Холодовой стресс приводит к повышению в миокарде уровня вазоконстрикторов (эндотелина-1). В миоцитах сосудов микроциркуляторного русла сердца происходит снижение экспрессии рецепторного аппарата эндотелина В типа, а в кардиомиоцитах происходит повышение уровня экспрессии рецепторов эндотелина А типа. Длительная гипотермия вызывает снижение концентрации молочной кислоты в кардиомиоцитах, резкое уменьшение уровня энергетических субстратов, повышение активности ферментов гликолиза (лактатдегидрогеназы, альдолазы) [20, 21].
Эпинефрин оказывает выраженный инотропный эффект на сердечную мышцу, но в состоянии гипотермического поражения его эффект резко снижается. Когда происходит снижение температуры внутренней среды менее 22,0°С введение эпинефрина приводит к формированию и распространению в миокарде хаотично распространяющихся импульсов. Данные процессы могут приводить к развитию фибрилляции и трепетания желудочков [22].
В миокарде гипотермические морфологические изменения можно разделить на две группы: интерстициальные (стромально-паренхиматозные) и сосудистые. Длительное общее охлаждение оказывает негативное влияние на сердечную мышцу экспериментальных животных (кроликов) и приводит к повреждению миофибриллярного аппарата клеток: сорколемма, обращенная к сосудам микроциркуляторного русла, становится волнообразной, расширяются межфибриллярные пространства, определяются зоны разрыхления, зоны набухания кардиомиоцитов, в саркоплазме начинают образовываться вакуоли с прозрачным содержимым, происходят морфологические перестройки в митохондриях (набухание митохондрий, исчезновение крист, появляются признаки полной деструкции органелл) [13].
Гипотермия в сочетании с гипоксией оказывает еще более выраженное повреждающее действие на кардиомиоциты, что сопровождается деструкцией сократительных кардиомиоцитов, просветлением (гипохромией) саркоплазмы. Данные кардиомиоциты имеют тонкие гиперхромные ядра. Гипохромия связана с деструкцией и деградацией миофибрилл, что проявляется в снижении плотности продольной исчерченности и размытости поперечной исчерченности. У части кардиомиоцитов миофибриллы разобщены. Часть кардиомиоцитов полностью теряют продольную и поперечную исчерченность, при этом видны хаотично расположенные фрагменты миофибрилл. Наблюдаются полосы пересокращения. Вставочные диски между ними расширены, разрыхлены с признаками отека. В интерстициальном пространстве видны признаки отека и набухания, клеточная инфильтрация. Определяются признаки поражения микроциркуляторного русла: признаки деструкции капилляров, отек и сужение стенок артериол, выявляется клеточная инфильтрация. Мышечная оболочка сосудов - с признаками отека и набухания, ядра миоцитов расположены эксцентрично, беспорядочно, под разными углами по отношению к просвету сосуда. Эритроциты в просвете сосудов имеют признаки лизиса [23].
Скоропостижная сердечная смерть сопровождается следующими морфологическими изменениями в миокарде: фрагментацией, лизисом, глыбчатым распадом клеток, появлением волнообразной деформации и извитости, образованием полос пересокращения, развитием контрактурных изменений. Смерть от холодовой травмы будет характеризоваться следующими морфологическими изменениями: кардиомиоциты потеряют свою исчерченность, часть кардиомиоцитов будет подвержена распаду и лизису, ядра некоторых кардиомиоцитов подвергнутся распаду, на более поздних стадиях клетки будут сливаться в пласты [24].
Гипотермическое повреждение приводит к реактивным изменениям тучноклеточной популяции сердечной мышцы (отмечаются гипертрофические изменения, увеличение количества дегранулирующих клеток на ранних стадиях эксперимента, активация процессов перемещения клеток из сосудистого русла на поздних стадиях эксперимента), что доказывает особую роль тучных клеток в процессах ранней адаптации [25].
Отдельного внимания и дальнейшей разработки заслуживают работы, посвященные изучению негативного влияния холода на ядро и генетический аппарат клетки. Результаты исследований доказывают, что низкие температуры оказывают повреждающее действие на ядерный аппарат клеток экспериментальных животных. В ряде работ доказано, что ядерный аппарат печени крыс претерпевает явные морфологические изменения: происходят снижение количества двухведерных гепатоцитов, изменение (снижение) основных морфофункциональных и морфометрических характеристик ядер (площади, периметра, диаметра и др.), снижение индекса накопления ДНК, увеличение доли гетерохроматина в ядре [26, 27].
