Автореферат и диссертация по медицине (14.00.02) на тему:Влияние гемодинамики на строение эндотелия артерий

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ЯРОСЛАВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИДИНСКИИ ИНСТИТУТ

На правах рукописи.

УДК: 611.13-018.74:612.13 БЕДЯЕВ Евгений Владимирович

ВЛИЯНИЕ ГЕМОДИНАМИКИ НА СТРОЕНИЕ ЭНДОТЕЛИЯ АРТЕРИЙ

(14.00.02 — анатомия человека)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Ярославль 1993

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

Научный руководитель —

доктор медицинских наук, профессор А. А. Миронов.

Научный консультант —

кандидат медицинских наук Г. М. Алиев.

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Г. В. Стовичек,

кандидат медицинских наук А. Н. Гансбургский.

Ведущая организация —

Российский государственный медицинский университет

Защита диссертации состоится « » .с/1кел.^. 1993 г.

¡¡-ос /

в часов на заседании специализированного совета

К 084.32.02 при Ярославском государственном медицинском институте (15ЭООО, г. Ярославль, ул. Революционная, д. 5).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЯГМИ.

Автореферат разослан « Л . » . . 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат медицинских наук

С. В. ИВАНОВ

строения эндотелия по отношению к месту стеноза сосуда, продо-мостриропавшие, что стенозирование артериального сосуда сопровождается стадийными изменениям)) артериального пласта в месте сужения и закономерной реорганизацией тканевой организации и рельефа поверхности в дистальиых участках сосуда. В начальные сроки происходит слущиванпе эндотелиальных клеток в участках сужения, что в дальнейшем приводит к регенерации и ремоделиро-ванию эндотелия с соогяествующчми изменениями тканевых мозаик.

Впервые продемонстрировано, что по параметрам тканевой организации и ее реакция на гемодиламические воздействия эндотелий артерий крыс соотвествует эндотелию аорты человека, что верифицирует экспериментальные данные, получаемые на крысах.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ. Полученные в работе новые данные о тканевой организации эндотелия аорты в зонах с различной гемо-динями ческой нагрузкой п особенностях его функциональной морфологии в этих областях целесообразно использовать в работе лабораторий патоморфологии и электронной микроскопии, изучающих артериальный эндотелий и вопросы патогенеза атеросклероза, а также в учебном процессе при изучении вопросов ангиологии на кафедрах морфологического профиля в медицинских институтах и институтах усовершенствования врачей, в учебной и научной литературе по морфологии. Результаты исследования функционально» морфологии эндотелия артерий в зонах с различной гемодинами-ческой нагрузкой создают основу для понимания структурно -функциональных изменений стенки крупных артерий, способствующих развитию атеросклероза, и мохут быть использованы при дальнейшей разработке проблемы патогенеза, профилактики и лечения атеросклероза.

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

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ 1. Тканевая организация эндотелиального пласта аорты человека не имеет принципиальных отличий от таковой у подопытных животных.

.2. Гетероморфизм эндотелиального пласта обусловлен ло-

кальными условиями гемодинамики. В местах деления кровотока эндотелий артерий более гетероморфен и чаще повреждается, упорядоченность его снижается.

3. Эндотелий аорты сходным образом реагирует на воздействие кровотока как при физиологической, так и при экспериментально смоделированной гемодииамической нагрузке. Направленность морфологических изменений прямым образом связана с изменяющимися условиями гемодинамики.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации доложены и обсуждены: на заседаниях Ивановскою областного отделения Всероссийского общества анатомов, гистологов и эмбриологов в 1991,1993 гг..

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы, из них 1 - за рубежом.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация изложена на

страницах машинописи, содержит_страниц текста,_ таблиц,

_рнсунков. Она включает введение, обзор литературы, 6 разделов собственных данных, обсуждение полученных результатов, выводы, указатель литературы. Список использованной литературы включает_источников, из них_отечественных и_иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТ Ы.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Исследование было проведено на 130 крысах-самцах линии Вистар в возрасте 6 мес. и 1. год, которые содержались в стандартных ; словиях вивария. Кроме того были исследованы образцы грудного отдела аорты человека, взятые'у 4 людей в возрасте от 24 до 27 лет, которые были использованы для исследования границ эндотелиальных клеток с помощью импрегнации нитратом серебра и изучения параметров тканевой организации эндотелия (исследование тканевых мозаик эндотелия у людей проведено совместно с Б.О.Бровцевьш).

