Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Гистологическая оценка митохондриальных нарушений гладких миоцитов у человека

ВАК РФ 03.00.25, Гистология, цитология, клеточная биология

Автореферат диссертации по теме "Гистологическая оценка митохондриальных нарушений гладких миоцитов у человека"

На правах рукописи

СКРИПКИНА ГАЛИНА ВЛАДИМИРОВНА

ГИСТОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МИТОХОНДРИАЛЬНЫХ НАРУШЕНИЙ ГЛАДКИХ МИОЦИТОВ У ЧЕЛОВЕКА.

03.00.25 - гистология, цитология и клеточная биология 14.00.15- патологическая анатомия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Москва-2004

Работа выполнена в Российском университете дружбы народов.

Научные руководители:

доктор медицинских наук, профессор Д.И.Медведев доктор медицинских наук, профессор В.С.Сухоруков

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор, академик РАМН ИХ.Акмаев доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАМН Г.А. Франк

Ведущая организация:

Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова Защита диссертации состоится «23.» декабря 2004 г.

в «_»„часов на заседании диссертационного совета Д 212.203.08 при Российском,

университете дружбы народов.

По адресу: 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 8, аудит. №224

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Российского университета дружбы народов.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета 212.203.08 кандидат биологических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ. Актуальность проблемы.

Ключевым процессом метаболизма любой клетки является энергообмен, который выполняет как базовые, необходимые для обеспечения жизнедеятельности самой клетки, так и специфические функции, необходимые для работы целостного организма. Совершенно естественно, что клетки, выполняющие наиболее энергозатратную работу, зависят от этого процесса в наибольшей степени. Особенно это касается нейроцитов, которым необходимо поддержание электрического потенциала на внешней мембране, а также клеток, выполняющих физическую работу, то есть мышечных (в том числе и гладко мышечных). Полисистемные нарушения энергообмена любого рода будут сказываться, прежде всего, на выполнении специализированных функций. В том числе это касается и всех внутренних органов, имеющих гладкие миоциты в своем составе.

Соответственно, даже слабая функциональная недостаточность различных органов и систем (особенно нервных и мышечных) может быть проявлением (как часто видимо и бывает) энергетической недостаточности их функциональных элементов. Такая функциональная недостаточность может клинически сопутствовать самым разным болезненным состояниям, хотя отнюдь не всегда эти состояния связывают с нарушениями клеточного энергообмена. Однако в последние два-три десятилетия в медицине благодаря ряду открытий стало активно развиваться направление, связанное с изучением дефектов энергообмена, как таковых, и коррелирующих с этими дефектами патологических состояний (Luft R., 1994; Di Mauro, Schon, 2003).

Особенно это было связано с появлением нового класса патологических форм наследственных болезней, основным этиологическим фактором которых являются дефекты генов, содержащихся в ДНК митохондрий. Поначалу считалось, что такие заболевания достаточно редки. Однако разработанный в этой области диагностический инструментарий, примененный к целому ряду болезненных состояний, показал, что нарушения энергообмена в той или иной степени присутствуют при очень большом числе болезней и не всегда являются первичными для этих нозологических форм, а часто входят тем или иным вторичным звеном в патогенез (Сухорукое B.C., 2002). j————————————————>

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

Совершенно естественно, что в случае полисистемности таких нарушений, пусть даже слабых, в первую очередь функционально страдают нервная и мышечные системы, в том числе гладкие мышцы. Если учесть также, что распределение этих нарушений, может быть мозаичным в организме, в тех случаях, когда измененные митохондрии скапливаются в определенных органах (например, в органах мочевой системы), функциональные нарушения, связанные с этими системами будут проявляться в первую очередь.

Для диагностики митохондриальных нарушений используются клинические, биохимические, и молекулярно-генетические методы. Одно из ведущих мест в современной диагностике митохондриальных нарушений занимают морфологическое исследование (гистохимическое изучение активности митохондриальных ферментов и распределения таких субстратов как липиды, гликоген, соли кальция, ультраструктурный анализ митохондрий в различных тканевых элементах).

Первое место в морфологическом анализе митохондриальных дисфункций занимает скелетная мышечная ткань (Engel, Banker, 1986). Одним из наиболее признанных в клинике диагностических приемов является при этом обнаружение так называемых «рваных красных волокон» («ragged-red fibres» - RRF). Последние представляют собой скелетно-мышечные волокна, имеющие аномальные скопления митохондрий, специфически окрашиваемые при некоторых гистологических процедурах. Значительное увеличение количества органелл в этих участках может практически полностью компенсировать недостаточность клеточного энергообмена.

Необходимо учитывать, что несмотря на большую диагностическую ценность выявления этого морфологического маркера, наличие RRF не является абсолютным показателем митохондриальной недостаточности. Количество и выраженность этих измененных мионов может варьировать даже при одной и той же нозологической форме заболевания, а при некоторых митохондриальных болезнях RRF могут вообще отсутствовать.

Проблемой патогенеза митохондриальной недостаточности, является случайное и мозаичное распределение измененных органелл по тканям и органам. Это может быть одной из причин отрицательных

результатов диагностики по биопсиям скелетной мышцы. Отдельные данные литературы свидетельствуют о возможности диагностическою использования методов выявления дефектных митохондрий в других тканевых элементах, в частности клетках периферической крови.

В тоже время, к сожалению, в научной литературе отсутствуют систематизированные описания морфологических проявлений митохондриальной недостаточности в большинстве других органов и систем.

Предварительные данные, полученные в урологической клинике, свидетельствуют о часто выявляемых признаках митохондриальной недостаточности при заболеваниях, связанных с функциональными нарушениями стенки мочевыделительных органов. Получены также данные о значительной эффективности применения лекарственных препаратов, непосредственно влияющих на митохондриальную активность, в лечении таких заболеваний, в частности гидронефроза (Ростовская, 2003). Однако, систематизированные данные о состоянии параметров клеточного энергообмена непосредственно в органах мочевыделительной системы, в том числе и в гладких миоцитах, при урологических болезнях отсутствуют.

Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о теоретической и прикладной необходимости проведения комплексного сравнительного гистологического анализа митохондрий гладких миоцитов у больных с урологическими заболеваниями, в частности, с гидронефрозом.

Цель исследования. Провести комплексный гистологический анализ состояния митохондрий гладких миоцитов органов мочевыделительной системы у больных с гидронефрозом.

Задачи исследования.

1. Провести гистологический светооптический анализ гладких миоцитов лоханочно-мочеточникового сегмента с использованием операционного материала больных гидронефрозом.

2. Провести гистохимический анализ указанного материала с выявлением активности митохондриальных ферментов и характера распределения энергетических субстратов, а также солей кальция.

3. Провести электронно-микроскопический анализ состояния митохондрий гладких миоцитов в указанном материале.

4. Оценить клинико-биохимические показатели нарушений клеточного энергообмена у обследуемых больных, а также сопоставить полученные результаты с цитохимическими показателями активности митохондриальных ферментов лимфоцитов периферической крови.

5. Изучить возможность разработки критериев гистологической оценки митохондриальной дисфункции в гладкой мышечной ткани.

Научная новизна работы.

В работе уточнены данные о характере митохондриальных нарушений в гладкой мышечной ткани у больных с гидронефрозом. Эти данные позволяют оценить значение митохондриальных нарушений при некоторых дисфункциях гладких мышц.

Впервые проведен комплексный светооптический, гистохимический и ультраструктурный анализ состояния гладких миоцитов и их митохондрий при гидронефрозе.

Впервые сопоставлены данные о митохондриальных изменениях в гладких миоцитах мочевыделительных органов с показателями полисистемного состояния клеточного энергообмена.

Практическая значимость.

Данные о морфофункциональных изменениях митохондрий в гладких миоцитах мочевыделительных органов при полисистемной энергетической недостаточности имеют большое значение для понимания адаптационных возможностей гладких мышц при тканевой гипоксии.

Результаты исследования позволяют разработать подходы к комплексной диагностике больных с урологическими заболеваниями.

Полученные данные смогут помочь выделять группы больных, для которых требуется патогенетически обоснованная терапевтическая коррекция клеточного энергообмена.

Впервые выявлены диагностические критерии тканевой энергетической дисфункции гладких мышц.

Публикации и внедрение в практику здравоохранения. По теме диссертации опубликовано 5 работ в соавторстве с Медведевым Д.И., Сухоруковым B.C., Чугуновой О.Л., Думовой СВ., Вербицким В.И., Казанцевой И.А., Бояджан МБ., Тозлиян Е.В., Яблонской М.И., Харабадзе М.Н., Ершовой М.В., Шабельниковой В.И., Смирновой М.О., Сайтц О.Г., Ростовской В.В., Вишневским В.Л., Невструевой В.В. Результаты внедрены в работу научно-исследовательской лаборатории обшей патологии Московского НИИ педиатрии и детской хирургии (заведующий лабораторией д.м.н., профессор B.C. Сухоруков) и в работу кафедры гистологии, цитологии и клеточной патологии РУДН (заведующий кафедрой д.м.н., профессор Д.И.Медведев).

Апробация работы.

Основные положения диссертации доложены на научно-практической конференции кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии биологии РУДН 04 ноября 2004 года.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа построена по традиционному плану, изложена на 105 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, раздела методов исследования, 5 глав собственных исследований, обсуждения результатов, заключения, выводов. Указатель литературы включает 42 отечественных и 120 иностранных источников. Иллюстративный материал представлен в виде 19 таблиц, 8 рисунков, 6 фото.

Материал и методы исследования

Изучен биопсийный материал лоханочно-мочеточникового сегмента 18 человек, взятый при операции по поводу гидронефроза. Биопсия участка лоханочно-мочеточникового сегмента проведена по задней или передней стенке, в точке последующего стояния пиелостомического дренажа. Кровь для исследования взята у этих и еще

у 12-ти больных с гидронефрозом.

Морфологический анализ проводился с помощью следующих методов:

1. Для выявления общих гистологических изменений - окраска нефиксированных замороженных и парафиновых срезов гематоксилином и эозином; окраски по методам Гомори-Энгела, Маллори, Ван Гизон.

2. Для выявления активности отдельных ферментов и субстратов на световом уровне - выявление сукцинатдегидрогеназы, цитохромоксидазы, гликогена, кальция, липидов. Визуально по интенсивности осадка реакции определялась активность сукцинатдегидрогеназы (СДГ) по Нахласу и др., цитохромоксидазы (ЦО) по методу Берстона; гистохимическое распределение гликогена было оценено по методу Шабадаша, микроконгломератов солей кальция - по методу Косса, липидов - окраской судаком черным В по методу Лизона.

3. Для ультраструктурного анализа образцы ткани были фиксированы в растворах глутарового альдегида и четырехокиси осмия, залиты в эпон-аралдитовую смесь смол, контрастированы уранилацетатом и цитратом свинца и изучены в электронном микроскопе.

4. Цитохимическое выявление активности митохондриальных ферментов сукцинатдегидрогеназы (СДГ), -глицерофосфатдегидрогеназы (-ГФДГ), глутаматдегидрогеназы (ГДГ), малатдегидрогеназы (МДГ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в лимфоцитах периферической крови было осуществлено наборами реактивов фирмы ООО МНПК "Химтехмаш", ГосНИИ "ИРЕА" (метод Пирса (1957) в модификации Нарциссова Р.П., (1986),

5. Морфометрия и статистическая обработка - анализ распределения типов мышечных волокон, определение количества и размеров клеток, гистохимических маркеров были проведены методом компьютерной телефотометрии.

