Morfológiai változások a kardiomiocitákban, a kapillárisokban és az innervációban
édition scientifique VVB LAUFERSWEILER VERLAG VVB LAUFERSWEILER VERLAG STAUFENBERGRING 15 D-35396 GIESSEN Tel: 0641-5599888 Fax: -5599890 [email protected] www.doktorverlag.de 9 8 3 979-38 9 5 CARINA GRUBER MORPH. VÁLTOZÁSOK A SZÍV HIPER- ÉS ATROFIÁBAN Morfológiai változások a kardiomiocitákban, a kapillárisokban és az innervációban az egér szívének táplálkozási hiper- és atrófiája esetén CARINA GRUBER INAUGURÁLIS ÉRTEKEZÉS Dr. med. állatorvos. a Giessen-i Justus Liebig Egyetem Állatorvosi Tanszékén 9 5 9 0 0 2 tudományos kiadvány VVB VVB LAUFERSWEILER VERLAG
A mű minden részében szerzői jogi védelem alatt áll. Bármilyen felhasználás nem engedélyezett a szerző vagy a kiadó írásos beleegyezése nélkül. Ez különösen vonatkozik a sokszorosításra, a fordításokra, a mikrofilmezésre, valamint az elektronikus rendszerek tárolására és feldolgozására. 1. kiadás 2012 Minden jog fenntartva. A kiadvány egyetlen része sem a Szerző, sem a Kiadó előzetes írásbeli engedélye nélkül nem reprodukálható, nem tárolható lekérési rendszerben, vagy továbbítható semmilyen formában vagy bármilyen módon, elektronikusan, mechanikusan, fénymásolással, rögzítéssel vagy más módon. 1. kiadás, 2012, 2012: VVB LAUFERSWEILER VERLAG, Giessen
A Justus Liebig Egyetem Állatorvosi Anatómiai, Szövettani és Embriológiai Intézetéből Gießen Témavezető: Prof. Dr. Martin Bergmann, valamint a Justus Liebig Egyetem Anatómiai és Sejtbiológiai Intézete Gießen Anatomy 1 Témavezető: PD. Dr. Christian Mühlfeld Morfológiai változások a kardiomiocitákban, a kapillárisokban és az innervációban az étrenddel összefüggő hiper- és atrófia esetén az egér szívében INAUGURIS ÉRTEKEZÉS a dr. med. állatorvos. a Justus Liebig University Giessen állatorvosi tanszékén, Carina Gruber állatorvos Heilbronn Giessen 2011-től
A Justus Liebig Egyetem Állatorvos-tanszékének jóváhagyásával Gießen dékán Prof. Dr. Dr. H. c. Kramer M. recenzens Prof. Dr. M. Bergmann Prof. Dr. C. Mühlfeld Disputation Day, 2012. január 30
Tartalom Oldal Táblázatok Az I. III. Ábrák felsorolása 1. Bevezetés 1 1.1 A szív anatómiája emlősökben 1 1.1.1 A szív finom és ultraszerkezete 1 1.1.2 A szív idegrendszerének finom és ultrastruktúrája 4 1.2. Irodalmi áttekintés 8 1.2.1 Morfológiai változások a szívben hiper- és atrófiával 8 1.2.1.1 Miokardiális összetétel és miociták 8 1.2.1.2 Kapillárisok 10 1.2.1.3 Innerváció 11 1.2.2 A szív funkcionális rendellenességei hiper- és atrófia következtében 12 1.2.2.1 Szívműködés 12 1.2.2.2 Az autonóm idegrendszer működése 13 1.3 A munka kérdései és céljai 14 2. Anyag és módszerek 16 2.1 Állatmodellek és szövetek előkezelése 16 2.1.1 Állatmodellek 16 2.1.2 A szív előkészítése szövetbeágyazásra és mikroszkópiára 19 2.2 Szövetbeágyazás 21 2.2.1 . Epon beágyazás 21 2.2.2 Paraffin beágyazás 22 2.2.3 Fagyasztásos beágyazás 24
2.3 Módszerek az egyes paraméterek értékelésére 24 2.3.1 Immunhisztokémia 24 2.3.1.1 Immunoperoxidáz módszer 24 2.3.1.2 Immunfluoreszcencia 26 2.3.2 A specifikus paraméterek áttekintése 27 2.3.3 Az egyes paraméterek kiszámítása 30 2.3.3.1 A test és a szív méretei 30 2.3.3.2 A szívizom összetétele 30 2.3.3.3 Kardiomiociták 33 2.3.3.4 Kapillárisok 34 2.3.3.5 Innerváció 35 2.4 Statisztikák 42 3. Eredmények 43 3.1 Minőségi értékelés 43 3.1.1.Fénymikroszkópos értékelés 43 3.1.2 Elektronmikroszkópos értékelés 43 3.2 Kvantitatív eredmények 48 3.2 .1 Állatkísérleti csoport elhízása 48 3.2.1.1 A test és a szív méretei 48 3.2.1.2 A szívizom összetétele 48 3.2.1.3 Kardiomiociták 49 3.2.1.4 Kapillárisok 49 3.2.1.5 Innerváció 49 3.2.2 Az állatok kísérleti csoportjának alultápláltsága 54 3.2.2.1 A test és a szív méretei 54 3.2.2.2 A szívizom összetétele 54 3.2.2.3 Kardiomiociták 54 3.2.2.4 Kapillárisok 55 3.2.2.5 Innerváció 55
