Автореферат и диссертация по медицине (14.00.15) на тему:Патологическая морфология внутриорганных и коллетеральных артерий при коратации аорты

^ ладо

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ КЛИНИЧЕСКОЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ

МЕДИЦИНЫ

На правах рукописи

ЧАСОВСКИХ СЕРГЕЙ ГЕРМАНОВИЧ

ПАТОЛОГИЧЕСКАЯ МОРФОЛОГИЯ ВНУТРИОРГАННЫХ И КОЛЛАТЕРАЛЬНЫХ АРТЕРИЙ ПРИ КОАРКТАЦИИ АОРТЫ

14.00.15 — патологическая анатомия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

НОВОСИБИРСК 1992

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте региональной патологии и патологической морфологии СО РЖ!

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор Л.М.Непомнящих

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник Д.А.Семенова доктор медицинских наук, профессор М.Д.Шмердинг

Ведущее учреадение:

Научный центр хирургии Российской Академии медицинских наук

Институте клинической и экспериментальной медицины СО РАМН (630117, Новосибирск, ул.Академика Тимакова, 2; тел. 32-31-56).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института клинической и экспериментальной медицины СО РАМН.

Защита состоится _1992 г. в_

часов на заседании Специализированного совета Д 001.40.01 при

Автореферат разослан

Ученый секретарь Специализированного совета кандидат биологических наук

Е.Л.Лушникова

/ОСС

ос:./;,'

БЙ5)Ш0ГелА

| ОБЩ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

»<S3 ; -'Д■'■''] Актуальность темр. Структурно-функциональная перестройка артериальных сосудов при различных нарушениях гемодинамики (гипер-и гипотензии) изучались на протетешш доительного времени (С.И.Щел-кунов, I935-I96I; И;К.Есипова, О.Я.Кауфман и др., I96I-I97I; И.В.Ганнушкина, 1969; Conthi et el. , I952-I96I и др.). Особый интерес представляла морфология кровеносного русла при коарктации аорты, ибо при ней в пределах одного организма возникает два противоположных режима нарушений гемодинамики. Анализ изменений артерий и микроциркуляторного руола при данной патологии проведен в основном на экспериментальном материале (А.С.Самодуров, 1973; В.С.Степанов и соавт., 1976;"С.В.Шормаяов, 1982-1985; Н.В.Антипов, Л.С.Еугаева-и др., 1984-1987; К.У.Бешимов с соавт., 1986; Ю.С.Петренко, 1986; Г.С.Кирьякулов с соавт., 1988; Л.А.Алексеева, 1989; Е.Н.Ермоленко, 1989; Uhari М., 1982 и др.). Значительно меньше исследований (в основном микроциркуляторного русла на биопсийном материале) при коарктации аорта у больных (В.П.Захарова и соавт., 1964-1990).

Важная роль в процессах компенсации при коарктации аорты отводится развитию кровотока по .коллатеральным сосудам. Изучении коллатерального кровообращения и патоморфологии сосудов при указанной и других видах патологии посвящена достаточно большая литература (С.И.Щелкунов, 1935; В.В.Колесников, I960; А.В.РШШгнд, 1962; Р.А.Бардина, 1962; А.Р.Радзиевский, 1969; Б.С.Губанов, 1976;Н.А.Пе-тепшна и А.В.Терешовский, 1977; Г.Г.Прохоров, 1984; Rosenbush й. , et al., 1977).

Значительно отстают исследования сосудов на современном методическом уровне с использованием авторадиографии, сканирующей и трансмиссионной микроскопии. Так, в эксперименте авторадиографические изменения при гшгертензии - в стенке коллатеральных артерий и при деэндотелизацш, а также регенерации эндотелиоцитов изучались Betran R. (1976), Bums Е. (1978), Hollenbery N.

(1978). Вне меньше работ по исследованию эндотелия с помощью сканирующей электронной микроскопии ( legg м. , 1978) и анализу ультраструктурных изменений сосудов (ИЛЛепкая с соавт., 1989).

Таким образом, исследования гемодинамической перестройки сосудов при различных нарушениях гемодинамики отличаются разнообразием подходов к объекту изучения, методическому уровню,характеру используемого материала. В то &е время коарктация аорты, встречахь-

•щаяся главный образом как вровдеввый порок развития, является ' удойной природной моделью для сравнительного изучения изменений артериальных оосудов в возникающих при этом бассейнах гипер- и. гипотензии (соответственно выше и ниже места сужения аорты). Пато-морфологический анализ таких изменений сдергивался трудностями получения секционного материала от указанной группы больных. Значительные успехи развития кардиохирургии в последнее время открыли возможности прижизненного проведения морфологических исследо-. вааий на операционных биоптатах, в частности - из коллатеральных артерий грудной стенки. При этом особый интерес вызывают сопоставления между степенью морфологических изменений в сосудах и клинической тяжестью состояния больных. Однако материал, полученный от больных с коарктацией аорты, отражает сравнительно поздние стадии развивапцихся компенсаторно-приспособительных изменений в стенке сосудов. Восполнить этот пробел можно только с помощью экспериментальной модели коарктации аорты, при которой становится реальным изучение более ранних стадий гемодинамической перестройки сосудов.

Настоящее исследование выполненной по договору двух НИИ: Института клинической и экспериментальной медицины СО РАМН и Института патологии кровообращения МЗ й (Постановление Президиума АМН й 245 от 15.06.88 г., пункты.2, 3 и 5).

Дель доследования - сравнительная характеристика компенсаторно-приспособительной перестройки артериальных сосудов при гилер-и гипотензии в условиях одного организма на материале врожденной и экспериментально"моделированной коарктации аорты.

Задачи тпттт:

1. Изучение поздних структурных изменений артерий в бассей- -нах гипер- и гипотензии на секционном материале от больных с вроддевной коарктацией аорты.

2. .Прижизненная оценка морфологических компенсаторных изменений коллатеральных артерий на материале операционных биопсий при коарктации аорты и сопоставление их с клинической стадийностью заболевания.