Гистохимические препараты анализировались методами световой микроскопии и морфометрии с применением компьютерной телеметрической программы "Видеотест". При компьютерной морфометрии оценивались следующие количественные параметры гистохимических препаратов:

• средняя оптическая плотность один из наиболее информативных параметров, соответствует средней активности СДГ в митохондриях изучаемых клеток;

минимальная и максимальная яркость - характеризуют миоциты с высокой и низкой активностью СДГ;

• интервал яркости показатель гетерогенности миоцитов по активности СДГ;

• интегральные яркость и интенсивность оптической плотности интегрированные показатели активности митохондриального фермента в ткани.

Обработка количественных данных была проведена методами корреляционного и других сравнительных математических анализов.

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В зависимости от характера выявленных изменений и степени их выраженности выделены три основных варианта различных нарушений морфологической структуры, характерных для гладкомышечной ткани исследованных биоптатов:

1. У четырех больных - отсутствие выраженных признаков разрастания соединительной ткани и деструкции миоцитов; ультраструктурные параметры большинства миоцитов близки к норме; в большом числе миоцитов митохондрии не изменены в количестве, а их ультраструктурная характеристика соответствует норме, большая их часть сконцентрирована около ядра, остальные хаотически распределены по цитоплазме; в тоже время определяются отдельные миоциты с увеличенным количеством митохондрий, кроме того, в отдельных участках миоцитов определяются признаки явной деструкции митохондрий: вакуолизация и лизис; Пластинчатый комплекс и эндоплазматическая сеть слабо развиты. Обращают на себя внимание скопления пиноцитозных пузырьков, иногда в значительных количествах располагающиеся по периферии клеток, что указывает на интенсификацию обменных процессов в миоците. Липиды определяются в незначительном количестве в виде мелких гранул.

2. У восьми больных - выражена атрофия с признаками дистрофии цитоплазмы лейомиоцитов; наличие участков некротически измененных мышечных клеток; Наряду с деструктивными изменениями отмечены участки гипертрофированных миоцитов с относительно сохранной структурой, крупными ядрами. В целом, в этой группе были отмечены значительно более выраженные разрастания соединительной ткани, особенно ее коллагенового компонента. Количество эластических волокон было резко снижено; ультраструктурные изменения выражались в нарушении межмиоцитарных контактов, фрагментации базальной мембраны, деформации ядер, деструкции органелл цитоплазмы.

3. У шести больных отмечена наиболее выраженная атрофия миоцитов; разрастание соединительной ткани с исчезновением эластического компонента; часто обнаруживаются группы малодифференцированных миоцитов, не организованных в пучки; ультраструктурные признаки дистрофических процессов гладкомышечной ткани наиболее резко выражены; миоциты характеризуются резко выраженными процессами дистрофии ядра и цитоплазмы, типичными признаками некротических изменений; в относительно более сохранных миоцитах часто определяются признаки грубых изменений митохондрий (фото 1).

Следует отметить, что наблюдавшиеся изменения митохондрий не всегда явно коррелировали с общедеструктивными изменениями. Иногда их нарушения были заметно выражены и определялись при разной степени выявленных морфологических изменений в относительно сохранных миоцитах.

Для объективизации оценки морфо-функционального состояния митохондриального аппарата гладких миоцитов нами был разработан алгоритм морфометрического исследования гистохимических препаратов, включающий предварительное распределение миоцитов по активности СДГ на три класса: с высокой, средней и низкой оптической плотностью, и последующий подсчёт относительной площади, занимаемой миоцитами каждого класса.

При отсутствии патологических изменений активность СДГ большинства миоцитов должна иметь среднюю степень выраженности,

небольшое количество низкую или повышенную. В наших исследованиях за основной параметр, соответствующий активности фермента, была принята средняя оптическая плотность миоцита. При этом в относительно сохранных участках этот показатель у большинства миоцитов находился в пределах 0,06-0,08 условных единиц. Мы приняли этот показатель за соответствующий среднему уровню активности СДГ. Миоциты со значением средней оптической плотность выше или ниже указанных границ были обозначены как клетки с соответственно повышенной или низкой активностью фермента.

Для количественной оценки митохондриальной активности гладкомышечной ткани в целом нами (с помощью введения коэффициентов относительной значимости выявленных изменений) был разработан показатель "индекс энергетического обеспечения" (ИЗО). Последний рассчитывался по формуле:

ИЭО= 2[удельная площадь (%) миоцитов с повышенной активностью СДГ] + +3 [удельная площадь миоцитов со средней активностью СДГ] + + [удельная площадь миоцитов с низкой активностью СДГ]

Значение ИЭО для ткани с относительно неизмененной гистохимической картиной миоцитов составило 200 условных единиц и более. Соответствие ИЭО другим показателям, полученным при морфометрическом исследовании гистохимических препаратов представлено в таблице 1. Анализ представленных в ней показателей свидетельствует о том, что снижение ИЭО объективно характеризует уровень клеточной энергетической недостаточности и отражает степень тканевой гипоксии.

Таблица 1. Характеристика гистохимических параметров активности сукцинатдегидрогеназы миоцитов при различном значении «индекса энергетического обеспечения»(ИЭО).

гистохимические параметры ИЭО >200 ИЭО =150-200 ИЭО <150

минимальная яркость 142,25±0,26 154,22±0,3 147,29±0,29

максимальная яркость 159,68±0.19 164,28±0,17 158,20±0Д6

интервал яркости 15.95±0,14 12.39^0,16 10,07±0,14

интегральная яркость 108883±9598 101387±12103 77920±4388

средняя оптическая плотность 0,09±0,001 0,07±0,01 0,05±0,001

интегральная оптическая плотность 63,13±7,92 31,48±4,01 24,07±1,33

Р < 0,05

В таблице 2 приведены три основных варианта гистохимической картины активности сукцинатдегидрогеназы в гладкомышечной ткани мочевых органов у детей с гидронефрозом. Эти варианты можно рассматривать в качестве морфометрических характеристик выраженности тканевой гипоксии (митохондриальной недостаточности) различной степени тяжести.