Моделирование стеноза 1 Оосуществлялось на инфраренальном сегменте брюшной аорты- (ниже места отхождения почечных арте- . рий). Под нембуталовым наркозом (40 мг/кг м.т.)производилась лаппротомия, брюшная аорта выделялась из окружающих тканей на протяжении 1 см. Под аорту подводилась шелковая лигатура,па-

раллельно аорте укладывалась атравматическая хирургическая игла (диаметр в основании составляет 1/3 от внутреннего диаметра брюшной аорты половозрелой крысы) а аорта перевязывалась на ней,после чего иглу быстро извлекали. Чтобы избежать подпаивания окружающих тканей к аорте после операции, ее обертывали кусочком стерильной полиэтиленовой пленки, который фиксировали двумя стежками к мышцам задней брюшной стенки. Материал для исследования забирался через 1, 2 суток и 1 месяц после операции. Контролем служили ложно оперированные животные, у которых производили аналогичные манипуляции на брюшной аорте, но без наложения лигатуры.

При взятии материала для морфологического анализа под нембуталовьш наркозом (40 мг/кг) производилась лапаротомия и транедиафрагмальная торакотомия, кашолирояался левый желудочек сердца, вскрывалась задняя полая вена и сосуды отмывались от крови средой 199 с добавлением 1/10 части коммерческого полиг-люкина и гепарина (10 ед/л) в течение 10 сек и перфузировалась 2,5% раствором глютаральдегида на 0,1 М фосфатном буфере под давлением 120 мм рт ст в течение 5 минут. Далее вся аорта иссекалась и дофиксировалась в том же фиксаторе в течение 2 часов, после чего забирался материал для просвечивающей электронной микроскопии. Для сканирующей электронной микроскопии дофиксация длилась 24 часа и более.

Из аорты вырезали колечки толщиной 1-2 мм,которые отмывали в среде 199, постфиксировали в 1% растворе четырехокиси осмия в течение часа, отмывали в дистиллированной воде, обр аба-тывали 1% раствором ташишовой кислоты (Polysciences, США), вновь отмывали, обезвоживали в спиртах восходящей концентрации и . абсолютном ацетоне, после чего заливали в аралдит (Fluka,Швейцария). На ультрамикротоме ЬКВ-Ш(Швеция) готовили полутонкие срезы, которые окрашивали метиленовым синим и просматривали в микроскопе МБИ-15 (JIOMO, Россия). После светоопти-ческого анализа пирамидки прицельно затачивали и на том же микротоме получали ультратонкие срезы. Срезы контрастировались насыщенным раствором уранилацетата и цитратом свинца (Уикли Б. 1975) и просматривались в электронном микроскопе ЭМВ-100АК (НПО "Электрон", СССР).

Для сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) нативных препаратов от прификснрованной целой аорты иссекались: дуга аорты, начальный и конечный участки грудного отдела аорты, ин-фрареналыши область брюшного отдела аорты, область отхождения почечных артерий и бифуркация аорты. После промывки средой 199 образцы дофиксировались 1% раствором чечырехокиси осмия, вновь промывались, обрабатывались 30 минут 1% ташшиовой кислотой и • после ополаскивания вновь оемировались в течение-30 минут. Далее образцы обезвоживались в спиртах восходящей концентрации, высушивались путем перехода через кртическую точку в С02. Полученные препараты иод стереомикросокопом свежим лезвием бритвы разрезались вдоль хода исследуемых артерий, напылялись золотом в аппарате EICO-III и просматривались в сканирующих электронных микроскопах Hitachi S-570 и Hitachi S-405A под ускоряющим напряжением 20 и 30 кв.

В некоторых случаях препараты после исследования в СЭМ помещались в абсолютный ацетон и заливались в аралдит М с последующим топическим анализом их с помощью полутонких срезов й

пэм.

Для импрегнации межэндотелналышх границ сразу же после перфузии глутаровым альдегидом сосуды последовательно промывались 5% глюкозой (1 мин), 0,1 % азотнокислым серебром (2 мин), глюкозой,раиной смесью 1% бромистого аммония и 3% бромистого кобальта (1 мин), глюкозой (1 мин? и вновь глутаровым альдегидом (2 мин). Далее процедура была той же (Караганов ЯЛ. и др. 1<Ж".

человека после взятия образцов у трупа (в пределах 2-3 часок после смерти) аорта промывалась 0,2% раствором нитрата серебра, выделялась из трупа, помещалась в фиксатор, очищалась от соединительной ткани, разрезалась по средней линии, отмывалась дисшлировашюн водой, помешалась на платформу и еще 30 минут фиксировалась глютаральдегидом на какодилатном буфере. Затем сосуд помещался в проявитель RF-3 на 20-30 секунд, потом в течение 5 мину г снова отмывался дцетилироианной водой и на 24 часа помещался в 1 % раствор глюгаральдегнда на том же буфере.

Или визуализации цитоскелета зндотелиальных клеток (де-

тергентно-экстрагированные препараты) сосудистое русло в течение 30 секунд промывалось средой 199 с добавлением гепарина (10 Ед/мл),а затем 5 минут 1% раствором тритона Х-100 на ци-тоскелетстабилизирующей среде (№С1-137мг, КС1-5мг,М£С12-2мг, ЭГТА-2мг,имидазол-5мг,глицерин-4мг,рН-б,8).В дальнейшем в аорту вводился 2,5% раствор глутаральдегида на цитоскелетста-билизирующей среде (рН-6,8),после чего сосуды 5 минут перфузи-ровались 2,5% раствором глутаральдегида на среде 199.0бразцы сосудов иссекались и хранились в 0,5% растворе глутаральдегида.В последующем готовились для СЭМ пс обычной методике..

