MORFOFUNKTsIONAL'NOE SOSTOYaNIE DYKhATEL'NOY MUSKULATURY U LITs, STRADAYuShchIKh OZhIRENIEM

Abstract

При морфологическом исследовании секционного материала мышечной ткани диафрагмы и скелетной мускулатуры при ожирении выявлен ряд изменений в структуре волокон и системе кровообращения, особенно в микроциркуляторном русле. Во всех случаях основные патологические изменения в мышечной ткани проявлялись разволокнением миофибрилл и исчезновением поперечной исчерченности, истончением и деструкцией отдельных волокон с замещением фрагментов ткани жировыми клетками. Особенно это хорошо заметно в области микроциркуляторного русла, где сформировались островки жировой ткани, прослаивающие мышечные волокна, что, в свою очередь, приводило к снижению сократительной функции дыхательной мускулатуры.

Full Text

Ожирение — избыточное отложение жировой ткани в организме [5, 6]. По данным ВОЗ, более 30% населения в экономически развитых странах мира имеют массу тела, значительно превышающую норму, и число таких людей неуклонно растет из года в год. Согласно официальной статистике, в настоящее время 250 млн жителей планеты имеют диагноз ожирение и 1,1 млрд — избыточную массу тела. Таким образом, уже к 2015 г. их число возрастет соответственно до 700 млн и 2,3 млрд. Больше всего вызывает беспокойство факт увеличения числа тучных детей в возрасте до 5 лет — по всему миру оно превышает 5 млн. В США избыточная масса тела выявлена у 68% взрослого населения, у 40% детей, а 50% из них страдают ожирением. По всей Европе ожирением страдают около 50% и избыточной массой тела — около 20% населения, при этом Центральная и Восточная Европа — наиболее пострадавшие в этом смысле районы. В России ситуация чрезвычайно серьезная — избыточной массой тела страдают около 63% мужчин и 46% женщин [1, 3, 16]. Япония и Южная Корея имеют низкий показатель ожирения — 3 и 4% соответственно. В Индии ожирение распространено меньше, чем во всех других странах мира: 1% среди мужчин и 2% среди женщин (данные ВОЗ за 2008 г.). Ожирение ведет к развитию различных патологических состояний, прежде всего это заболевания эндокринной системы (метаболический синдром, сахарный диабет), сердечно-сосудистой системы (ишемическая болезнь сердца, артериальная гипертензия), онкология и т. д. Поэтому тема исследования ожирения и его профилактики становится актуальней с каждым годом, в том числе и для России. Причины развития ожирения разнообразны: от особенностей экологической обстановки и неправильного питания до нарушения обменных процессов в организме. Важную роль в развитии ожирения играют технический прогресс, темп жизни и высокий уровень внешних антропогенных воздействий на человека. При этом происходит нарушение приспособления организма к условиям жизни, и формируется так называемая биосоциальная аритмия. Биосоциальная аритмия — рассогласованность, несовпадение природных и социальных ритмов жизни человека. В ее основе лежат три основных фактора: повышенная нагрузка на нервную систему, сниженная физическая активность и нерациональное питание [2, 8, 12]. Кроме того, к причинам ожирения можно отнести генетическую предрасположенность. Скорее всего, семейный характер ожирения связан не только с наследственностью, но и с общими привычками в еде и образом жизни. При генетической предрасположенности ожирение проявляется редко без избыточного питания [14, 18]. Ожирение может развиваться и вторично на фоне заболеваний различных желез внутренней секреции. Например, при гипотиреозе вследствие пониженного рас ходования организмом энергии; при болезни Иценко— Кушинга, характеризующейся усилением глюконеогенеза и липогенеза. При различных патологических состояниях ЦНС: травмах, опухолях, при синдроме Прадера—Вили, оно связано с развитием полифагии в результате нарушения центральной регуляции пищевого рефлекса и т. д. Жировая ткань играет важную роль в нормальном развитии организма. Она начинает формироваться из адипо-цитов уже на 4-м месяце внутриутробного развития. К основным функциям жировой ткани относят обеспечение энергетическим субстратом организма, участие в терморегуляции и защите, депонирование жирорастворимых витаминов, связывание резервной воды и т. д. [11, 19]. Жировая ткань принимает участие в поддержании гомеостаза. Например, при крайней степени истощения подкожный жир сохраняется на подушечках пальцев и ягодицах. При