Автореферат и диссертация по медицине (14.00.23) на тему:Строение внутренней оболочки аорты человека в местах деления кровотока

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

14»

Р Г В ^РДСИЙСХИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

2 О НЮН ТО ^а пРавах рукописи

УДК 611—018.74—146:616—003.9 ПОЛИЩУК Роман Станиславович

СТРОЕНИЕ ВНУТРЕННЕЙ ОБОЛОЧКИ АОРТЫ ЧЕЛОВЕКА В МЕСТАХ ДЕЛЕНИЯ КРОВОТОКА

(14.00.23 — гистология, цитология, эмбриология)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

у

/■ - : ..:' »

С-"'

Москва 1994

Работа выполнена в Ивановском государственном медицинском институте им. А. С. Бубнова.

Научный руководитель —

член-корреспондент АМТН, доктор медицинских наук, профессор А. А. Миронов.

Научные консультанты:

доктор медицинских наук, в. н. с. Э. М. Тарарак, кандидат медицинских наук, с. н. с. В. А. Колпаков.

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор В. В. Банин,

доктор медицинских наук, в. н. с. Н. П. Омельяненко.

Ведущая организация —

Российская медицинская академия последипломного образования.

Защита диссертации состоится « . . . » . . 1994 г.

в . . . часов на заседании специализированного совета Д 084.14.04 при Российском государственном медицинском университете по адресу: 117869, Москва, ул. Островитянино-ва, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГМУ. Автореферат разослан « . . . »..... 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор медицинских наук,

профессор А. Н. ТИХОМИРОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В настоящее время рост сердечно-сосудистых заболеваний, в том числе атеросклероза, вызывает необходимость разработки принципиально новых подходов к их профилактике и лечению. Важная роль гемодинамики, как фактора риска, в патогенезе атеросклерозз признается большинством исследователей.

Атеросклеротические поражения у человека наиболее часто локализуются в областях ветвлений аорты, сонных и венечных артерий (Glagov et al., 1988а). Эти участки артериального русла являются зонами локальных изменений гемодинамики, инициирующих атерогенеэ (Glagov et al., 1988а). Однако, до сих пор многие механизмы влияния кровотока на процесс развития атеросклероти-ческих поражений не ясны. В патологических изменениях интимы артерий при атеросклерозе ключевую роль играют эндотелиоциты, гладкомышечные клетки (ГМК) и моноциты-макрофаги (МФ). Особенно взжное значение имеют такие свойства этих клеток как проли-феративная активность, способность синтезировать компоненты межклеточного вещества и эндоцитоз атерогенных липопротеинов. Морфологические и функциональные особенности эндотелиальных клеток, ГМК и МЕ клеток в местах деления кровотока представляют огромный интерес, так как атеросклеротические поражения чаще всего развиваются именно, в этих областях артериального русла.

Необходимо также отметить, что большинство исследований по проблеме взаимосвязи параметров кровотока и патологических изменений артерий выполнено на животных моделях или на культуре клеток, а любая связь между гемодинамикой и атерогенезом согласно Giddens et al. (1989) может быть открыта только через

изучение атеросшюротических поражений артерий человека. Культура клеток и модели на животных могут внести определенный вклад в изучение механизмов возникновения и развития поражений, однако атеросклероз у человека должен Сыть основным объектом исследований. Поэтому исследование морфсфункциональных особенностей интимы аорты человека в местах деления кровотока поможет лучше понять некоторые моменты патогенеза этого заболевания.

. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Целью работы явилось' исследование структурно-функциональных изменений интимы аорты человека в областях деления кровотока.

В соответствии с целью были поставлены следующие основные задачи исследования.

1. Анзлиз особенностей состава и пространственной организации клеточной популяции интимы аорты в областях деления кровотока.

2. Характеристика морфологических изменений интимальных клеток в областях деления кровотока.

3. Оценка пролиферативной активности клеток интимы в областях деления кровотока.

4. Определение синтетической активности гладксмышечных клеток в областях деления кровотока.

б. Исследование распределения липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) и экспрессии рецепторов их эндоцитоэа в интиме аорты в областях деления кровотока.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые описан клеточный состав интимы аорты в области отхождения межреберных артерий (МРА). Показано увеличение макрофагов и Т-лимфоцитов в интимальной популяции проксимальнее и латеральнее устьев МРА.

Новыми являются данные об изменении пространственной организации интимы аорты в области деления кровотока. Латераль-нее и прокст^альнее устьев происходит нарушение сэти из звездчатых ГМК, характерных для прямого участка сосуда. Непосредственно на делителе кровотока МРА форма ГМК изменяется со звездчатой на веретеновидную.

Уточнены сведения по ультраструктуре ГМК интимы в области деления кровотока и получены новые данные об ультраструктуре макрофагов в этих областях. Показано, что в области высокой гемодинамической нагрузки ГМК имеют сократительный фенотип, а в областях с малой нагрузкой - синтетический фенотип, или содержат большое количество липидных вакуолей.