Таблица 2. Распределение миоцитов при различном значении «индекса энергетического обеспечения»(ИЭО).

СТЕПЕНЬ МИТОХОНДРИАЛ ЬНОЙ ДИСФУНКЦИИ ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ПЛОЩАДЬ ЗАНИМАЕМАЯ МИОЦИТАМИ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ АКТИВНОСТИ СДГ(% ) "ИНДЕКС ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ"

СРЕДНЯЯ НИЗКАЯ ВЫСОКАЯ

1 СТЕПЕНЬ 72,86+1,68 26,36+1,81 0,84+0,16 228,68+6,06

2 СТЕПЕНЬ 35,65+1,41 59,6О+1,58 4,75+0,42 168,20+2,12

3 СТЕПЕНЬ 17,39+ 1,05 81,37+1,34 1,24+0,29 135,65+1,48

Первый вариант (митохондриальная дисфункция 1-ой степени) характеризуется преобладанием миоцитов со средней активностью СДГ, что свидетельствует о компенсированном состоянии митохондриальной системы и о сохранном клеточном энергетическом обмене (фото 2).

При 2 степени снижения тканевой энергетики распределение клеток с разным уровнем энергообмена меняется и характеризуется увеличением количества миоцитов с низкой активностью и появление относительно увеличенного числа клеток с аномально высокой активностью СДГ (фото 3).

3 степень общее энергетическое истощение при тяжелой степени митохондриальной дисфункции связано с увеличением количества миоцитов с низкой активностью СДГ и с вторичным снижением количества высокоактивных миоцитов. Данное состояние соответствует выраженной недостаточности биоэнергетических процессов в гладких миоцитах, что не может не отражаться на функциональном состоянии мочевыводящих органов (фото 4).

Следует отметить, что степень энергетической дисфункции не у всех больных совпадала с описанными выше вариантами

морфологических нарушений гладкомышечной ткани. У нескольких больных выраженные изменения гистохимической активности СДГ имели место на фоне относительно сохранной общей гистологической картины.

Другое важное наблюдение было сделано при сопоставлении вышеприведенных данных с клиническими характеристиками течения болезни. При необструктивном варианте гидронефроза митохондриальные изменения всегда имели место. При этом значение ИЭО (161,6 ± 0,46 усл.ед.) было ниже, чем у детей с обструктивным вариантом (174,5 ± 3,74 усл.ед.), хотя у последних общие морфологические изменения часто были более выражены. Можно предположить, что при отсутствии макроскопически явной обструкции мочевых путей нарушения энергетики гладких миоцитов играют важную роль в снижении сократительной функции лоханки, ее неэффективному опорожнению и ретенционным изменениям.

Дискуссия

В настоящее время все большее распространение имеют представления о нарушениях клеточного энергообмена как об основе многих патологических состояний организма, связанных с таким типовым патологическим процессом как тканевая гипоксия. Эти представления основаны на получаемых в течение последних двух-трех десятилетий данных о роли нарушений структуры и функции митохондрий в различных тканевых элементах. Большую роль в изучении митохондриальной патологии сыграло выявление ряда наследственных заболеваний, основным этиопатогенетическим фактором которых являются мутации митохондриальной ДНК или ядерных генов, кодирующих митохондриальные белки.

Важнейшую роль в диагностике этих состояний имеют морфологические методы исследования. В первую очередь, прогресс морфологической диагностики нарушений клеточного энергообмена связан с изучением скелетной мышечной ткани и выявлением в ней при митохондриальных заболеваниях т.н. «рваных красных волокон» (ragged red fibres, RRF). Последние представляют собой отдельные мионы с аномально увеличенным количеством митохондрий в субсарколеммальных и интермиофибриллярных областях. Эти волокна имеют специфическую окраску при применении ряда гистохимических методов, таких как модифицированная окраска по Гомори или гистохимическое выявление активности митохондриальных ферментов (например, сукцинатдегидрогеназы). Применение методов электронной микроскопии демонстрирует у таких больных наличие 12

вышеуказанных аномальных митохондриальных скоплений или различные варианты деструкции отдельных митохондрий.

Широкое применение этих и других (в частности, биохимических) методов выявило, что митохондриальные нарушения сопутствуют не только «первичным» наследственным митохондриальным заболеваниям, но также и широкому кругу других патологических состояний, при которых митохондриальная недостаточность может быть вторичным звеном патогенеза (например, сахарный диабет, наследственные заболевания соединительной ткани, рахит, проксимальная тубулопатия и многие другие).

Одним из важных феноменов, выявленных при изучении митохондриальных нарушений, является факт мозаичного распределения патологических митохондрий в различных органах и тканях. Как известно, эти органеллы передаются организму с цитоплазмой яйцеклетки и, по всей видимости, случайным образом, распределяются затем в процессе эмбриогенеза по новым клеточным популяциям. При этом проявления митохондриальных нарушений на клиническом уровне наиболее часто связаны с нарушениями нервной и мышечной (скелетной и сердечной) систем из-за низкого порога чувствительности к энергетической недостаточности. В тоже время менее выраженные клинически нарушения клеточного энергообмена в других системах могут составлять определенный патологический фон, влияющий на развитие тех или иных заболеваний. В связи с этим большой интерес вызывает изучение морфологических признаков нарушений клеточного энергообмена в органах, включающих, в свой состав значительное количество гладкомышечных элементов. Понятно, что сокращения гладких миоцитов должны быть энергозависимы, и энергетическая дисфункция в них может проявляться, хотя и менее открыто, чем в вышеперечисленных тканях, но, тем не менее, достаточно явно для того, чтобы сказаться на патогенезе заболеваний полостных органов.

