Введение к работе
Актуальность проблемы. Вопрос о закономерностях пролифера
ции п ее связи с 'процессами дифференциации остается одним из
;е тральных, в биологии клетки. По характеру взаимосвязи этих
:роцесоов сердечная мышца принципиально отличается от соматичес
ких мышц (Румянцев,-1982). В миогенезе и при регенерации послед-
осе дифференциация и пролиферация взаимно исключают друг друга,
г синтезируют ДНК. и делятся только недифференцированные клетки
идиобласты или сателлиты). Напротив, мышечные клетки сердца,
юдержащие миофпбрилли, способны синтезировать ДНК и делиться
штозом. .
До конца 70-х годов в большинстве кардиологических, работ іролиферативноо поведение клеток в процессе развития и при пато-азгии миокарда рассматривалось без учета гетерогенности его клеточного состава. Вместе с тем о ранних стадий кардиогенеэа кроме шо'цитов рабочего миокарда (РМ) яелудочка и предсердия дифферен-(ируются миоциты так называемой "проводящей" системы (ПС) сердца, іапимащпе относительно небольшой объем миокарда и специализиру-ищеся не на сокращении, как рабочие миоциты, а, как и нейроны, [реимущесгввнно на генерации и проведении.импульсов. Миоциты ПС сличаются от рабочих миоцитов по морфологическим, электрофязио-гогичееккм, цитохимическим, иммуноцитохимическим и другим харак-'ерпстикЕИ. Полагают, что миоциты ИЛ и ПС развиваются как раз-шчныв клеточные популяции. В овою очередь популяция миоцитов ПС гарфологичеекп и функционально не однородна и состоит из-, несколь-лх субпопуляций клеток. Импульс к сокращению генерируется в іенгральной зоне оиноатриального узла (САУ), образованной клет- имя-водителями ритма, и по проводящим внутрипредсердным волокнам іередаетея к атриовзктрикудярному узду (АВУ), далее к пучку Гиса ПГ) и его ножкам и через их. периферические разветвления к рабо-ІИИ. миоцитам желудочка. Шговдгга всех отделов ПС имеют плохо раз-іигнА сократительный аппарат , но при этом сохраняют основные іартн мышечных клеток. Морфологические отличия миоцитов ПС от шоцитов Ш особенно резко выражены в сердце копытных, в то время :ак у грызунов, на которых выполнена экспериментальная часть нас-ояшей работы, четко различимы лишь CAT, АВУ и ПГ (см.: Truex,
_ 4 -
0mythe, 1965; challice, 1971). Шоциты ПС сердца человека занимают нромекузачное положение мезду этими двумя крайними группами.
После доказательства совместимости процессов пролиферации в дифференциации в миоцитах. желудочка и предсердия возник вопрос,в какой степени аюі вывод относится к мышечным клеткам НО сердца. К началу настоящей работы деление клеток IIC было совершенно не исследованной, областью клеточной кардвологша. В многочисленных: работах по эмбриологическому проиохокдешш и развитию отделов ІШ в ультраструктура ее клеток большинство авторов или вообще не ' упоминали о делении клеток или обращали внимание на отсутствие митозов не только на постнатальных, но и на амбриональных ота-диях развития (Walls, 1947; Field, 1951; Kui», I954;Robb,I965). Митоз как очень редкое явление отмечали в единичных работах (Duckworth, 1952; Foragren et el., 1980). Некоторые авторы видели в ПС клетки о двумя и более ядрами и, не обнаруживая ми-юзов, обсуждали возможность амитозов ( Field, 1951;Hintzseta, , І954;Шізг, 1954). Несмотря на почтя полное отсутствие митозов, клетки ПС, в частности клетки П^ркинье из концевых разветвлений ИГ, рассматривались как своего рода камбий для обновления РМ . -(Hudgson, їіеіа, 1973). Оставалась неясным, объясняется ли дефицита данных о делении клеток ПС недостаточный вниманием к атой проблема или указываем на принципиальное различие пррлифератив-ного поведения (механизма и/или скорости деления клеток) миоцитов по и ры. .
Вопрос о том, в какой степени миоциты ПО могут обновляться, представляет инзерес для клинической кардиологии, поскольку- оот-рыв в хронические болезни сердца часто сопровождаются метаболическими, функциональными и морфологическими изменениями миоцитов Ш, включая дегенерацию и некроз клеток (Ellas et al., 1982; Павлович и др., 1987, 1989; Шаров, їолокольников, ISS7), что мо-
, кет быть причиной различных типов аритмий и'нарушений.проводдмоо-їк при патологии сердца < Bavles et al., 1983); К началу настоя-
. їдай, работы о способности миоцитов ПС к реактивной пролиферации было известно очень мало. Имелись лишь данные о величине пролифа-ративного пула для миоцитов атриовентрикулярного (АВ) отдела ПС
ри инфаркте миокарда у взрослых: крыс (Eumyantaev.Kasaem, 1976). овершенно не исследованной была способность к реактивной про-иферации (полишюидизация) миоцитов ПС сердца человека, харак-ерной особенностью которого является прогрессивное накоплено полиплоидных ядэр в киоцитах РМ желудочка и предсердия в ормальном карддогенвзе и при гиперфункции ( Sandritter, Scoim-zoni,l964; Pfitzer, Capurso,I970;Adler, Priedburg, 1986 и др. }.