Для визуализации базалыюи поверхности эндотелиоцитов после перфузионной фиксации аорту прмывали в среде 199, вскрывали вдоль и распластывали на пробке с помощью кактусовых иголок. После обезвожипания в этаноле восходящей концентрации на поверхность эндотелия наносили раствор целлоидина в смеси абсолютного спирта и диэтилового эфира (1:1), отделяли от пробки и прижимали на 15 мин. к стеклу, предварительно покрытому целлоидином. После этого препарат помещали на 3 мин. в 35% этанол и затем переносили в чашку Петри с дистиллированной водой. Под слоем воды стенку сосуда пинцетом отрывали от стекла, в результате чего обЕгажалась банальная поверхность эндотелия. Затем пленка,состоящая из слоя целлоидина и эндотелия, кактусовыми иглами укреплялась на пробке эндотелиальной стороной вверх. Далее образцы обезвоживались и подвергались процедуре замораживания-высушивания из ацетонитрила. Препараты после 96% этанола дважды по 10 мин. промывались в 100% ацетонитриле и помещались в алюминиевый стаканчик с широким дном, содержащий ацетонитрил. Стаканчик ставился на охлаждаемый столик аппарата ВУП-2К и вакуумировался. При этом п. пердый момент столик прогревался до температуры ОС. Через 60 мин. после откачивания воздуха ацетонитрил сублимировался. Температура столика повышалась до 20С и образцы удалялись из камеры. Дальнейшая их подготовка к СЭМ проводилась по стандартной методике.

Для оценки состояния эндотелиального пласта в целом у человека изучались стандартные участки аорты, расположенные кра-ниальнее и каудальнее устья. Контролем служил вентральный участок грудной аорты, расположенный на середине расстояния

между двумя устьями. При стандартном увеличении негатиоы прое-цирояались на бумагу с нанесенной морфометрической решеткой (с шагом 5 мм), ооводились контуры клеток (не менее 200 на изучаемое поле). На полученных "каргах" для каждой клетки определяли степень связности (количество клеток, граничащих с данным эидотелиошггом), площадь клетки (по числу, узлов морфометрической решетки, расположенных в пределах одного эндотелиоцита) и ■ дисперсию, характеризующую "разброс" клеток-по степени связности. Рассчитывалась средня« связность по формуле: Sep = Sf (s)=E Si/Nk, где S - смежность (связность), f(s) - доля клеток данной связности, Nk - общее число клеток, Si - связность i-ii клетки, Sep - средняя связность клеток. Полученные данные были использованы для построения гистограмм распределения клеток по степени сьязности и графиков зависимости площади клеток от степени связности (Смоляншюв В.В.,1980, Миронов В.А. и др. 1985, Салашша O.A., 1990).

Полученные данные обрабатысались статистически па ЭВМ IBM PC/AT по стандартным программам.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Эндотелий артерий идентифицируется как уплощенный непрерывный клеточный слой, тесно прилежащий к внутренней эластической мембране. Цитоплазма эндотелия очень тонкая. При использовании во время препаровки перфузионной фиксации внутренняя эластическая мембрана полностью расправлена. В областях бифуркации гораздо чаще, чем в прямых участках встречаются небольшие утолщения подэндотелиальпого слоя. Наиболее хорошо выраженная шгшмальная заслонка зарегистрирована в областях входов в межреберные артерии. Эндотелий артериальных сосудов отличается гладкой поверхностью и имеет все признаки соматического закрытого типа сосудистого эндотелия, но должен быть отнесен к относительно толстому его подтипу, так как в норме не содержит истонченных участков (Волкова О.В. и др.,1987, Fujita et al., 1981).

Ультраструктурная организация клеток не имеет принципиальных отличий от эндотелиоциюв капилляров. Особенностью является наличие большого числа специфических эндотелиальных iранул. Между клетками обнаружены следующие типы межзндотели

альных контактов: простой стыковой; черепицсвидный; простой и .сложный интердигитирующие. Опорно-двигательный аппарат эндоте-лиоцитов состоит из цитокортекса," волокон натяжения и эндоплазмы, образующей околоядерпое сплетение микрофибрилл, периферическую сеть н околокоптактные сплетения микрофибрилл. Во всех эндотелиальных клетках четко прослеживается анизотропность организации цитоскелета. Причиной анизотропной организации фибриллярных элементов цитоскелета в артериальном эндотелии является ориентирующее влияние потока крови. Подэндотели-альный слой представлен базллшой мембраной. Базальная мембрана эндотелия имеет сетчатое строение.