этом адипоциты не исчезают, а резко теряют жировые включения и при восстановлении питания снова набирают их. Следует отметить, что в органах, обедненных жировой тканью, ряд ее функций выполняют отдельные клетки, богатые липидами. Например, в легких это макрофаги и альвеолоциты 2-го типа. Известно, что при развитии экспериментальных пневмокониозов синтезируемые липиды служат энергетическим субстратом при выработке и секреции сурфактантного комплекса, а также при последующей реутилизации. Жирные кислоты липидных капель при окислении обеспечивают энергией обменные процессы фагоцитирующих макрофагов, терморегуляцию альвеол, газообменную функцию респираторных отделов легких [7]. Эндокринная функция жировой ткани регулируется гипоталамо-гипофизарной системой с помощью нейромедиатора лептина, который выполняет роль циркулирующего фактора насыщения, регулирует активность выделения гормонов (ТТГ, СТГ, АКТГ, гонадотропины), изменяет чувствительность к инсулину в скелетных мышцах и печени. Иные эндокринные функции лептина связаны с его влиянием на костную ткань, иммунитет, ангиогенез, гемопоэз [9, 15]. Кроме того, известно, что жировая ткань обладает свойствами эндокринного органа. В жировой ткани происходит синтез различных гормонов и гормоноподобных веществ, медиаторов, цитокинов, хемокинов, которые действуют на местном и системном уровне. Основное значение в развитии ожирения принадлежит неполноценности центров гипоталамуса, регулирующих аппетит и приводящих к его повышению: человек употребляет большое количество еды и жидкости. При избыточном поступлении энергии с пищей липогенез превышает липолиз, что вызывает усиленное отложение триглицеридов в адипоцитах. При этом происходит увеличение их в размере. Гипертрофия адипоцитов является главным фактором ожирения. Установлено, что объем адипоцитов тесно коррелирует с показателем массы тела. При крайней степени ожирения масса жира в организме может увеличиваться в 10 раз. Вследствие избыточного поступления питательных веществ их излишки откладываются в виде жира в подкожной жировой клетчатке и других тканях. Это, в свою очередь, приводит к нарушению обмена веществ и развитию различных патологических состояний. Ожирение морфологически характеризуется накоплением нейтральных жиров в адипоцитах и формированием из них участков жировой ткани различной площади. Особенно часто жировая ткань формируется в соединительной ткани, сопровождающей сосуды и нервы. Жировому перерождению часто подвергаются мышечные ткани и печень при развитии атрофических процессов в них [4]. В жировых клетках микрокапельки нейтрального жира сливаются в одну гигантскую каплю, заполняющую всю цитоплазму. Этот жир в отличие от сложных фосфолипи дов клеточных мембран растворяется в спиртах, поэтому не виден при световой микроскопии. Ожирение способствует развитию и прогрессированию заболеваний различных органов и систем, прежде всего это сердечно-сосудистая и дыхательная системы. Очень важно оценить не только функциональное состояние системы, но и морфологические изменения, происходящие в тканях [13]. Основными органами, обеспечивающими процесс дыхания организма, являются диафрагма и межреберные мышцы. Поэтому важно знать, как меняются их состояние, а следовательно, и функция при ожирении. Целью нашего исследования стало изучение морфофункционального состояния диафрагмы и межреберных мышц у лиц, страдающих ожирением. Для гистологического исследования взяли 20 образцов секционного материала: 10 срезов диафрагмы и 10 срезов межреберных мышц у лиц, страдающих III степенью ожирения (4 мужчины и 6 женщин в возрасте от 45 до 60 лет, умерших в результате несчастного случая). Материал был взят через 2 ч после наступления смерти. Фиксацию проводили в нейтральном формалине, затем заливали в парафин и готовили срезы, которые окрашивали гематоксилином и эозином для морфологического анализа, а также по методу Ван-Гизона для выявления коллагеновых волокон соединительной ткани. Оценку осуществляли методом световой микроскопии при 120-, 300- и 600-кратном увеличении. Анализировали строение мышечных волокон: плотность, поперечную исчерченность миофибрилл, наличие деструктивных процессов (дегенерация, разво-локнение, лизирование, сохранность ядер). Кроме того, изучали состояние соединительной ткани (эндо и переми-зий) и структурно-функциональное состояние сосудистой