HEPATIC STRUCTURE REMODELING AFTER AN EXPERIMENTAL PULMONARY TRUNK STENOSIS AND FOLLOWING ITS OPERATIVE CORRECTION

Full Text

Продолжительность жизни пациентов со стенозом легочного ствола без оперативной коррекции не превышает 30 лет [2, 5]. Темпы развития недостаточности функционально перегруженного правого желудочка при данной врожденной патологии зависят не только от степени сужения легочного ствола, но и от состояния печени, активно участвующей в коррекции нарушенной гемодинамики [7, 8]. Однако даже своевременно выполненное хирургическое лечение не всегда приводит к положительному результату [1, 4]. Вероятно, это связано с невозможностью эффективного восстановления ранее измененных жизненно важных органов. Цель настоящей работы — изучение перестройки структуры различных тканевых компонентов печени при создании в эксперименте стеноза легочного ствола и выявление возможной ее обратимости после устранения стеноза. Материал и методы. Создание модели стеноза легочного ствола проведено на 35 беспородных щенках обоего пола в возрасте от 3 до 6 мес по ранее разработанной методике [7, 8]. Животных наблюдали от 6 до 12 мес, после чего 25 из них умерщвляли. В указанный временной интервал морфологических изменений в печени выявлено не было. Это связано с тем, что к этому периоду наблюдения развивались и закреплялись компенсаторные реакции, а после 12 мес появлялись первые признаки декомпенсации. Поэтому у оставшихся 10 собак искусственно созданный порок устраняли именно через 6–12 мес, чтобы проследить за признаками обратного развития структурных изменений печени до того момента, когда они станут необратимыми. Выведение животных из эксперимента проводили кровопусканием из бедренной артерии под эфирным наркозом в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» и принципами, изложенными в Хельсинской декларации. В качестве контроля использовали материал от 10 собак соответствующего возраста. Из различных отделов печени вырезали кусочки и фиксировали в 10% нейтральном формалине или жидкости Карнуа. Гистологические срезы окрашивали гематоксилином — эозином, по Массону, Харту, Браше и импрегнировали нитратом серебра по Футу. Для электронно-микроскопического исследования мелкие фрагменты печени фиксировали в 2% глутаральдегиде на фосфатном буфере и заливали в смесь эпона и аралдита. Иммуногогистохимическое исследование проводили с использованием моноклональных антител к α-SMA (α-актину гладких миоцитов — ГМ), ферментных авидино-биотиновых систем детекции и хромогенных субстратов (DAB и Nikel-DAB) (Novocastra, Великобритания) [3]. С помощью винтового окулярного микрометра типа МОВ- 1- 15х у всех попавших в поперечный срез сосудов измеряли наружный диаметр без учета адвентиции и толщину средней оболочки. Для определения уровня ветвления сосудов использовали ранее разработанную методику комплексного изучения сосудов печени [7, 8]. В соответствии с этим все артерии были условно разделены на 4 группы: крупные (диаметром 125 мкм и более), средние (124–51 мкм), мелкие (50–21 мкм) и артериолы (20 мкм и менее). Сосуды с диаметром от 50 до 21 мкм мы не относили к артериолам потому, что, как правило, они находились на территории портальных трактов, имели довольно толстую стенку и не были похожи на сосуды микроциркуляции. Внутриорганные ветви воротной вены в зависимости от калибра сопровождаемых ими артерий также разделяли на вены уровня крупных артерий — 190 мкм и более, средних артерий — 189–110 мкм, мелких артерий — 109–51 мкм и артериол — 50 мкм и менее. На 4 группы (крупные, средние, мелкие, венулы) были разделены и печеночные вены: за основу был принят диаметр соответствующих воротных вен. В русле оттока крови от печени, на уровне крупных печеночных вен, имеющих у собак мышечные валики, измеряли толщину последних. Цифровой материал обрабатывали с помощью программы STATISTICA (версия 6) с использованием t-критерия Стьюдента с поправкой Бонферони для множественных сравнений. Полученные данные считали значимыми, если ошибка не превышала 5% (P<0,05). Результаты исследования. У животных со стенозом легочного ствола оказалось, что по сравнению с контролем стенка ветвей печеночной артерии значительно утолщалась, а просвет сужался. При этом их внутренняя эластическая мембрана становилась более гофрированной, а эндотелиоциты приобретали частоколоподобный вид. Перечисленные признаки отражают повышение тонуса сосудов. В средней оболочке артерий выявлялись гипертрофия ГМ и склеротические изменения, о чем свидетельствовало не только разрастание соединительной ткани, но и повышение экспрессии α-SMA (рис. 1, а, б). Одновременно в артериальных сосудах печени у собак этой серии опытов чаще, чем в