Эндотелиальные клетки, выстилающие внутреннюю поверхность грудного отдела аорты, имеют вытянутую вдоль направления кровотока полигональную форму. Соотношение их длинной и короткой осей колеблется в пределах 1:2-1:4. Нередко явно выраженная длинная ось отсутствует. Встречаются эпдотелиоцитцы У - образной формы. Изредка встречаются сдвоенные эндотелиальные клетки, прилежащие друг к другу основаниями. Полиморфные участки вытянуты по току крови вокруг входов п межреберные артерии, краниальнее которых, как правило, лежат удлиненные эндотелиальные клетки, сильно вытянутые в направлении кровотока; лате-ральнее - клетки становятся шире, их ядра имеют овальную или почковидную форму; каудальнее - располагаются полигональные одноядерные клетки. В полиморфных зонах двухядерные эндотелио-циты встречаются чаще, особенно в области, расположенной дис-тальнее входа в межреберную артерию.

МоЮппуа и Каппо (1984) полагают, что в области низкого напряжения сдвига и топке застоя создаются благоприятные условия для формирования агрегатов тромбоцитов и увеличения времени контакта эндотелия с макромолекулами плазмы крови, в том числе атерогенными и другими повреждающими эндотелий веществами, так как здесь клетки крови движутся по кривым линиям со значительным радиальным компонентом по направлению к стенке сосуда. Обнаружение полигональных эндогелиоцитов проксимальнее входа в межреберную артерию (латеральнее интимальной заслонки и у сс окончания) может спиде 1сльствовать о формировании здесь точек застоя. Известно, что эндотеллоциты, расположенные в об-

ласти низкого напряжения сдвига, имеют форму, близкую к полигональной. Дистальнее устья обнаруживаются в основном вытянутые по направлению кровотока эндотелиальные клетки, характер- , иые для областей высокого напряжения сдвига (Ке1ёу, Во\ууег, 1977). •

У мест ответвления сосудов, особенно мелких, внутренняя сосудистая оболочка образует своеобразные окружные складки. Их замкнутый контур по форме напоминает каплю, • головка которой направлена каудально. Эндотелиальные клетки, выстилающие поверхность складки, как правило, имеют веретенообразную форму. Нередко вокруг основной складки встречаются несколько незамкнутых добавочных. Складки обычно больше выдаются в просвет на каудальной стенке входа в сосуд.

В дуге аорты форма и строение эндотелиальных меток отличается наибольшим разнообразием. Большая часть выстилки здесь представлена обширными территориями полиморфного строения. Они чередуются с участками мономорфного строения с образованием резких или плавных переходов. Как правило, полиморфизм более ■ выражен на нижней стенке дуги аорты. Под сканирующим электронным микроскопом обнаруживается большое количество веретеновид-ных эндотелиоцитов, множество У-образны* эндотелиальных клеток, между которыми видны веретеновидиые эндотелиоциты. Межклеточные контакты импрегнируются серебром значительно хуже, .чем в грудной аорте. "Серебряные линии" часто имеют прерывистый характер; встречаются округлые точечные отложения серебра. В всходящей части дуги аорты рельеф люминальной поверхности наиболее глубокий, часто имеет морщинистый характер. Ядросо-держащие возвышения резко выдаются в просвет сосуда.

В брюшном отделе аорты в эндотелиальной выстилке чаще, чем в грудном отделе, обнаруживаются участки полиморфного строения. Характерной особенностью упаковки пласта-является то обстоятельство, что каудальные полюса эндотелиальных клеток имеют овальную форму, а краниальные более острые. Эндотелиоциты более вытянуты по току крови, чем в грудном отделе аорты. Ядросодержащие возвышения сильнее выступают в просвет, над ними чаще обнаруживаются короткие микроотростки. Маргинальные выросты хорошо развиты и четко маркируют межклеточные границы.

- и -

В области бифуркации аорты прокспмальнее киля встречаются участки по центру сосуда, где обнаруживаются скопления адгези-ровашшх лейкоцитов. На киле, делящем поток крови, тканевая организация эндотелиального монослоя чрезвычайно гетерогенна. Встречаются мелкие и гигантские эндотелиоциты. Ориентация их чрезвычайно разнообразна.

На медиальной стенке начального отдела подвздошной артерии эндотелиальный пласт представлен гомогенными областями, состоящими из одинаковых, вытянутых вдоль потока крови эндоте-лиальных клеток. Па ядросодержащих возвышениях обнаруживаются продольные гребешки и складки. На латеральной стенке эндотели-альные клетки менее вытянуты. Поверхность их более гладкая.

Таким образом, хотя тканевая организация эндотелиального пласта, как правило, мономорфная, участка гетероморфного строения встречаются в дуге аорты, вокруг устьев межреберных артерий и у мест ответвления других дочерних сосудов. Цитоскелет лучше выражен в клетках в областях деления кровотока. Так, в эндотелиальных клетках дуги аорты особенно развиты мощные пучки-волокна натяжения.