Впервые количественно оценена пролифератиЕная и синтетическая функции интимальных клеток в области устьев МРА. Показано, что количество пролиферирующих клеток в местах деления кровотока не изменяется, а синтезирующих коллаген увелшшвает-ся.

Новыми являются сведения о распределении в интиме атеро-генных липопротеинор и экспрессии клетками скевенджер-рецепто-ров.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ. Полученные в работе новые данные с функциональной морфологии интимы аорты человека в зонах с различной гемодинамической нагрузкой целесообразно использовать в работе лабораторий патоморфологии и электронной микроскопии, изучающих внутреннюю оболочку артерий человека и вопросы патогенеза атеросклероза, а также в учебном процессе при изучении вопросов ангиологии на кафедрах анатомии человека, гистологии и патологической анатомии в медицинских институтах и институтах усовершенствования врачей, в учебной и научной литературе

по данным дисциплинам. Результаты исследования функциональной морфологии интимы аорты человека в зонах с различной гемодина-ыической нагрузкой создают основу для понимания структурно-функциональных изменений стенки крупных артерий, способствующих развитию атеросклероза, и могут Сыть использованы при дальнейшей разработке проблемы патогенеза, профилактики и лечения атеросклероза.

Результаты работы внедрены в научную работу лаборатории электронной микроскопии ЦНИЛ и.в учебный процесс кафедры анатомии человека и кафедры гистологии и эмбриологии Ивановского государственного медицинского института.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Во внутренней оболочке аорты человека наблюдается гетерогенность клеточной популяции в местах деления кровотока.

2. В местах деления кровотока изменяется форма, ориентация, ультраструктура и синтетическая активность интимальных гладкомышечных клеток.

3. На участках, расположенных проксимальней и латеральней устьев межреберных артерий, происходят патологические изменения внутренней оболочки аорты, сопровождающиеся накоплением липвдов, макрофагов и Т-лимфоцигов.

4. Накопление липвдов в клетках внутренней оболочки аорты датеральнее и проксимальнее устьев межреберных артерий связано о усилением экспрессии рецепторов к модифицированным липлпро-теинам.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации доложены на научных конференциях в Риге в 1991г., в Новосибирске в 1992г., на межфедеральной конференции ИГМИ в 1994г.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, из них 5 - в рецензируемых журналах, 3 - за рубежом.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация изложена на.

_ страницах машинописи, содержит _ страниц текста, _

таблиц, _ рисунков. Она включает введение, обзор литературы,

11 разделов собственных данных, обсуждение полученных результатов, выводы, указатель литературы. Список использованной литературы состоит из _ источников, из них _ отечественных и

_ иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В работе были использованы аорты 32 мужчин в возрасте 25-45 лет, .полученные через 1-2 часа после смерти в результате несчастных случаев. Из 32 аорт 18 было использовано для электронно микроскопических исследований, а остальные 14 - для иммуногистохимических.

Для уменьшения вероятности возникновения аг ^фактов при электронно микроскопических- исследованиях мы применяли метод перфузионной фиксации аорты. После каиолировакия дуги и обедах подвздошных артерий перевязывали крупные ветви аорты. Сосуд в течение 60 с отмывали от крови с помощью среды 199 с добавлением гепарина и в течение 10 минут перфузировали 2.6 7. раствором глютаральдегида ("Reanal", Венгрия) на 0.1 М фосфатном буфере (рН 7.4) под давлением 120 мм рт. ст. Из аорты вырезали сегменты величиной 5x5 мм, содержаще устья межреберных артерий (МРА) и участки, лежащие на вентральной стороне стенки сосуда. В 8 случаях отпрепарованные кусочки ткани аорты использовали целиком для спиртово-щелочной диссоциации.. В 10 других

случаях выделенные из сосуда образцы использовали для приготовления полутонких срезов и трансмиссионной электронной микроскопии и сканирующей электронной микроскопии нативных препаратов. Для иммунсморфологических исследований грудной отдел аорты иссекали, отмывали в среде 199, после чего из сосуда вырезали участки, содержащие устья МРА и фрагменты с вентральной стенки сосуда. Половину иссеченных кусочков готовили для приготовления пленочных препаратов по описанной ниже методике, а половину иммерсионно фиксировали в ыетакарне.

Для сканирующей электронной микроскопии нативных препаратов кусочки аорты отмывали в среде 199 и постфиксировали в 17. растворе четырехокиси осмия в течение часа, затем отмывали в дистиллированной воде и обрабатывали 17. раствором танниновой кислоты ("Polysciences", США), вновь отмывали и обезвоживали в спиртах восходящей концентрации и абсолютном ацетоне и высушивали путем перехода через критическую точку в установке НСР-2 ("Hitachi Ltd.", Япония), монтировали на столики и напыляли платиной в аппарате JFC -1100 ("Hitachi Ltd."). Анализ объектов проводили в микроскопе S-570 ("Hitachi Ltd.").