4. Megbeszélés 59 4.1 A módszer kritikája 59 4.1.1. Állatkísérletek 59 4.1.2 Mintavétel 61 4.1.3 A minták rögzítése, beágyazása és feldolgozása 62 4.1.4 Sztereológiai módszer 68 4.1.4.1 A szövet orientációja 70 4.1.4.2 Vizsgálati rendszerek 70 4.1.4.3 A minta mérete 71 4.1. 4.4 További sztereológiai szempontok 71 4.2 Az eredmények megbeszélése az irodalom adataihoz képest 73 4.2.1 Elhízás 73 4.2.1.1 A szív hipertrófiájának kialakulása 73 4.2.1.2 A bal kamra és a testtömeg aránya 76 4.2.1.3 Miokardium és kardiomiociták 77 4.2.1.4 Kapillárisok 82 4.2.1.5 Innerváció 84 4.2.2 Alultápláltság 87 4.2.2.1 A szív atrófiájának kialakulása 87 4.2.2.2 A bal kamra és a testsúly aránya 87 4.2.2.3 Miokardium és kardiomiociták 89 4.2.2.4 Kapillárisok 92 4.2.2.5 Innerváció 93 4.3 Kitekintés 94 5. Összefoglalás 95 6. Irodalomjegyzék 97
7. Anyagáttekintés 117 7.1 Felhasznált anyagok 117 7.1.1 Vegyszerek 117 7.1.2 Sera 118 7.1.3 Elsődleges antitestek 119 7.1.4 Szekunder antitestek 119 7.1.5 Egyéb anyagok 119 7.2 Pufferek és oldatok 120 8. 123. függelék
3.4. Táblázat: Az 52 paraméterek egyedi eredményeinek áttekintése az elhízott állatok kapillárisai és a hozzájuk tartozó kontrollállatok tekintetében 3.5 táblázat. Az 52 paraméterek egyedi eredményeinek áttekintése az elhízott állatok és a hozzájuk tartozó kontroll állatok beidegzése tekintetében 3.6. Táblázat A paraméterek egyes eredményeinek áttekintése az 56 Az alultáplált állatok és a hozzájuk tartozó kontrollállatok test- és szívméretei 3.7. Táblázat Az alultáplált állatok és a hozzájuk tartozó kontrollállatok szívizom-összetételére vonatkozó paraméterek egyedi eredményeinek áttekintése 3.8. Kontrollállatok 3.9. Táblázat Az alultáplált állatok kapillárisainak 57 és a kapcsolódó kontrollállatokra vonatkozó paraméterek egyedi eredményeinek áttekintése 3.10. Táblázat A P az alultáplált állatok és a kapcsolódó kontrollállatok beidegzésével kapcsolatos paraméterek II
Az ezzel összefüggő beidegződés változásait eddig nagyon nem megfelelően vizsgálták. A magas vérnyomás okozta hipertrófiás jobb kamrával rendelkező patkányoknál már említett vizsgálatban a myocyták morfológiai hiperinnervációját találták szimpatikus idegrostokkal (Kimura és mtsai 2006), valamint az idegrendszer morfológiai vizsgálatában a daganat cachexia miatt atrófiás szívű egerekben, a szívidegszálak (Mühlfeld és mtsai 2011). Jelen tanulmány célja a bal kamra különféle rekeszeinek szerkezeti jellemzése volt az étrenddel összefüggő hiper- és atrófia kapcsán. A szív táplálkozással összefüggő hiper- és atrófiájának beidegzését először kvantitatív módon rögzítették, és a három rekesz kardiomiocita, kapilláris és innerváció is először kapcsolódott egymáshoz. Az adatokat fény- és elektronmikroszkóppal gyűjtöttük sztereológia alkalmazásával. A következő paramétereket határoztuk meg részletesen: - A miociták és organelláik térfogata - A kapillárisok teljes hossza - Az axonok teljes hossza 15
cukorbetegségben szenvedett. Ebből a célból az összes állatot (a kontroll állatokat is beleértve) hat órára megfosztották élelmétől, majd lemérték őket, és további hat órányi éhezés után a vénás vér segítségével meghatározták a vércukorszintet (Accu Check). Ezután az állatoknak intraperitoneálisan 10 μl/testtömeg-tömeg% 10% -os glükóz-oldatot injektáltunk, és a vércukorszintet 30, 60 és 120 perc után ismét regisztráltuk. Amint az alábbi táblázatból látható, a kontroll csoporthoz képest nincs különbség, ezért feltételezhető, hogy az állatok az áldozatkészítés idején nem szenvedtek cukorbetegségben (2.1. Ábra). Az állatokat izofluránnal történő belélegzéssel altattuk, majd a nyakukat elszakítva felöltük őket. 2.1. Táblázat: Az elhízás csoportba tartozó állatok és a hozzájuk tartozó kontroll csoport testtömege és a bal kamra súlya. A két csoport közötti különbség szignifikancia határa p