CC BY
12
УДК 616.136.41-089
СЛ. Куликов
ПЛАСТИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ АРТЕРИАЛЬНОГО БАССЕЙНА ПЕЧЕНИ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ КОАРКТАЦИИ АОРТЫ И ПОСЛЕ ЕЕ ХИРУРГИЧЕСКОГО УСТРАНЕНИЯ
Коарктация аорты относится к «бледным» аномалиям и составляет около 15 % всех врожденных пороков сердца и крупных сосудов [1, 4, 10]. При этой патологии в большом круге кровообращения формируется два гемодинамических бассейна: выше и ниже места сужения аорты [1, 2, 3, 5]. При отсутствии своевременного хирургического вмешательства большинство больных погибает, не достигнув 40 лет [6,13,14) Однако успешно выполненная операция не всегда сопровождается клиническим улучшением. Причина этого заключается, главным образом, в развившихся структурных изменениях кровеносного русла различных органов. Морфологическая перестройка сосудов многих органов в условиях коаркта-ции аорты освещена достаточно полно [8, 15]. Исследований, посвященных ремодели-рованию артериального бассейна печени, практически не проводилось [12], тем более отсутствуют сведения об обратимости его изменений после оперативной коррекции порока.
Цель настоящей работы - установление закономерностей структурной перестройки артерий печени при создании ге-модинамической модели коарктации аорты и выявление возможности обратимости сосудистых изменений после хирургического устранения порока.
Материал и методы Для достижения поставленной цели по ранее разработанной методике [7, 8, 9] на 25 шенках создавали модели коарктации аорты. Животных наблюдали от 6 до 12 месяцев, после чего 15 из них умерщвляли. У оставшихся 10 собак суженный участок аорты иссекали и сшивали сосуд анастомозом по типу «конец в конец» или вшивали на его место фторолан-лавсановый протез. Через 6-12 месяцев после повторной операции животных забивали. В качестве контроля использовали материал от 10 собак соответствующего возраста. Выведение собак из эксперимента проводили кровопусканием из бедренной артерии под эфирным наркозом в соответствии с «Правилами проведения работ с экспериментальными животными». Из различных сегментов печени вырезали кусочки в трех плоскостях, фиксировали в 10%-ном нейтральном формалине и заливали в парафин. Полученные срезы окрашивали гематоксилин-эозином, по Массону, Харту и импрегнировали серебром по Футу. Изучению подвергали печеночные артерии. Для этого использовали ранее разработанную методику комплексной морфометрии сосудистого русла этого органа [9]. В соответствии с ней все артерии были разделены на 4 группы: крупные
(наружным диаметром 125 мкм и более), средние (124-51 мкм), мелкие (50-21 мкм) и артериолы (20 мкм и менее). Морфометрию всех попавших в поперечный срез сосудов выполняли с помощью винтового окуляр-микрометра типа МОВ-1-15*. При этом производили измерение их внутреннего диаметра (£>) и толщину средней оболочки (т). Перед умерщвлением у собак с помощью ртутного манометра определяли давление крови, притекающей к печени. Подставляли его величину и морфометрические данные в формулу
Т= mMP*ft/m, где Т - величина тангенциального напряжения (Па), Р - давление крови в сосуде (мм рт. ст.), R - средний радиус артерий (мкм), m - средняя толщина стенки (мкм).
Кроме вышеперечисленного, в русле притока крови к печени вели подсчет мелких артерий, содержащих в интиме пучки косопродольной гладкой мускулатуры, мышечно-эластических сфинктеров и по-липовидных подушек. В артериях мелкого калибра определяли количество миоцитов в средней оболочке. О размере этих клеток судили по величине их ядер [8, 91- Площадь и объем лейомиоцитов вычисляли по формулам:
S=0,785*c*/, F=0,523*c*/2, где с и / - длинник и поперечник ядра. Цифровой материал обрабатывали с помощью программы STATISTICA, используя /-критерий Стьюдента. Результаты считали достоверными, если ошибка не превышала 5% (/><0,05).
