диссертации / 21

В обеих обследованных группах размеры межмиофибриллярных митохондрий, оказались меньше, чем субсарколеммальных. При центральном стержне средняя площадь митохондрий составила в субсарколеммальной популяции 0,15±0,02 мкм2, а в межмиофибриллярной популяции 0,11±0,009 мкм2.

При митохондриальной миопатии в субсарколеммальной популяции средняя площадь составила 0,12±0,015 мкм2, а в межмиофибриллярной популяции

0,09±0,007 мкм2. На рисунке 55 приведены показатели дельта (∆) - разницы между значениями переменных средних площадей субсарколеммальных и межмиофибриллярных митохондрий, что демонстрирует более выраженный размерный полиморфизм митохондрий у больных центральным стержнем.

3.4.2 Сравнительный анализ выявленных корреляционных взаимосвязей между морфометрическими показателями митохондрий у больных врожденной миопатией центрального стержня и митохондриальной

миопатией

При сравнении данных анализа ранговой корреляции в обеих группах больных (врожденной миопатией центрального стержня и митохондриальной миопатией) были выявлены общие взаимосвязи между морфометрическими параметрами митохондрий при наследственно обусловленных состояниях скелетной мышечной ткани.

Так, размерные характеристики митохондрий независимо от зоны мышечного волокна достоверно коррелируют с формой этих органелл, как при врожденной миопатии центрального стрежня, так и при митохондриальной миопатии: чем крупнее митохондрии, тем в большей степени они вытянутые. В

соответствии с этим, в межмиофибриллярных участках мышечных волокон

(поскольку в них только три компонента) прослеживается положительная корреляция между удельным объёмом митохондрий и степенью эллипсоидности,

однако при митохондриальной миопатии корреляция выше (R=0,60,

достоверность p<0,05), чем при врожденной миопатии центрального стержня

101

(R=0,48, достоверность p<0,05).

мкм2

0,03

Рис.55. Дельта разница средней площади (∆S) митохондрий между значениями переменных субсарколеммальных и межмиофибриллярных митохондрий у больных врожденной миопатией центрального стержня и митохондриальной миопатией (мкм2). Дельта разница средней площади (∆S) при центральном стержне составила 0,04 мкм2, а при митохондриальной миопатии (∆S) составила 0,03 мкм2. ц/ст – больные врожденной миопатией центрального стержня, мх/миоп – больные митохондриальной миопатией.

Из такой взаимосвязи логично вытекает и сходная для этих заболеваний корреляция между формой органелл и показателем «энергетической обеспеченности мышечного волокна»: чем больше митохондрий эллипсоидной формы, тем выше энергетическая обеспеченность мышечного волокна.

Были обнаружены отличия в корреляционных взаимосвязях между показателями относительного количества митохондрий и их размерами. Так при врожденной миопатии центрального стержня имелись достоверные отрицательные корреляции между количеством митохондрий и их размерами в различных участках мышечного волокна. Однако у больных митохондриальной миопатией достоверных корреляционных связей между этими параметрами не выявлено. Т.е в скелетной мышечной ткани больных центральным стержнем

102

увеличения числа митохондрий происходит вследствии их пролиферации.

3.4.3 Сравнительный анализ выявленных корреляционных взаимосвязей между морфометрическими и функциональными показателями

митохондрий у больных врожденной миопатией центрального стержня и у больных митохондриальной миопатией

При сравнении корреляционных взаимосвязей между показателями относительного количества митохондрий и уровнем лактата в периферической крови были выявлены существенные отличия в двух группах больных. Во-первых,

имелись отличия в направленности корреляционных взаимосвязей данных параметров, прежде всего это касается митохондрий, располагающихся под сарколеммой мышечного волокна. Так, при митохондриальной миопатией была выявлена отрицательная корреляция (коэффициент корреляции между относительным количеством митохондрий и лактатом в периферической крови составил до нагрузки R=-0,40; достоверность p<0,05, через час после нагрузки глюкозой R=-0,50; достоверность p<0,05, спустя три часа после нагрузки R=-0,55;

достоверность p<0,05). Кроме того, у больных миопатией центрального стержня данная корреляция обнаружена в межмиофибриллярных митохондриях

(коэффициент корреляции до нагрузки глюкозой R=-0,77; достоверность p<0,05 и

спустя час, и три часа после нагрузки глюкозой, составляли соответственно

R=-0,60, R=-0,69; достоверность p<0,05).