3. Исследование динамики ранней структурной перестройки внутриорганных и коллатеральных артерий при гипер- и гипотензии на экспериментальной модели коарктации аорты у растущих животных.

4. Морфо-функциональный анализ изменений во внутреннем слое коллатеральных артерий при экспериментальном сужении аорты.

Научная новизна.

На секционном материале от больных коарктацией аорты впервые осуществлена сравнительная оценка морфологических изменений внут-риорганных артериальных сосудов из бассейнов ишер- и гипотензии.

Показана возможность прижизненного изучения компенсаторной перестройки сосудов при коарктации аорты по операционным биопта-там коллатеральных реберво-грудных артерий. Предложена оригинальная гистологическая классификация выявляемых в таких сосудах изменений и осуществлен анализ их взаимосвязи с клинической стадийностью заболевания.

Характеристика поздних изменений внутриорганвых артерий при контрастных режимах нарушений гемодинамики (гипер- и гипотензии) в пределах одного организма больных коарктацией аорты дополнена сведениями о ранней структурной перестройке в таких сосудах на материале экспериментальной модели данной патологии.

Впервые проведен морфо-функциональный анализ перестройки внутреннего слоя артериальных сосудов при изменениях гемодинамики о последовательным использованием различных современных методов морфологического исследования: световой, растровой и трансмиссионной электронной микроскопии, авторадиографии.

Научно-практичбскад значимость работы.

Результаты исследования способствуют расширению и систематизации представлений о морфогенезе перестройки артериальных сосудов в зонах гипер- и гипотензии при коарктации аорты. При этом дана характеристика как ранних, так и поздних компенсаторно-приспособительных изменений в различных бассейнах кровообращения одного организма. На материале прижизненного изучения биоптатов коллатеральных реберво-грудных артерий показана возможность оценки стадийности структурных изменений сосудов в условиях нарушений гемодинамики. Установлена взаимосвязь выявляемой перестройки таких сосудов и стадий естественного течения болезни путем проведения клинино-анатоми-ческих сопоставлений, что необходимо учитывать при дальнейшем совершенствовании реабилитации больных с указанной патологией.

Дэ. зашит? выносятся следующие основные положения:

I. Компенсаторно-приспособительные изменения внутриорганных артерий при врожденной и моделированной коарктации аорты характеризуются общей стереотипностью ангиоспазма, имевдего разное функциональное значение в бассейнах гипер- и гипотензии, а также неодинаковой выраженностью структурной перестройки, большая степень

которой регистрируется в сосудах почек. При этом на изменения коронарных артерий влияют не только гипертензня в дуге аорты, но и компенсаторная гипертрофия миокарда.

2. Структурная перестройка развивается во всех слоях артерий, но больше выражена в их интиме, где при нарушениях гемодинамики основные изменения возникают в моносдое эндотелиоцитов и внутренней эластической мембране.

3. В важном звене компенсации при коарктации аорты - коллатеральных реберно-грудных артериях морфологические изменения в проксимальной и дистальной части существенно отличаются и.имеют стадийную динамику развития, которая может быть оценена прижизненно на материале операционных биоптатов.

4. Клинико-анатомические сопоставления показывают, что структурные изменения в коллатеральных артериях особенно прогрессируют на поздних этапах коарктации аорты, приобретая большое значение в развитии необратимой декомпенсации нарушений гемодинамики.

Апробагшя материалов диссертации:

- на Республиканской научно-практической конференции "Проблемы кардиохирургии в связи с динамизмом пороков сердца" (Новосибирск, 1989);

- в Институте патологии кровообращения МЗ РЗ (Новосибирск, 1992);

- на заседании Общества патологоанатомов г.Новосибирска и Новосибирской области (1992).

рубликаштат; По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 221 страницах машинописного текста (собственного текста 132 страниц), содержит 64 рисунков-фотоиллюстраций, 8 таблиц; состоит из введения, обзора литературы, раздела - материал и методы, двух глав с изложением результатов собственного исследования, раздела - обсуждение полученных результатов, выводов, списка литературы, содержащего 252 отечественных и 130 иностранных источников, приложения.

материал: и методы иссшавшт

В работе использован секционный, биопсийный и экспериментальный материал.

Секционный материал взят из архива отдела патоморфологии

Новосибирского НИИ патологии кровообращения (НИИПК): парафиновые блоки кусочков внутренних органов от 15 умерших больных с изолированной коарктацией аорты в возрасте от 5 до 52 лет.

Вторую группу исследований составили 372 операционных биоп-татов из сосудов от 153 больных коарктацией аорты, полученных во время хирургической коррекции данного врожденного порока: аорта -162, коллатераль выше места сужения аорты - 118, межреберные артерии ниже сужения - 85, прочие сосуды - 7. Операционный материал забирался хирургами НИИПК с целью изучения морфологических изменений в коллатералях и сопоставления их с степенью гемодинамичес-ких нарушений и клинической стадийностью заболевания. Возраст больных - от I года до 35 лет.

Для изучения более ранних изменений в сосудах системы кровообращения проведены эксперименты по созданию модели коарктации аорты в типичном месте, для чего использованы 85 щенков беспородных собак в возрасте 2 месяцев. Во время операции, осуществлявшейся в условиях премедикащш промедолом, внутривенного наркоза калипсолом, интубации и искусственной вентиляции легких, после торакотомии в области перешейка аорты накладывалась суживавдая на 1/3 диаметра шелковая лигатурная нить из расчета последущего большего уменьшения просвета сосуда в процессе роста животных. Контролем эффективности необходимого сужения просвета являлось появление ниже его дрожжание стенки аорты.

Из оперированных животных погибло 28. Они подвергались секционному исследованию и забору материала для гистологического исследования, который служил одним из контролей. Вторую контрольную группу составили 6 интактных собак в возрасте I года.

