MORPHOGENESIS ABDOMINAL AORTIC ANEURYSM

Abstract

This paper presents data on morphological changes in the wall of abdominal aortic aneurysms in order to study the importance of the inflammatory response in the development of an aneurysm. It is found that chronic inflammation plays a major role in the pathogenesis of abdominal aortic aneurysm formation. In the wall of the aneurysm revealed extensive inflammatory infiltrates of lymphocytes, macrophages, which are the main source of metalloproteinases that cause degeneration of elastin and collagen, which leads to the destruction of the wall structure and dilatation of the aorta.

Full Text

В лечении и диагностике аневризм брюшного отдела аорты (АБОА) в настоящее время достигнуты определенные успехи, однако остаются нерешенные вопросы относительно причин возникновения и развития аневризм. Длительное время основной причиной развития АБОА считались дегенеративные атеросклеротические изменения в стенке аорты [1, 2]. Действительно эти два заболевания многое объединяет: локализация, возраст больных, факторы риска, при гистологическом исследовании АБОА в стенке аорты выявляются типичные атеросклеротические бляшки. Однако в последнее время появились сообщения, что между АБОА и атеросклерозом существует ряд принципиальных отличий и прежде всего изменения стенки аорты при атеросклерозе первично локализуется в интиме, а для АБОА характерны дегенеративные изменения эластических волокон и воспалительные изменения в медии и адвентиции. В развитии и прогрессировании АБОА имеют значение различные факторы: протеолитическая дегенерация соединительной ткани аорты, воспаление и иммунные реакции в ее стен ке, оксидативный стресс и молекулярногенетические факторы [2]. Последовательность биохимических процессов, происходящих на молекулярном уровне определенно должны влиять на морфологические изменения в стенке АБОА. Цель исследования: провести анализ морфологических изменений и определить значение воспалительной реакции в развитии АБОА. Материалы и методы Проводилось исследование фрагментов стенки АБОА, полученных во время плановых и ургентных операций у 50 больных преимущественно мужчин в возрасте от 35 до 80 лет. Для сравнения исследовались стенки брюшной аорты при атеросклерозе у 10 больных, умерших от различных заболеваний сосудистого генеза (инфаркт миокарда, ИБС, церебральный инсульт) соответственно возрастным группам АБОА. Для характеристики морфологических изменений использовались: гистологические, иммуногистохимические и морфометрические методы. Гистологические методы: полученный материал фиксировали в 10% забуференнном формалине (рН 6,8-7), обез 7 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №2, 2013 г. воживали в спиртах восходящей концентрации, заливали в парапласт, срезы толщиной 7 мкм окрашивали гематоксилином и эозином, трихромом по Массону, резорцин фуксином, толуидиновым синим, проводили РАS-реакцию. Иммуногистохимически определяли клеточный состав воспалительных инфильтратов интимы, медии и адвентиции. Гладкомышечные клетки - по экспрессии гладкомышечного актина, Т-клетки по экспресии ОТ3, макрофаги - по экспрессии СD68, В-клетки по экспрессии -СD20. Количественную оценку волокнистых структур (коллагеновых и эластических волокон) средней оболочки аорты в АБОА проводили на срезах, окрашенных по Массону. В медии АБОА методом систематического случайного отбора выбирались 5 полей для исследования. Изображение получаемое на микроскопе Primo Star (Zeiss Germany), оцифровывалось с помощью цифровой видеокамеры (AxioCam ERc 5s) при увеличении *400, затем вводилось в компьютер для последующей обработки. С помощью инструмента «Magic wand» программы Adobe Photoshop 8.0 (Adobe Systems Inc.) выделялись фрагменты изображения, окрашенные в синий цвет (коллагеновые волокна) и красный цвет (эластические волокна). В программе ImageJ 1.34s (Nat. Inst. of Health, USA) определялся соответствующий данным участкам процент площади изображения. Площадь щелей между волокнами из расчета исключалась. Далее определялось среднее значение в поле зрения площади коллагеновых и эластических волокон в каждой группе пациентов в процентном отношении. Результаты