При этом установлена корреляционная связь между относительным количеством митохондрий и концентрацией пирувата в периферической крови у больных врожденной миопатией центрального стержня в обоих участках мышечных волокон, а у больных митохондриальной миопатией такой корреляционной связи не выявлено.

В корреляционных взаимосвязях межу относительным количеством митохондрий и коэффициентом «лактат/пируват» при указанных заболеваниях были обнаружены существенные отличия. Так, относительное количество

103

субсарколеммальных митохондрий у больных миопатией центрального стержня положительно коррелирует с коэффициентом «лактат/пируват» до нагрузки

R=0,64; достоверность p<0,05, через три часа после нагрузки глюкозой R=0,94;

достоверность p<0,05. Также у пациентов с врожденной миопатией центрального стержня, были выявлены отрицательные корреляционные связи между количеством межмиофибриллярных митохондрий и коэффициентом

«лактат/пируват» до нагрузки R=-0,88, достоверность p<0,05, через час после нагрузки R=-0,60 достоверность p<0,05 и спустя три часа после нагрузки R=-0,65

достоверность p<0,05. Тогда как у пациентов с диагнозом митохондриальная миопатия таких корреляционных связей не выявлено.

При ранговом корреляционном анализе резких отличий в корреляции между относительным количеством субсарколеммальных митохондрий и уровнем креатинина в указанных заболеваниях не выявлено. Для данной корреляционной пары была установлена характерная положительная корреляция, как у пациентов с диагнозом центральный стержень, так и у пациентов с митохондариальной миопатией (R=0,82; достоверность p<0,05, R=0,60; достоверность p<0,05,

соответственно).

При статистическом анализе у больных митохондриальной миопатией наблюдалась отрицательная корреляция между концентрацией ЛДГ в крови и удельным объемом субсарколеммальных митохондрий (R=-0,61, достоверность p<0,05). Однако, при врожденной миопатии центрального стержня корреляционных связей между удельным объёмом субсарколеммальных митохондрий и показателем активности ЛДГ в крови не выявлено. При врожденной миопатии центрального стержня относительное количество и удельный объём межмиофибриллярных митохондрий положительно коррелирют с уровнем ЛДГ в крови (R=0,60, достоверность p<0,05; и R=0,56, достоверность p<0,05, соответственно).

Были выявлены существенные отличия в корреляционных взаимосвязях между относительным количеством митохондрий и степенью тяжести заболевания при указанных формах миопатий. Так, корреляционная взаимосвязь между этими

104

параметрами наблюдалась только при врожденной миопатии центрального стержня. При этом имелась резко отрицательная корреляция между количеством субсарколеммальных митохондрий и степенью тяжести заболевания (R=-0,86;

достоверность p<0,05). Однако в межмиофибриллярных митохондриях такой корреляции выявлено не было.

При врожденной миопатии центрального стержня были обнаружены положительные корреляционные взаимосвязи между относительным количеством митохондрий и площадью триады (в субсарколеммальной популяции митохондрий R=0,67, достоверность p<0,05; в межмиофибриллярной популяции

R=0,57, достоверность p<0,05). Однако при митохондриальной миопатии были выявлены отрицательные корреляционные взаимосвязи между этими параметрами, причем, только в межмиофибриллярной популяции (R=-048,

достоверность p<0,05).

Размеры субсарколеммальных митохондрий положительно коррелируют с уровнем лактата в периферической крови до нагрузки глюкозой в обеих группах больных с названными выше заболеваниями. Кроме того наблюдались существенные отличия в корреляциях между размерами митохондрий и уровнем лактата в периферической крови после часа и трех часов нагрузки. При врожденной миопатией центрального стержня размерные характеристики субсарколеммальных митохондрий (площадь, периметр и максимальным диаметр Фере) отрицательно коррелируют с уровнем лактата через час после нагрузки

(R=-0,93, R= -0,86, R=-0,77; достоверность p<0,05) и положительно коррелируют через три часа после нагрузки (R=0,30, R=0,46, R=0,46; достоверность p<0,05,

соответственно), а в межмиофибриллярной популяции была выявлена отрицательная корреляция, как через час, так и через три часа после нагрузки. В

группе больных митохондриальной миопатией достоверных корреляций между размерными характеристиками митохондрий и уровнем лактата не выявлено.

