DISTRIBUTION OF PGP 9.5-IMMUNOPOSITIVE NERVE FIBERS IN HUMAN HEART

Abstract


Using immunohistochemical reaction for PGP 9.5, three nerve plexuses were found in the anterior wall of the left ventricle of man. The first is represented by nerve trunks from myelinated and non-myelinated fibers and non-fleshy myelinated fibers and is located in the ventricular epicardium. The nerve fibers of the trunks penetrate the myocardium. They form a second plexus. It has a high density and consists of PGP 9.5 — positive preterminal and terminal fibers. Supporting cells accompany them. Specialized nerve terminations are located between cardiomyocytes and capillaries. Third plexus is localized in the endocardium. Its preterminal and terminal branches are located directly under the endothelium. They occupy a large area on the border with the cavity of the left ventricle. Based on the fact that the described plexus includes PGP 9.5 and some morphological criteria (presence of characteristic nerve fibers arborization, the presence of specialized nerve endings and supporting cells), it is concluded that all three nerve plexuses are the afferent sensory apparatus of the left ventricle of the human heart. The function of these receptors is discussed.

Введение. В последние годы иммуногистохимичес-кие методы, наряду с классическими, начинают завоевывать ведущую роль в гистологии. Обладая высокой чувствительностью, они используются в качестве методов молекулярного анализа внутриклеточных струк тур, изучения продуктов экспрессии генов, процессов пролиферации, апоптоза и дифференцировки тканей в норме и при патогистологической диагностике. На протяжении ряда лет многие из этих методов, такие как реакция на периферин (ПРФ), синаптофизин 62 МЕДИЦИНСКИЙ АКАДЕМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2013 г., ТОМ 13, № 1 (СФ), нейрофиламенты (НФ), тирозингидроксилазу (ТН), успешно используются в лаборатории функциональной морфологии центральной и периферической нервной системы [1-4] отдела общей и частной морфологии для изучения иммуногистохимического статуса нервных аппаратов воздухоносных путей легких, поджелудочной железы, артериальных и венозных сосудов, а также сердца крысы. Имеющиеся в литературе данные, полученные с помощью этих методов, показывают, что нервные аппараты в тканях сердца млекопитающих распределены неравномерно [3, 5-7]. Значительная плотность расположения аксонов, содержащих синаптофизин и нейрофиламенты, отмечена в миокарде сердца в области входа и выхода магистральных сосудов: полых вен, аорты, легочного ствола, в области атриального синуса, в миокарде ушка как правого, так и левого предсердий, в глубоких слоях миокарда предсердий. Значительно меньшее количество их было найдено в миокарде желудочков. Установлено, что с помощью одних маркеров (НФ и ПРФ) в сердце животных выявляются в основном нервные клетки интрамуральных ганглиев и их проводниковые отделы (нервные стволики, пучки, отдельные нервные волокна), с помощью других (на СФ) — преимущественно синаптические терминали эфферентных постганглионарных симпатических и парасимпатических вегетативных нервных волокон, а также перицеллюлярные синаптические аппараты преганглионарных аксонов вокруг нейронов сердца, а на ТН — катехоламинергические синаптические терминали, связанные в основном с сосудами, а также симпатические нейроны и хромаффинные клетки параганглиев [4]. Вопрос об иммуногистохимической идентификации пептидов, ко-локализованных в афферентных рецепторных структурах сердца, остается малоизученным и дискуссионным. Согласно данным литературы на эту роль в определенной степени претендуют: SP (субстанция Р), CGRP (кальцитонин-ген родственный пептид) и PGP 9.5 (протеинген-продукт 9.5) [8, 9]. Цель настоящей работы: изучить топографию распределения и морфологию нервных аппаратов в желудочке сердца человека с помощью иммуноци-тохимического метода выявления PGP 9.5. Материалы и методы исследования. В работе использовали аутопсийный материал, полученный из архива гистологического отделения Бюро судебной медицинской экспертизы Санкт-Петербурга (3 случая). Материал был фиксирован в 10% растворе формалина. Гистологический анализ проводили на парафиновых срезах толщиной 5-7 и 