57 выживших экспериментальных животных_разделены на 5 групп по времени наличия коарктации аорты: I - от 3 дней до 2 месяцев (28 случаев, из них - 21 до I месяца); П - от 2 до 4 месяцев (II случаев); Ш - 6-7 месяцев (10); 17 - 8-9 месяцев (3); У - II месяцев - I год 2 месяца (7 случаев). У 29 погибших животных (чаще от левожелудочковой недостаточности) материал забирался для гистологического исследования во время секций. У остальных 28, а также у 6 контрольных животных во время реторакотомии забран материал на прижизненные исследования: авторадиографию, растровую и трансмиссионную микроскопии. Во время торакотомии, проводившейся по тем же принципам анестезиологического обеспечения, перед забором материала прямым способом в аорте выше и ниже сужения

определялось давление. При гибели таких животных они также подвергались секционному исследованию с забором материала из органов для гистологического исследования. Объектом его были: аорта (место сужения, участки выше и ниже его); коллатеральные артерии (ветви грудной и межреберной) - выше и ниже места сужения аорты; кусочки стенки левого и правого желудочков сердца, полушарий и подкорковых областей головного мозга, почек, селезенки, поджелудочной железы, печеви, надпочечников, периферических сосудов (из межпальцевых промежутков передних и задних лапок), левого и правого легких.

При изучении гистологических изменений сосудов как на секционном, так и операционно-биопсийном материале использована парафиновая заливка и общепринятые окраски тканей: гематоксилинэозином, по ван-Гизону с докраской эластики резорцин-фуксином, по Гемери.

Операционные биоптаты коллатеральных артерий при экспериментальной коарктации аорты после необходимой в электронной микроскопии обработки материала использовались для приготовления полутонких срезов, которые окрашивались смесью 1% раствора метилевового синего и 1% раствора азура-П.

Метод радиоавтографии был использован в варианте, предложенном Д.С.Саркясовым (1980). Инкубацию ткани производили при температуре +4°С в питательной среде li¡ 199 с введением в нее одного из предшественников синтеза ДНК (^-тимидина) или РНК (3Н-уридава). Контрльные образцы ткани инкубировали только в среде J5 199. Б последующем ткань инкубировалась в ультратермостате при температуре +37°С в течение 1,5 часов с одновременным пропусканием струи воздуха. Далее следовала серия завершающее обработок согласно принятой методики. При увеличении микроскопа xIOQO производился подсчет индекса выявляемой метки в 500-1000 клетках эндотелия сосудов; Данным методом исследовано 23 опытных и 4 контрольных случаев.

Для трансмиссионной электронной микроскопии операционные биоптаты коллатеральных артерий фиксировались в смеси 2% паранорма и 2,5% раствора глютарового альдегида на фосфатном буфере с pH 7,3. Затем дополнительно фиксировали в 1% растворе осмиевой кислоты и вели обработку по принятой схеме (Уикли Б., 1975), заливали в эпон с аралдитом. Приготовленные на микротоме марки Reichert ультра-тонские срезы контрастировались уранилацетатом и цитратом свинца, просматривались и фотографировались в микроскопе ЛМ 100 CK при увеличениях 9-40 тыс. Для этого исследования взят материал от 23

опытных и 4 контрольных животных.

С целью изучения методом сканирующей электронной микроскопии использован материал от 19 случаев (13 - опытных и 6 - контрольных). Фрагменты стенки кровеносных сосудов фиксировались в 2,52растворе глютарового альдегида на изотоническом буфере с рН 7,4-7,6 в течение 24 часов при температуре +4°С. После промывки в фосфатном буфере осуществлялась еще одна фиксация материала в 1% растворе че-тырехокиси осмия на аналогичном изотоническом фосфатном буфере в течение I часа. Далее следовали промывание в дистиллированной воде, обезвоживание в батарее спиртово-ацетоновой смеси возрастающей концентрации, высушивание методом перехода критической точки в аппарате до схеме Д.Й.Мураковского и А.С.Ханского (1980) в модификации Б.А.Гросс (1590). Завершающим этапом обработка было напыление золотом в ионво-плазменной установке сканирующего электронного микроскопа ДЕОЬ Т-200, на котором производился просмотр объекта при ускоряющем напряжении 25 к^ и рабочей дистанции 20 и 8 мм с последующим фотографированием.

В части гистологического исследования материала использована статистическая обработка данных с критерием Стыодента, средних показателей ± ошибки среднего.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ .

Изменения внутриоиганных артериальных сосудов в бассейнах грпеч- и гипотензии у больных коарктапией аорты

В данную группу включены только случаи с изолированной врожденной коарктацпей аорты. При этом возраст колебался в больших пределах: от 4 до 52 лет. При оценке выявляемых изменений в стенке артерий была использована предложенная ранее (А.М.Волков, Г.ГЛасовских, 1985) пятистадийная классификация динамики перестройки коронарного русла при пороках сердца.

Среди артерий бассейна гипертензии у больных с коарктацией аорты предметом изучения стали сосуды головного мозга и сердца.В мелких внутриорганных артериях головного мозга патологические изменения либо не определялись, либо выражались гофрировкой (складчатостью) внутренней эластической мембраны и утолщениями ее. В среднем слое таких сосудов отмечалась умеренная или слабая гипертрофия гладаомышечных клеток. Описанные морфологические изменения, расцененные как слабо-умеренные (2 - по пятибальной шкале сценок), -

встречались как в детском возрасте, так и у взрослых больных примерно в 1/3 наблюдений. Очевидно, сдержанный характер структурной перестройки таких сосудов обусловлен длительной компенсацией нарушений кровотока у выживших больных.