и их обсуждение В контрольной группе (неосложненный атеросклероз) во всех наблюдениях отмечалось утолщение интимы, образование атеросклеротических бляшек в стадии фиброза атероматоза, изъязвления и кальциноза, вокруг которых нередко обнаруживались воспалительные инфильтраты. В остальных участках интима равномерно утолщена, отечна, диффузно инфильтрирована клеточными элементами. При им-муногистохимическом исследовании в инфильтратах выявлены Т- лимфоциты, макрофаги и большое количество гладкомышечных клеток. В средней оболочке (медия) обнаруживались эластические и коллагеновые волокна в соотношении 38,2+11,4% и 55,2+12,5% и очаговые лимфоцитарные инфильтраты. В адвенти-ции отмечалось небольшое количество эластических и коллагеновых волокон, расположенных на границе с медией, а также определялись кровеносные сосуды и мелкие лимфоцитарные инфильтраты. Гистологические изменения в стенке АБОА были не однотипны. В 17 наблюдениях в интиме обнаруживались атеросклеротические бляшки в стадии некроза, атероматоза и кальциноза. В участках интимы, свободных от атеросклеротических изменений, интима истончена, фибрози-рована с небольшим количеством лимфоцитов (CD3+), гладкомышечных клеток (2MA+) и макрофагов (CD68+). Но в остальных наблюдениях в интиме отсутствовали атеросклеротические бляшки, обнаруживался отек и диффузная клеточная инфильтрация, десквамация эндотелия, и на некротизированной поверхностности интимы определялись наложения фибрина и тромботических массы (рис. 1а). Средняя оболочка истончена, в ней обнаруживались дегенеративные изменения, виде базофильных (гем. эоз.) очагов, с мета-хроматическим окрашиванием толуиди-новым синим. Эластические волокна в этих очагах подвергались дистрофическим изменениям, фрагментации, разрушению и замещению их коллагеновыми. При морфометрическом исследовании в стенке аневризмы эластические волокна составляли 22,0+11,0% а коллагеновые 68,3+13,1%. В очагах дегенерации эластических волокон обнаруживались пролиферирующие капилляры и остроконечные синусоидного типа образования (рис. 1-б). В медии отмечалась очаговая, периваску-лярная и лишь в некоторых наблюдениях диффузная воспалительная инфильтрация. При гистохимическом исследовании в инфильтратах обнаруживались преимущественно Т-лимфоциты (CD3+), макрофаги (CD68+), и небольшое количество гладкомышечных клеток (рис. 2). 8 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №2, 2013 г. Рис. 1. Морфологическая картина стенки аневризмы: а - тромб на поврежденной интиме (а), дегенерация медии (б), фиброз и воспаление в адвентиции (в), PAS - реакция; Х 80 Рис. 2. Гладкомышечные клетки в меди: экспрессия гладкомышечного актина; Х 100 В адвентиции стенки аневризм практически во всех наблюдениях отмечались воспалительные изменения диффузного, но чаще очагового характера, а также явления периваскулита и периневрита. В составе клеточного инфильтрата преобладали Т-лимфоциты (CD3+), В-лимфоциты (CD20+) макрофаги (CD68+). Обнаруживались мелкие лимфоидные фолликулы со светлыми центрами. В некоторых наблюдениях лимфоидные фолликулы формировали структуры по типу лимфоидных агрегатов (рис. 3). В фоликулах обнаруживались CD20 позитивные В-лимфоциты (рис. 4). На фоне воспалительных изменений в адвентиции этих аневризм отмечался фиброз, различной степени от незначи тельного до выраженного. В двух наблюдениях фиброз изначально был выражен в периаортальной клетчатке. При гистологическом исследовании 20 тромбов, удаленных вместе с аневризмой обнаружено: в 5 наблюдениях тромбы располагались свободно в остальных - прикреплялись к стенке аневризмы (итралюми-нальный тромб). В составе тромбов определялись: фибрин, эритроциты, участки организации, фиброз и разнообразные клетки. В некоторых тромбах преобладали нейтрофи-лы, в других - лимфоциты, макрофаги. Иногда в тромбах обнаруживались пенистые клетки, напоминающие ксантомные клетки. В некоторых тромбах были выражены процессы фибринолиза и некроза. 