Структура организации миокарда и контроля качества в условиях гистологической-диагностической лаборатории

Нервные центры, регулирующие деятельность сердца, находятся в продолговатом мозге. В эти центры поступают импульсы, которые сигнализируют о потребностях в чём-либо тех или иных органов. В свою очередь, продолговатый мозг посылает сердцу сигналы: усилить или ослабить сердечную деятельность. Потребность органов в притоке крови регистрируется двумя типами рецепторов: рецепторами растяжения (так называемые барорецепторы) и хеморецепторами [9].

Человеческое сердце разделено септами (перегородками) на четыре отдельные камеры: два предсердия (левое, правое) и два желудочка (также левый и правый).

Левое предсердие и левый желудочек в совокупности образуют «артериальное сердце», названное так по типу проходящей через него крови, правый желудочек и правое предсердие объединяются в «венозное сердце», названное по тому же принципу.

В предсердиях кровь, поступающая в сердце, накапливается и, достигнув определённого объёма, проталкивается в желудочки (из правого предсердия в правый желудочек, из левого же предсердия - в левый желудочек). Желудочки гонят кровь в соответствующие артерии, по которым она и движется по всему организму. Они выполняют более тяжёлую работу и поэтому имеют более толстый, развитый мышечный слой, чем предсердия.

Между собой с каждой стороны сердца (отдельно с левой, отдельно с правой) желудочки и предсердия сообщаются посредством предсердно-желудочкового (атрио-вентрикулярного) отверстия. По камерам сердца кровь движется исключительно в одном направлении: из левого предсердия в норме она всегда поступает в левый желудочек, оттуда идёт по большому кругу кровообращения и попадает в правое предсердие, потом из него в правый желудочек и в малый круг, из которого вновь приходит в левое предсердие [7].

Правый желудочек и левое предсердие замыкают малый круг кровообращения, левый желудочек и правое предсердие — большой круг.

Правильное направление тока крови обеспечивается благодаря слаженной работе клапанного аппарата сердца.

Клапанный аппарат сердца – это трикуспидальный, лёгочный и аортальный клапаны, которые открываются и закрываются в нужный момент, препятствуя регургитации, то есть обратному кровотоку.

Митральный (двустворчатый) клапан - располагается между левыми предсердием и желудочком и состоит из двух створок. Когда он открыт, кровь поступает через атриовентрикулярное отверстие в левый желудочек из левого предсердия. Во время систолы (то есть при сокращении) левого желудочка клапан закрывается, чтобы кровь не шла обратно в предсердие, а выталкивалась через аорту в сосуды большого круга кровообращения.

Трикуспидальный (трёхстворчатый) клапан - находится между правыми предсердием и желудочком и имеет, соответственно, три створки. Если он открыт, кровь идёт из правого предсердия через атриовентрикулярное отверстие в правый желудочек. Когда последний наполняется, его мышца сокращается, под давлением крови трикуспидальный клапан закрывается, препятствуя регургитации крови в предсердие, и выход крови становится возможным только через лёгочной ствол, а из него по малому кругу в лёгочные артерии. На входе в лёгочный ствол локализуется ещё один клапан - лёгочный. Открывается он под напором крови в систолу правого желудочка, в диастолу же его (при расслаблении), под действием обратного тока крови закрывается, препятствуя возвращению крови из лёгочного ствола в правый желудочек (Приложение 4).

Аортальный клапан - закрывает собой вход в аорту. Состоит он из трёх полулунных створок и открывается в момент сокращения левого желудочка. Кровь при этом поступает в аорту. В диастолу левого желудочка он закрывается, благодаря чему венозная кровь, идущая по верхней и нижней полым венам, попадает из большого круга кровообращения в правое предсердие [10].

 

 

1.4 Миокард

Многотканевая мышечная оболочка сердца состоит из тесно связанных между собой поперечнополосатых мышечных клеток — кардиомиоцитов. Между мышечными элементами располагаются прослойки рыхлой соединительной ткани, сосуды, нервы. Различают сократительные (рабочие) сердечные миоциты, проводящие сердечные миоциты, входящие в состав так называемой проводящей системы сердца, и секреторные предсердные кардиомиоциты.

Сердечные сократительные (рабочие) миоциты характеризуются рядом структурных и цитохимических особенностей. На продольных срезах они почти прямоугольной формы, длина колеблется от 50 до 120 мкм, ширина составляет 15—20 мкм. Клетки покрыты сарколеммой, состоящей из плазмолеммы и базальной мембраны, в которую вплетаются тонкие коллагеновые и эластические волокна, образующие «наружный скелет» кардиомиоцитов. Базальная мембрана кардиомиоцитов, содержащая большое количество гликопротеинов, способных связывать Са2+, может принимать участие наряду с саркотубулярной сетью и митохондриями в перераспределении Са2+ в цикле сокращение — расслабление. Базальная мембрана латеральных сторон — кардиомиоцитов инвагинирует в канальцы Т-системы (в отличие от соматических мышечных волокон) [6].