Обращает на себя внимание положительная корреляция между размерами субсарколеммальных митохондрий (площадь, периметр) и уровнем пирувата в крови у больных врожденной миопатией центрального стержня (R=0,85, R=0,90;

105

достоверность p<0,05, соответственно), а в межмиофибриллярной популяции была выявлена слабая отрицательная корреляция между этими переменными

(R=-0,40, R=-0,30; достоверность p<0,05). В тоже время при митохондриальной миопатии была выявлена отрицательная корреляция между размерами субсарколеммальных митохондрий и уровнем пирувата в крови, а между межмиофибриллярными митохондриями и уровнем пирувата в крови достоверной корреляции не установлено.

При врожденной миопатии центрального стержня размеры субсарколеммальных митохондрий положительно коррелируют с содержанием креатинина крови, а в межмиофибриллярной популяции достоверные корреляции между этими показателями не выявляются. При митохондриальных миопатиях достоверной корреляция между размерами митохондрий и содержанием креатинина в крови обнаружено не было.

Определенным своеобразием характеризуются корреляции между размерами митохондрий и уровнем лактатдегидрогеназы в указанных выше двух группах больных. При митохондриальных миопатиях площадь, периметр и диаметр отрицательно коррелируют с уровнем лактатдегидрогеназы (R=-0,57; R=-0,66, R=0,61; достоверность p<0,05 соответственно). Не наблюдалось корреляционной связи между этими переменными в межмиофибриллярной популяции митохондрий. При врожденной миопатии центрального стержня достоверных корреляционных взаимосвязей не установлено.

При миопатии центрального стержня размерные характеристики субсарколеммальных митохондрий отрицательно коррелируют со степенью тяжести заболевания. При этом со степенью тяжести заболевания коррелирует площадь, периметр и максимальный диаметр Фере митохондрий (R=-0,72, R=-0,86, R=-0,86; достоверность p<0,05, соответственно). Однако в межмио-

фибриллярных митохондриях корреляции между их размерами и степенью тяжести заболевания выявлено не было. При митохондриальной миопатии в результате анализа всех участков мышечного волокна корреляционных взаимосвязей между этими переменными не наблюдалось.

106

В двух исследованных группах больных было выявлено, что форма митохондрий взаимосвязана с показателями уровней лактата и пирувата в крови.

В результате сравнительного анализа были обнаружены существенные отличия в корреляционных взаимосвязях этих показателей. При миопатии центрального стержня фактор «эллипс» субсарколеммальных митохондрий положительно коррелирует с уровнем лактата крови (R=0,90; достоверность p<0,05). При митохондриальной миопатии фактор «эллипс» субсарколеммальных митохондрий отрицательно коррелирует с уровнем пирувата (R=-0,58, достоверность p<0,05),

однако с лактатом корреляционных взаимосвязей не установлено.

Существенные отличия при сравнительном анализе были выявлены в корреляционных взаимосвязях между формой митохондрий и показателем креатинина крови в двух группах больных. Так при врожденной миопатии

«центрального стержня» фактор «эллипс» субсарколеммальных митохондрий положительно коррелирует с показателем креатинина крови митохондрий (R=0,50;

достоверность p<0,05). При митохондриальных миопатиях корреляционных взаимосвязей между формой субсарколеммальных митохондрий и показателем креатинина крови не обнаружено.

Необходимо отметить, что в двух группах больных с указанными выше миопатиями существуют отличия во взаимосвязях между формой митохондрий и уровнем кальция крови. При врожденной миопатии центрального стержня фактор

«круг» межмиофибриллярных митохондрии положительно коррелируют с уровнем общего кальция крови (R=0,71, достоверность p<0,05), а в субсарколеммальных митохондриях корреляционной связи не выявлено. При митохондриальных миопатиях корреляции между этими параметрами не обнаружено.

Степень тяжести заболевания у больных миопатией центрального стержня отрицательно коррелирует с фактором «эллипс» субсарколеммальных митохондрий (R=-0,86, достоверность p<0,05) и положительно коррелирует с фактором «круг» субсарколеммальных митохондрий (R=0,72, достоверность p<0,05).