• Для световой микроскопии полутонких срезов (СМПС) и трансмиссионной электронной микроскопии (ТЭМ) отпрепарованные кусочки ткани обезвоживались как для СЭЛ, а затем заливались в аралдит ("Fluka", Швейцария). На ультрамикротоме LKB-III ("LKB", Швеция) готовили полутонкие срезы, параллельные оси сосуда, которые окрашивали метиленовым синим, изучали в микроскопе МБИ -15 ("Л0М0", Россия). После светооптического анализа пирамидки прицельно затачивали и на том же микротоме получали ультратонкие срезы. Срезы контрастировали уранилацета-тоы и цитратом свинца по общепринятой методике, исследовали в

- э -

микроскопе 3MB1DDAK (НПО "Электрон", Россия).

Для приготовления пленочных препаратов эндотелий с поверхности образца удаляли 0,17. диспазой ("Boehrineer Mannheim", ФРГ) в течение 1 часа при 37°С. Затем сегмент сосуда отмывали в среде 199 и дофиксировапи в 4£ формальдегиде при 4°С. Пленочные препараты" готовили по методике Rekhter et al. (1991). Подученные препараты окрашивали с помощью антител против глэдкомшечного а-актина (методика списана ниже) или и то-, луидиновым синим, изучали в микроскопе МБИ-15.

Для визуализации субэндотелиальных структур с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) препарат готовили по методике Kolpakov et al. (1993). Постфиксацгао обезвоживание и высушивание образцов проводили так же, как описано вьпзе для нативных препаратов. .Анализ объектов проводили в микроскопе "Hitachi" S-570.

Для иммуногистохимических исследований BD аорты фиксированные в метакарне образцы обезвоживали в метаноле возрастающей концентрации, хлороформе и заливали в парапласт ("Polysci-ens Inc.", США). Срезы с парапластовых блоков получали на микротоме "Autöcut" ("Reichert-Jung". Австрия), депарафинировади в толуоле и регидратировали в метаноле нисходящей концентрации и воде. После регидратации срезы промывали в трех сменах 0.1М фосфатного буфера (ФБ). На приготовленных срезах с помощью моно- и поликлональных антител фирм "Boehrineer Mannhein" (ФРГ) я "Dakopatts" (Дания) выявляли следующие антигены: гладкомы-яечный а-актин, апопротеин-В, "скевендлер"-рецепторы к ЛПНП, лакрофагапьнъш' антиген, антиген Т-лимфоцитов, проколлаген, тдерный антиген пролиферирующих клеток. На пленочные препараты 1аносили только антитела против гладкомышечного а-актина. Вы-

явление связавшихся антител проводили с помощью иммуно-ферментного метода с использованием стрептавидин-биотиновых конъ-югатов с пероксидазой хрена или щелочкой фосфатазой. Полученные препараты изучали в микроскопе "Opton-3" ("Karl Zeiss", ФРГ).

Морфометрическое исследование строения ВО аорты в месте отхождения МРА приводилось' на сегментах сосуда, подвергающиеся различным гемодинамическим нагрузкам: а) проксимальный и латеральные по отношению к устью МРА участки, характеризующиеся низким напряжением сдвига стенки сосуда и наличием участков рециркуляции и застоя кровотока (Karino, 1986; Karino et al., 1987); б) дистальный по отношению к устью МРА участок (делитель потока), имеющий Ьысокое напряжение сдвига (Karino,1986; Karino et al., 1987). Длл сравнения мы также исследовали структуру интимы грудной аорты на прямом участке, располагающемся на вентральной стенке сосуда и подвергающимся нормальной гемодинамической нагрузке (Karino, 1986; Karino et al'., 1987). Толщина ВО исследованных сегментов аорты измерялась с помощью окулярмикрометра на полутонких срезах. При определении вариаций формы ГМК, на пленочных препаратах, окрашенных на а-актин исследовались и фотографировались участки tunica intima, ' содержащие в сумме не менее 400 клеток. На микрофотографиях ВО, выполненных на стандартном увеличении, для глздких миоцитов определялся индекс сферичности формы как отношение величины короткой оси клетки к величине их длинной оси (Автандилов, 1990). Миоциты, располагающиеся на учзстках, где величина длинной оси клеток достоверно отличалась от величины короткой, подвергались морфометрическому анализу на степень ориентированности. Для этих ГМК определялся угол отклонения их длинной