Кардиомиоциты желудочков значительно интенсивнее пронизаны канальцами Т-системы, чем соматические мышечные волокна. Канальцы L-системы (латеральные расширения саркоплазматической сети) и Т-системы образуют диады (один каналец L-системы и один — Т-системы), реже триады (два канальца L-системы и один — Т-системы). В центральной части миоцита расположены одно-два ядра овальной или удлиненной формы. Между миофибриллами находятся многочисленные митохондрии.

В отличие от желудочковых кардиомиоцитов, форма которых близка к цилиндрической, предсердные миоциты чаще отростчатые, их размеры меньше. В миоцитах предсердий меньше митохондрий, миофибрилл саркоплазматической сети. В прсд-сердных кардиомиоцитах менее выражена активность сукцинатдегидрогеназы, но более высока активность ферментов, связанных с метаболизмом гликогена (фосфорилаза, гликогенсинтетаза и др,). Отличительными особенностями этих кардиомиоцитов являются относительно хорошо развитая гранулярная эндоплазматическая сеть и значительное развитие комплекса Гольджи. Указанные выше морфологические признаки связаны с наличием в предсердных кардиомиоцитах специфических предсердных гранул, содержащих гормоноподобные пептиды (атриопептин, натрийуретический фактор типа С). Секреторные сократительные предсердные миоциты (эндокринные предсердные миоциты) располагаются преимущественно в правом предсердии и ушках сердца. При растяжении предсердий секрет поступает в кровь и воздействует на собирательные трубочки почки, клетки клубочковой зоны коры надпочечников, участвующие в регуляции объема внеклеточной жидкости [8].

Энергия, необходимая для сокращения сердечной мышцы, образуется главным образом за счет взаимодействия АДФ с креатинфосфатом, в результате чего возникают креатин и АТФ, Главным субстратом дыхания в сердечной мышце являются жирные кислоты и в меньшей степени — углеводы. Процессы анаэробного расщепления углеводов (гликолиз) в миокарде (кроме проводящей системы) человека практического значения не имеют.

Кардиомрюциты сообщаются между собой в области вставочных дисков. В гистологических препаратах они имеют вид темных полосок.

Иммуноцитохимически в этих участках показано наличие L-актинина и винку-лина. Как и в скелетных мышцах, в кардиомионитах цитоскелет представлен промежуточными филаментами диаметром 10 нм. Эти филаменты, состоящие из белка десмина или скелетина, располагаются как вдоль длинной оси, так и поперек. При этом промежуточные нити проходят поперек через М- и Z-линии миофибрилл, скрепляя их и поддерживая соседние саркомеры на одном уровне [10].

С помощью вставочных дисков кардиомиопиты соединяются в мышечные «волокна». Продольные и боковые связи (анастомозы) кардиомиоцитов обеспечивают функциональное единство миокарда.

Между кардиомиоцитами находится интерстициальная соединительная ткань, содержащая большое количество кровеносных и лимфатических капилляров. Каждый миоцит контактирует с двумя-тремя капиллярами.

Проводящая система сердца —  это так же мышечные клетки, формирующие и проводящие импульсы к сократительным клеткам сердца. В состав проводящей системы входят синусно-предсердный (синусный) узел, предсердно-желудочковый (атриовентрикулярный) узел, предсердно-желудочковый пучок (иучок Гиса) и их разветвления (волокна Пуркинье), передающие импульсы на сократительные мышечные клетки.

Различают несколько типов мышечных клеток, которые в неодинаковых соотношениях находятся в различных отделах этой системы [6].

2. Практическая часть

 

 

2.1. Взятие и фиксация материала

Важнейшими условиями получения высококачественных гистологических препаратов являются, возможно, более раннее получение материала, минимальное травмирование ткани и адекватная фиксация. Эти условия относительно просто выполнимы при работе с биопсийным, операционным и экспериментальным материалом, тогда как при секционном исследовании часто наблюдаются явления аутолиза [11].

Оптимальная площадь кусочков ткани 2 — 3 см2, толщина 5 — 7 мм. Если возможна повторная вырезка материала (например, при секционных исследованиях), то кусочки могут быть большего размера.