Анализ тканевых мозаик в различных отделах артериального русла показал, что эндотелиальный пласт наиболее однороден в местах стабильного кровотока и в значительной степени вариабелен в зонах, подверженных повышенным гемодинамическнм нагрузкам. Подсчет степени связности показал, что в области дуги аорты этот показатель колеблется в пределах 5,61- 6,0 в зависимости от зоны. В области верхней стенки дуги аорты большая часть эндотелиоцитов (39,9%) контактирует с шестью смежными клетками,с пятью - 24,6%, с семью - 23,2%. Вблизи отхождения ветвей дуги аорты с шестью смежными клетками контактирует только 30,2% эндотелиоцитов, с пятыо -27,1% и с семью-11,5%. Среди эндотелиоцитов, выстилающих нижнюю стенку душ аорты с шестью и пятыо смежным!! клетками контактируют приблизительно одинаковое число эндотелиальных клеток - 40% и 39,6% соответственно. Графики зависимости площади клеток от степени связности имеют линейную форму.

В начальном отделе нисходящей части грудной аорты степень связности в зависимости от зоны состанляет 5,-10-5,93. На вент-

ралыгой стенке с шестью клетками контактируют 51,7% эндотелио-цитов, с пятью - 26,1 %, с семыо - 8,9%.

В области устья 1-й межреберной аргерии характер тканевых мозаик различен. В проксимальном отделе устья большая часть эндотелиоцитов (48%) контактирует с пятью смежными клетками и лишь 27,2% - шестью. В дистальном отделе устья с пятью и шестью смежными клетками контактируют по 32,5% эндотелиоцитов и 17,5% - с семыо. В латеральных отделах устья большинство эндотелиоцитов (35,1%) контактирует с шестью смежными клетками, 24,3% - с пятью, 16,2% - с семью. Коэффициент вариации -12,9%. Графики зависимости площади клеток от степени связности имеют линейную форму.

В дистальном отделе грудного отдела аорты степень связности практически постоянна во всех зонах, за исключением латерального отдела устья 12-й межребернорй артерии. На вентральной стенке конечного отдела грудной аорты с шестью смежными клетками контактируют 29,7% эндотелиоцитов, с пятью •• 33,2%, с семыо - 19,5%. В проксимальном отделе устья 12-й межреберной артерии большинство эндотелиоцитов (33,0%) контактирует с шестью смежными клетками, 23,3% - с пятью, 20,4% - с семью. В латеральных отделах устья с шестью клетками контактируют 37,4% эндотелиоцитов, с пятью - 25,3%, с семью - 11,0%. В ' дистальном отделе устья 12-й межреберной артерии большая часть эндотелиоцитов (32,7%) контактирует с шестью смежными клетками, 28,0% - с пятыо, 19,6% - с семью. Графики зависимости площади клеток от средней степени связности имеют линейную, либо параболическую форму в зависимости от зоны.

В брюшном отделе аорты средняя степень связности колеблется в пределах 5,54-5,90 в зависимости от зоны. В проксимальном отделе устья почечной артерии большинство эндотелиоцитов (31,8%) контактируют с шестью смежными клетками, с пятью -30,7%, с семыо - 15,7%. В латеральных отделах устья почечной артерии большая часть эндотелиоцитов (39,8%) контактирует с пятыо смежными клетками, 31,1% - с шестью, 10,7% - с семыо. В инфраренальном сегменте брюшной аорты с шестью смежными клетками контактируют 33,8% эндотелиоцитов, с пятыо - 27,8%, с • семью - 26,5%. Коэффициент вариации в этой зоне равен 33,8% .

Проксимальнее бифуркации аорты подавляющее большинство эндотелиоцитов (51,1%) контактируют с шестью смежными клетками, 23,4% - с пятью и 17,0% - с семью. В точке деления потока крови наблюдается полиморфизм тканевой мозаики. При средней степени связности 5,72 приблизительно равное количество клеток контактирует с шестью и пятью смежными клетками (35,5% и 33,9% соответственно); с семью и четырьмя клетками г по 10,5% эндотелиоцитов. На латеральной стенке общей подвздошной артерии с шестью смежными клетками контактируют 38,7% эндотелиоцитов, с пятью - 34%, с семью - 13,1%. На медиальной стенке общей подвздошной артерии с шестью смежными клетками контактируют 41,2% эндотелиоцитов, с пятью - 32,4%, с семыо -13,5%. Коэффициент вариации составляет 32,5%. Форма графиков зависимости площади клеток от степени связности различна в зависимости от зоны.

Итак, тканевая организация эндотелия в местах с различной местной гемодинамикой отличается своей упорядоченностью. Степень упорядоченности снижается в местах повышенных гемодинамн-ческих нагрузок на стенку сосуда. Основными механизмами, приводящими к соответствующей реоганизации эндотелиального пласта, могут служить избирательное слущивание ЭК с последующей перемежающейся пролнферативной активностью.