- И -

оси от продольной оси аорты (Автандилов, 1990). На микрофотографиях. полученных с тотально окрашенных пленочных препаратов, подсчитывалось число лейкоцитов, приходящихся на 1мм2 субэндо-телиального пространства (численная плотность лейкоцитов в су-бэндотелиальном слое) в интиме дистального, проксимального, латеральной и Еентрального участков. Численная плотность лейкоцитов, адгезировавшихся к поверхности эндотелия аорты на различных участках, исследовалась с помощью СЭМНП. Количество лейкоцитов, расположенных на 1мм2 поверхности эндотелиального пласта определялось на сканограммах, имеющих одинаковое увеличение. Ультраструктурометрия гладких миоцитов ВО проводилась с использованием ТЭМ. На электронограммы ГМК, расположенных в интиме исследованных участков, накладывалась мдрфометрическая решетка. Для каждой клетки подсчитывалось число узлов решетки, приходящихся на цитоплазму (N0), пучки микрофиламентов №) и липидные включения (НО. Объемная плотность микрофиламентов (Ур) и объемная плотность липидных включений (Уь) в цитоплазме миоцитов оценивались соответственно по формулам:

уг=Нг/Мс-1007. и'

Морфсметричёскому анализу подвергалось не менее 200 ГМК на различных участках ВО асргы. На срезах, окрашенных одновременно антителами СО-68, АпМ-а-ЗМА и м'етиленовым зеленым подсчитывалось число ГМК (коричневое окрашивание цитоплазмы), макрофагов (красное окрашивание цитоплазмы) и общее количество клеток (зеленое окрашивание ядер) в интиме. На параллельных срезах окрашенных с помощью антител СЛЗ-З и пероксидазного конь-гагата подсчитывалось число Т-лимфоцитов. При этом на стандартном увеличении на каждом участке исследовалось 10 полей зрения, содержащих не менее 200 клеток. Для каждого вида клеточ-

ных элементов подсчитывалась доля (Cm) в интимальной популяции по формуле:

Cm-Nm/NflOOX,

где Nm - количество клеток данного вида, a Nt - общее количество интимальных клеток. На срезах, окрашенных на скевенджер рецепторы, проколлаген и цикдин по той же методике определяли в интиме на различных участках долю клеток, экспрессирующих эти антигены.

■ Для всех сегментов аорты определялись средние значения исследованных .признаков. По каждому признаку производилось сравнение средних значений между прямым, дистальным, латеральным и проксимальным участками с использованием парного t-критерия Стьюдента. Кроме того на каждом участке проводился корреляционный анализ между значениями толщины интимы и доли кол-лагенсинтезирующих клеток, а также между значениями плотности лейкоцитов, субэндотелиальном пространстве и на эндотелии. Статистическая обработка полученных данных производилась на персональном компьютере IBM РС-АТ ("IBM", США) с использованием пакета программ "Stadia" и "Sigma Plotter".

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Прежде всего необходимо отметить, что проведенный' в нашей работе морфологический анализ ВО аорты человека показал неоднородность ее отроения и функционального состояния на различных участках.

Как было показано нами, эндотелиоциты в пределах прямого участка имеют вытянутую форму и ориентируются вдоль продольной оси сосуда. Reidy & Bowyer (1977) установили, что такой характер организации эндотелиального монослоя характерен для участков с ламинарным кровотоком. Это свидетельствует о стабильное-

ти кровотока около вентральной стенки грудной аорты. Субэндо-телиальная интима представлена сетью из звездчатых ГМК, и небольшим количеством клеток гематогенного происхождения. Последние по ультраструктуре и иммунофенотипу можно отнести или к макрофагам, или к Т-лимфоцитам. Интимальные ГМК имеют многочисленные . цистерны ШЭР, диктиосомы комплекса Гольджи и митохондрии. Такие особенности ультраструктуры, согласно Campbell & Campbell (1935), позволяют отнести эти ГМК к синтетическому типу. Таким образом, интима аорты на прямом не имеет существенных признаков атеросклеротических изменений и по строению соответствует литературным данным о ее клеточном" составе, пространственной и ультраструктурной организации (Rekhter et al., 1991; Stary et al., 1992).

Трехмерная сеть из звездчатых ГМК, составляющая как бы "каркас" клеточной системы интимы, подвергается существенным изменениям в области отхождения MP А. При этом латеральнее и проксимальнее устья эти изменения носят патологический характер, свойственный для атерогенеза, в то время как на делителе потока структурные перестройки имеют скорее адаптивные свойства. Как мы' предполагаем, подобные альтерации вероятно связаны с перераспределением гемодинамических нагрузок на стенку аорты в области ветвления.

Мы показали, что латеральнее и проксимальнее устьев межреберных артерий человека эндотелий имеет наибольшую гетерогенность. На этих участках часто встречаются полигональные и гигантские клетки с большим количеством микроворсинок и гипертрофированным синтетическим аппаратом. Наличие таких эндо-гелиоцитов, согласно Reldy & Bowyer (1977), характерно для участков с низким и осциллирующим напряжением сдвига, наличием

областей рециркуляции и точек застоя кровотока. Поэтому мы считаем, что подобный характер кровотока существует латераль-нее и проке имадьнее устьев МРА. Это подтверждается литературными данными о том, что именно проксимзльнее и латеральнее устьев основных ветвей аорты формируются области кровотока с низким и осциллирующим напряжением сдвига (Саго et al., 1985; Karino,1986; Karino et al., 1987).