9 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №2, 2013 г. Рис. 3. Очаговая лимфоидная инфильтрация, формирование лимфоидных фолликулов в адвентиции аневризмы; окраска гематоксилином и эозином; Х 100 Рис. 4. В-клетки в лимфоидных фолликулах, экспрессия СD 20+; Х 100 Таким образом, схема структуры аневризмы представляется слоистой изнутри к наружи: интралюминальный тромб с фибрином, эритроцитами и разнообразными клеточными элементами, десквами-рованный эндотелий, некротизированная интима, тонкая деградированная медия с частично поврежденной или полностью отсутствующей эластикой, замещенной коллагеновыми волокнами; воспаленная и/или фиброзированная адвентиция. При АБОА в интиме атеросклеротические бляшки обнаруживались в 26% наблюдений. Локализация атеросклеротических повреждений была как в поверх ностных так и в глубоких участках интимы на границе с медией, на фоне наиболее выраженных структурных изменений эластических волокон. То есть, наши данные подтверждают результаты других исследователей, что аневризма брюшной аорты может развиться у людей с распространенным атеросклерозом [11] . Медия - основная арена структурных изменений при аневризме. Прежде всего изменения относятся эластоколлагеновому каркасу. Отмечаются уменьшение, дистрофия, атрофия эластики и увеличение количества коллагеновых волокон. Так по сравнению с контрольной 10 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №2, 2013 г. группой (неосложненный атеросклероз) процент эластических волокон в площади среза в стенке аневризмы составил 22,0+11 %, коллагеновых - 68,3+13,1%. При неосложненном атеросклерозе соответственно 38,2+11,4%; 55,2+12,5%. Морфометрические исследования свидетельствуют об уменьшении содержания эластики и увеличении количества коллагеновых волокон при АБОА по сравнению с атеросклерозом. По данным многочисленных работ [3, 6] разрушение эластических мембран лежит в основе патогенеза аневризмы и непосредственно связаны с воспалительными изменениями медии и адвентиции [9]. Наши исследования подтвердили эти данные. Клеточный состав воспалительных инфильтратов медии ад-вентиции представлен гладкомышечными клетками, макрофагами, Т- и В-лимфоцитами, играющими определенную роль в развитии аневризмы. Уменьшение эластики и замещение ее коллагеновыми волокнами связывают с уменьшением гладкомышечных клеток [9]. Причин для этого много. Во-первых, гладкомышечные клетки обладают выраженной гетерогенностью как по морфологии так и по содержанию ферментов, десмина и вемен-тина и связано это по данным Хема, с присутствием определенного количества недифференцированных гладкомышечных клеток, которые способны вырабатывать различные виды межклеточного вещества [4]. Во-вторых увеличение в ме-дии пролиферирующих капилляров и остроконечных синусоидных образований на месте гибнущей эластики обусловлено гипоксией [3]. В условиях гипоксии происходит усиление апоптоза [9], что также способствует уменьшению содержания гладкомышечных клеток. Характерной особенностью АБОА была массивная инфильтрация медии и адвентиции макрофагами и лимфоцитами. По данным литературы макрофаги в стенке аневризмы выделяют различные цито-кины, которые стимулируют активность металлопротеиназ. Макрофаги скорее всего являются основным источником повышенной протеазной активности в стенке аневризмы. Кроме того, макрофаги производят цитотоксические медиаторы, которые способствуют ликвидации ГМК-основного источника эластина и коллагена [7]. В стенке АБОА обнаружено большое количество В- и Т- лимфоцитов Инфильтрирующие иммунные клетки усиливают повреждение структурных элементов стенки аорты через освобождение ци-токинов, индуцируют апоптоз гладкомышечных клеток, протеазы высвобождающиеся из погибших гладкомышечных клеток еще более способствуют дегенерации матрикса и дилатации аорты [10]. Вывод Таким образом, наши данные созвучны с исследованиями других авторов, что хроническое воспаление играет основную роль в патогенезе формирования аневризмы брюшной аорты. В стенке АБОА обнаруживаются обширные воспалительные инфильтраты из лимфоцитов, макрофагов, которые являются основным источником металлопротеиназ, вызывающих дегенерацию эластина, коллагена, что ослабляет стенку аорты и приводит к дилатации. Финалом всех процессов, развивающихся в аневризмах брюшного отдела аорты является фиброз стенки аорты, выраженный в разной степени от очагового до распространённого.