В области устьев межреберных артерий человека во всех зонах встречается меньше эндотелиоцитов со степенью связности 6, чем в вентральном участке. На некотором расстоянии от входа в межреберную артерию (значительно реже - около него) обнаруживаются участки, где большинство составляют эпдотелиоциты, имеющие 5 соседей, график зависимости площади клетки от степени связности имеет здесь форму параболы. Отличия гистограммы распределения клеток по степени связности в подобных зонах, расположенных каудальнее устья, от такой же кривой в вентраль-ном("прямом") участке сосуда и в зоне, удаленной от устья, по критерию Х2 наблюдались в 3 случаях, в участке краниальнее устья - в 2 случаях. По мере последующего удаления от устья эти изменения нивелируются.

В участках, расположенных краниальнее и каудальнее входа в межреберную артерию в 2 случаях график изменения средней связности эндотелиоцитов представлен параболой, в 2 - синусои-

дой, во всех случаях все значения средней связности в области устья меньше, чем в "прямом" участке. График изменения дисперсии в 4 случаях каудальнее устья и 3 - краниальнее представлен параболой, участки с максимальным значением дисперсии находятся на некотором расстоянии от устья, по мере последующего удаления от него дисперсия уменьшается, хотя все ее значения больше, чем в "прямом" участке. В 1 случае дисперсия максимальна в зоне, расположенной в непосредственной близости от устья. Значения дисперсии в участках, расположенных каудальнее устья больше, чем в зонах, расположенных краниальнее.

Эндотелиальный пласт во всех зонах в области устья имеет меньшую упорядоченность, чем в "прямом" участкё, так как в его составе меньше эндотелиоцитов с 6 соседями. На некотором расстоянии от входа в межреберную гцлериго в краниальном и каудаль-ном направлении появляются участки, в которых резко возрастает полиморфизм эндотелия - в пласте преобладают эндотелиоциты со степенью связности 5, график зависимости площади клетки от степени связности имеет форму параболы, что говорит о дальнейшем снижении упорядоченности эндотелпального пласта.

Таким образом, на некотором (п пределах 0,76 мм) расстоянии от входа в межреберную артерию краниальнее и каудальнее его существуют перемежающиеся участки, где резко повышен полиморфизм эндотелиального пласта, что свидетельствует о снижении упорядоченности эндотелиального пласта в этих зонах. Видимо, такой пласт образовался иод действием повреждающих факторов (возможно, гемодинамических) путем слущнвания и регенерации входящих в его состав эндотелиоцитов. Можно предположить образование в местах деления потока крочи своеобразных стоячих волн, которые и обусловливают картину чередования областей .с разным уровнем упорядоченности тканевой организации.

Наиболее вероятной причиной появления "неупорядоченного" пласта вокруг входа в межреберные артерии могут служить завихрения потока крови, обусловленные конфигурацией сосудистого русла. Формирование микропотоков различного направления и точек застоя крови могут вызывать нарушение целостности эндотелиального монослоя (СйоЬашал, 1983; БаУ1еБ е! а1., 1986), что, в свою очередь, служит сигналом к запуску процессов расп-

ластывания и деления клеток (Миронов A.A. и др., 1985; Dewey et al., 1988).

При наложении аортального стеноза нами выявлены стадийные изменения морфологии эндотелиального пласта. Сразу же носче воздействия из-за нарушения условий гемодинамики обнаруживается резкое повреждение эндотелитального пласта. Тот факт, что у ложно оперированных животных подобных изменений не выявляется свидетельствует о том, что причиной обнаруженных изменений являются изменения потока крови. Резкое увеличение напряжения • сдвига сразу же после операции приводит к сдиранию эндотелиального пласта з месте стеноза и деэндотелизации данного сегмента сосудистой стенки. К деэндотелизиропанным участкам адге-зируется значительно меньшее количество тромбоцитов, чем при обычных условиях моделирования регенерации (Мироноп A.A. и др. 1985). Из-за резко ускоренного кровотока в зоне стеноза адге-знрованные тромбоциты приобретают резко веретеновидную форму.

Клетки эндотелиального пласта, расположенного прокснмаль-нее стеноза, становятся более адгезивными но отношению к лейкоцитам. Мы обнаружили, что лейкоциты (чаще моноциты) образуют скопленич. Адгезьрованные метки вытянуты по току крови. Поверхность эндотелиального пласта в области адгезии лейкоцитов покрыта множеством микроблебсов и микроворсинок. Кроме лейкоцитов встречается множество адгезарованных эритроцитов.

Хотя в проксимально участке слушивания эндотелия не выявляется, тем не менее многие эндотелиоциты обнаруживают на своих полюсах длинных цитопЛазматнческие отростки, внедряющиеся между смежными зндотелиальными клетками. Это может свидетельствовать либо об активации эндогелнальпых клеток в ответ на изменение условий существовании, либо отражают их реакцию на механические повреждения.