Цель и задачи исследования. Цель работы состояла в исследо-ании особенностей пролиферации и дифференциации миоцитов НС в равнении о миоцитами РМ нелудочка и предсердия в развивающемся патологически измененном сердце. В задачи работы входило:
-
Исследовать ультраструктуру клеток ПС в фазах синтеза НК и митоза.
-
Изучить кинетику пролиферативной активности миоцитов ПС а пре*- и'постнатальных стадиях кардиогенеза.
3. Сравнить интенсивность синтеза РНК и белка в миоцигах 3 и РМ.
4і Исследовать способность миоцитов ПС к реактивному синте-у ДНК при експерименталыюй патологии сердца грызунов.
5. Сопоставить содержание ДНК в ядрах миоцитов ПС и РМ при лителыгой гиперфункции сердца человека.
Научная новизна и практическая ценность"работы. Впервые по-азано, что характер взаимосвязи процессов пролиферащш и диффе-знпдации в кардиомиоцитах ПС и РМ идентичен. На примера миоци-зв САУ развивающегося сердца мыши методом электронной микроскопа и электронномикроскопической авгорадиография показано, что шатки ПС,содержащие миофибрилли,. синтезируют ДНК и делятся ти-ІЧНШЛ митозом. Но число включающих Н-тимидин (dH-T) ядер мио-ітов в САУ в 3-4 раза, ниже, чем в желудочке и предсердии. Мор-злогически недифференцированные клетки"типа миобластов на обна-щвпв. Впервые описана ультраструктура специализированных мио-ітов ПС во всех фазах митоза. При митозе типичных клеток САУ | юфибриллы, несмотря на низкую степень дифференциации, распад штоя на пучки шгафиламентов*вследствие резорбции z-дисков. установление- структуры миофйбрилл происходит только в поздней . ілофазе - g^ -фазе. Эти данные подтверждают и расширяют пред-
ставлеиие о поведении сократительного anuapaia кардиомиоцитов во время митоза, составленное на основании изучения РМ (Румянцев, 1982).
Впервые дана количественная оценка пролиферативной актив-, ности шюцитов разных отделов ПС в сопоставлении с шоциташ' РМ в процессе кардиогенеза. Наиболее резкие различия по интенсивности пролиферации ыавду шоциташі НС. и Piil имеются на пренатальних стадиях-, развития шши, кролика и морской свинки. По-, казано, что в разливающемся сердце динамика индексов синтезирующих ДНК и штотичёски делящихся шюцитов в разных отделах ПС различна. Разными методами получены дяіше а продолжительности фаз митотического цикла в глиоцитахПС. Показано, что в развивающемся сердце шли длительность миготического цикла и его фаз в ииоцитах ПС и ЕМ сходна и сходным образом увеличивается в атш отделах в течение кардногенеза. Сделан вывод о том, что различи? мавду ПС и РМ по индексам меченных Н-Т ядер объясняются в осної нош меньшей фракцией, пролиферярующих клеток в ПС. Показано, что интенсивность синтеза РНК и белка в клетках разных отделов ПС на исследованных стадиях развития мыши нике, чем в рабочих мио-цитах.
Впервые получены данные о способности к-реактивному синтезі
ДНК шюцитов разных отделов ПС рри патологии сердца. Показана,
что при экспериментальной инфаркте: миокарда у крыс индекс куму
лятивно печенных Н~Т ядер шюцитов в ПС достоверно' увеличивает
ся только в АВУ и ВТ .у взрослых кивотных. Обнаружено, что в сер
дца человека в отличие от низкого уровня шшидности ядер в мио-
цнтах узлов ПС' ядра клеток Пуркшіье дистальних разветвлений ПТ
имеют, высокий уровень плоидиости. Впервые показана (совместно с
Е.Ы.Антипановой) для шоцитов АВУ сердца человека корреляция
между числом-телец полового хроматина С телец Барра) в ядрах'и
уровнем их плоидиости, что косвенно свидетельствует о том, что
в миоцигах ПС, как и в миоцигах Pil, тлеет место истинная поли-
илоидизация ядер (умножение есєго генома). .