В последнее время получен ряд данных, позволяющих предполагать существенную роль митохондриальных нарушений в развитии ряда урологических заболеваний (Ростовская, 2003).

На основе вышесказанного нами была поставлена цель изучить морфологические признаки митохондриальных нарушений при гидронефрозе у детей наследственном состоянии, связанном с нарушением функционирования стенки лоханки и мочеточника

Приложение. Фото.

Фото 1. Ультраструктура участка цитоплазмы миоцита гладкомышечной ткани лоханки при гидронефрозе Определяются грубые патологические изменения митохондрий многокамерность, вакуолизация, деструкция крист Электронная микроскопия

Увеличение х 50 000

Фото 2. Ультраструктура участка цитоплазмы миоцита гладкомышечной ткани лоханки при гидронефрозе. Определяются грубые патологические изменения митохондрий: многокамерность, вакуолизация, деструкция крист. Электронная микроскопия.

Увеличение х 50 000.

Фото 3. Гистохимическое выявление СДГ по Нахласу. На фоне снижения интенсивности окраски определяются миоциты со значительно повышенной активностью СДГ. Увеличение х 1000.

Фото 4. Гистохимическое выявление СДГ по Нахласу Значительное снижение интенсивности окраски, практически отсутствуют миоциты с повышенной активностью фермента. Увеличение х1000.

ВЫВОДЫ.

1. Гистологический анализ гладкой мышечной ткани лоханочно-мочеточни-кового сегмента у больных гидронефрозом демонстрирует полиморфность и различную степень выраженности деструктивных изменений (атрофия и ультраструктурные изменения лейомиоцитов, компенсаторная гипертрофия части из них, разрастание соединительной ткани).

2 Гистохимические и электронно-микроскопические параметры активности митохондрий в гладкой мышечной ткани лоханочно-мочеточникового сегмента у больных гидронефрозом свидетельствуют о выраженности нарушений клеточного энергообмена при этом заболевании, причем в ряде случаев могут определять характер его клинического течения.

3. Клинико-биохимические и цитохимические показатели полисистемного статуса митохондриальной активности достоверно изменены в группе детей с гидронефрозом, у многих больных (особенно при необструктивной форме заболевания) эти показатели

отражают клиническую выраженность болезни и эффект энерготропного лечения.

4. Изменение морфофункциональных параметров состояния клеточного энергообмена в гладкой мышечной ткани подтверждает мозаичный характер распределения измененных митохондрий в онтогенезе и может быть использовано для диагностики патологических состояний, связанных с функциональной недостаточностью органов, содержащих гладкую мышечную ткань.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1 . Признаки нарушения клеточной энергоспособности при гидронефрите удетей. // Вестник РУДН, серия Медицина. М., 2003, 5(24), С. 54-56. (соавт. Медведев Д.И., СухоруковВ.С.)

2.Морфологический анализ гладких миоцитов мочевыделительного тракта как возможная причина нарушений уродинамики при урологических заболеваниях. // Актуальные вопросы патологии. Межрегиональная конференция, посвященная 70-летию кафедры патологической анатомии и патофизиологии. Уфа, БГМУ, 2004, №4, С. 182-183

3.Применение энерготропных препаратов у детей с развивающейся рефлюкс-нефропатией. // Третий российский конгресс "Современные технологии в педиатрии и детской хирургии". М., 26-28 октября 2004, С (соавт. Чугунова О.Л., Думова С.В., Вербицкий В.И, Казанцева И.А., Бояджан М.Б., Сухоруков B.C.)

4.Проблемы лабораторной диагностики нарушений клеточного энергообмена. // Третий российский конгресс "Современные технологии в педиатрии и детской хирургии". М., 26-28 октября 2004, С (соавт. Сухоруков B.C., Клейменова Н.В., Тозлиян Е.В., Яблонская М.И., Харабадзе М.Н., Ершова М.В., Шабельникова Е.И., СмирноваМ.О., СайтцО.Г.)

Скрипкина Галина Владимировна (Россия)

«Гистологическая оценка митохондриальных нарушений гладких миоцитов у

человека»

В работе изучен биопсийный материал лоханочно-мочеточникового сегмента 18 человек, взятый при операции по поводу гидронефроза. Кровь для исследования взята у всех этих больных и еще у 12 больных гидронефрозом. Проведен анализ гистологических, ультраструктурных, гистохимических и цитохимических препаратов с исследованием активности сукцинатдегидрогеназы, -глицерофосфатдегидрогеназы, глутаматдегидрогеназы, малатдегидрогеназы, лактатдегидрогеназы, а также распределения гликогена, кальция и липидов. Проведена морфометрия и осуществлена статистичекая обработка полученных данных. Результаты исследования биоэнергетического обмена позволили выявить морфофункциональные нарушения, свидетельствующие о митохондриальной недостаточности. Установлено, что митохондриальная дисфункция является одним из важнейших звеньев в патогенезе гидронефроза, что может служить основанием для назначения лекарственных средств, способных компенсиовать дисфункцию митохондрий и связанных с ней нарушений энергетического обмена.

Galina V. Skripkina (Russia) «Histological estimation of mitochondrial disorders in human smooth muscle cells»

Biopsy material ofpyeloureteral segment of 18 patients receiving at the operation concerning hydronephrosis was studied. Blood for the investigation has been taken in these and moreover in 12 patients with hydronephrosis. It has been carried out histological, ultrastructural, histochemical and cytochemical analysis which included evaluation of activity of succinate dehydrogenase, -glycerophosphate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, malate dehydrogenase, lactate dehydrogenase as such as estimation of glycogen, calcium and lipids distribution. Morphometry and statistical analysis ofreceived data has been accomplished. Biocnergetic metabolism investigation results allowed to

display structural morphofunctional disorders which testified to mitochondrial insufficiency. It has been established that mitochondrial disfunction is one of the important links in hydronephrosis pathogenesis. This may to serve as basis for prescription of medicines which able to compensate mitochondrial insufficiency and constrained energetic metabolism disorders.