Более отчетливо изменения выявлялись в коронарных артериях 68 порядка ветвления. В них регистрировались утолщение и гофриро-ваявость внутренней эластической мембраны, гипертрофия мышечного слоя стенки, периадвентициалышй склероз. Такие изменения встречались главным образом в более функционально нагруженном при данном вровденном пороке левом желудочке, хотя в меньшей степени имели место и в правом (соответственно - 2,6 и 2,0 при полуколичествев-ной оценке по пятабадьиой шкале). Необходимо подчеркнуть, что изменения в сосудах такого калибра выявлялись ранее и другими исследователями при врожденных и приобретенных пороках, сопровождающихся гипертрофией миокарда (В.'Н.Илларионов с соавт., 1983;A.M.Волков, Г.ГЛасовских, 1985). Однако ими не отмечались перестройки в артериях сердца более крупного калибра, а выявленные объяснялись преимущественно влиянием гипертрофия мышечной ткани желудочков. 3 целях выяснения причин установленных наш изменений в стенке ветвей . коронарных артерий были проведены дополнительные исследования. В первой серии их степень структурной перестройки коронарных ветвей 6-8 порядка (полуколичественно, по пятибальной шкале) сравнена с уровнем гипертрофии кардиомиоцитсЕ, а также миофиброза (вычисленных морфометрически). Полученные показатели приведены в таблице I.

Как видно, между степенью перестройки мелких коронарных артерий, гипертрофией миокарда и шофиброзом имеется прямая зависимость: по мере нарастания гипертрофии и мпофиброза во всех отделах сердца вдет увеличение признаков структурно-гзперпластическкх изменений указанных сосудов.

Во второй серии исследований проведен сравнительный анализ структурных изменений в стенке мелких (S-й порядок Еетвления) z более крупных (4-5 порядок) коронарных артерий как при коарктацп; аорты, так и при близком по функциональной нехрузке на левые отделы сердца другом врозденнон пороке - изолированном аорс&льнон стенозе. Оказалось, что изменения в более крупных коронарных ар?ер;:ях > развиваются при обоих указанных порсках, но они заметно больше в случаях коарктации аорты и выше наблюдаемых при ней в артериях 6-S калибра ветвления. Приведенные показатели дают основание считать, что на структурную перестройку коронарного русла пря коарктации

Гл

О

Таблица I

Структурные изменения в коронарных артериях и миокарде у больных коарктацией аорты (количественные и полуколичественные характеристики)

Характер изменений

Отделы сердца

.£ош<зттв. дзрщщ

4-17 лет

21-34 года

35-52 года

В целом

Структурно-гиперплас- Ж 2,0 2,7 3,1 2,6

тические изменения в коронарных артериях 6-8 порядка ветвления Ж ЛП 1,6 2,2 2,0 2,5 2,6 3,5 2,0 2,6

X пп 1,5 1,8 2,0 1,7

Гипертрофия ж 169*6,3 199*5,3 152*9,1 173*8,2

кардиомиоцитов ш • ПЕ П7±8,6 150*£,4 163*£,0 143*8,4

ЛП 149±3,4 124*6,1 Ю5±7,3 126*5,8

ПП 136*;?, 4 153*6,0 125*9,1 138*7,3

Миофиброз

xxx

л: 10,0*0,6 19,3*0,3 24,2*0,4 Г7,8*£>;4

1Ш 9,1*0,6 11,2*0,4 12,0*0,5 10,£¡¿0,5

ЛП 15,0*0,9 19,8*0,3 25,1*0,7 19,9*0,6

Ш 7,6*0,8 10,1^0,5 19,4*0,6 I2,4*0,6

Примечания: к _ доказатели даны в виде средних при оценке по 5-бальной шкале;

305 - Приведены средние процентные данные (отношение диаметра карциомиоцитов при коаркта-' щш аорты к таковому при возрастной норме);

3986 - Даются средние процентные показатели по группе при вычислении площади, занимаемой в полях зрения соединительной тканью миокарда.

аорты влияют два основных фактора: передающееся со стороны аорты повышение внутрисосудистого давления и прогрессирующая компенсаторная гипертрофия миокарда. -

Из пяти органов бассейна гипотензии при коарктации аорты наибольшие изменения выявлены в артериях почек. Здесь как в мевдолъ-ковых, так и внутридольковых артериях наблюдалась гофрированностъ и утолщение внутренней эластической мембраны, гипертрофия среднего мышечного слоя стенки, эластофиброз адвентиции. Хотя выраженность таких изменений была неравномерной в разных участках органа в целом она была достаточно высокой (3/4 - по пятибальной шкале оценок), встречалась у всех больных и характеризовалась длительно закрепленным ангиоспазмом. Несмотря на это склерозированные клубочки встречались сравнительно редко, а межуточный нефросклероз сгромы был выражен больше в мозговом слое. Только в артериях почек на более поздних этапах болезни у лиц старшего возраста обнаружены признаки обратного развития компенсаторных издгенений стенки: нарастание атрофии мышечных клеток среднего слоя, сглаживание рельефа интимы и истончение ее, расширение просвета сосудов.

Ангиоспастические изменения значительно реже выявлялись в некоторых других органах бассейна гипотензии при коарктации аорты: у 1/5 больных - в селезенке и поджелудочной железе. Не удалось обнаружить заметные структурные изменения в артериях печени и надпочечников, а также легких.

Прижизненная оцерка морфологической перестройки коллатеральных реберно-грудных артердй при коарктации аооты.

Включение в активный кровоток коллатеральных артерий при коарктации аорты является одним из, основных механизмов компенсации при этом врожденном пороке сердца и в значительной степени определяет тяжесть течения заболевания и его исходы. Однако ранее эти сосуды не подвергались целенаправленному изучению у больных и динамика, степень структурных изменений в них не сравнивались с клинической стадийностью рассматриваемого порока. В то же время современные возможности кардиохирургии существенно расширяют поле деятельности морфологов путем предоставления прижизненных операционных биоптатов коллатеральных артерий. Изучение их представляло как научный, так и практический интерес.