Научно-практическое значение работы заключается в том, что .'полученные данные расширяют основные представления о предикативном поведении различных типов кардиомиоцитов в развивающемся
і патологически измененном сердца. Разнообразие прожпэратнагого поведения кардіюілиоцигон долшо учитываться специалистами з области молекулярной и клеточной кардиологии. Дашшо о проли-[кзрагивных возможностях мподлтов разных отделов ПО представляют інтерес для клинической кардиологии.
Положения диссертации, погоєне шносягся на залиту.
-
В ПС, как. и в ?л, пронесен пролг.аерацнн и дпщеранпиацли іовмещаютея в одних и тех г.о клетках. 3 СМ в синтез ДНК и в ірофазу гшгоза вступают глющпи, пі.:еізу:е ту ;:;е саму» ультраструктуру, что и і.'попиті-і в других азах клеточного цикла, что іозволяет.заключить, что ОЛУ растет подобно РМ (Румянцев, ICJ62), f.e. за счет пролиферации самих дг.ф.І.зрзнщірущпхся кишечных исток. Во время митоза, начиная с прегдта^азн, глио']кбрплл.и в лиоцптах ОЛУ распадаются на беспорлдочно разбросанные пучки диофиламентов в результате временном резорбции z-дискоа подобно секу, что наблюдается при !<:птозо їлалоддйзерендироваиша. рабочих лиоцитов (Ругляпцел, 1982), .
-
На большинство про- и постнатальннх стадии развития \ы-т индексы еннтозирущкх ДНК и делящихся митозом шоцитов, а тах-уз интенсивность синтеза РНК и белка в них, во всех отделах ПС іггае, чем в-РГЛ. Длительность иітогпческого цикла и его фаз в лиоцптах ПС и РІ.1 сходна и увеличивается в процессе кардиогенеза. Различия глвжду ПС и ?Ji по индексам меченных Н-Т ядер объясня-атся коньаой фракцией пролиферируюциж клеток в ПС.
-
В исследованных вариантах эксперкпентадьной и клинической патологии способность к реактивному синтезу ДІЖ (полиплоиди-зацип) выражена в различной степени в миоцигах разных отделов ПС Іри инфаркте миокарда'у молодых и взрослых крпс и после инъекций ізопротеренола крисам и мшаы в ПС наиболее высокие абсолютные значения индексов кумулятивно меченных ^Н-Т ядер имеют ыпоцитн ШУ и проксимальной части ПГ. Четкая активация вступления этих меток в сшзтез ДНК'по сравнению о контролем наблюдается только гри инфаркте миокарда у взрослых крыс. '
При гиперфункция сердца человека ядра миоцитов С.АУ и ЛВУ не завлекаются в интенсивную полиплріідизациш, как зто тлеет место з клетках Пуркшье из ПГ и его дистальних разветвлений я в
миоцитах желудочка и предсердия. В миоцитах узлов ПС преобладают диплоидные- ядра, доля тетраплоидных ядер незначительна; уровень шюидности ядер не зависит от степени гипертрофии сердца. Напротив, ядра миоцитов Пуркинье из Ш? и его дистальних отделов в гипертрофированных сердцах тлеет высокий уровень шюидности. Данные о корреляции между числом конденсированных Х-хрошсом (телец полового хроматина) и содержанием ДНК в ядрах миоцитов АВУ сердца человека являются косвенным свидетельством того, что и в миоцитах ПС, как и в миоцитах Ш, имеет место истинная полишюидизация ядер, которая сопровождается умножением всего набора хромосом. ''..
Апробация работы. Материалы диссертации были доложены на:' Всесоюзной конференции "Проблемы биологии развития" (Москва, 1970); УІІІ и X Всесоюзных съездах анатомов, гистологов и эмбриологов (Ташкент,' 1974; Винница, 1986); II Всесоюзной школе по проблемам биологической подвижности-(Ленинград, 1979); Всесоюзне симпозиума по сравнительной электрокардиологии (Сыктывкар, 1979) XI. Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (Таллин, 1979); X и XIII Конгрессах международного общества по изучению сердца (Москва, I960; Эга Арбор, США, 1989); УІ Всесоюзном совещании эмбриологов (Москва, 1961); II и III Всесоюзных симпозиумах советской секции ШИС "Метаболизм , структура и. функция сердечной клетки" (Ташкент, 1983; Баку, 1986)'; Конференции "Макромолекулы и фітпщионнрование клетки" (Ереван, 1986); ХУІ и ХУІІ Конгрессах общества гистохимиков Германии (йена, 1988; Потсдам,' 19Э1);.на заседаниях Ленинградс-кого отделения ВЮАГЭ, на научных конференциях Института цитологии АН СССР и других.
Объем и структура работы. Диссертация изложена в настоящей брошюре в форме научного.доклада, обобщающего результаты, изложенные в 41 публикации в отечественных и международных изданиях.