В результате многочисленных клинических и экспериментальных исследований было установлено, что латеральные и проксимальные по отношению к устьям основных ветвей аорты человека участки поражаются чаще, чем другие сегменты сосуда (Саго et al., 1985; Yoshida et al., 1988). Это вызвано характером кровотока, который способствует пролонгированию контакта ЛПНП о поверхностью сосуда, и возможно проникновению их через эндотелий и накоплению в интиме (Саго et al., 1985; Goldsmith, Karino, 1988). Эти процессы в значительной степени облегчаются наличием на этих участках точек застоя кровотока, где конвективный транспорт ЛПНП осуществляется в направлении перпендикулярном стенке сосуда (Goldsmith, Karino, 1988). Однако, у человека характер распределения лшпопротеинов в области устьев МРА ¡цо сих пор не был изучен, а исследования кровотока в областях ветвлений не были подтверждены фактами о накоплении там ЛПНП. Мы впервые показали, что на проксимальном и латеральном участках увеличивается количество интимальных клеток, интенсивно зкспрессирующих скевенджер-рецепторы (соответственно 17.17 ± 0.89Х и 17.91 ± 0.67*-против 4.54 ± Q.47Z на прямом участке). Вместе с тем интима на проксимальном и латеральном учаотках в области устьев МРА имеет позитивное внутрии внеклеточное окрашивание на аро-В. Наличие такого окрашивания на аро-В свиде-

тельствует о присутствии в интиме ЛПНП. Увеличение клеток, экспрессирующих скевенджер рецепторы говорит о том, что значительная часть ЛПНП модифицирована, и поэтому захватывается клетками через скевенджер-рецепторы.

Модифицированные липопротеины играют ключевую роль в патогенезе атеросклероза, поскольку их эндоцитоз не регулируется по механизму обратной связи и вызывает отложение в клетках больших количеств холестерина (Goldstein, Brown, 1977). Результатом накопления в клетках холестерина на латеральном и проксимальном участках является наличие многочисленных пенио-тых' ГМК и макрофагов и увеличение объемной плотности липидных включений в клетках интимы в целом. Так например объемная плотность липидных включений в цитоплазме ГМК на проксимальном и латеральном участках составляет соответственно 45.33 ± 1.14Z и 48.14 ± 1.40Х, в то время как на пряном участке - лишь 7.38 ± 1.34Х.

Накопление липидов в интимальных клетках, в свою очередь, вызывает нарушение их пространственной организации и функциональной зктивности. Нами впервые обнаружено, что в субзндоте-лиальном пространстве на проксимальном и латеральном по отношению к устью МРА участках происходит частичное нарушение контактов между звездчатыми миоцитами, что сопровождается усилением коллагеногенеза ГМК.

Согласно гипотезе Рехтера и соавт. (Rekhter et al., 1991) формирование липидных капель в отростках звездчатых миоцитов является причиной разобщения их контактов. Обнаруженные нами на участках с низким напряжением сдвига "разрывы" в трехмерной сети из звездчатых ГМК и неконтактирующне, липидсодержащие отростки миоцитов свидетельствуют в пользу этого предположения.

В интиме латерального и проксимального участков клетки обычно сильно нагружены липидами, с чем, по-видимому, связано образование на их поверхности выпуклостей, обнаруженных с помощь СЭМ ХДП. Отпочковывание везикул с концов их отростков может, очевидно, приводить к разрушению межклеточных контактов и разобщению клеток. Неслучайно разобщенные отростки звездчатых ГМК, содержащие липидные вакуоли, наблюдались при исследований интимы с помощью ТЗМ и пленочных препаратов.

Нарушение контактного торможения ГМК, как ранее предполагалось, может вызывать усиление пролиферативной к синтетической активности этих клеток (Schwartz et al., 1990). Однако, мы наблюдали лишь последний из этих двух процессов, поскольку на латеральном и проксимальном по отношению к устью МРА участках достоверно увеличивалось количество коллагенсинтезирующих клеток до 8.03 ± О.ЗП и 7.74 ± 0.23' соответственно, в то время как на прямом участке доля этих клеток составляет 0.27 ± 0.13.

В то же время мы обнаружили, что клетки, экспрессирующие пролиферативный антиген встречались на всех участках с одинаково очень низкой частотой. Этот факт позволяет поставить под сомнение большинство теорий о ключевой роли пролиферации в патогенезе атеросклероза (Ross et al., 1984) и соответствует наиболее современным представлениям о пролиферативной активности клеток магистральных артерий человека (Gordon et al., 1990).

Таким образом,. патологические изменения ВО аорты на участках с низким напряжением сдвига кровотока связаны с накоплением там атерогенных липопротеидов, которые вызывают образование пенистых клеток и нарушение межклеточных контактов миоцитов, сопровождающееся усилением коллагеногенеза.