Результаты исследования Моделирование коарктации аорты приводило к снижению давления крови в артериальном русле печени с 80 до 50 мм рт. ст. Уменьшение притока крови к этому органу приводило к падению тонуса его артерий, что подтверждают изменения их внутренней эластической мембраны, которая истончалась и сглаживалась. В пользу гипотонии свидетельствовало и расширение рассматриваемых сосудов (табл. 1). Так, внутренний диаметр крупных и средних артерий увеличивался в 1,3 раза, а мелких артерий и артериол - в 1,5 раза. Существенные изменения были выявлены при измерении их средней оболочки (рис. 1), которая заметно истончалась (рис. 2, а). В частности, толщина ее в крупных артериях уменьшалась в 1,4 раза (/><0,001), в средних - в 1,6 (/><0,001), а в мелких артериях и артериолах - в 1,5 (/><0,001). При кариометрии оказалось (табл. 2), что длинник ядер гладких миоцитов в медии артерий печени уменьшался в 1,4 раза, поперечник - в 1,6, а площадь и объем - соответственно в 2,4 и 4,2 раза; количество данных клеток сокращалось в 2,2 раза. Кроме вышеперечисленного, в печени возрастало количество сосудов с косопродольной мускулатурой, мышечно-эласти-ческими сфинктерами и полиповидными подушками. Косопродольная мускулатура располагалась в интиме и была представлена как отдельными клетками, так и их пучками, а также пластами, которые охватывали просвет сосуда по всему его периметру. Это свидетельствовало о пере-
Таблица 1
Внутренний диаметр артерий печени в контроле, при экспериментальной коарктации аорты и после ее устранения в мкм (М±т)
Характер серии Артерии Артериолы
крупные средние мелкие
К 110±2,5 46,8±3,0 16,4±0,4 7,7±0,2
КА Р, 141±4,4 <0,001 62,2±1,4 <0,001 24,1 ±0,9 <0,001 11,7±0,3 <0,001
УКА Рк/а Р, 111±3,6 <0,001 >0,05 44,0±1,7 <0,001 >0,05 16,6±0,5 <0,001 >0,05 8,5±0,3 <0,001 <0,01
Примечание:« - контроль, КА - коарктация аорты, УКА - устранение коарктации аорты; рк - сравнение с контролем, р^ - сравнение с коарктацией
мкм
мкм
30 25 20 15 10 5
0
I II III IV
Рис. 1. Толщина стенок артерий печени в контроле, при экспериментальной коарктации аорты и после ее устранения. I - крупные артерии, II - средние артерии, III - мелкие артерии, IV - артериолы; %-контроль, Щ - коарктация аорты, | | - устранение коарктации.
Вертикальные отрезки - доверительные интервалы
стройке артерий по замыкающему типу. В месте расположения пучков интимальных миоцитов внутренняя эластическая мембрана расщеплялась на две пластинки, образуя дубликатуру. Подсчеты показали, что на уровне мелких артерий число сосудов с косопродольными гладкими мышцами увеличивалось в 18 раз. Мышечно-эла-стические сфинктеры представляли собой образования, которые окружали устья боковых ветвей артерий по всему периметру и на поперечном срезе имели вид валиков, выступающих в просвет основного сосуда (рис. 2, б). Упомянутые валики состояли из скопления лейомиоцитов, заключенных между двумя листками внутренней эластической мембраны. Количество мелких артерий со сфинктерами возрастало в 4 раза.
Полиповидные подушки представляли собой округлые образования, находящиеся в просвете сосудов. На серийных срезах было видно, что они соединены со стенкой сосуда посредством тонкой ножки. Основа их была представлена идущими в разных направлениях пучками гладкой мускулатуры, перемежающимися с коллагеновыми и эластическими волокнами. Такие образования в морфологической литературе получили название подушек Конти [11]. В опыте наиболее часто они встречались на уровне средних и крупных артерий, при этом в контроле вообще не выявлялись. Следует отметить, что в этой серии опытов, в средней оболочке артерий различного калибра обнаруживались грубые склеротические изменения (рис. 2, в), которые
Рис.2. Структурные изменения артерий печени при экспериментальной коарктации аорты: а - снижение тонуса и истончение стенки мелкой артерии. 06.10, ок.10, фиксация формалином, окраска гематоксилин-эозином;
6 - мышечно-эластический сфинктер в виде валика в устье средней артерии. Об. 16, ок. 10, фиксация формалином, окраска гематоксилин-эозином; в - склероз стенки средней артерии. 06.16, ок. 10, фиксация формалином, окраска гематоксилин-эозином
Таблица 2
Параметры гладкомышечных клеток медии мелких артерий печени в онтроле, при экспериментальной коарктации аорты и после ее устранения (М±т)
Характер серии Длинник ядра, мкм Поперечник ядра, мкм Площадь ядра, мкм2 Объем ядра, мкм3 Число клеток
К 7,6±0,10 4,1±0,60 24,6±0,60 72,4±3,30 9,7±0,80
КА Р. 5,3±0,09 <0,001 2,5±0,02 <0,001 10,3±0,20 <0,001 17,2±1,00 <0,001 4,5+0,10 <0,001
УКА Рк/а Рк 7,7±0,16 <0,001 >0,05 4±0,05 <0,001 >0,05 24,1±0,6 <0,001 >0,05 62,7±8,0 <0,001 >0,05 9,3±0,1 <0,001 >0,05
Примечание: К-контроль, КА - коарктация аорты, рк- сравнение с контролем, р^ - сравнение с коаркта
сочетались с атрофией гладких миоцитов. Встречались также сосуды с признаками гиалиноза.