контроле, встречались особые гладкомышечные образования в виде скоплений мышечной ткани в интиме, мышечно-эластических сфинктеров и полиповидных подушек. Мышечная ткань в интиме состояла из косо-и продольно ориентированных ГМ, расположенных либо в виде пучков (так называемые подушки Эбнера) (см. рис. 1, в), либо циркулярно, по всему периметру сосуда (артерии замыкающего типа). Мышечно-эластические сфинктеры локализовались в устьях боковых ветвей и на продольном срезе имели вид одного или двух лепестков (см. рис. 1, г). В области расположения данных образований эластическая мембрана сосуда расщеплялась на 2 листка, между которыми находились ГМ, оплетенные эластическими и ретикулярными волокнами. Полиповидные подушки встречались в артериях крупного, а также среднего калибра и имели округлую или эллипсоидную форму и ножку, соединяющую их со стенкой сосуда. Мы выделили 3 типа этих образований. Подушки первого типа представляли собой выпячивание интимы в просвет артерии (см. рис. 1, д). Подушки второго типа состояли из указанного инвагината, содержащего пучки ГМ, связанные через ножку со средней оболочкой сосуда (рис. 1, е). Они пересекали друг друга в различных направлениях и были оплетены эластическими и ретикулярными волокнами. Периферическая часть подушек третьего типа была построена из элементов интимы и ГМ средней оболочки, а центральная — из клеточных и волокнистых структур соединительной ткани, инвагината адвентиции. В ветвях воротной вены, так же как и в ветвях печеночной артерии, наблюдалось утолщение средней оболочки с гипертрофией ГМ и увеличением количества эластических волокон. В области разветвлений данных сосудов мы обнаруживали клапаны, представлявшие собой тонкие выпячивания интимы с ГМ в основании. Синусоиды долек имели обычный просвет и не отличались по структуре от таковых у контрольных животных. В сосудах русла оттока крови от печени, т. е. в печеночных венах, наблюдалась не только гипертрофия мышечной ткани средней оболочки как в приносящих сосудах (печеночные артерии и ветви воротной вены), но и утолщение имеющихся здесь у собак мышечных валиков. Расстройства кровообращения в печени в условиях стеноза легочного ствола и изменения ее сосудов отражались и на состоянии других тканевых компонентов этого органа. Так, в цитоплазме гепатоцитов выявлялись вакуоли и мелкие белковые зерна. При электронно-микроскопическом исследовании обнаружено набухание матрикса митохондрий, частичная деструкция их крист и расширение канальцев эндоплазматической сети (рис. 2, а, б), количество зерен гликогена снижалось. Перипортальные поля расширялись за счет разрастания соединительной ткани. Морфометрия позволила установить, что толщина средней оболочки крупных артерий увеличивалась в 1,7 раза, средних и мелких артерий — в 1,2 раза, а артериол — в 1,1 раза. Толщина стенки ветвей воротной вены, сопровождающих крупные артерии, возрастала в 2,3 раза, средних артерий — в 1,4 раза, а мелких артерий — в 1,2 раза; в венах, расположенных на уровне артериол, стенки утолщались в 1,5 раза (таблица). В печеночных венах, выносящих кровь из печени, происходили более значимые изменения. Так, толщина средней оболочки крупных вен увеличивалась в 5 раз, средних — в 2,1 раза, мелких — в 1,6 раза, ав венулах — в 1,7 раза. Средняя толщина мышечных валиков крупных печеночных вен возрастала в 1,5 раза (P<0,001). Устранение стеноза легочного ствола приводило к снижению тонуса ветвей печеночных артерий, что сопровождалось расширением просвета и истончением стенки большинства этих сосудов. О нормализации тонуса свидетельствовало и уменьшение складчатости их внутренней эластической мембраны. Артерии с признаками гипертрофии гладкой мышечной ткани и склероза средней оболочки обнаруживались значительно реже, чем до корригирующей операции. При этом снижалась и экспрессия α-SMA в их стенках. Кроме перечисленного, в кровеносном русле печени происходило уменьшение числа сосудов, обладающих мышечной тканью в интиме, мышечноэластическими сфинктерами, полиповидными подушками и клапанными структурами. Стенки ветвей воротной и печеночных вен, а также синусоиды мало отличались от таковых в контроле. Мышечные валики печеночных вен истончались. В цитоплазме некоторых гепатоцитов определялись мелкие белковые зерна, в то же время вакуоли не обнаруживались. Изменения ультраструктуры печени характеризовались признаками обратимости ранее возникших деструктивных изменений в органеллах. В частности, митохондриальный матрикс был электронно-плотным, а канальцы эндоплазматической сети суживались и приобретали обычный вид (см. рис. 2, б, в). В цитоплазме гепатоцитов наблюдалось увеличение численности зерен гликогена. Площади перипортальных