Однако, по нашему мнению, гемодинамически индуцированная

активация эндотелия может запускать целый "каскад" патологических реакций, связанных не только с интимальными ГМК, но и с клетками гематогенного происхождения. Мы впервые обнаружили, что на проксимальном и латеральном участках происходит увеличение количества лейкоцитов, адгеэировавшихся к эндотелию, Т-лимфоцитов и макрофагов в интшальной популяции. Причем часть последних становится пенистыми клетками.

Усиление адгезии лейкоцитов к поверхности эндотелиального пласта, обнаруженное нами на проксимальном и латеральном участках, может быть обусловлено целым рядом причин. Во-первых, характер кровотока на этих участках увеличивает вероятность контакта клеток крови со стенкой сосуда (Glagov et al., 1988а). Об этом свидетельствует наличие на поверхности эндотелия латеральнее и проксимальнее устья МРА большого числа лейкоцитов и "монетных столбиков", состоящих из эритроцитов. Во-вторых, активированные эндотелиоциты могут выделять цитоки-ны (фактор некроза опухолей, интерлейкин-1 и др.), вызывающие положительный хемотаксис макрофагов и лимфоцитов (Hansson et al., 1989а). В-третьих, активированные ЭК интенсивно экспрес-сируют молекулы здгезии лейкоцитов (Berman, Calderón, 1992). В связи с этим необходимо отметить, что наибольшую плотность адгеэировавшихся клеток мы наблюдали именно на участках эндотелиального пласта, где присутствовали делящиеся клетки, которые считаются физиологически активированными.

Малая скорость кровотока в областях с низким напряжением сдвига сввдмт также благоприятные условия для проникновения мононуклеарных клеток в субэндотелиальное пространство (Glagov et al., 1988а). Применив для окрашивания срезов антитела CD-68 против макрофагов-моноцитов и CD-3 против Т-лимфоцитов, мы

обнаружили, что в отличие от других участков, проксимальные и латеральные по отношен™ к устью области содержат большое количество СБ-68- и СБ-3-положительных клеток. Относительное ко- * личество последних составляет 5.65 ± 0.447. на проксимальном участке и 6.27 ± 0.21Х на латеральном. Доля макрофагов в инти-мальной популяции проксимального и латерального участков составляет 17.35 ± 0.477. и 15.97±0.51Х соответственно. На иммуно-гистохимических препаратах № обнаружили значительное количество макрофагов и Т-лимфоцитов, зафиксированных во время процесса их миграции в интиму между эндотелиоцитами. Очевидно, наличие обширных скоплений лейкоцитов в интиме проксимального и латерального участков является результатом интенсивного диа-педеза этих клеток. Часть нагруженных липвдами пенистых макрофагов, как было нами показано, мигрирует обратно в кровоток, частично очищая ВО. Большая часть липидсодержащих макрофагаль-ных клеток накапливается в интиме.

Увеличение числа Т-лимфоцитов в интиме на проксимальном и латеральном участках, кроме гемодинамических причин, также вероятно связано с наличием здесь значительных количеств антигенного материала (модифицированных ЛПНП, клеточного детрита). На у,- .тратонких срезах мы обнаружили, что Т-клетки часто контактируют со скевекджер-макрофагами. Также на латеральном и проксимальном участках с помощью иммуногистохимии мы выявили колокализацию СП-3+ и СП-68+ клеток. Вероятно эти феномены являются морфологическим выражением процесса предоставления макрофагами интернадиэированного антигена, что довольно часто обнаруживается в липидных поражениях аорты (Напэзоп е1 а1., 1988а; НапБЭоп еЬ а1., 1989).

В отличие от участков, подверженных действию низкого нал-

ряжения сдвига, интимз на делителе потока МРА не подвергается атеросклеротическим изменениям. Мы показали, что на делителе потока МРА находятся сильно вытянутые вдоль длинной оси сосуда эндотелиоциты, а вершина делителя иногда имеет прижизненные участки деэндотелизации, что свидетельствует об очень высоких значениях напряжения сдвига кровотока на этих участках (Fry 1958). В субэндотелиальном пространстве находится тонкий слой соединительнотканных фибрилл, под которым располагается тяж веретеновидных ГМК, плотно прилегающих друг к другу и контактирующих в основном телами и короткими отростками и ориентированы поперек продольной оси сосуда. Цитоплазма этих клеток содержит большое количество миофиламентов и плотных телец, что позволяет отнести их, согласно Campbell & Campbeall (1985), к сократительному типу. Среди ГМК в ин?име на делителе потока встречаются отдельные макрофаги и Г-лимфоциты.