15-30 мкм. Для иммуногистохимической идентификации нервных волокон использовали кроличьи поликлональные антитела к протеин-ген-продукту 9.5 (PGP 9.5) (1: 200, Spring Bioscience, США). В качестве вторичных реагентов применяли реактивы из набора Super Sensitive PolymerHRP Detection Kit HRP/Dab (Bio Genex, США). Часть препаратов подкрашивали гематоксилином или толуидиновым синим. Результаты исследования. На гистологических препаратах видно, как от располагающегося в эпикарде широкопетлистого нервно-сосудистого сплетения отходят по направлению к миокарду под прямым углом ветви коронарных артерий и сопровождающих их нервных стволов. В субэпикардиальном слое миокарда они делятся на более мелкие кровеносные сосуды и пучки нервных волокон диаметром от 30 до 50 мкм. На поперечных срезах видно, что нервные пучки, находящиеся вблизи артерий, имеют, как правило, округлую форму, окружены собственной соединительной тканью (эпиневрием) и состоят из равномерного диаметра безмиелиновых PGP-93-иммуноположи-тельных аксонов, окрашивающихся в черно-коричневый цвет. Другая часть нервных волокон, непосредственно связанная со стенкой сосудов и локализующаяся в адвентиции, на границе с гладкомышечными клетками, представляет собой сеть — nervi vasorum. Интересно отметить, что по мере удаления от поверхности эпикарда вглубь миокарда наблюдается трансформация этих округлой формы нервных стволиков и пучков. Они утрачивают соединительнотканную эпинев-ральную оболочку и резко уплощаются, приобретая вид лент, причем уплощение настолько сильно, что в некоторых случаях в них удается определить даже число аксонов (от 10 до 20 в мелких и до 100-150 в крупных пучках). В субэпикардиальном — поверхностном слое миокарда — нервные пучки следуют в поперечном направлении относительно продольных мышечных волокон, оплетая их наподобие прутьев корзинки (рис. 1, а, б). Затем нервные волокна пучков веерообразно расходятся и под острым углом устремляются вглубь миокарда, где дихотомически делятся и образуют различной плотности нервную сеть. Наиболее богато иннервированной оказалась центральная часть миокарда желудочка. Здесь с помощью использованной иммуногистохимической методики обнаружена селективно выявляющаяся плотная трехмерная нервная сеть (рис. 2). Ее элементы представлены тонкими, неравномерного диаметра (от 0,5 до 2 мкм), окрашивающимися в черно-коричневый цвет волокнами, которые повторяют ход следования мышечных пучков и отдельных миокардиальных волокон. Нередко можно было видеть, как часть нервных волокон, неоднократно делясь, образует короткие МЕДИЦИНСКИЙ АКАДЕМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2013 г., ТОМ 13, № 1 63 а б в Рис. 1. Уплощенные пучки PGP 9.5-иммуноположительных нервных волокон на границе эпикарда и миокарда: а, б — в поперечном сечении; в — в продольном сечении. Иммуногистохимическая реакция на PGP 9.5. Ув. 400. женно на значительном расстоянии друг от друга, имеют вытянутую, веретеновидную форму и одно маленькое ядрышко. В области претерминальных и терминальных отделов волокон форма ядер нейролеммо-цитов заметно изменяется. Они увеличиваются в диаметре, интенсивнее окрашиваются и приобретают округлую или сферическую форму. В их ядрах различаются одно-два плотных ядрышка. Рис. 2. Общий вид распределения PGP 9.5-иммуноположительных терминалей в миокарде (М) и эндокарде (Э) левого желудочка. Иммуногистохимическая реакция на PGP 9.5. Ув. 100. или длинные древовидные структуры, заканчивающиеся мелкими и крупными шаровидными, или булавовидными утолщениями, или различной формы пластинчатыми образованиями. По морфологии они очень сходны с известными нервными окончаниями рецепторных аппаратов, описанными в других тканях и органах. В этой области миокарда часто встречаются также рецепторные структуры, образованные короткими боковыми веточками, располагающимися непосредственно по ходу проводниковой части нервного волокна (рис. 3, а). Обращает на себя внимание, что подавляющая масса PGP 9.5-иммунопозитивных волокон с их пре-терминальными и терминальными веточками теснейшим образом связана с кардиомиоцитами, интерстициальной соединительной тканью и эндотелием капилляров (рис. 3, б-г). При докраске тех же самых срезов толуидиновым или астровым синим