В настоящей работе гистологическому анализу подвергнуты 203 сооудистых биоптата из коллатералей от 162 больных коарктацией аорты: мышечная ветвь задней грудной и задне-латеральной артерии

из мест выше сужения аорты (IU) и межреберная артерия (65) из области ниже коарктации. На основе просмотра всего имеющегося при этом материала была установлена морфологическая динамика структурной перестройки проксимального и дистального отрезков коллатеральных артерий и составлена 5-стадийная классификация ее. Так, в проксимальной части таких артерий на ранних этапах (I стадия) отмечалась лишь слабая складчатость внутренней эластической мембраны, которая затем сочеталась с появлением гипертрофии среднего мышечного слоя (2 стадия). В последующем на фоне частичного сохранения ангиоспастических изменений интимы наблюдалось более заметное утолщение ее и появление признаков сглаживания рельефа, еще большая гипертрофия медии, формирование в ней косых и продольных мышечных пучков, развитие фиброэластоза адвентицип сосуда (3 стадия). В дальнейшем в интиме развивались признаки очагового или более распространенного эластофибриоза, сужение просвета, миоэластофибриоз медии и фиброэластоз адвенгиции. В более крупных по калибру коллатеральных артериях эластические структуры стенки частично претерпевали дистрофические изменения (4 стадия процесса). Как правило, большая часть больных не доживала до последней - 5 стадии, когда могли развиться на фоне грубых изменений интимы пристеночные и даже закупоривающие тромбы с прекращением кровотока по артерии. 3 наших наблюдениях такие изменения чаще выявлялись не в магистральных коллатеральных артериях, а в отходящих от них ветвях.

3 дистально расположенных частях коллатералей патоморфологи-ческие изменения существенно отличались от проксимального отрезка окольного"кровотока. Обычно здесь не наблюдались выраженная складчатость внутренней эластической мембраны, утолщение среднего мышечного слоя, но был больше развит утолщенный и фиброзно измененный адвентпцкадьный слой. Расширение просвета сосуда регистрировалось уже при 2 стадии классифицированного процесса, что в сравнении с I-oí: стадией еще больше приводило к сглаживанию и ранее слабой волнистости внутренней эластической мембраны, особенно в 3 стадии. Одновременно существенно расширялся адвентпциальный слой стенки сосуда, где признаки склероза развивались лишь в 5 стадии процесса. ¿ то ze время з 4 и особенно 5-ой стадиях изменений в стенке такт: артерий формировался продольный гладкомышечный слой, оставляя циркулярный в стороне, близкой к адвентиции сосуда. При этом число эластических образований во всей стенке сосуда постепенно уменьшалось, а сама они частично подвергались дистрофическим изменениям.

В целом такие артерии по строению приближались к веноподобным сосудам.

Наибольшая частота встречаемости как в проксимальных отрезках коллатералей, так и дистальных падает на П-В стадии описанных изменений и возрастной интервал от 4 до 16 лет, что соответствует максимальной обращаемости больных с коарктацией аорты в этот период (таблица 2).

У 80 больных с коарктацией аорты осуществлено сравнение клинической стадийности заболевания со степенью морфологических из- 1 менений в проксимальной части коллатеральных артерий. В основу клинической стадийности положены степень сужения аорты в месте иоарктации и связанные с этим нарушения гемодинамики, а также развитие компенсаторных процессов в сосудистом русле большого круга кровообращения, в частности, коллатерального кровотока согласно классификации, предложенной Д.И.Семеновы.'.! (19В9). Сопоставления проведены по возрастным физиологическим периодам жизни. Частота встречаемости больных с разными клиническими и морфологическими стадиями показана в таблице 2.

Как видно из данной таблицы, число больных поступавших на кардиохирургическую коррекцию коарктации р.орты, нарастало от 11-ой к 1У клиническим стадиям (наблюдения с I и У - не регистрировались). При гистологическом исследовании выявлены случаи со всеми 5 стадиями структурной перестройки коллатеральных сосудов, не преобладали с П-ой и 1Д-ей. У одних и тех же больных до возраста 1215 лет, когда происходит окончательное формирование сосудистой системы организма, наблюдается отставание степени структурной перестройки коллатеральных артерий от тяжести состояния больных, а в последующем сближение клинической и морфологической стадийности. Из этого следует, что на ранних этапах коарктации аорты тяг.есть состояния больных, очевидно, определяется 'функциональной несостоятельностью левого желудочка сердца и развития коллатерального кровотока, а в последующем при прогрессировав!«! декомпенсации нарушений гемодинамики важную роль приобретают и структурные изменения в коллатеральных артериях, терякцих пластичность своих стенок.

Издамира морфологических изменений астерий в бассейнах гипес-и гщготензии при экспериментальной коарктании аорты ва этапах рос-

гс. диватяга.

Экспериментальная модель коарктации аорты, как указывалось выше, создавалась у двухмесячных щенков путем суживания просвета шел-

Таблица 2

Частота встречаемости случаев с клиническими и морфологическими стадиями изменений при коарктации аорты по возрастным физиологическим периодам

Возрастные физиологич. периоды С т а д и и Всего

I П Ш 1У У

Кл. Морф. Кл. мой;. Кл. Морф. Кл. Морф. Кл. Морф. Кл. Морф.

0-3 года I 3 2 9 I 3 _ - _ 15 4

4-7 лет 6 6 15 17 7 26 2 - _ 49 30

8-11 лет 4 I 5 9 6 15 2 — _ 25 17

12-15 лет 6 5 2 7 6 14 3 - I 26 18

16-21 год - • - I I 4 5 I ' — — 9 5

22-55 лет - 3 - - 4 6 I — - 9 5

ИТОГО: 17 18 25 43 28 72 9 - I 133 80

ковой лигатурой на 1/3 диаметра. По мере последующего роста этих животных сужение аорты увеличивалось и к 6 месяцам наличия экспериментальной модели было равно 1/2, а после года - 1/3 от исходного диаметра сосуда. Забор материала осуществлялся на этапах эксперимента в сроки от 2 месяцев до Г года 2 месяцев. Объектами исследований стали: аорта (место сужения, вше и ниже его), коллатеральные артерии грудной части туловища (вше и ниже коарктации), межпальцевые артерии передних (область гипертензии) и задних (гипо-тензии) лапок, а также Енутриорганные артерии головного мозга,сердца, почек, поджелудочной железы, печени, селезенки, надпочечников и легких.