Особенность кровотока на этом участке состоит в том, что клетки крови и макромолекулы плазмы двигаются параллельно стенкам ветвления с Солее высокой скоростью, чем в прямом сегменте сосуда (Goldsmith, Karino, 1988). Поэтому на делителе потока уменьшается вероятность контакта лейкоцитов* и ЛПНП о эндотелием (Goldsmith, Karino, 1988). Отсутствие здесь большого количества клеток, экспрессирующих скевенджер рецепторы, при наличии позитивного окрашивания интимы на аро-В, вероятно, свидетельствует о сбалансированности процессов поступления на-тивных ЛПНП в ВО и их деградации, что, в свою очередь, предотвращает их модификацию. При этом, очевидно, даже деэндоте-лизация не способствует накоплению в интиме ЛПНП, поскольку, согласно Goldsmith & Karino (1938), в мэстах высокого напряжения сдвига макромолекулы плазмы имеют траектории движения, па-

-ю-

раллельные стенке сосуда.

Проникновение в интиму лейкоцитов на дистальном участке также затруднено из-за высокой скорости кровотока (Glagov et al., 1988а; Goldsmith, Karino, 1988). Мы обнаружили значительное уменьшение численной плотности адгезировавшихся лейкоцитов на делителе потока МРА. Всвяэи с этим диапедез лейкоцитов на дистальном участке может быть также затруднен. В пользу этого .предположения свидетельствуют морфометрические данные об уменьшении доли этих клеток в интимальной популяции на делителе потока до 2.89 '± 0.23?. и 0.12 ± 0.03% соответственно.

Пенистые клетки гладкомьапечного и макрофагального происхождения на делителе потока практически отсутствуют. Здесь преобладают миоциты сократительного фенотипа, имеющие вытянутую форму. Синтетические звездчатые ГМК, характерные для интимы прямого сегмента аорты, составляют лишь небольшую часть от общего числа ГМК делителе потока. В связи с этим возникает закономерный вопрос о причинах таких изменений ультраструктуры и формы клеток. Мы предполагаем, что этих причин несколько.

Во-первых, простацпклин и другие медиатора, секретируемые ЭК под действием высокого напряжения сдвига, способствуют трансакции синтетических ГМК в контрактильные (Hajjar, Fomerantz, 1992). Во-вторых, в соответствии с гипотезой Yoshi-da et al. (1990), изменение ультраструктуры ГМК в интиме аорты на участках деления" кровотока может быть связано с накоплением там по мере развития сосуда коллагена для укрепления стенки ветвления. Это предположение частично подтверждают и наши ре-

•

вультаты, поскольку большая часть сократительных ГМК на делителе потока МРА располагается среди мощных пучков коллаге^вых фибрилл. В-третьих, гемодинамические силы могут непосредотвен-

но действовать на интимальные миоциты делителя потока. В цело« ряде работ было показано, что циклическое растяжение in vitro вызывает изменения ориентации и формы ГМК, связанное с перестройкой цитоскелета клеток (Euck, 1980; Buck, 1983; Dartsch, Hammerle, 1986). ГМК приобретают веретеновидную форму и ориентируются поперек направления растяжения. Креветок с высоким напряжением сдвига деформирует интиму делителя потока в продольном направлении (Glag-ov et al., 1983а). При этом ГМК, как мы обнаружили, располагаются поперек направления вектора действующей на них силы сдвига. Такая ориентация обеспечивает максимальную резистентность клеток к механической нагрузке (Seidel, Schildmeyer, 1987). Очевидно, этот процесс сопровождается образованием мощных пучков микрофиламентов для усиления ригидности 'Гладких миоцитов. В свою очередь перестройка цитоскелета влечет за собой изменение формы ГМК со звездчатой, характерной для прямого участка сосуда, на веретеновидную, подобно тому, как клетки при растяжении in vitro меняют форму с полигональной на веретеновидную (Buck, 1980; Buck, 1983; Dartsch, Hammerle, 1986).

Необходимо отметить, что на делителе потока» изменяется характер межклеточных соединений интималъных миоцитов. Вероятно, контакты между ГМК бок- в-бок 'шш с помощью коротких боковых отростков, преобладающие на делителе кровотока, придают более высокую прочность клеточной системе интимы.

Таким образом, на делителе потока МРА под действием выоо-кого напряжения сдвига формируются адаптивные изменения строения интимы аорты, обусловливающие ее резистентность к атеросклерозу. Напротив, участки, расположенные латеральнее и прокси-мальнее устья артерии в зоне низкого напряжения сдвига крово-

тока, подвергаются патологическим изменениям и имеют высокую предрасположенность к атеросклерозу.

ЕЫЗОДЫ

1. В месте отхождения от аорты межреберных артерий формируются утолщения внутренней оболочки, которые наряду с особенностями движения крови в этом месте являются факторами, способствующими развитию атеросклероза.

2. Выраженность процессов интимальной гипертрофии имеет четкую пространственную зависимость по отношению к структурам входа в межреберную артерззо. Интимальные утолщения, расположенные проксимальнее и латеральнее устья межреберной артерии имеют признаки атеросклерстических поражений. Утолщения на делителе кровотока практически не имеет патологических изменений.