Заключение
Анализируя результаты многих исследований, можно сделать вывод, что низкая температура оказывает выраженный отрицательный эффект на миокард и приводит к запуску каскада химических, морфологических процессов реорганизации. Данные процессы требуют глубокого изучения молекулярных механизмов. Известные морфологические критерии действия холода на сердце являются больше диагностическими критериями для судебно-медицинских экспертов и позволяют лишь констатировать смерть от переохлаждения, не давая информации о том, как происходило охлаждение по степени интенсивности и скорости охлаждения, не дифференцируя при этом, произошло ли охлаждение в воздушной или в водной среде. Абсолютно не изученным с морфологической точки зрения и требующим дальнейшего изучения остается механизм развития адаптивных реакций, в основе которых, несомненно, лежит уровень функциональной активности органелл клетки и клеточного ядра.
Список литературы
1. Хапкина А.В., Карасева Ю.В., Киреев С.С., Светлова С.Ю., Дронова Е.В. Холодовая травма // Вестник новых технологий. 2017. № 1. [Электронный ресурс]. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2017-1/2-14 (дата обращения: 10.01.2022).
2. Шаповалов К.Г. Отморожение в практике врача анестезиолога-реаниматолога // Вестник анестезиологии и реаниматологии. 2019. Т. 16. № 1. С. 63-68.
3. Михайленко М.И., Шаповалов К.Г., Мудров В.А. Прогнозирование осложнений у пациентов с местной холодовой травмой // Вестник Национального медико-хирургического Центра им. Н.И. Пирогова. 2020. Т. 15. № 2. С. 92-97.
4. Филиппенкова Е.И., Голенкова Н.Г., Кулахметова Н.Ф., Андрущенко Д.В. Микроморфологические изменения в миокарде при воздействии на организм низкой температуры // Вопросы судебной медицины, медицинского права и биоэтики: сборник научных трудов. Самара, 2011. С. 78-81.
5. Асмолова Н.Д., Ривенсон М.С. Микроскопические изменения миокарда при смерти от действия низкой температуры // Судебно-медицинская экспертиза. 1982. № 4. С. 28-29.
6. Григорьев Е.В., Шукевич Д.Л., Плотников Г.П., Тихонов Н.С. Терапевтическая гипотермия: возможности и перспективы // Клиническая медицина. 2014. № 9. С. 9-16.
7. Бычкова Л.Г., Бабанкова Д.Г. Терапевтическая гипотермия в неонатологии // Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2020. № 65 (4). С. 227-228.
8. Деревягина О.С., Нароган М.В., Пекарева Н.А. Острое повреждение почек у недоношенных новорожденных (обзор литературы) // Неонатология: новости, мнения, обучение. 2021. Т. 9. № 1. С. 42-49.
9. Еськов В.М., Белощенков Д.В., Башкатова Ю.В., Илященко Л.К. Параметры кардиоинтервалов испытуемых в условиях гипотермии // Экология человека. 2018. № 10. С. 39-45.
10. Арокина Н.К., Лучаков Ю.И., Зилов В.Г., Несмеянов А.А. Восстановление работы сердца у крыс и снижение температурного порога его остановки посредством искусственной вентиляции легких в условиях глубокой гипотермии // Вестник новых медицинских технологий. 2019. № 1. [Электронный ресурс]. URL: http:// www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2019-1/e2019-1.pdf; (дата обращения: 10.01.2022).
11. Хадарцева К.А., Борисова О.Н., Троицкий М.С. Гомеостатические механизмы при холодовом стрессе (обзор публикаций сотрудников медицинского института) // Вестник новых медицинских технологий. 2019. № 5. [Электронный ресурс]. URL: http:// www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2019-5/e2019-5 (дата обращения: 10.01.2022).
12. Луценко М.Т. Луценко М.М. Морфофункциональная характеристика миокарда кроликов, подвергавшихся общему охлаждению // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2009. № 4-5. С. 116-118.
13. Луценко М.Т., Луценко М.М., Шматок М.И. Повреждающее действие низких температур на миофибриллы кардиомиоцитов // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2013. № 48. С. 72-75.