1124289

m

Заключение Диссертация по теме "Гистология, цитология, клеточная биология", Скрипкина, Галина Владимировна

Выводы

1. Гистологический анализ гладкой мышечной ткани лоханочно-мочеточникового сегмента у больных гидронефрозом демонстрирует полиморфность и различную степень выраженности деструктивных изменений (атрофия и ультраструктурные изменения лейомиоцитов, компенсаторная гипертрофия части из них, разрастание соединительной ткани).

2. Гистохимические и электронно-микроскопические параметры активности митохондрий в гладкой мышечной ткани лоханочно-мочеточникового сегмента у больных гидронефрозом свидетельствуют о выраженности нарушений клеточного энергообмена при этом заболевании, причем в ряде случаев могут определять характер его клинического течения.

3. Клинико-биохимические и цитохимические показатели полисистемного статуса митохондриальной активности достоверно изменены в группе детей с гидронефрозом; у многих больных (особенно при необструктивной форме заболевания) эти показатели отражают клиническую выраженность болезни и эффект энерготропного лечения.

4. Изменение морфофункциональных параметров состояния клеточного энергообмена в гладкой мышечной ткани подтверждает мозаичный характер распределения измененных митохондрий в онтогенезе и может быть использовано для диагностики патологических состояний, связанных с функциональной недостаточностью органов, содержащих гладкую мышечную ткань.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата медицинских наук, Скрипкина, Галина Владимировна, Москва

1. Абрамян А .Я. Гидронефроз. Этиология, клиника, лечение. М.:1. Медгиз., 1956,- 144 С.

2. Айвазян А.В., Войно-Ясенецкий A.M. Пороки развития почек и мочеточников. М., 1988. - 448 С

3. Виноградов В. И., Ческис A. JI. Морфология лоханочно-мочеточникового сегмента при гидронефрозе у детей. // Мат. 9-го съезда урологов. Курск, 1997. - С. 37-38

4. Голигорский С.Д., Киселева А.Ф. Гидронефротическая трансформация. Киев: "Здоров'я", 1975,- 211 С., 196

5. Дадали JI. Митохондриальные болезни. Российский медицинский журнал, 1996г., N5, с. 19-21.

6. Dix Y.W. Hydronephrosis. // Br. J.Urol. 1959. - Vol. 31. - P. 366369

7. Карпенко В. С., Хрипта Ф. П., Романенко А. М. и др. Гидронефроз. Киев: "Здоров'я", 1991. - 240 С

8. Клембовский А.И., Сухорукое B.C. Митохондриальная недостаточность у детей. Архив патологии 1997; 59: 5: 3-7.

9. Клембовский А.И., Сухоруков В. С., Казанцева JI.3. Определение группы риска развития митохондриальной недостаточности среди детей с врожденными и наследственными метаболическими болезнями. Пособие для врачей. М. 1999. с.15

10. П.Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия. Москва "Высшая школа" 1992г.

11. Краснопольская К. Д. Информационное письмо. Наследственные митохондриальные болезни: методические подходы к диагностике и лечению. Бюллетень межрегионального общества медицинских генетиков. М 1997, N 1(5), с.9-18.

12. Ларионов И. Н. Гидронефроз у детей: диагностика и лечение: Дисс. канд. мед. наук: М., 1998. - С. 8-124.

13. Ленинджер А. Основы биохимии. Под редакц. В.А. Энгельгардта Москва "Мир" 1985.

14. Лойда 3., Госсрау Р., Шиблер Т. Гистохимия ферментов, лабораторные методы.

15. Марри Р., Тренер Д., Мейес П., Родуэл В. Биохимия человека.// В 2-х томах. Т. 1. Пер. с англ.:- М. Мир, 1993.

16. Меерсон Ф.З. Патогенез и предупреждение стрессорных и ишемических повреждений сердца. М.: Медицина, 1984.

17. Паникратов К. Д. Хронические нарушения уродинамики верхних мочевых путей (причины, диагностика и лечение). Иваново: Талка, 1992.-С. 17-127

18. Пытель Ю.А. Гидронефроз.//Мат. 9-го съезда урологов, Курск, 1997.- Р. 5-20

19. Ростовская В.В., Вишневский E.JI., Сухоруков B.C. Детская хирургия 2003а; 4: 28-32

20. Ростовская В.В., Вишневский E.JL, Сухоруков B.C. Оценка отдаленных результатов хирургического лечения гидронефроза у детей. Материалы 2-го конгресса «Современные технологии в педиатрии и детской хирургии», Москва, 20036, 466

21. Северин Е.С., Алейникова Т.Л., Осипов Е.В. Биохимия. М: Медицина 2000; 164с.

22. Сухоруков B.C. Общие вопросы патологии клеточной энергетики. В сб. «Актуальные вопросы современной педиатрии», МЗ РФ, М:2002а, 11-15

23. Сухоруков B.C. Гетерогенность и клинико-морфологическая неоднородность митохондриальной патологии у детей. Автореф. дисс. д.м.н., Москва, 1998.

24. Сухорукое B.C. Нарушения клеточного энергообмена у детей. Российский вестник перинатологии и педиатрии 20026, т.47, №5, 44-50

25. В.С.Сухоруков Гистологический анализ митохондриальных нарушений у человека. Сборник трудов Всерос.научн.конф. «Гистологическая наука России в начале XXI века: итоги, задачи, перспективы», Москва, 2003, Изд-во РУДН, 177-181.

26. Сухоруков B.C., Клембовский А.И., Невструева В.В. и др. Митохондриальная природа кардиомиопатий у детей. Архив патологии 1997а; 59: 12-18.

