстилающие истонченные участки стенок ушек. В них значительно возрастает относительный объем волокнистых элементов. Содержание коллагена и эластина в этих участках увеличивается по сравнению со средними показателями в 1,9 и 1,6 раза соответственно.
Миокард УС развит относительно слабо. Мышечная оболочка состоит из 1-3-х хорошо выраженных слоев. Выявлены участки стенки ушек, лишенные миокарда. Такие участки располагаются только на наружных стенках ушек.
Эпикард, покрывающий сердечную мышцу снаружи, в области гребенчатых мышц имеет одинаковую толщину в обоих ушках (в левом — 145,3 (112,7;187,9) мкм — это 12,4 % от толщины стенки; в правом — 140,6 (106,2;177,0) мкм — это 19,2 % от толщины стенки). В участках стенки, расположенных между гребенчатыми мышцами, его выраженность больше в правом ушке (100,0 (90,0;135,0) мкм — это 60,4 % от толщины стенки), чем в левом (77,4 (58,0;95,0) мкм — это 26,5 % от толщины стенки).
Эпикард представлен тремя слоями: поверхностным, средним и глубоким. Как в правом, так и в левом ушках самым тонким является поверхностный слой эпикарда, а средний и глубокий слои выражены более значительно.
В среднем слое эпикарда выявляется значительно больше коллагеновых и эластических волокон. Кроме того, они в 1,2-1,8 раза толще (до 0,6-4,0 мкм), чем в других слоях эпикарда и имеют более плотное расположение.
В поверхностном слое эпикарда, вблизи мезотелия, ретикулярные волокна образуют тонкую сетевидную опорную пластинку — базальную мембрану. Здесь волокна тоньше, чем в других слоях, но располагаются значительно плотнее.
В глубоком слое эпикарда не выявлено заметного преобладания какого-либо вида волокон, но в отличие от других слоев они расположены более рыхло, что в значительной степени обусловлено увеличением основного вещества.
В участках эпикарда, расположенных между гребенчатыми мышцами, отмечается уплотнение и увеличение, особенно в среднем слое, количества эластических волокон.
Выявленные особенности строения стенки сердца в разных его отделах и использование основ биомеханики позволили разработать концептуальную схему механизма диастолического кровенаполнения полости предсердий (см. рис.).
Концептуальная схема механизма диастолического кровенаполнения полости предсердий
Таким образом, на основании проведенного нами исследования можно прийти к обоснованному заключению, что сердце является автономной саморегулирующейся биомеханической системой, а его ушки не являются рудиментом, а представляют собой активный элемент в механизме диастолического кровенаполнения полости предсердий, а в последующем и желудочков, тем самым обеспечивая их эффективную систолу.
Подтверждением вышеизложенного являются результаты по изучению внутрипредсердной гемодинамики. Была предпринята попытка визуальной оценки степени участия ушек предсердий в сердечном цикле. Для этого на фоне синусового ритма и отсутствия внутрисердечных тромбов проведена чреспищеводная эхокардиография (ЧП ЭхоКГ) на ультразвуковом аппарате Acuson.
Так, в момент, когда левый желудочек сокращается (систола), левое предсердие и его ушко находятся в диастоле. К концу систолы желудочков левое ушко начинает сокращаться и имеет ярко-красную окраску, при этом само предсердие еще находится в диастолической фазе сердечного цикла и окрашено синим цветом. Далее начинается систола предсердия. Через открытый митральный клапан идет интенсивный поток крови в левый желудочек, так как направление потока от датчика имеет ярко-синюю окраску. При этом в левом ушке завершается его систола и регистрируется незначительное окрашивание его полости темно-красным цветом.
Следовательно, использование метода ЧП ЭхоКГ позволяет оценить степень участия УС в обеспечении сердечного цикла, а также предположить, что ушки — это не рудимент, а образования, сформировавшиеся для обеспечения диастолической и систолической фаз сокращения органа.
Список литературы
1. Болезни сердца и сосудов / Под ред. Е. И. Чазова. — М. : Медицина, 1997. — Т. 2.
— 440 с.
2. Быкова Е. С. Возможности и роль чреспищеводной эхокардиографии в решении вопросов лечения больных с мерцательной аритмией / Е. С. Быкова, С. П. Голицин, О. Ю. Атьков // Терапевт. арх. — 2001. — № 8. — С. 77-80.
3. Козлов В. А. Прикладная анатомия сердца / В. А. Козлов. — Днепропетровск, 1996.
— 173 с.
4. Сперелакис Н. Физиология и патофизиология сердца / Н. Сперелакис. — М. : Медицина, 1997. — Т. 2. — 624 с.
5. Al-Saady N. M. Left atrial appendage: structure, function, and role in tromboembolism / N. M. Al-Saady, O. A. Obel, A. I. Camm // Heart. — 1999. — Vol. 82. — Р. 547-555.
MORPHOLOGICAL BASES OF HAEMODYNAMICS IN ATRIAL
AURICLES
G. N. Borodina'. V. Y. Lebedinsky2. Y. A. Vysotsky1
1SBEIHPE «Altai State Medical University» of Ministry of Health (Barnaul c.) 2SBEI HPE «National Research Irkutsk State Technical University» (Irkutsk c.)
The objective of research was to reveal features of a structure of wall of atrial auricles and to discover the structural mechanism of diastolic blood filling aof auricles. Research is conducted on 60 hearts of corpses of people of mature age of both sexes. Thin sites with the minimum development of the myocardium, located between edge muscles in which the content of collagen and elastin increased in 1,9 and 1,6 times respectively in comparison with average values are revealed on histologic preparations. This feature promotes stretching «amyocardial» sites of wall of atrial auricles (by the feedback principle) when negative pressure in pericardium cavity, «suching on» effect in a cavity auricles and atrial auricles arises at systole of ventricles.
Keywords: heart, microscopic structure, diastolic phase of cardiac cycle.
About authors:
Borodina Galina Nikolaevna — doctor of medical science, assistant professor of normal human anatomy at SBEI HPE «Altai State Medical University» of Ministry of Health, office phone: 8 (385-2)24-64-84, e-mail: [email protected]
Lebedinsky Vladislav Yuryevich — doctor of medical science, professor, research executive of the Center of medicobiological researches at SBEI HPE «National Research Irkutsk State Technical University», e-mail: [email protected]
Vysotsky Yury Aleksandrovich — doctor of medical science, professor, head of normal human anatomy chair at SBEI HPE «Altai State Medical University» of Ministry of Health, office phone: 8(385-2)24-64-84, e-mail: [email protected]
List of the Literature:
1. Cardiac illnesses and vessels / Under the editorship of E. I. Chazov. — M.: Medicine, 1997.
— V. 2 . — 440 P.
2. Bykova E. S. Opportunities and role of transnutrimental echocardiography in the solution of treatment of patients with vibrating arrhythmia / E. S. Bykova, S. P. Golitsin, O. Y. Atkov // Therapist. arch. — 2001. — № 8. — P. 77-80.
3. Kozlov V. A. Applied anatomy of heart / V. A. Kozlov. — Dnepropetrovsk, 1996. — 173 P.
4. Sperelakis N. Physiology and cardiac pathophysiology / N. Sperelakis. — M.: Medicine, 1997.
— V. 2. — 624 P.
5. Al-Saady N. M. Left atrial appendage: structure, function, and role in tromboembolism / N. M. Al-Saady, O. A. Obel, A. I. Camm // Heart. — 1999. — Vol. 82. — P. 547-555.