При гистологическом исследовании в месте сужения стенка аорты имела выраженный склероз всех слоев и частичную редукцию эластики. В проксимальном отрезке этого сосуда наблюдалось утолщение стенки (к сроку в 5-7 месяцев почти вдЕое), эластических и гладкомышечннх элементов, а на более поздних этапах - очаги склероза. В аорте ниже места сужения, напротив, регистрировалось истончение стенки (уже к периоду 2-4 месяца эксперимента в 2-3 раза против исходного) с атрофическими изменениями эластических и гладкомышечннх компонентов.

В коллатеральных межреберных артериях выше коарктации аорты утолщение эластических структур и более компактное их расположение наблюдалось только после 2-4 месяцев эксперимента, а после года регистрировалось и утолщение всей стенки сосуда. В артериях ниже места сужения аорты вначале выявлялось сглаживание волнистости контуров эластических мембран, а затем (после 7 месяцев эксперимента) истончение их, частичная атрофия или редукция.

В периферических артериях бассейна гипертензии (передние лгл-ки) на ранних этапах эксперимента (срок 2 месяца после операции) вначале регистрировались морфологические признаки ангкоспазиа, а позднее развивались утолщение внутренней эластической мембраны,гипертрофия среднего мышечного слоя, периваскулярный склероз. В мек-пальцевых артериях задних лапок (бассейн гипотензяи) на раших этапах эксперимента также выявлялись признаки ангиоспазма, однако в последующем значительная гипертрофия гладкомышечннх клеток среднего слоя не развивалась, наблюдалось дата небольшое расширение просвета сосудов и также довольно выраженный периваскулярный склероз.

Среди внутриорганных артерий бассейна гипертензии изменения в мозговых артериях появлялись только после 3-4 месяцев-эксперимента и выражались вначале небольшой складчатостью внутренней эластпчес-

Кой мембраны, а позже умеренной гипертрофией среднего слоя стенки сосудов. Изменения в коронарных артериях левого желудочка проявлялись более четко, но также регистрировались лишь с 3-4 месяца эксперимента: складчатость внутренней эластической мембраны, далее ее утолщение, гипертрофия медии, реже появление в ней продольного мышечного слоя. Как и в случаях коарнтации у больных лвдей, такие изменения регистрировались как в артериях 6-8, так и 4-5 порядков ветвления. Чаще в коронарных артериях они отставали на примерно одну стадию от гипертрофии кардиомиощгтов. в правом желудочке сердца изменения в коронарных артериях и миокарде либо не выявлялись, . либо были выражены крайне слабо (не более 1-Д стадий по дятибаль-ной классификации).

Аналогично наблюдениям о врожденной коарктацией аорты у лвдей при экспериментальном сужении этого сосуда наибольшие изменения среди бассейна гипотензии обнаружены в артериях почек. При этом признаки выраженного ангиоспазма междольновых и внутридольковнх артерий регистрировались уже в период до 2 месяцев эксперимента: гофрированность и утолщение внутренней эластической мембраны,прогрессирующая гипертрофия мышечного слоя стенки и периваскулярного склероза (начиная с 3-4 месяцев опыта). При этом в некоторых клубочках возникали признаки коллапса, а в мозговом слое органа наблюдался интерстициальный отек с последующим развитием равномерного диффузного склероза. Все же в условиях длительности наблюдений только до I года 2 месяцев с момента создания экспериментальной коарктации аорты степень структурных изменений внутриорганннх артерий почек обычно не превышала И стадию процесса (по пятистадий-ной классификации).

Значительно меньше такие изменения выявлялись в мездольковнх артериях поджелудочной железы (как правило, лишь на поздних этапах эксперимента - после 9 месяцев). Также малыми и только в 2/5 случаев были структурные изменения (ангиоспазм, гиперплазия эластики, сужение просвета) в артериях селезенки, которые развивались не ранее 3-4 месяца эксперимента.

3 других исследованных органах патологические изменения стенки артерий четко при экспериментальной коарктации аорты выявить не удалось.

Авторадиогвайичесрвя и электронно-микроскопическая характеристика внутреннего сл.од коллатеральных артерий при экспериментальной коапктапии аорты.

При авторадиографическом исследовании использованы участки коллатеральных артерий ниже и выше места сужения аорты от 17 экспериментальных животных, а также 4 интактных (контрольных) в возрасте I года. Реакция с 3Н-уридином и 3Н-тамидином проводилась на предварительно приготовленных полутонких срезах стенки артерий. Использованные экспериментальные случаи разделены по срокам сужения аорты на 3 группы: 2-4 месяца, 9-11 и I год 2 месяца (в связи с частичной технической неудачей реакций в группе 6-7 мес.она исключена из данного анализа). Основные показатели авторадиографических исследований коллатеральных артерий при экспериментальной коарктации аорты представлены■в таблице 3.

Таблица 3

Индекс метки Н-уридива в эндотелвоцитах коллатеральных артерий при экспериментальной коарктации аорты {% н числу просмотренных клеток)

Лаше сужения аорты Ниже сужения аорты

Группы по срокам эксперимента

3Н-уридин

Т1-ТИМИДИН

3Н-урлдин 3Н-тимидин

Контрольная группа

35,75±7,1

.2-4 месяца 53,3±6,3 9-11 месяцев 73,2±3,4

1 год

2 месяца

86±5,9

0,42^,03 0,175±Р,019

0,1530,016

35,4±3,0 0,08^,011 56±5,9 0,133^,014

40,8±3,4 0,07±0,015

' Указанные выше метки регистрировались в эндотелиальном монослое стенки сосудов, а также среда субинтимально расположенных гладкомышечных (зведчатых) клеток, но цифровые подсчеты на данном этапе исследований ограничены только эндотелисциташ. Показатели данной таблицы демонстрируют увеличение меток с 3ц-уридинон во всех группах опыта в сравнении с контролем и по мере нарастания длительности эксперимента. Такая тенденция отмечается как в артериях выше, так и ниже сужения аорты, но степень в первых 1,5-2 раза была выше. Эти показатели свидетельствуют о повышенном уровне метаболических процессов (в частности, активности РНК клеток)

в зонах нарушения гемодинамики, особенно бассейна гипертензии.