107

Показатель «энергетического обеспечения мышечного волокна» у больных миопатией центрального стержня положительно коррелирует с уровнем креатинина крови. При этом были выявлены противоположные корреляции в двух рассматриваемых популяциях митохондрий. Так, в субсарколеммальной популяции определяется умеренная положительная корреляция (R=0,63,

достоверность p<0,05), а в межмиофибриллярной популяции выявлена отрицательная корреляция (R=-0,56, достоверность p<0,05). Однако при митохондриальной миопатии обнаружена положительная корреляция между показателем «энергетического обеспечения мышечного волокна» и уровнем креатинина крови в субсарколеммальном участке (R=0,68; достоверность p<0,05).

Следует отметить, что в межмиофибриллярном участке корреляции между данными показателями выявлено не было.

108

Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1 Морфометрические характеристики митохондрий мышц при

врожденной миопатии центрального стержня

По нашему мнению энергетическая мощность мышечного волокна на морфологическом уровне может быть лучше всего охарактеризована показателем удельного объёма митохондрий, поскольку он отражает общий размер всего митохондриона мышечного волокна. Митохондрион оказался очень динамичной системой, которая модифицируется в зависимости от энергетических потребностей и метаболических условий [Bereiter-Hahn, 1990; Mannella, 2008; Soubannier et all., 2009]. При патологии скелетной мышечной ткани возрастают энергетические запросы, требующие увеличения размеров всего митохондриона мышечного волокна. Это может быть достигнуто тремя путями: увеличением числа митохондрий (пролиферацией), увеличением размеров митохондрий

(гипертрофией) и одновременно, и за счет пролиферации, и за счет гипертрофии.

При врожденной миопатии центрального стержня явное предпочтение отдаётся второму механизму – гипертрофии митохондрий. О чем ясно свидетельствует высокая степень положительной корреляции между удельным объёмом митохондрий и их размерами, а также отсутствие корреляционной зависимости между удельным объёмом митохондрий и их относительным количеством в мышечных волокнах. Т.е. увеличение общего размера митохондриона достигается, в первую очередь, за счёт увеличения размеров митохондрий.

Кроме того, увеличение размеров органелл сопровождается их удлинением,

более крупные митохондрии имеют вытянутую, эллипсоидную форму. Об этом свидетельствует положительная корреляция между фактором «эллипс» и

размерами митохондрий. Таким образом, можно предположить, что в качестве ведущего компенсаторного механизма используется гипертрофия с формированием вытянутых форм митохондрий.

109

В то же время, следует обратить внимание на умеренную отрицательную корреляцию между относительным количеством митохондрий и их размерами,

обнаруженную для обеих популяций митохондрий. Таким образом, при уменьшении размеров митохондрий происходит увеличение их числа. Мы предполагаем, что это происходит вследствие пролиферации митохондрий.

Возможно, новые митохондрии могут далее вступать на путь гипертрофии. Это также может свидетельствовать о том, что вероятно происходит и процесс слияния митохондрий.

Таким образом, существует достаточно эффективный механизм регуляции митохондриальной динамики (слияния и деления). Из литературы известно, что митохондриальная динамика формирует важный механизм клеточной адаптации,

и во многом определяет судьбу клетки, поскольку между морфологией митохондрий и их функциональной состоятельностью существует тесная взаимосвязь [Karbowski et al., 2003; Chen et al., 2005; Chan 2006; Liesa et all., 2009].

Поскольку в межмиофибриллярном участке площадь распределена, в

основном, между тремя компонентами - митохондриями, миофибриллами и триадами, то очевидно, что должна быть положительная корреляция между показателем «энергетической обеспеченностью мышечного волокна» и

размерными характеристиками органелл.

Относительное количество митохондрий положительно коррелирует с площадью цистерн саркоплазматической сети в области триады (особенно в субсарколеммальных участках). По всей видимости, это можно объяснить общим повышением метаболической активности в названных участках мышечных волокон. Возможно, это повышение напрямую связано с увеличенной сократительной активностью и более интенсивной деятельностью саркоплазматической сети в ответ на возбуждение триады. Из литературных данных известно, что саркоплазматическая сеть и митохондрии контактно взаимодействуют, осуществляя обмен липидами и кальцием. Более того,

обнаружены структурные соединения (tethers) между наружной мембраной

110