Хирургическое устранение коарктации аорты у экспериментальных животных приводило к нормализации притока крови в сосудистый бассейн печени и возрастанию давления в нем с 50 до 90 мм рт. ст. Внутренняя эластическая мембрана печеночных артерий приобретала заметную складчатость, что свидетельствовало о повышении их тонуса. Внутренний диаметр крупных артерий уменьшался в 1,3 раза, средних артерий и артериол - в 1,4, а в мелких артериях - в 1,5 (см. табл. 1). Толщина средней оболочки перечисленных сосудов значительно возрастала (см. рис. 1). Так, в крупных артериях она увеличивалась в 1,3 раза (/><0,001), в средних - в 1,6 (/><0,001), в мелких артериях и артериолах - в 1,5 (р<0,001). Длинник ядер лейомио-цитов в стенке мелких артерий возрастал в 1,5 раза, поперечник - в 1,6, а площадь и объем соответственно - в 2,3 и 3,6 раза (см. табл. 2). Количество клеток в средней
А - устранение коарктации аорты; ей
оболочке этих сосудов увеличивалось в 2,1 раза (см. табл. 2). Одновременно с этим реже встречались артерии, имеющие во внутренней оболочке пучки из гладкомышечных клеток. Так, число сосудов с ин-тимальной мускулатурой на уровне мелких артерий было в 9 раз меньше по отношению коарктации. Количество мышечно-эласти-ческих сфинктеров среди этих же сосудов, по сравнению с животными первой группы наблюдения, уменьшалось в 1,5 раза. По-липовидные подушки в сосудистом русле печени у собак этой серии опытов вообще не встречались. Склеротические изменения артериального русла печени, хотя и имели место, но казались менее грубыми.
Выводы
Проведенные исследования позволили установить, что моделирование коарктации аорты сопровождается развитием комплекса структурных изменений в сосудистом русле печени. При создании коарктации поступление крови к этому органу под сниженным давлением вызывает гипотонию и расширение артерий. Вследствие падения функцио-
нальной нагрузки стенки артерий различного калибра подвергаются истончению, в основе которого лежит уменьшение количества и размеров гладких миоцитов их средней оболочки. Формирование нового режима кровообращения сопровождается увеличением количества артерий, имеющих во внутренней оболочке пучки косопродольной мускулатуры, мышечно-эластических сфинктеров и полиповидных подушек. Источником для их образования являются миоциты средней оболочки артерий печени, мигрирующие в ин-тиму через «окна» во внутренней эластической мембране [7]. Описанные мышечные структуры, обладая контрактильными свойствами, регулируют кровенаполнение артериального русла печени, обеспечивая оптимальное снабжение паренхимы этого органа в условиях хронической ишемии, т.е являются адаптационными образованиями [7]. С течением времени на фоне атрофии стенок артерий появляются склеротические изменения этих сосудов. Нарастание артериосклероза в дальнейшем способствует срыву адаптационных реакций. Устранение ранее созданной модели порока сопровождается усилением притока крови к печени и возрастанием тонуса артерий различного калибра. Повышение функциональной нагрузки на сосуды приводит к гипертрофии и гиперплазии миоцитов их медии, сопровождаясь утолщением стенки. Восстановление поступления крови в печеночный бассейн приводит к атрофии интимальной мускулатуры, мышечно-эластических сфинктеров и полиповидных подушек, утративших свое регулирующее адаптационное значение и
количество, а также сокращается степень развития этих структур. Результаты проведенных нами исследований показывают, что менее выраженными становятся и проявления склероза печеночных артерий. Однако при ликвидации коарктации аорты полной обратимости ранее развившихся изменений не происходит, так как для этого, судя по всему, требуется более длительный срок. Следовательно, остановить процесс нарастающего структурного ремоделирования артерий печени при коарктации может только своевременное выполнение корригирующей операции.