Для растровой микроскопии взяты II случаев эксперимента и 5 контроля. В проксимально расположенных коллатеральных артериях частично сохранялась свойственная внутреннему рельефу продольная складчатость интимы, но в ряде наблюдений она выглядела более грубой и неправильной, местами выявлялось хаотичное переплетение складок. В сравнении с контролем в таких сосудах значительно чаще встречались углубления на местах разрыва внутренней эластической мембраны, причем размеры образующихся впадин нередко были более крупными. На дне их просматривалось увеличенное число эндотелиоцитов с приподнятыми над поверхностью ядрами, ворсинчатой поверхностью и более плотной компановкой клеток. Имели место деформация эндотелиоцитов и частичное слущивание их с поверхности мо-яослоя. В деэндотелизированных зонах вышедший на поверхность эластический слой интимы имел неровные контуры и множество углублений, отверстий (фенестр). В отличие от контроля здесь не встречались случаи адгезии тромбоцитов. В участках, очевидно, более старых изменений внутренней эластической мембраны и ее последующей регенерации встречались очаги с грубыми уродливыми складками, соединенными перемычками или хаотично переплетенными.

В дистально расположенных коллатеральных артериях нередко рельеф поверхности интимы был сглажен, либо складки выглядели несколько истонченными и в них нарушалась строгая линейная направленность по оси движения крови. В области также встречавшихся разрывов продольных складок располагались более плотно расположенные и увеличенные в числе эндотелиоциты. Выявлялись также признаки продольного расщепления складок и тонкие неправильно ориентированные эластические волоконца, выходящие на поверхность: И в этой части коллатералей отмечалось слущивание эндотелиоцитов, а также частичная утрата ими межклеточных контактов.

При трансмиссионной электронной микроскопии в коллатеральных проксимально расположенных (по отношению к сужению аорты) артериях дифференцировались два типа клеток: похожие на контрольные и с уплотненней цитоплазмой. Последние чаще встречались при более выраженном градиенте давления в аорте и на более равних этапах эксперимента. В них ядра находились в состоянии пикноза, а микро-филаыевты и цитогранулы цитоплазмы четко не определялись. Имело место резкое уменьшение числа митохондрий, в которых слабо выявлялись кристы, микропиноцитозных пузырьков, а также истончение

базальной мембраны. При сроках эксперимента более 6 месяцев и особенно в случаях с длительностью свыше года преобладали эндотелио-одты с обычной плотностью цитоплазмы, хотя встречались в меньшем числе темные клетки с нарушенными контактами, субэндотелиальным отеком. Для этих.сроков характерно восстановление базальной мембраны в ее утолщение, а также а местах бывших дефектов интимы -наличие эндотелиоцитов, выступаицих в просвет сосуда, с увеличением оргааедд, в частности митохондрий, что позволяет отнести такие клетки к регенерированным.

В диотальной части коллатеральных артерий наряду с обычной (как в контроле) плотностью цитоплазмы эндотелиоцитов выявлялись клетки с просветвлением последней. Число таких клеток на ранних этапах эксперимента было достаточно велико, иногда достигая 2/3 от ойцей их популяции. Форма клеток отличалась разнообразием: от широких и выступаицих в просвет до удлиненных, истонченных и распластанных в монослое. Степень просветления цитоплазмы была различной и при ее выраженности содержание цитогранул и микрофиламен-тов представлялось сниженным. Отмечалось уменьшение плотности мат-рикса митохондрий, местами разрывы наружной их мембраны, расширение канальцев эндоплазматического ретикулума, небольшое число мик-ропиноцитозных пузырьков с неравномерным их расположением, очаговые повревдения плазмолеммы, рыхлая диссоциированная базальная мембрана. Во втором сроке эксперимента (после 6 месяцев и особенно года) число просветвленных эндотелиоцитов уменьшалось, митохондрии приобретали небольшие размеры и уплотненный матрикс, эндоплазмати-ческий ретикулум выглядел менее расширенным, пиноцитозные Еезику-ды располагались преимущественно примембранно,больше - у люминаль-ного края клеток. Среда популяции эндотелиоцитов в местах разрывов внутренней эластической мембраны часто встречались клетки с выпуклой и обращенной в сторону просвета сосуда формой. Нередко на их поверхности были видны ворсинчатые выступы, а базальная мембрана заметно утолщена. Все это свидетельствует в пользу регенерации, очевидно, ранее поврежденного здесь эндотелиального монослоя.

Следует особо остановиться на выявлении в более поздних сроках эксперимента как в проксимальных, так и дистальных коллатеральных артериях отростчатых клеток, проникающих со стороны обращенной к интиме части мышечного слоя стенки сосудов. Миграция в сторону мест повреждения эндотелиального монослоя таких клеток и распространение их отростков шло через места повреждений, разры-

bob внутренней эластической мембраны. Отдельные клетки или их части достигали поверхности интимы в участках, лишенных эндотелиопдтов. Встречались также контакты таких отростчатых клеток с эндотелиоци-тами, обычно их разделяли только базальныв мембраны. Вероятно, такая активизация указанных клеток мышечного слоя неслучайна. В литературе имеются указания (А.Хэм, Д.Кормак, 1983; М.Д.Рехтер, В.А. Колпаков, .А.А.Миронов, 1992) о тесном взаимоотношении андотелиоци-тов и субинтимально расположенных гладкомышечных клеток, активизации последних с усилением процессов синтеза и секреции прозластина, проколлагена при нарушении межклеточных контактов. Гиперпродукция паралластических субстанций может приобрести форму патологических эластофиброзных утолщений интимы, которые выявляются при гистологическом исследовании коллатералей у больных коарктацией аорты.

ВЫВОДЫ

1. Светооптическое, электронно-микроскопическое и радиоавтографическое исследование сосудов в условиях врожденной (372 биоп-тата, 15 секционных случаев) и моделированной (57 животных) коар-ктации аорты показало, что структурная перестройка внутриорганннх и коллатеральных артерий имеет как стереотипный характер, тая и некоторую специфичность морфологической реорганизации; обусловленной локализацией сосуда и особенностями нарушений гемодинамики.