14. Заднипряный И.В., Третьякова О.С., Сатаева Т.П. Исследование антиоксидантной активности и кардиопротекторного эффекта реамберина и цитофлавина в условиях гемической гипоксии у новорожденных крысят // Архив патологии. 2015. № 77 (6). С. 39-44.
15. Заднипряный И.В., Третьякова О.С., Сатаева Т.П. Патоморфологические изменения миокарда крыс при воздействии гипобарической холодовой гипоксии // Оперативная хирургия и клиническая анатомия. 2019. Т. 3. № 2. С. 13-18.
16. Балыкин М.В., Каркобатов Х.Д. Системные и органные механизмы кислородного обеспечения организма в условиях гипоксии // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2012. № 98 (1). С. 127-136.
17. Gonzalez A., Schelbert E.B., Diez J., Butler J. Myocardial Interstitial Fibrosis in Heart Failure. Journal of the American College of Cardiology. 2018. P. 1696-1706.
18. Мамадалиев Н.И., Саатов Т.С., Хайбулина З.Р., Умеров О.И. Динамика фосфолипидного состава сердечных тканей как основа для формирования толерантности к гипоксии // Вестник Ташкентской медицинской академии. 2014. № 1. С. 25-31.
19. Fukumoto K., Takenaka H., Koga Y., Hamada M. Effect of prolonged hypothermia ischemia on myocardial sarcoplasmic reticular calcium transport. Cardiovascular Research. 1990. Vol. 24 (3). P. 169-175.
20. Wang H., Hollingsworth J., Mahler S., Arnold T. Diffuse ST segment depression from hypothermia. International Journal of Emergency Medicine. 2010. Vol. 3 (4). P. 451-454.
21. Haheim B., Kondratiev T., Dietrichs E.S., Tveita T. Thebeneficial hemodynamic effects of afterload reduction by sodium nitroprusside during rewarming from experimental hypothermia. Cryobiology. 2017. P. 75-81.
22. Халиков А.А., Саперовская В.Е., Сагидуллин Р.Х. Дифференциальная диагностика смерти от гипотермии и от внезапно проявившихся заболеваний сердца по микроморфологическим признакам // Медицинский вестник Башкортостана. 2017. № 12 (6). C. 50-56.
23. Заднипряный И.В., Сатаева Т.П., Третьякова О.С. Патоморфологические изменения миокарда крыс при воздействии гипобарической холодовой гипоксии // Оперативная хирургия и клиническая анатомия. 2019. № 3(2). С. 13-18.
24. Бобров И.П., Лепилов А.В., Долгатов А.Ю., Корсиков Н.А., Гулдаева З.Н., Крючкова Н.Г., Соседова М.Н., Долгатова Е.С., Лушникова Е.Л., Бакарев М.А. Тучные клетки при воздействии гипотермии // Современные проблемы науки и образования. 2021. № 5. [Электронный ресурс]. URL: https://sdence-education.m/m/artide/view?id=31160 (дата обращения: 10.01.2022).
25. Бобров И.П., Лепилов А.В., Гулдаева З.Н., Долгатов А.Ю., Алымова Е.Е., Крючкова Н.Г., Лушникова Е.Л., Молодых О.П. Тучноклеточная инфильтрация легких крыс после гипотермии // Современные проблемы науки и образования. 2019. № 1. [Электронный ресурс]. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=28446 (дата обращения: 10.01.2022).
26. Бобров И.П., Лепилов А.В., Крючкова Н.Г., Долгатов А.Ю., Гулдаева З.Н., Орлова О.В., Шепелева Н.В., Лушникова Е.Л., Бакарев М.А., Молодых О.П. Морфофункциональная характеристика ядер гепатоцитов печени крыс после воздействия гипотермии // Современные проблемы науки и образования. 2019. № 6. [Электронный ресурс]. URL: https://science-education.m/m/artide/view?id=29375 (дата обращения: 10.01.2022).
27. Бобров И.П., Лепилов А.В., Долгатов А.Ю., Крючкова Н.Г., Бакарев М.А. Влияние среды охлаждения на плоидометрические параметры гепатоцитов белых крыс // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2019 Т. 167. № 2. С. 163-168.