полей уменьшались, а признаки их склероза становились менее выраженными. Морфометрия показала, что после устранения стеноза легочного ствола средняя оболочка крупных артерий становилась тоньше в 1,9 раза, средних — в 1,3 раза, мелких — в 1,2 раза, а артериол — в 1,1 раза. В значительной мере менялась и толщина средней оболочки ветвей воротной вены. В частности, в венах на уровне крупных артерий она уменьшалась в 1,7 раза, на уровне средних артерий и артериол — в 1,4 раза, а в венах на уровне мелких артерий — в 1,6 раза. Подобные изменения касались и толщины стенок печеночных вен. Так, средняя оболочка в их крупных ветвях истончалась в 5 раз, в средних — в 2,3 раза, а в мелких венах и венулах — в 1,6 раза. Средняя толщина мышечных валиков печеночных вен уменьшалась в 1,6 раза (P<0,001). Обсуждение полученных данных. Создание в эксперименте стеноза легочного ствола в связи с гемодинамической перегрузкой правого желудочка приводит к нарушению оттока крови от печени с расширением ветвей печеночных вен. Мышечные валики этих сосудов, в норме играющие у собак важную роль в депонировании крови, подвергаются значительной гипертрофии. В условиях перегрузки кровью печеночных вен включается еще один механизм адаптации: вено-артериальная реакция [6–8]. Сущность ее сводится к рефлекторному сокращению гладкой мускулатуры печеночных артерий, повышении их тонуса и гипертрофии сосудистых стенок. При этом сопротивление артерий кровотоку возрастает [6, 7], что способствует ослаблению притока крови в синусоиды и препятствует нарушению транскапиллярного обмена и тканевого гомеостаза. Гипертрофическим изменениям подвергаются и стенки воротных вен с повышением их тонуса, что квалифицируется нами как вено-венозная реакция [7]. Следовательно, в приносящих сосудах (печеночные артерии и ветви воротной вены) нарастает сопротивление кровотоку, а в выносящих — создаются возможности для ограничения возврата венозной крови в большой круг кровоообращения. Наши исследования показали, что, кроме перечисленных выше адаптационных реакций, включаются еще ряд компенсаторных механизмов в виде появления специализированных регуляторных структур, к которым относятся косопродольные пучки ГМ в интиме, мышечноэластические сфинктеры и полиповидные подушки артерий, а также клапаны ветвей воротной вены. Источником их развития являются ГМ средней оболочки. Миграционная активность последних обусловлена гемодинамическим повреждением эндотелия, адгезией и агглютинацией тромбоцитов с последующим высвобождением тромбоцитарного фактора роста, который стимулирует пролиферацию ГМ, утрату ими клеточных связей и переход из средней оболочки в интиму [9–11]. С помощью данных контрактильных структур регулируется движение крови по артериальной системе печени в зависимости от потребности в ней различных структурно-функциональных единиц этого органа, т. е. при наличии нарушенного гемодинамического режима создаются возможности для оптимальной циркуляции крови и адекватного тканевого обмена [7, 8]. Несмотря на участие в компенсации сразу нескольких механизмов, с течением времени в печени в связи с затруднением венозного оттока нарастает хроническая гипоксия, способствующая разрастанию волокон в строме органа и стенке сосудов. Разрастание соединительной ткани в последних вызвано активностью миофибробластов, синтезирующих ее компоненты и экспрессирующих α-SMA [3] Устранение экспериментального стеноза легочного ствола сопровождается улучшением оттока крови от печени с уменьшением функциональной нагрузки на печеночные вены. При этом, с одной стороны, происходит истончение ранее гипертрофированных стенок данных сосудов с уменьшением степени развития их мышечных валиков, а с другой — выключаются веноартериальная и вено-венозная реакции. Последнее влечет за собой снижение тонуса артерий с падением мощности гладкой мускулатуры их средней оболочки, а также уменьшение уровня развития таких адаптационных структур, как пучки мышечной ткани в интиме, мышечно-эластические сфинктеры, полиповидные подушки и клапаны, которые утрачивают свое значение регуляторов местной гемоциркуляции. Одновременно истончаются стенки интрамуральных ветвей воротных вен. Степень сосудистого склероза уменьшается, что подтверждается и низкой экспрессией α-SMA. Таким образом, ликвидация длительно существующего стеноза легочного ствола инициирует процесс обратного развития морфологических изменений сосудистого русла печени с последующим восстановлением и других тканевых структур этого органа.

About the authors

S. V. Shormanov

Yaroslavl’ State Medical Academy

Email: S_V_Shormanov@rambler.ru

S. V. Kulikov

Yaroslavl’ State Medical Academy

References

Supplementary files