В области тотчас ниже стеноза количество адгезиропшшых тромбоцитов значительно меньше. Площадь деэндотелизнрованньп; участков значительно выше. Па обнаженном подэндотелиалышм слое изредка встречаются прикрепленные эритроциты. По нашему мнению, это также обусловлено местными гемодинамическими условиями. Хотя и данной области напряжение сдвига, действующее на сосудимстую стенку, меньше, чем в области стеноза, однако

■ -16 -

здесь возникают вихревые потоки, которые в значительно боль-шлей степени повреждают эндотелиальный пласт и адгезирующиеся к деэндотелизированной поверхности тромбоциты.

Ниже стеноза количество тромбоцитов постепенно увеличивается. Они начинают формировать агрегаты, содержащие в своем состапе ниш фибрина. Это свидетельствует о снижении в этой области влияний турбулентного потока крови на стенку сосуда. Более того, присутствие здесь нитей фибрина может свидетельствовать о формировании в этой области точек застоя, способствующих свертыванию крови (Караганов Я.Л. и др. 1986). Еще дис-тальнее обнаруживается резкое увеличение количества адгезиро-ванных лейкоцитов, чаще моноцитов, к эндотелиальному пласту. Эти скопления имеют довольно высокую численную плотность на единицу поверхности стенки аорты. Следовательно, данная тенденция - формирование точек застоя становится более выраженной. Особенно заслуживающим внимания нам кажется факт обнаружения в зоне, расположенной еще днетальнее по ходу сосуда, участков слущивания эндотелнального пласта. К этим областям адгезируются редкие тромбоциты, имеющие 2- 3 цитоплазматичес-ких отростка. Эго может свидетельствовать либо о неаккуратно выполненных манипуляциях, либо, что более вероятно, о каких-то изменениях пространственной организации кровотока, ведущих к повреждению эндотелия.

Процесс заживления деэндотелизированных участков в зоне стеноза сопровождается формированием в области над стенозом пристеночных микротромбов. В зоне, дистальнее стеноза, деэндо-телизированный участок стенки покрывается нежной сеткой фибри-новых нитей, содержащих редкие тромбоциты и эритроциты. Интересным является тот факт, что реэндотелизация сопровождается • миграцией эндотелиалышх клеток под фибриновыми нитями. Точно такой же феномен обнаружен нами при многократных повреждениях Эндотелнального монослоя (Рехтер М.Д. и др. 1991). Напротив, венозный эндотелий ограничивает нити фибрина с люмикальной поверхности (Ууа1оу Б.Ь. а1 1992).

Через месяц после сужения просвета сосуда процесс регенерации эндотелнального пласта почти завершается, однако между, регенерирующими эндотелиоцитами обнаруживаются расширения

межклеточных контактов и адгезия лейкоцитов. А тотчас ниже сужения обнаруживается расширение просвета сосуда с хаотичным расположением эндотелиоцитов. В области сужения множество ин-тимальных ямок, адгезированных лейкоцитов, гигантских эндотелиоцитов. На поверхности эндотелиальных клеток встречается множество микроблебсов. Более того сохраняются небольшие участки деэндотелизации. Описанные феномены, по нашему мнению, Свидетельствуют о существенных нарушениях процесса реэндотели-зации в условиях повышенных гемодинамических нагрузок. Сходное явление описано при моделировании процесса репаративной регенерации эндотелия аорты в области бифуркации (Рехтер М.Д., Миронов A.A., 1990), а также при регенерации эндотелия аорты в условиях гипертензии (Миронов A.A., 1985).

Исследование тканевых мозаик обнаружило перестройки эндотелиального пласта, во многом аналогичные таковым выявленным нами в зонах повышенных гемодинамических нагрузок у ннтактных крыс. Изменения тканевых мозаик характеризуются нарушением их упорядоченности. Непосредственно в месте сужения аорты через 1 месяц после наложения стеноза показатель связности в среднем равен 5,74. Большая часть клеток (33,1%) контактирует с пятыо смежными клетками, с шестью - 20,4%, с семыо - 17,8%. Средняя степень связности дистальнее стеноза составила 5,7. При этом с шестью смежными клетками контактируют 48,3% эндотелиоцитов, а с пятью - 37,6%, однако в этой зоне довольно мало клеток, имеющих 4 и 7 соседей, - 3.4% и 6,8% соответственно.

Таким образом, анализ функциональной морфологии и тканевой организации эндотелия различных аорты крысы позволил нам продемострировать аналогичность модуса их организации с таковым в человеческой аорте. Зависимость структуры эндотелиального пласта от места его расположения в областях деления кровотока также имеет определенное сходство у человека и крысы. Кроме того, полученные результаты показывают, что при анализе экспериментальных результатов чрезвычайно важным является вопрос точной локализации анализируемого участка по отношению к месту разветвления сосуда и микроанатомических особенностей сосуда в этих участках.