3. В области деления кровотока изменяется пространственная организация внутренней оболочки аорты. Сеть из звездчатых гладкомьшечных клеток, характерная для прямого участка аорты, нарушается на проксимальном и латеральном по орошению к устью участках. На делителе кровотока в месте отхождения межреберной артер л форма гладкомышечных клеток изменяется со звездчатой на веретеновидную, а их фенотип - с синтетического на сократительный.

4. В латеральной и проксимальной ' по отношению к устью межреберной артерии областях внутренней оболочки аорты происходит накопление макрофагов и Т-лимфоцитов.

5. В латеральной и проксимальной по отношению к устью межреберной артерии областях внутренней оболочки аорты происходит увеличение количества пенистых клеток и клеток, экспрео-

сирующих рецепторы к модифицированным липопротеидам.

6. В области деления кровотока во внутренней оболочке аорты увеличивается количество клеток, синтезирующих коллаген. Непосредственно на делителе кровотока их число несколько возрастает, достигая максимальных значений на проксимальном и латеральном па отношению к устью учзстках.

7. В области деления кровотока во внутренней оболочке аорты пролиферативная активность клеток изменяётся незначительно.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ • 1. Колпаков В.А., Соловьев П.Б., Полищук P.C., Банных С.И., Миронов A.A. Влияние гемодинамики на пространственную организацию атеросклеротических поражений аорты человека. I. топические отшит в липидных полосах, липофиброэных и фиброзных бляшках // Арх. патол. -1993. -Т.ББ, N3. -С.30-34.

2. Колпаков В.А,, Полищук P.C., Соловьев П.Б., Банных С.И., Миронов A.A. Влияние гемодинамики на пространственную организацию атеросклеротических поражений аорты человека. II. бляшка в местах ветвления артерий // Арх. патол. -1993. -Т.ББ, N3. -С.39-42.

3. Полшук P.C., Филиппов C.B., Колпаков В. А., Рехтер М.Д., Миронов A.A. изменение ориентации и формы клеток элаоти-ко-гиперпластического слоя интимы аорты человека в области устьев межреберных артерий. // Цитология - 1993. -Т.35, N8. -С.7-9.

4. Филиппов C.B., Рехтер М.Д., Полищук Р. С., Воронов С.Н., Червяков В.И., Миронов A.A. Изменение пространственной организации и структуры гладкомышечных клеток средней оболочки магистральных артерий в условиях продольного растяжения In situ // Цитология - 1993.. -Т.35, N3. -С.3-6.

5. Филиппов C.B., Рехтер М.Д., Полищук P.C., Гуркин C.B., Воронов С.Н., Червяков В.П., Миронов A.A. Изменение ориентации

гладкомышечных клеток средней оболочки магистральных артерий в условиях постоянного продольного растяжения in situ // Цитология - 1993. -Т.35, N9. -С.62-65.

6. Полищук Р.С., Соловьев П.Б., Колпаков В.А., Банных С.И., Миронов А.А. Особенности пространственной организации атеросклеротических поражений в области устьев аорты человека // Рукопись деп. в ВИНИТИ 12.05.92. -N 1557 -В92. -10 с. -ИГ-МИ. -Иваново.- 1992.

7. Соловьев П.В., Колпаков В.А., Полищук Р.С., Банных С. И., Миронов А.А. Трехмерная организация неосложненных атеросклеротических поражений аорты человека // Рукопись деп. в ВИНИТИ 12.05.92. -N 1558 -В92. -9 с. -ИГМИ.-Иваново.- 1992.

8. Полищук Р.С. Изменение цитоархитектоники внутренней оболочки аорты человека в различных гемодикамических зонах // Материалы XXX Международной студенческой конференции: Биология / Под. ред. О.А.Агаповой. -Новосибирск, НГУ. -1992. -с.3-9.

9. Mironov A.A., Polischuk R.S., Soloviev Р.В., Kolpakov V. А., BannikhS. I., Antonov A.S., Rekhter M.D., Orekhov A.N. Structure of atherosclerotic plaques in different sites around the entrance of human intercostal artery. // In: European Atherosclerosis Society. -62nd EAS Congress. Je. ¿salem, Israel, September, 5-8, 1993. - Abstracts. 1993. - p.90.

10. Kolpakov Y.A., Di Sciullo A., Polischuk R.S., Drosdov S., Nasuti M., Rekhter M.D., - Mironov A.A., Popgi A. Scanning electron microscopy of chemically-dissociated preparations as a tool for investigation of atherogenesis. // In: Proceedings. Multinational Congress on Electron Microscopy. - Parma, Italy, September 13-17, 1993. -p.479-480.

11. Kolpakov V.A., Di Sciullo A., Polischuk R.S., Nasuti M., Mironov A.A., Poggi A. Spontaneous arterial lession in genetically hypercholesterolaemio Yoshida rats: morphological evaluation. // FASEB J. -1993. -V.7. -A.328.