2. В условиях экспериментально созданной и врожденной коаркта-ции наибольшая степень структурных изменений внутриорганннх сосудов (признаки ангиоспазма, утолщение внутренней эластической мембраны, эластофиброз интима, гипертрофия медии и адвевищиальннй, склероз) отмечена в ренальннх артериях, меньшая - в сосудах селезенки , поджелудочной железы (бассейн гипотензии), головного мозга

и сердца (бассейн гипертензии).

3. Коарктация аорты характеризуется вовлечением в перестройку коронарных артерий различного калибра: 6-8 порядка ветвления, на которые оказывает действие компенсаторная гипертрофия миокарда; 45 порядка, на которые влияют изменения гемодинамики в диотально расположенном сосудистом русле сердца, а также дуге аорты. При этом установлена взаимосвязь между степенью сосудистых изменений, гипертрофии миокарда и кардиосклероза.

4. В одном из главных звеньев компенсации нарушений кровообращения при коарктации аорты - коллатеральных артериях - возможна прижизненная оценка степени структурных изменений. На материале

операционных биоптатов от больных выделены 5 последовательно-развивающихся стадий морфологических изменений. В проксимальном звене коллатералей на фоне гипертензии они проявляются признаками ангио-спаама, поел едущим утолщением внутренней эластической мембраны, очаговым, или более распространенным элаотофиброзом интимы, гипертрофией 'медии. При смеае кровотока на противоположный - в дасталь-яом эвене колдатералей отмечается расширение просвета, сглаживание рельефа эластических мембран, частичная их редукция, формирование субинтимального продольного гладаомншечного слоя, фиброз адвенти-ции,

'5. При клинико-ыорфологическом сравнении динамики патологии в случаях врожденной коарктации аорты установлено, что у больных до периода окончательного формирования сосудиотого русла (12-15 лет) структурные изменения в коллатеральных артериях еще не достигают высокой степени, а тяжесть состояния определяется функциональной несостоятельностью системы кровообращения в условиях растущего организма. В последующем быстрое прогрессирование структурной переотройки этих сосудов приводит к сближению морфологической и клинической стадийности процесса, что еще более ухудшает компенсацию •нарушений гемодинамики,

6. Электронно-микроскопическое изучение коллатеральных артерий при экспериментальной коарктации аорты показало, что наиболее выраженные ульграструктурные изменения происходят в эндотелиоцитах. В ранние сроки отмечается повреждение ядра, органелл, структурно-функциональная гетерогенность эндотелиоцитов; при сканирующей электронной микроскопии разрывы интимы и сглаживание ее рельефа - в дастальвом звене коллатералей. В поздние сроки эксперимента преобладают процессы регенерации интимальных структур, с появлением в части случаев патологических форм эластики. В субинтимально расположенных гладкомышечных клетках отмечается усиление активности, что является основой для последующего формирования зластофиброзных утолщений интимы.

7. Радиоаэтографический анализ выявил различия в увеличении синтеза НДС в эндотелиоцитах проксимального и дистального звена коллатералей по мере увеличения срока экспериментальной коарктации аорты. В коллатеральных артериях выше места сужения аорты индекс метки с 3Н~уридином возрастал в сравнении с контролем (35,8$) через 2-4 месяца до 63,3^, а через I год 2 месяца - до 86%. В дастальвом звене сосудов индекс меченых клеток через 2-4 месяца оста-

вался на уровне контроля (35,4$), увеличивался через 9-II месяцев до 56$ и к I году 2 месяца снижался до 40,8$.

8. Гемодинамическая перестройка артериальных сосудов при коар-ктации аорты на ранних и поздних этапах компенсации направлена на восстановление возникающих цри этом повреждений внутреннего слоя, приспособление стенки сосудов к новым условиям кровотока, а при длительных нарушениях кровообращения у больных приводит к формированию патологических изменений интимы с очаговым или распространенным эластофиброзом, что способствует срыву структурно-функциональной компенсации при данном пороке.

В Н Е-Д Р Е Н И Е

1. Материалы работы использованы при составлении методических рекомендаций "Прижизненная оценка стадийности структурных изменений в коллатеральных артериях и их значения в компенсации нарушений кровообращения при коарктации аорты" (1992).

2. Материалы диссертации внедрены:

- в практическую работу отдела патологической морфологии Новосибирского научно-исследовательского института патологии кровообращения МЗ России (1991);

- в работу Научно-исследовательского института региональной патологии и патологической морфологии СО РАМН (1992).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТВ® ДИССЕРТАЩИ

1. Часовских Р.Г., Семенов И.И., Часовских С.Г..Волков A.M. Прижизненное изучение структурных изменений артериальных сосудов в бассейнах глпертензии и гиповолемии при коарктации аорты//Проб-лемы кардиохирургии в связи с динамизмом пороков сердца,- Новосибирск.- 1989.- С.31-34.

2. ЧасоЕских С.Г., Семенов И.И., Семенова Л.Г., Волков A.M. Патоморбология артериальных сосудов в ранние и отдаленные сроки коарктации аорты (клинико-экспериментальное исследование). //Кар-диохирургяческие к кардиологические проблемы в связи с динамикой компенсации-паракомпенсации при пороках сердца.- Новосибирск.-1990,- C.8S-9I.

3. Часовских С.Г. Структурные изменения сосудов при экспериментальной гипер- и гипотензии //Молодые ученые медики - науке и практическому здравоохранению.- Новосибирск.- 1990.- С.63-64.

4. Семенов И.И., Часовских С.Г., Семенова Л.Г., Волков A.M. •Структурно-клинический анализ сосудистой компенсации у больных коарктацией аорты //Клинические, структурные и физиологические аспекты кардиохирургичесной патологии.- Новосибирск.- 1992г.-

С.239-249.

Соискатель

Подписано в печать 24.03.92 г. Формат бумаги 60x87Д6

Печ.л. 1,0 Заказ № 222 Тираж 100 экз.

Типография СО РАМН. Г992 г. Новосибирск, ул.Ядриндовская, 14