Вырезанные кусочки ткани непосредственно с лезвия ножа погружают в фиксатор и смачивают в холодном изотоническом растворе хлорида натрия, что позволяет избежать высыхания материала. Недопустимы сдавливание кусочков, промывание их водой, а также очистка поверхности органа, особенно слизистой оболочки, инструментами, пальцами и т.д. После погружения кусочков в сосуд с фиксатором туда же опускают этикетку с номером (шифром), написанным карандашом или тушью на матовой поверхности фотобумаги. В тех случаях, когда возникает необходимость маркировки каждого кусочка, его вместе с этикеткой завязывают в марлевый мешочек. Возможно также нанизывание кусочков на нитку: сначала 2 — 3 раза прошивают этикетку первого кусочка, затем сам кусочек, потом следующую этикетку и так далее до 10—15 кусочков [12].

При наличии патологически измененных участков тканей и органов кусочки вырезают на границе с нормальной тканью [13].

Кусочки полых органов вырезают таким образом, чтобы в препарате были видны все слои стенки. Для изучения стенки сосуда на большом протяжении его разрезают вдоль, свертывают в виде рулона и прошивают посередине. Кусочки стенки полого органа удобно предварительно распластывать на фотобумаге [11].

Для исследования рыхлой соединительной ткани готовят пленчатые препараты: после осторожной препаровки соединительнотканную пленку натягивают пинцетом на обезжиренное предметное стекло и фиксируют.

Фиксация обеспечивает стабилизацию тканевых структур и их уплотнение. Механизм действия фиксаторов основан на коагуляции белков и стабилизации липидов [12].

Фиксация всегда приводит к большим или меньшим изменениям структуры и объема ткани, степень выраженности которых зависит от pH фиксатора, его концентрации, температуры, продолжительности воздействия и других факторов. Концентрация ионов водорода фиксатора должна соответствовать таковой в тканях, поэтому фиксатор должен иметь pH, близкий к нейтральному. Увеличение температуры фиксатора ускоряет процесс, но вызывает еще большие изменения в тканях. Слишком продолжительная фиксация приводит к значительному уплотнению материала, что в дальнейшем затрудняет его обработку. Для каждого конкретного вида исследования подбирают наиболее приемлемый фиксатор.

Полноценная фиксация материала обеспечивается при соблюдении ряда требований.

1. После вырезки кусочка ткани  его немедленно погружают в фиксатор;

2. Объем фиксатора должен превышать  объем фиксируемого материала в 10 — 20 раз, так как тканевая жидкость может существенно изменить концентрацию фиксатора;

3. В том случае, если цвет фиксатора  изменяется после погружения в него кусочков ткани, фиксатор необходимо немедленно сменить;

4. Недопустимо повторное использование  фиксаторов;

5. Для каждого фиксатора следует  соблюдать установленное время фиксации. Длительное пребывание материала возможно лишь в некоторых фиксаторах, например 10 % нейтральном формалине, жидкости Буэна [24].

Для фиксации лучше использовать емкости с широким горлом, чтобы не возникло проблем с извлечением фиксированного материала. Равномерность фиксации некоторых рыхлых тканей, например легочной, достигается помещением их на дно банки, а поверх них — прокладки из слоя марли или ваты.

Чаще материал фиксируют при комнатной температуре, но для некоторых видов исследования (гистохимических, электронно-микроскопических и др.) необходимо проводить фиксацию при 4 °С. Материал срочных биопсий фиксируют при повышенной температуре фиксатора.

В экспериментальных исследованиях применяют также прижизненный перфузионный метод фиксации и его сочетание с обычным погружением в фиксирующую жидкость [14,15].

 

 

2.2. Краткая характеристика фиксирующих жидкостей и правила работы с ними

2.2.1. Формалин

Основным, широко применяемым фиксатором служит формалин, представляющий собой 40 % раствор формальдегида. Из него готовят нейтральный (забуференный до pH7,0) 10—12 % формалин. Для этого в банку с 40 % формалином засыпают карбонат кальция или магния либо смесь этих солей — доломит из расчета 100 г на 1 л формалина. Для получения 10 % нейтрального формалина через 24 ч к 1 части 40 % нейтрального формалина добавляют 9 частей водопроводной воды. Продолжительность фиксации 24 — 48 ч при 20 °С.

Универсальным фиксатором, пригодным для гистологических и большинства гистохимических исследований, является нейтральный формалин по Лилли:

A. 100 мл 40 % формалина + 900 мл дистиллированной воды.

Б. 4 г дигидроортофосфата натрия моногидрата (однозамещенного фосфата натрия).

B. 6,5 г гидроортофосфата  натрия (двузамещенного фосфата натрия).

Если на дне банки с 40 % формалином образовался осадок белого цвета (параформальдегид), то его можно растворить, подогрев до 70 — 80 °С (в вытяжном шкафу!), и использовать для фиксации. Очищенный коммерческий параформальдегид применяют как составную часть многих фиксаторов для гистохимических и электронно-микроскопических исследований [16].