Библиографический список
1. Беяоконь, H.A. Врожденные пороки сердца. / H.A. Беяоконь. В.П. Подзолков. - М.: Медицина, 1991. - 350 с.
2 Евдокимов, А.Г. Болезни артерий и вен, / AI. Евдокимов, В.Д. Тополянский. - М.. Высшая школа, 1999- - 186 с.
3. Захарова, В.П. Коарктация аорты: реакция гемокапилляров на изменение артериального давления / ВЛ. Захарова, А А Стечение, В.П. Куфтырева И Архив патологии. - 1991
- Т 53- - No2. - C.7-1I.
4. Медведев, ВН. Хирургическое лечение врожденных пороков сердца у взрослых / ВН. Медведев, Ш.М. Курмаев, Г.И. Харитонов // Казанский медицинский журнал. - 2001. - No3
- С. 161-164.
5. Очерки но гемодинамической перестройке сосудистой стенки. / И.К. Есипова, О.Я. Кауфман, Г.С. Крючкова и др. - М.; Медицина, 1971. - 350 с.
6. Шарыкин, A.C. Модифицированная ист-мопластика левой подключичной артерией при коарктации аорты у грудных детей / A.C. Ша-
рыкин, Г.В. Зубкова // Грудная и сердечно-сосудистая хирургия. - 1994. - No4. - С.31-34.
7 Шорманов, С.В. Морфологические изменения сосудов печени при экспериментальной коарктации аорты и после ее устранения / С.В. Шорманов, СВ. Куликов // Морфология.
- 2003. - Т124 - No4. - С.61-66.
8. Шорманов, С.В. Состояние артериальной системы почек при экспериментальной коарктации аорты и после ее устранения / СВ. Шорманов, А.В. Яльцев П Архив патологии. - 1996. - Т.58. - Nol. - С.37-41.
9. Шорманов. С.В. Структурные изменения интраорганных артерий печени при коар-кта-ции аорты в эксперименте / С.В. Шорманов, СВ. Куликов Ц Морфология. - 2001. - No4.
- С.25-29.
10. Boneva, RS Mortality associated with congenital heart defects in the United States / RS. Boneva, L.D Botto, AM. Moore // Circulation.
- 2001. - Vol.103- - P. 2376-2381.
11. Conti, G. Sur La morphologie des anastomoses arterioveinnses et des dispositits regulat-eurs du courant sanguin / G. Conti // Ann. Anat. Pathol. - 1958. - Nol. - P.5-32.
12. Kreuser, IF. Hepatic hemodynamics in experimental coarctation of the aorta / W. Kreuser, B. Sykes, W.G. Scbenk // Vasa. - 1973- - Vol.2
- Nol. - P.51-57.
13. McCriendle, B.W Coarctation of the aorla / B.W. McCriendle // Cur. Opin. Cardiol.
- 1999. - Vol.1. - No5. - P .448-452.
14. Rao, PS. Coarctation of the aorta / PS Rao H Sem. Nephrol. - 1995. - No2. - P.87-105.
15. Reversibility of hypertensive vascular changes after repair in dogs / M. Leskinen, A. Reinila, M. Tarkka, M. Ubari. 11 Pediatrics. - 1992. - Ni»3. - P.267-279-
S.V. Kulikov
PLASTIC POSSIBILITIES OF HEPATIC ARTERIAL POOL IN EXPERIMENTAL COARCTATION OF AORTA AND AFTER ITS SURGICAL REMOVAL Structural changes in hepatic vascular pool were studied in 10 control dogs, 15 puppies with hemodynamic model of aorta coarctation and 10 animals with eliminated defect. Functional, morphometric and histological methods were used to reveal morphological changcs in hepatic arterial bed. Results of investigations have shown thai fulfillment of aorta coarctation in animals leads to lowering of arterial pressure in the liver with development of atrophy and sclerosis of their media. The number of vessels containing smooth muscular adaptive formations increased. After defect elimination and restoration of hemodynamics, there arises elevation of circumferential stress of hepatic arteries with hypertrophy and hyperplasia of tunica media smooth musculature. Simultaneously, there begins process of "reverse" development of adaptive structures and sclerotic changes in hepatic vessels.
Keywords-, hepatic vascular pool, animals, morphological changes, aorta coarctation.
Ярославская государственная медицинская академия
Материал поступил в редакцию 03-05 Об