видно, что PGP 9.5-иммунопозитивные веточки по ходу следования сопровождаются нейролеммоцитами. Последние хорошо идентифицируются данными красителями по форме и структуре ядра. Важно подчеркнуть, что вдоль проводниковой части PGP-иммунопозитивных волокон ядра нейролеммоцитов располагаются разре Рис. 3. Терминальные структуры PGP 9.5-иммуноположительных нервных волокон в центральной части миокарда стенки левого желудочка: а — длинное претерминальное нервное волокно с короткими концевыми арборизациями по ходу следования; б-г — нервные окончания и их взаимосвязь со вспомогательными клетками (стрелки); д — PGP 9.5-иммунопозитивные терминали, окружающие капилляр. Иммуногистохимическая реакция на PGP 9.5, докраска то-луидиновым синим. Ув. 1000. Таким образом, по нашему мнению, в участках разветвлений терминалей и непосредственной локализации нервных окончаний нейролеммоциты тран 64 МЕДИЦИНСКИЙ АКАДЕМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2013 г., ТОМ 13, № 1 сформируются в характерные для рецепторов вспомогательные клетки. По ходу тонких терминальных веточек, которые тесно прилежат к сарколемме мышечного волокна, иногда выявляются только одиночные ядра вспомогательных клеток, в то время как в эндомизии и интерстициальной соединительной ткани, находящейся между пучками кардиомиоци-тов, они группируются вокруг рецепторных окончаний (рис. 3, 6-г). Нередко приходилось наблюдать картины, когда содержащие PGP-9.5 терминальные веточки и нервные окончания находятся в тесной связи как с мышечным волокном, так и с эндотелием капилляра (рис. 3, д). Ответить на вопрос, имеются ли между упомянутыми тканевыми структурами синаптические контакты или их отделяет друг от друга тонкий слой цитоплазмы вспомогательных клеток и интерстиций, на светооптическом уровне затруднительно. В направлении эндокарда плотность капилляров и рецепторного нервного сплетения заметно уменьшается, а на границе миокарда и эндокарда те и другие практически исчезают. Совершенно неожиданным для нас стало обнаружение в субэндотелиальном слое эндокарда желудочка четко выраженного локального нервного аппарата. Последний представлен (предположительно миелиновыми), от которых отходят многочисленные тончайшие боковые разветвления. В плоскости среза они образуют густое нервное сплетение, очень близко прилежащее к эндотелию просвета желудочка (рис. 4). Обсуждение результатов. Анализ литературы, посвященной вопросу афферентной иннервации сердца млекопитающих и человека, показывает, что большинство работ на эту тему выполнено российскими учеными с помощью классических нейроги-стологических методов (главным образом, импрегнации серебром и суправитальной окраски метиленовым синим) [10-15]. Получены убедительные доказательства обильной афферентной иннервации сердца, описаны рецепторные аппараты различных типов, дана их классификация. Отмечалось, что в предсердиях и межпредсердной перегородке количество чувствительных нервных окончаний преобладает над желудочками. Высказывалось мнение, что рецепторы в предсердиях неравномерно распределены в различных участках. По общему мнению, наибольшая концентрация рецепторных аппаратов сосредоточена в эпикарде и эндокарде предсердий [12, 15, 16]. Анализ литературы показывает также, что афферентная иннервация миокар- Нервно-сосудистое эпикардиальное сплетение Субэпикардиальное сплетение мерная терминальная нервная сеть миокарда Субэндотелиальное сплетение Эндотелий провсета желудочка Рис. 4. Схема трехмерной реконструкции нервных сплетений и нервных окончаний в миокарде и эндокарде. PGP 9.5-иммунопозитивными, интенсивно окраши- да сердца животных и человека в целом, и желудочвающимися в черный цвет, толстыми (диаметром ков в частности, по сравнению с предсердиями, 4-7 мкм), большой протяженности волокнами наименее изучена. Это объясняется как определен- МЕДИЦИНСКИЙ АКАДЕМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2013 г., ТОМ 13, № 1 65 ными особенностями тканевого строения желудочков, обусловленными большим объемом и плотностью расположения кардиомиоцитов и малым количеством соединительной ткани, по сравнению с предсердиями, так и необходимостью поиска специфических гистологических и иммуногистохимиче-ских методов селективного