системы, особенно микроциркуляторного русла. В результате проведенного морфологического исследования секционного материала мышечной ткани диафрагмы и скелетной мускулатуры выявили ряд изменений в структуре волокон, системе кровообращения, особенно в микроциркуляторном русле. В мышечных волокнах (симпласты) наблюдали частичную деструкцию и разволокнение миофибрилл, исчезновение поперечной исчерченности, лизис и отсутствие ядер. В других участках ткани мышечные волокна истончены, имели вид узких, обрывающихся лент со сниженной способностью окрашиваться. Отметили замену деструктивных волокон крупными жировыми клетками, особенно в области сосудов микроциркуляторного русла в соединительной ткани, где формируются островки жировой ткани, прослаивающие мышечные волокна (см. рис. на 2-й полосе обложки). Сосуды межмышечной соединительной ткани переполнены клетками крови, выражен стаз в капиллярах и венулах. Вокруг указанных сосудов, прилежащих к мышечным волокнам, между симпластами наблюдали отек и диапе-дезные кровоизлияния. В мышечной ткани иногда встречали незначительную инфильтрацию агранулоцитами крови. Патологические изменения в мышечной ткани возникают под воздействием нарушения микроциркуляции, повышенной проницаемости сосудистой стенки и отека. В результате этих нарушений развивается локальная дистрофия мышечной ткани, сопровождающаяся замещением ее жировой клетчаткой и естественным снижением сократительной функции. Таким образом, основные патологические изменения в мышечной ткани проявляются набуханием, гомогенизацией, разволокнением миофибрилл и исчезновением поперечной исчерченности, истончением и деструкцией отдельных волокон, замещением разрушенной ткани жировыми клетками, по-видимому, образующихся из клетокпредшественниц, циркулирующих в крови. А между мышечными волокнами формируются прослойки жировой ткани. Итак, ожирение способствует ухудшению функции дыхательной мускулатуры. C одной стороны, при ожирении повышается общая потребность организма в кислороде, с другой — происходит снижение податливости стенок грудной клетки при отложении жира вокруг ребер, а также связанное с этим затруднение в увеличении объема грудной клетки на вдохе. Для преодоления ригидности грудной клетки и сопротивления дыхательных путей затрачивается дополнительная энергия, возрастает работа дыхания, развиваются утомление и слабость дыхательной мускулатуры. Это приводит к развитию дисфункции диафрагмы, которая заключается в диспропорции соотношения длина/напряжение мышечных волокон вследствие их перерастяжения, что ограничивает ее экскурсию [17]. Цена дыхания — это доля кислорода, затраченного на работу дыхания. В норме она составляет менее 3% всего поглощенного организмом кислорода, а при ожирении может достигать 15% [10]. Таким образом, значительная часть полученного организмом кислорода не участвует в обмене веществ, а расходуется на получение кислорода из внешней среды. Это вызывает нарушение газового состава крови (гипоксия и гиперкапния) при ожирении, и степень тяжести этих нарушений, видимо, пропорциональна индексу массы тела. При этом снижение содержания кислорода в крови происходит за счет нарушения вентиляционно-перфузионных отношений. Утомление дыхательной мускулатуры на фоне развивающейся гипоксии на тканевом уровне, по-видимому, приводит к ишемии и венозному полнокровию, что, в свою очередь, провоцирует развитие дистрофии мышечной ткани и замещение ее жировой тканью. Помимо этого увеличивается количество жировых масс с образованием групп адипоцитов, прослаивающих мышечные волокна и формирующих очаги жировой ткани. Все вышеперечисленное неукоснительно вызывает ухудшение сократительной функции дыхательной мускулатуры при ожирении. Таким образом, при ожирении происходит нарушение микроциркуляции, которое, как известно, ведет к развитию местной гипоксии ткани. Из-за этого в мышечном волокне наблюдается нарушение обменных процессов, которые вызывают структурные изменения в виде жировой дистро- © КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2012 УДК 616.248:613.84 фии, истончения, лизирования миофибрилл и замещение их жировыми включениями. Кроме того, в перимизии начинают образовываться новые адипоциты, прослаивающие мышечные волокна и формирующие небольшие очаги жировой ткани. Данные изменения приводят к нарушению сократительной функции дыхательной мускулатуры.