27. Сухоруков B.C., Клембовский А.И., Невструева В.В. и др. Характеристика морфологических изменений скелетной мышечной ткани при митохондриальных миопатиях у детей и их матерей. Архив патологии 19976; 59: 18-21.

28. Сухоруков B.C., Нарциссов Р.П., Петричук C.B. Сравнительная диагностическая ценность анализа скелетной мышцы и лимфоцитов при митохондриальных болезнях. Архив патологии 2000; 62: 2: 19-21.

29. Сухоруков B.C. Показатели энергетической дисфункции почечной лоханки и мочеточника у детей с гидронефротическойтрансформацией. В сб. «Митохондрии в патологии», ИТЭБ РАН, МНИИПиДХ МЗ РФ: Пущино, 2001, с. 58-60

30. Тозлиян Е.В. Раннее выявление митохондриальных нарушений у детей с недифференцированными формами задержки нервно-психического развития. Автореф. дисс. к.м.н., Москва, 2003.

31. Фрумкин М.И. Значение нарушения уродинамики лоханочно-мочеточникового сегмента и выбора метода лечения гидронефроза у детей: Автореф: дисс. канд. мед. наук. М., 1990. - 23 С

32. Фуркало Н.К., Братусь В.В., Фролбкис Р. А. Коронарная недостаточность: кровоснабжение, функция и метаболизм миокарда. -Киев., 1986.

33. Adisa А. О., Odutuga А.А. Changes in the activities of three diagnostic enzymes in the heart of rats following the consumption of diets deficient in zinc and essential fatty acids. Biochem-Mol-Biol-Int. 1998 Oct; 46(3): 571-6.

34. Agarwals S., Sohal R.S. Differential oxidative damage to mitochondrial proteins during aging. \\ Mech. Ageing. Dev.- 1995. Nov. 3. Vol. 83(1).

35. Allen T.D. The swing of the pendulum. // J. Urol. 1992. - Vol. 148, №2.- P. 192.

36. Bahav W., Gow S., Simpson K., Moss S. Mitochondrial findings in the chronic fatigue syndrome // J Pathol. 1994. Vol. 173. - P.153.

37. Backlund L., Grotte G., Renterskiola A. Functional stenosis a cause of pelvi-ureteric obstruction and hydronephrosis. // Arch. Dis. Child. -1963 .-Vol. 40.-P. 203-206.

38. Bay sal BE, Ferrell RE, Willett-Brozick JE, Lawrence EC, Myssiorek D, Bosch A, van der Mey A, Taschner PE. Mutations in SDHD, a mitochondrial complex II gene, in hereditary paraganglioma. Science 2000 Feb 4;287(5454):848-51.

39. Bindoff L. Mitochondria and the heart. European Heart Journal (2003) 24, 221-224

40. Boffoli D., Scacco S.C., Vergari R. Et al. Ageing is associated in females with a decline in the content and activiti on the b-c 1 complex in skeletal muscle mitochondria.W Biochim. Biophis. Acta.- 1996, Jan 17. Vol. 1315(1).

41. Bratt C.J., Nilsson S. Functional characteristics of idiopatic hydronephrosis. // Europ. Urol. 1984. - Vol. 10, № 2. - P. 86-92

42. Chinnery P.F. Searching for nuclear-mitochondrial genes. Trends in Genetics Vol.19 No.2 February 2003 60

43. Chinnery P.F., Howel D., Turnbull D.M., Johnson M.A. Clinicalprogression of mitochondrial myopathy is associated with the random accumulation of cytochrome c oxidase negative skeletal muscle fibres. Journal of the Neurological Sciences 211 (2003) 6366

44. Chitkara D. K., Nurko S., Shoffner J. M., Buie T., Flores A. Abnormalities in gastrointestinal motility are associated with diseases of oxidative phosphorylation in children. The American journal of gastroenterology Vol. 98, No. 4, 2003

45. Cohen B.H. Mitochondrial cytopathy in adults: What we know so far. Cleveland clinic journal of medicine, volume 68, number 7, July 2001, 625-642

46. De-Stefano-N; Argov-Z; Matthews-PM; Karpati-G; Arnold-DL -Impairment of muscle mitochondrial oxidative metabolism in McArdles's disease./Muscle-Nerve. 1996 Jun; 19(6): 764-9

47. De Vivo D. The expanding spectrum of mitochondrial diseases. Brain & Development 1993; 15: 1-22.

48. Di Mauro S., Schon E. A. Mitochondrial Respiratory-Chain Diseases. N Engl J Med 2003;348:2656-68.

49. Gietl C., Seidel C., Svendsen I. Plant glyoxysomal but not mitochondrial malat dehydrogenase can fold without chaperone assistense. Biochim.-Biophys.-Acta. 1996 May 20; 1274(1-2): 4858.

50. Goncalves A., Oliveira C., Ferro M.A., Dinis M., Cunha L. Glutamate dehydrogenase deficiency in Machado-Joseph disease. Can J Neurol Sei 1993 May; 20(2): 147-50.

51. Holmgren D., Wahlander H., Eriksson B.O., Oldfors A., Holme E., Tulinius M. Cardiomyopathy in children with mitochondrial disease: Clinical course and cardiological findings. European Heart Journal (2003) 24, 280-288

52. Holt I.J., Harding A.E., Morgan-Hughes J.A. Deletions of muscle mitochondrial DNA in patients with mitochondrial myopathies. Nature 1988;331:717-719.