выявления афферентных аппаратов среди массы поперечно-исчерченной мускулатуры данного отдела сердца. Имеются лишь немногочисленные и разрозненные морфологические факты обнаружения чувствительных окончаний в миокарде желудочков, полученные с помощью электронного микроскопа [15, 17]. По данным авторов, претерминальные безмякотные рецепторные волокна проходят в тех же самых нервных тяжах ре-маковского типа, что и постганглионарные парасимпатические и симпатические аксоны, и поэтому их трудно идентифицировать. Субмикроскопически представлены морфологические различия терминальных структур в миокардиальном нервном сплетении: эфферентные варикозности определяются по наличию гранулярных (адренергические), либо аг-ранулярных (ацетилхолинэргические) синаптических пузырьков, а афферентные — по наличию скопления большого количества митохондрий и гранул гликогена [15, 17]. В этом отношении весьма перспективными могут оказаться, на наш взгляд, иммуногистохимические исследования. Однако они пока находятся на стадии разработки. Определенный интерес представляет работа литовских исследователей [18], которые изучали, к сожалению, только топографию эпикарди-ального сплетения и связанных с ним ганглиев предсердий и желудочков сердца у поросят с помощью гистохимической реакции на ацетилхолинэстеразу. Авторы выявили нервные стволы и пучки, формирующие поверхностное и субповерхностное сплетения, начиная от магистральных сосудов предсердий до верхушки желудочков, а также произвели подсчет общего количества ганглиев и нейронов в них. Отмечается, что по выраженности нервных сплетений и количеству ганглиев, локализующихся в эпикарде, предсердия существенно превосходят желудочки. Отличительной чертой нашей работы является то, что в ней мы применили иммуногистохимический метод выявления PGP 9.5, который был успешно использован ранее [8, 18] для демонстрации кустиковидных рецепторов в стенке плевры легкого обезьяны, а также нервных сплетений и рецепторов в тканях трахеи собаки. С помощью данного метода нам удалось селективно выявить нервные сплетения во всех трех оболочках левого желудочка сердца человека, характеризующихся различной плотностью распределения их в тканях. Установлено, что в эпикарде находится широкопетлистое поверхностное сплетение из различного диаметра нервных стволиков и пучков, состоящее из проводниковых в основном безмякот-ных нервных волокон. В субэпикардиальной области эти пучки уплощаются и под острым углом проникают в глубокие слои центральной части миокарда, и их ветвящиеся PGP 9.5-иммунопозитивные волокна образуют густую трехмерную терминальную сеть. На основании морфологических особенностей терминальные элементы этой сети представляют собой рецепторные образования, теснейшим образом связанные с миокардиальными волокнами и отчасти с капиллярами. По нашему мнению, многие из рецепторных структур относятся к несвободным афферентным окончаниям, так как снабжены вспомогательными клетками, а часть возможно синаптически связаны с кардиомиоцитами. Это предположение согласуется с единичными находками ряда авторов: Papka и соавт. [17], Швалев и соавт. [15], обнаружившими афферентные синаптические структуры на кардиомиоци-тах и свободные нервные окончания в интерстиции миокарда животных и человека на электронномикро-сопическом уровне. Функцию выявленных нервных аппаратов однозначно определить пока невозможно. Густая сеть рецепторных терминалей расположенных в централь -ной части миокарда выполняет, вероятно, несколько важных задач: первая — контроль степени сокращения или растяжения мышечных волокон, вторая — нейротрофическая и третья — апокриновая секреция регуляторных пептидов. Рецепторное сплетение эндокарда из PGP 9.5-положительных терминалей, располагающихся субэндотелиально, вероятнее всего, участвует в контроле уровня кровенаполнения желудочка и изменения давления на стадиях систолы и диастолы, а также обеспечивает нейротрофическую функцию по отношению к эндотелию и, вероятно, участвует в хеморецепции. Полученные новые данные о структурных основах иннервации миокарда сердца человека будут способствовать дальнейшему прогрессу в изучении функциональных характеристик вегетативной нервной системы сердца и ее участия в патологических процессах.