ВЫВОДЫ

• - 18 -

1. Эндотелий артерий человека и взрослых крыс относится к подтипу относительно толстого соматического типа сосудистого эндотелия и характеризуется выраженной полярностью клеток. Эн-дотелиальный рельеф представлен ядросодержащими возвышениями, микроворсинками, микроотростками и микроскладками. Микроот-росткй и микроскладки сконцентрированы вдоль межклеточных границ и образуют маргинальные выросты.

2. По параметрам тканевой мозаики эндотелиальная выстилка аорты крысы и человека относится к полирядным, упорядоченным, ориентированным тканевым мозаикам с выраженной векторностью анизотропии, определяемой направлением кровотока. В местах стабильного кровотока (прямые участки грудной и брюшной аорты) они приближаются к равновесному состоянию биологических систем с преобладающим уровнем связности, равным ггксагону. Симметричность распределения по степени связности и комплементар-ность сумм средних чисел связности смежных эндотелиоцитов характеризует эндотелиальную мозаику аорты как почти сбалансированную тканевую систему третьего рода.

3. Влияние кровотока на артериальный эндотелий проявляется в варьировании клеточной формы, рельефа поверхности, строении органелл и межклеточных контактов, организации цитоскелета эндотелиальных клеток и структуры подэндотелиального слоя. В местах повышенных гемодинамических нагрузок эндотелий более гетероморфен, в нем сильнее развит цитоскелет. Снижена его упорядоченность и атромбогеннисть. Среди эндотелиоцитов появляются многоядерные и веретеновидные клетки.

4. В местах деления потока крови (у ответвлений артерий) люминальныи рельеф сосуда имеет особенности: непосредственно у входа располагается интнмальная заслонка, представляющая из. себя валик, который охватывает вход с трех сторон. По окружности устья на поверхности сосуда часто встречаются интималь-ные ямки. Строение ннтимального рельефа, структура эндотели-ального пласта, его анизотропность по окружности входа в дочерний сосуд определяется направлением перемещения потоков крови. Реорганизация подлежащего субстрата ведет к изменению формы эндотелиоцитов и сглаживанию ядросодержащих возвышений. Однако клетки с помощью длинных базальпых выростов сохраняют

связь с глубжележащими эластическими структурами иодэндотели-алыюго слоя.

5. В зонах повышенных гемодинамических нагрузок параметры эидотелиальноц мозаики изменяются, приводя к сдвигу среднего показателя смежности в сторону Пентагона, уменьшению эксцесса и появлению асимметрий в распределении смежности, снижению, упорядоченности. Эндотелиальные мозаики в местах гемодинамических нагрузок относятся к другой генеральной совокупности, чем в местах стабильного кровотока.

6. Цитоскелет эндотелиалышх клеток артерий выступает в роли универсального субклеточного эффектора. Он имеет.упорядоченную пространственную организацию и состоит из околоядерного фибриллярного сплетения, радиальных и продольных волокон натяжения и околоконтактных филаментозных сгущения. Степень развития элементов цитоскелета, их пространственная организация прямым образом связана с локальными гемодинамическими условиями.

7. Стенозирование артериального сосуда сопровождается стадийными изменениями эндотелиалыюго пласта в месте сужения и закономерной реорганизацией тканевой организации и рельефа поверхности в дистальных участках сосуда. В начальные сроки происходит слущивание эндотелиальных клеток в участках суже- ' ния, что в дальнейшем приводит к регенерации и ремоделированшо эндотелия.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Aliev G.M., Bedyaev E.V., Mironov' A.A. Interaction between endothelial.and blood cells in the arterial wall after chronic stenosis in the rat// Thrombosis and Haemostasis. 1991. v. 65. p. 1086.

Бровцев B.O., Рехтер М.Д., Антонов A.C., Романов Ю.А., Бедяев Е.В., Колпаков В.А., Тарарак Э.М., Миронов A.A. Тканевая организация эндотелия аорты человека в местах деления кровотока// Рукопись деп. в ВИНИТИ 14.09.92.- N 2779-В92.- 16с.-ИГД1И.- Иваново.-1992.

Бедяев Е.В.,Миронов A.A. "Анализ тканевых мозаик в различных участках артериального русла"// Рукопись деп. к ШШИТИ .-N .-22с.-Ив ВНМТО.-Иванопо, 1993.

Бедяев Е.В.,Алиев Г.М.,Миронов А.А. "Изменения эндотелия аорты при сужении ее просвета"//Рукопись деп.в ВИНИТИ N .-16с.-Ив ВНМТО.- Иваново, 1993.

Подписано к печати 24.03.92.Формат бумаги 60x64 Т/Тб. Печ.л.Т,25. Усл.п.л. I, ТО .'Тира* ТОО чкз. Заказ 96Т/р.

Типография ГУКПК Минтоппнерго РФ, Иваново, Ермака,4Т