53. Karppa M., Syrajala P., Tolonen U., Majamaa K. Peripheral neuropathy in patients with the 3243A>G mutation in mitochondrial DNA. J Neurol (2003) 250 : 216-221

54. King L.R. Hydronephrosis: when is obstruction not obstruction? // Urol. Clin. N. Am. 1995. - Vol. 22, №1. - P. 31-42

55. Kocaefe Y C, Erdem S, Ozguc M, Tan E. Four novel thymidine Phosphorylase gene mutations in mitochondrial neurogastrointestinal encephalomyopathy syndrome (MNGIE) patients. European Journal of Human Genetics (2003) 11, 102 -104

56. Koff S.A., Campbell K.D. The non operative management of unilateral neonatal hydronephrosis: Natural history of poorly functioning kidneys. // J. Urol.- 1994. Vol. 152. - P. 593

57. Labrou N. E., Eliopoulos E., Clonis Y. D. Dye-affinity labelling of bovine heart mitochondrial malat degydrogenase and study of the

58. NADH-binding site. Biochem.-J. 1996 Apr 15; 315 ( Pt 2 ): 687-93.

59. Luft R. (1994); The development of mitochondrial medicine Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 8731 8738.

60. Maly I. P., Toranelli M., Sasse D. Intra-acinar profiles of cytosolic and mitochondrial dehydrogenase isoensymes in rat liver. J-Histochem.-Cytochem. 1994 Jul ; 42(7): 855-9.

61. Materials of the 5 European Meeting on Mitochondrial Pathology (Italy 2001). Mitochondrion 2001; 1: Suppl.l.

62. McArdle-A; McArdle-F; Jackson-MJ; Page-SF; Fahal-I; Edwards-RH Investigation by polymerase chain reaction of enteroviral infection in patients with chronic fatigue syndrome./Clin-Sci-Colch. 1996 Apr; 90(4): 295-300

63. Nakamura-N; Hattori-N; Tanaka-M; Mizuno-Y Specific detection of deleted mitochondrial DNA by in situ hybridization using a chimera probe./ Biochim-Biophys-Acta. 1996 Sep 11; 1308(3): 215-21.

64. Nardin R. A., Johns D. R. Mitochondrial dysfunction and neuromuscular disease. Muscle Nerve 2001; 24: 170-191

65. Nass S., Nass M.M.K. Ultramitochondrial fibers with DNA characteristics. J Cell Biol 1963; 19: 593-629.68.0vadi J., Huang Y., Spivey H. O. Binding of malat dehydrogenase and NADH channelling to complex 1. J.-Mol-Recognit. 1994 Dec; 7(4): 265-72.

66. Peters C.A. Urinary tract obstruction in children. // J. Urol. 1995. -Vol.154, №5.- P. 1874-84

67. Plioplys-AV; Plioplys-S Electron-microscopic investigation of muscle mitochondria in chronic fatigue syndrome./Neuropsychobiology. 1995; 32(4): 175-81

68. Popanda O., Fox G., at all. Modulation of DNA polimerases alpha, delta and epsilon by lactate dehydrogenase and 3-phosphoglycerate kinase. Biochim.-Biophys.-Acta. 1998 Apr 1; 1397(1): 102-17.

69. Pretsch W., Chatterjee B., Favor J., Merkle S., Sandulache R. Molecular, genetic and biochemical characterization of lactate dehydrogenase-A enzyme activity mutations in Mus musculus. //J. Mamm-Genome. 1998 Feb; 9(2): 144-9.

70. Rushton H.G., Salem Y., Belman A.B., Majd M. Pediatric pyeloplasty: is routine retrograde pyelography necessary? // J. Urol. 1994. - Vol. 152, №2,- P. 604-606

71. Scheffler I.E. A century of mitochondrial research: achievements and perspectives. Mitochondrion 2001; 1:1: 3-31.

72. Schuchmann S., Muller W., Heinemann U. Altered Ca2+ signaling and mitochondrial deficiencies in hippocampal neurons of trisomy 16 mice: a model of Down's syndrome. J-Neurosci. 1998 Sep. 15 ; 18(18): 7216-31.

73. Servidei S. Mitochondrial encephalomyopathies: gene mutation. Neuromuscular Disorders 13 (2003) 277-282

74. Shapira A.H.V. Mitochondrial disorders. Biochim Biophys Acta 1999; 1410: 2: 99-102.

75. Shapira A.H.V. Mitochondrial involvement in Parkinson's disease, Huntington's disease, hereditary spastic paraplegia and Friedreich's ataxia. Biochim Biophys Acta 1999; 1410: 2: 159-170.

76. Shashidharan P., Michaelidis T.M., Robakis N.K. et al. Novel human glutamate dehydrogenase expressed in neural and testicular tissues and encoded by an X-linked intronless gene. J Biol Chem 1994 Jun 17;269(24): 16971-6.

77. Sligh J.E., Nusinowitz S, McGregor G.R. (2000); Maternal germline transmission of mutant mtDNAs from embryonic stem cells-derived chimeric. Genetics, 14461 14466.

78. Staniforth R. A., Cortes A. at all. The stability and hydrophobicity of cytosolic and mitochondrial malate dehydrogenases and their relation to chaperonin-assisted folding. FEBS-Lett. 1994 May 16; 344(2-3): 129-35.

79. Syed S.E., Engel P.C. Inhibition of glutamate dehydrogenase by covalent coenzyme-substrate adducts: a re-examination. Biochem Mol Biol Int 1993 Jun; 30(2):283-91.

80. Traff-J; Holme-E; Ekbom-K; Nilsson-BY Ekbom's syndrome of photomyoclonus, cerebellar ataxia and cervical lipoma is associated with the tRNA(Lys) A8344G mutation in mitochondrial DNA./Acta-Neurol-Scand. 1995 Nov; 92(5): 394-7

81. Tritschler H.-J., Medori R. Mitochondrial DNA alterations as a source of human disorders. Neurology 1993; 43: 280-288.

82. Wallace D.C., Singh G., Lott M.T. et al. Mitochondrial DNA mutation associated with Leber's hereditary optic neuropathy. Science 1988a; 242: 1427-1431.