E I Chumasov

Research Institute of Experimental Medicine, North-West Branch of the Russian Academy of Medical Sciences

Email: iemmorphol@yandex.ru

E S Petrova

Research Institute of Experimental Medicine, North-West Branch of the Russian Academy of Medical Sciences

E G Sukhorukova

Research Institute of Experimental Medicine, North-West Branch of the Russian Academy of Medical Sciences

D E Korzhevsky

Research Institute of Experimental Medicine, North-West Branch of the Russian Academy of Medical Sciences

  1. Коржевский Д. Э., Гиляров А. В. Основы гистологической техники. — СПб.: СпецЛит, 2012. — 110 с.
  2. Коржевский Д. Э., Кирик О. В., Карпенко М. Н. Теоретические основы и практическое примененеие методов иммуногистохимии: руководство. — СПб.: СпецЛит, 2012. — 110 с.
  3. Чумасов Е. И., Петрова Е. С., Коржевский Д. Э. Иммуногистохимическое исследование иннервации сердца крысы // Морфология. — 2009. — Т. 135, № 3. — С. 51-58.
  4. Чумасов Е. И., Петрова Е. С., Коржевский Д. Э. Иммуноморфологический анализ иннервации хромаффинных клеток параганглиев артерий и сердца млекопитающих. Эволюционная биохимия и физиологи. — 2011. — Т. 4. — С. 325-331.
  5. Klemm M. F., Wallace D. J., Hirst G. D. Distribution of synaptic boutons around identified lying in the cardiac plexus of the guinea-pig // J. Auton Nerv Syst. — 1997. — Vol. 66, № 3. — Р. 201-207.
  6. Metz J., Gerstheimer F. P., Herbst M. Distribution of synaptophysin immunoreactivity in guinea-pig heart // Histochemistry. — 1986. — Vol. 86, № 2. — Р. 221-224.
  7. Park A. M., Armin S., Azarbal A. et al. Distribution of cardiac nerves in patients with diabetes mellitus: an immunohistochemical postmorten study of human hearts // Cardiovasc. Pathol. — 2002. — Vol. 11, № 6. — Р. 326-331.
  8. Ymamoto Y., Ootsuka T., Atoji Y., Suzuki Y. Morphological and quantitative study of the intrinsic nerve plexuses of the canine trachea as revealed by immunohistochemical staining of protein gene product 9.5 // The anatomical record. — 1998. — Vol. 250. — P. 438-447.
  9. Pintelon I., Brouns I., De Proost I. et al. Sensory receptors in the visceral pleura // Amer. J. of respiratory cell and molecular biology. — 2007. — Vol. 36. — P. 541-551.
  10. Лаврентьев Б. И. Теория строения вегетативной нервной системы (сборник трудов). — М.: Медицина, 1983. — 256 с.
  11. Плечкова Е. К. Реакция нервной системы организма на хроническое повреждение периферического нерва. — М.: Медгиз, 1961. — 256 с.
  12. Семенов С. П. Морфология вегетативной нервной системы и интерорецепторов. — Л.: Изд-во ЛГУ, 1965. — 160 с.
  13. Червова И. А. О нервных аппаратах правого предсердия // Докл. АН СССР. — 1955а. — Т. 103, № 2. — С. 321-324.
  14. Хабарова А. Я. Иннервация сердца и кровеносных сосудов. — Л.: Наука, 1975. — 167 с.
  15. Швалев В. Н., Сосунов А. А., Гуски Г. Морфологические основы иннервации сердца. — М., 1992. — 365 с.
  16. Ноздрачев А. Д., Чумасов Е. И. Периферическая нервная система. — СПб.: Наука, 1999. — 281 с.
  17. Papka R. E. Development of innervation to the ventricular myocardium of the rabbit // J. Mol. And Cell. Cardial. — 1981. — Vol. 13, № 2. — P. 217-228.
  18. Batulevicius D., Skripka V., Pauziene N., Pauza D. H. Topography of the porcine epicardiac nerve plexus as revealed by histochemistry for acetylcholinesterase // Auton Neurosci. — 2008. — Vol. 138, № 1-2. — P. 64-75.

Views

Abstract - 53

PDF (Russian) - 0

Cited-By


PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2013 Chumasov E.I., Petrova E.S., Sukhorukova E.G., Korzhevsky D.E.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies