CC BY
60
УДК: 616.131 -091.8-053.1/.31 -001.8-036.12-02:618.3-06 Калужина О.В.
ВЛИЯНИЕ ХРОНИЧЕСКОЙ ВНУТРИУТРОБНОЙ ГИПОКСИИ НА МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ЛЕГОЧНОЙ АРТЕРИИ У ПЛОДОВ И НОВОРОЖДЕННЫХ
Харьковский национальный медицинский университет,
Гипоксия сопровождает большинство осложнений беременности и негативно сказывается на формировании сердечно-сосудистой системы развивающегося организма. Темой исследования стало выявить морфологические особенности легочной артерии у плодов и новорожденных, подвергшихся влиянию хронической внутриутробной гипоксии. Наше экспериментальное исследование по моделированию вышеуказанного состояния проводилось на лабораторных крысах линии WAG. Материалом для исследования послужила ткань легочной артерии. Морфологическая обработка включала макроскопический, микроскопический, гистохимический, иммуногистохимический, морфометрический, статистический методы. Макроскопических различий между сосудами контрольной (первой) и исследуемой (второй) групп не наблюдалось. При этом микроскопически в группе с гипоксией сравнительно с контрольной отмечалось уплощение эндотелиоцитов интимы с нарастанием ядерно-цитоплазматического соотношения, дистрофическими изменениями в ядре, сморщиванием цитоплазмы, и как следствие - усиление десквамации клеток, что также связано с утолщением базальной мембраны. Во второй группе в отличие от первой определялось меньшее количество гладких миоцитов в поле зрения, увеличение соотношения относительных объемов интимы-медии и адвентиции в сторону первых и усиление фунсинофилии адвентиции, что может говорить о нарастании склеротических процессов в стенке легочной артерии. Таким образом, хроническая внутриутробная гипоксия вызывает альтеративно-склеротические изменения в стенке данного сосуда у плодов и новорожденных. Ключевые слова: гипоксия, легочная артерия, крысы, плоды, новорожденные
Наше исследование является частью научно-исследовательской работы кафедры патологической анатомии Харьковского национального медицинского университета «Патоморфологические особенности формирования плода и новорожденного под влиянием патологии матери» (номер государственной регистрации 0110U001805).
Введение
Одним из основных факторов, обуславливающих дезинтеграционные процессы адаптации к внеутробной жизни и своеобразие формирования сердечно-сосудистой, дыхательной систем является гипоксия. Большинство осложнений беременности (преэклампсия), соматические и инфекционные заболевания беременной, воздействие неблагоприятных факторов сопровождаются дефицитом кислорода плода. Сердечно-сосудистая система является одной из самых уязвимых при внутриутробной гипоксии плода. По результатам разных авторов частота постгипоксических осложнений с ее стороны у новорожденных, особенно недоношенных, составляет 40-70 % [1].
Современная наука накопила знания о морфологических изменениях надпочечников [2], гипофиза [3], сердца [4], органов мочевыдели-тельной системы [5] при внутриутробной гипоксии. В исследованиях зарубежных авторов освещаются вопросы, посвященные влиянию хронической внутриутробной гипоксии (ХВГ) плода на морфологию аорты [6, 7]. Тогда как морфологические исследования, посвященные изменениям легочной артерии (ЛА) под влиянием ХВГ практически отсутствуют.
Цель исследования
Выявить морфологические особенности легочной артерии (ЛА) у плодов и новорожденных, подвергшихся влиянию хронической внутриутробной гипоксии (ХВГ).
Материалы и методы
В ходе исследования на лабораторных крысах линии WAG был поставлен эксперимент по моделированию внутриутробной гипоксии с асфиксией новорожденного в родах. Вышеуказанные лабораторные животные были выбраны ввиду наличия у них максимально близкого к человеку типа взаимоотношения материнского и фетального кровообращения, гемохориального характера плацентации и дискоидального типа плаценты одновременно. С целью моделирования внутриутробной гипоксии с асфиксией новорожденных в родах беременных самок крыс подвергали высотному гипоксическому влиянию, которое соответствовало 7500 м, с момента регистрации беременности и до момента родораз-решения в течение 20 минут каждый день в одно и тоже время.
Все экспериментальные крысята были разделены на две группы: 1-я группа - контрольная - 18 случаев (плоды и новорожденные от матерей, которые не подвергались высотной гипоксии); 2-я группа - исследуемая - 16 случаев (плоды и новорожденные от матерей, подвергшихся высотному гипоксическому влиянию). Эвтаназии подвергалось потомство и самки. После чего производились вскрытия животных, и забиралась ткань ЛА для морфологического исследование. Для этого кусочки ткани указанного сосуда фиксировались в 10 % растворе нейтрального формалина, подвергались стандартной парафиновой проводке через спирты возрастаю-
Актуальш проблеми сучасно'1 медицини
щей концентрации, раствор Никифорова (96 % спирт и диэтиловый эфир в соотношении 1:1), хлороформ, затем заливали парафином. Серийные срезы толщиною 4—5*10-6 м делали из приготовленных блоков на микротоме Microm HM-340. Морфологическая обработка включала в себя рутинные гистологические, гистохимические и морфометрические методы. С помощью микроскопа Olympus BX-41 (Япония) с использованием программ Olympus DP-Soft (Version 3:1) и Microsoft Excel проводили комплекс морфологических и морфометрических исследований. Препараты окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофуксином по ван Гизону, методом по Маллори. Иммуногистохимическое исследование проводили на парафиновых срезах, толщиною 5 —6х 10-6 м прямым методом Кунса по методике Brosman. Гладкие миоциты типировали моноклональными антителами к Anti-Human Smooth Muscle Actin (DAKO, Дания). Данные, полученные в результате морфометрического исследования, статистически обрабатывали.
Все манипуляции с животными выполнялись согласно правилам Европейской конвенции по защите позвоночных животных (Страсбург, 18.03.1986), директивы Совета Европейского экономического общества по защите позвоночных животных (Страсбург, 24.11.1986).
Результаты исследования и их обсуждение
При макроскопическом исследовании с помощью лупы (х3, 8 диоптрий) стенка ЛА была эластичной, имела гладкую и блестящую интиму в контрольной и исследуемой группах. Микроскопическое исследование выявило различия между группами. В контрольной группе стенка сосуда состояла из внутренней, средней и наружной оболочек. Интима включала в себя эндотелий, базальную мембрану, сплетение эластических волокон и без четких границ переходила в медию. Учитывая это, мы определяли относительные объем tunica intima и tunica media вместе (62,25±11,43 %) и tunica adventitia отдельно (37,75±11,43 %). Эндотелий представлял собой пласт одноядерных клеток, располагающихся на базальной мембране, средней высоты 3,20±0,04*10-6 м и ширины 7,12±0,15х10-6 м. Средняя площадь ядер эндо-телиоцитов была равна 6,17±0,14х10-11 м2, средняя площадь цитоплазмы — 12,17±0,40х 10-11 м2, ядерно-цитоплазматическое соотношение (ЯЦС) — 0,57±0,02. Площадь полей десква-мации составила 2,40±0,09 клетки в одном поле зрения (х1000). Базальная мембрана — тонкая, эозинофильная. Подэндотелиальный шар был представлен тонкофибрилярной соединительной тканью, клетками звездчатой формы, гладкими миоцитами. Гладкие миоциты равномерно располагались в толще стенки ЛА с плотностью 28,20±0,63 клеток в поле зрения (х1000). Колла-геновые и эластические волокна, гладкомышеч-ные клетки формировали tunica media. Относи-
тельный объем эластических и коллагеновых волокон составил 59,57±11,57 % и 40,43±11,57 % соответственно. Наружная оболочка формировалась коллагеновыми и эластическими волокнами, умеренно полнокровными кровеносными сосудами (vasa vasorum), нервными волокнами без признаков дистрофических изменений и лимфатическими сосудами. Умеренная фуксинофилия наблюдалась в адвенти-циальной оболочке при окраске ЛА пикрофуксином по ван Гизон.
Вышеописанное строение сосуда животного соответствовало общепризнанному представлению о физиологической норме [8].
В исследуемой группе микроскопически стенка ЛА также состояла из внутренней, средней и наружной оболочек. При этом показатели относительных объемов tunica intima и tunica media вместе (76,39±10,62%) увеличивались по сравнению с контрольными, а объем отдельно tunica adventitia (23,61±10,62 %) соответственно уменьшался, что, по нашему мнению, может быть связано с развитием склеротических изменений в этих оболочках сосуда в результате продолжительного воздействия гипоксии. Эндо-телиальные клетки были одноядерными, располагались на базальной мембране. Их средняя высота составила 2,96±0,03х10-6 м, ширина -7,94±0,11х10-6 м, что было достоверно сравнительно с контролем (p<0,001) и указывало на уплощение эндотелиального покрова в исследуемой группе. Средняя площадь ядер эндоте-лиоцитов - 6,91±0,12х10-11 м2, что было достоверно отлично от контрольных показателей (p<0,001), средняя площадь цитоплазмы -9,90±0,21х10-11 м2 (p<0,001), ЯЦС - 0,75±0,02 (p<0,001). Базальная мембрана была эозинофильная, несколько утолщена, что может являться причиной нарушения метаболизма в эн-дотелиоцитах [9]. Об этом свидетельствует увеличение площади ядер клеток с появлением оптических пустот и пикнотического сморщивания и подтверждается сморщиванием цитоплазмы, что впоследствии приводит к десквамации погибших клеток. Так, площадь полей десквама-ции нарастала и составила 4,87±0,15 клеток в одном поле зрения (х1000), и достоверно отличалась от первой группы (p<0,001). Подэндоте-лиальный шар состоял из тонкофибрилярной соединительной ткани, клеток звездчатой формы, гладких миоцитов. Последние располагались преимущественно равномерно в толще стенки ЛА, плотность которых в поле зрения (х1000) была значительно меньше контрольных значений (20,00±0,35 клеток), и достоверно отличалась от них (p<0,001). Tunica media формировали коллагеновые и эластические волокна, гладкомышечные клетки. При этом относительный объем первых составил 34,35±11,87 %, а вторых - 65,65±11,87 %. Преобладание эластических волокон в стенке ЛА крысенка, несмотря на общепризнанный факт, что гипоксия стиму-
лирует синтез коллагенов в организме человека [10], вероятнее всего, может иметь несколько объяснений. Первое: это связано с особенностями организма лабораторной крысы, так уже описаны случаи уменьшения выработки коллагенов у свиньи в эксперименте по моделированию гипоксии [11]; второе: с активацией белков
Относительные объемы
фибулинов, фибриллинов и эмилинов, отвечающих за формирование эластических волокон [12]. Вышесказанное подтверждается данными собственных исследований, в частности показателями относительных объемов коллагеновых и эластических волокон в ЛА плодов и новорожденных человека и крысы.
Таблица 1.
коллагеновых и эластических волокон легочной артерии (%)
Эластические волокна Коллагеновые волокна
Контроль плоды и новорожденные человека 48,0±9,12 52,0±9,12
Контроль плоды и новорожденные крысы 59,57±11,57 40,43±11,57
Как следует из таблицы 1 в норме в ЛА плода и новорожденного человека преобладают кол-лагеновые волокна, тогда как в ЛА плода и новорожденного крысы - эластические волокна.
Коллагеновые и эластические волокна, местами полнокровные кровеносные (vasa vasorum) сосуды, нервные волокна без признаков дистрофических изменений, лимфатические сосуды формировали наружную оболочку. В ней отмечалось усиление фуксинофилии при окраске ЛА пикрофуксином по ван Гизон, что свидетельствует о склеротических изменениях [13].
Выводы
1. Хроническая внутриутробная гипоксия оказывает неблагоприятное воздействие на морфологическое состояние легочной артерии плодов и новорожденных, что проявляется в утолщении базальной мембраны интимы, как следствие ухудшении трофики эндотелия, что приводит к изменению соотношения его ядра и цитоплазмы, уплощению эндотелиоцитов, дистрофическим процессам с последующей деск-вамацией клеток.
2. Плотность расположения гладких миоци-тов резко уменьшается в условиях влияния гипоксии, что может негативно отразиться на сократительной способности стенки сосуда.
3. При воздействии хронической внутриутробной гипоксии изменяется соотношение кол-лагеновых и эластических волокон в пользу вторых, что может быть расценено как особенность организма лабораторного животного либо являться следствием активации белков, ответственных за формирование волокон последнего вида в таких условиях.
Перспективность исследования
Провести иммуногистохимическое исследование адгезивных свойств эндотелиальных клеток, коллагенов в стенке легочной артерии.
Литература
1. Виноградова И.В. Особенности состояния сердечно-сосудистой системы у новорожденных с экстремально низкой массой тела / И.В. Виноградова, М.В. Краснов, Н.Н. Иванова // Современные технологии в медицине. - 2009. - № 2. - С. 82-86.
2. Андреев А.В. Перинатальная гипоксия как причина патологических изменений надпочечников плодов и новорожденных / А.В. Андреев, Г.И. Губина-Вакулик // Международный медицинский журнал. - 2013. - № 3. - С. 65-69.
3. Кихтенко Е.В. Особенности эмбриогенеза адренокортикотропо-цитов аденогипофиза плода в условиях хронической внутриут-
робной гипоксии / Е.В. Кихтенко // Укра'шський медичний альманах. - 2009. - Т. 1, № 1. - С. 34-36.
4. Мекенбаева Р.Т. Клинические и морфологические изменения в миокарде у умерших новорожденных, перенесших перинатальную гипоксию / Р.Т. Мекенбаева // Clinical medicine of Kazakhstan. - 2013. - № 3 (29). - С.11-15.
5. Мирошниченко М.С. Влияние хронической внутриутробной гипоксии на морфофункциональные особенности органов мочевы-делительной системы плодов и новорожденных / М.С. Мирошниченко, В.Д. Марковский, И.В. Сорокина // Морфо-лопя. - 2013. - Т. VII, № 2. - С. 57-60.
6. Giussani D.A. Developmental programming of cardiovascular dysfunction by prenatal hypoxia and oxidative stress / D.A. Giussani, Emily J. Camm, Youguo Niu [et all.] // PLoS ONE. - 2012. - V. 7, № I (2). - P. e31017. [Electronic resourse]. - Режим доступа : doi:10.1371/journal.pone.0031017.
7. Thompson J.A. Chronic intrauterine hypoxia interferes with aortic development in the late gestation ovine fetus/ J.A. Thompson,
B.S. Richardson, R. Gagnon [et all.] // Journal of Physiology. - 2011.
- № 589 (13). - P. 3319-3332.
8. Гамбарян П.П. Крыса / П.П. Гамбарян, Н.М. Дукельская. - М. : Советская наука, 1955. - 254 с.
9. Liliensiek S.J. Characterization of Endothelial Basement Membrane Nanotopography in Rhesus Macaque as a Guide for Vessel Tissue Engineering / S.J. Liliensiek, P. Nealey, C.J. Murphy // Tissue Engineering. - 2009. - № 9 (15). - Р. 2643-2651.
10. Falanga V. Low oxygen tension stimulates collagen synthesis and COL1A1 transcription through the action of TGF-beta1 / V. Falanga, L. Zhou, T. Yufit // Journal of Cellular Physiology. - 2002. -№ 191(1). - P. 42-50.
11. Levene C.I. Effect of hypoxia and carbon monoxide on collagen synthesis in cultured porcine and bovine aortic endothelium /
C.I. Levene, C.P. Bartlet, C. Fornieri [et all.] // British Journal of Experimental Pathology. - 1985. - № 66. - P. 399-408.
12. Камоева С.В. Ферментные и генетические аспекты патогенеза пролапса тазовых органов и дисфункции тазового дна у женщин / С.В. Камоева // Российский вестник акушера-гинеколога. -2013. - № 3. - С. 31-35.
13. Побережник Г.А. Морфологические изменения слизистой оболочки гаймаровой пазухи в зависимости от причины верхнечелюстного синусита / Г.А. Побережник, О.А. Омельченко // Еколо-пчш проблеми експериментально''' та кшшчно''' медицини. - 2013.
- № 1. - С. 325-338.
References
1. Vinogradova I.V. Osobennosti sostoyaniya serdechno-sosudistoj sistemy u novorozhdennyh sekstremal'no nizkoj massoj tela / I.V. Vinogradova, M.V. Krasnov, N.N. Ivanova // Sovremennye tehnologii v medicine. - 2009. - № 2. - S. 82-86.
2. Andreev A.V. Perinatal'naya gipoksiya kak prichina patologicheskih izmenenij nadpochechnikov plodov i novorozhdennyh / A.V. Andreev, G.I. Gubina-Vakulik // Mezhdunarodnyj medicinskij zhurnal. - 2013. - № 3. - S. 65-69.
3. Kihtenko E.V. Osobennosti embriogeneza adrenokortikotropocitov adenogipofiza ploda v usloviyah hronicheskoj vnutriutrobnoj gipoksii / E.V. Kihtenko // Ukrains'kij medichnij al'manah. - 2009. - T. 1, № 1. - S. 34-36.
4. Mekenbaeva R.T. Klinicheskie i morfologicheskie izmeneniya v miokarde u umershih novorozhdennyh, perenesshih perinatal'nuyu gipoksiyu / R.T. Mekenbaeva // Clinical medicine of Kazakhstan. -2013. - № 3 (29). - S.11-15.
5. Miroshnichenko M.S. Vliyanie hronicheskoj vnutriutrobnoj gipoksii na morfofunkcional'nye osobennosti organov mochevydelitel'noj sistemy plodov i novorozhdennyh / M.S. Miroshnichenko, V.D. Markovskij, I.V. Sorokina // Morfologiya. - 2013. - T. VII, № 2. - S. 57-60.
6. Giussani D.A. Developmental programming of cardiovascular dysfunction by prenatal hypoxia and oxidative stress / D.A. Giussani, Emily J. Camm, Youguo Niu [et all.] // PLoS ONE. - 2012. - V. 7, № I (2). - P. e31017. [Electronic resourse]. - Режим доступа : doi:10.1371/journal.pone.0031017.
Актуальш проблеми сучасноТ медицини
7. Thompson J.A. Chronic intrauterine hypoxia interferes with aortic development in the late gestation ovine fetus/ J.A. Thompson, B.S. Richardson, R. Gagnon [et all.] // Journal of Physiology. - 2011. - № 589 (13). - P. 3319-3332.
8. Gambaryan P.P. Krysa / P.P. Gambaryan, N.M. Dukel'skaya. - M. : Sovetskaya nauka, 1955. - 254 s.
9. Liliensiek S.J. Characterization of Endothelial Basement Membrane Nanotopography in Rhesus Macaque as a Guide for Vessel Tissue Engineering / S.J. Liliensiek, P. Nealey, C.J. Murphy // Tissue Engineering. - 2009. - № 9 (15). - P. 2643-2651.
10. Falanga V. Low oxygen tension stimulates collagen synthesis and COL1A1 transcription through the action of TGF-beta1 / V. Falanga, L. Zhou, T. Yufit // Journal of Cellular Physiology. - 2002. - № 191 (1). - P. 42-50.
11. Levene C.I. Effect of hypoxia and carbon monoxide on collagen synthesis in cultured porcine and bovine aortic endothelium / C.I. Levene, C.P. Bartlet, C. Fornieri [et all.] // British Journal of Experimental Pathology. - 1985. - № 66. - P. 399-408.
12. Kamoeva S.V. Fermentnye i geneticheskie aspekty patogeneza prolapsa tazovyh organov i disfunkcii tazovogo dna u zhenschin / S.V. Kamoeva // Rossijskij vestnik akushera-ginekologa. - 2013. -№ 3. - S. 31-35.
13. Poberezhnik G.A. Morfologicheskie izmeneniya slizistoj obolochki gajmarovoj pazuhi v zavisimosti ot prichiny verhnechelyustnogo sinusita / G.A. Poberezhnik, O.A. Omel'chenko // Ekologichni problemi eksperimental'noT ta klinichnoT medicini. - 2013. - № 1. - S. 325338.
Реферат
ВПЛИВ ХРОН1ЧНО1 ВНУТР1ШНЫЭУТРОБНО1 ППОКСИ НА МОРФОЛОГ1ЧНИЙ СТАН ЛЕГЕНЕВО1 АРТЕРП ПЛОД1В ТА
НОВОНАРОДЖЕНИХ
Калужина О.В.
Ключовi слова: ппошя, легенева артерiя, щури, плоди, новонароджен
Ппошя супроводжуе бтьшють ускладнень ваптносл та негативно позначаеться на формуванн се-рцево-судинноТ системи оргашзму, що розвиваеться. Темою дослщження стало виявити морфолопчш особливост легеневоТ артерп у плод1в та новонароджених, як1 зазнали впливу хроычноТ внутр1шньо-утробноТ ппоксп. Наше експериментальноТ дослщження з моделювання вищезазначеного стану про-водилося на лабораторних щурах лшп WAG. Матер1алом для дослщження слугувала тканина легеневоТ артерп. Морфолопчна обробка включала макроскошчний, м1кроскоп1чний, пстох1м1чний, 1мунопсто-х1м1чний, морфометричний, статистичний методи. Макроскошчних вщмшностей м1ж судинами контрольно! (першоТ) та дослщжуваноТ (другоТ) груп не спостер1галося. При цьому м1кроскоп1чно в груп1 з ппо-кс1ею пор1вняно з контрольною зазначалося сплющення ендотелюцит1в штими з наростанням ядерно-цитоплазматичного сшввщношення, дистроф1чними зм1нами в ядр1, зморщенням цитоплазми i як на-слщок - посилення десквамацiТ клiтин, що також пов'язане з потовщенням базальноТ мембрани. У другш групi на вщмшу вiд першоТ була менша кiлькiсть гладких мiоцитiв у полi зору, збiльшення сшв-вiдношення вщносних обсягiв iнтими-медiТ та адвентицiТ в бк перших i посилення фуксинофтп адвен-тицiТ, що може вказувати на наростання склеротичних процеав у стшц легеневоТ артерiТ. Таким чином, хрошчна внутрiшньоутробна гiпоксiя спричиняе альтеративно-склеротичн процеси у стiнцi даноТ судини плодiв i новонароджених.
Summary
INFLUENCE OF CHRONIC INTRAUTERINE HYPOXIA ON MORPHOLOGICAL STATE OF PULMONARY ARTERY IN FETUSES AND NEWBORNS (EXPERIMENTAL RESEARCH) Kaluzhyna O.V.
Key words: hypoxia, pulmonary artery, rats, fetus, newborn.
Hypoxia accompanies most complications of pregnancy and affects the formation of the cardiovascular system of the developing organism. The theme of the study was to identify morphological characteristics of the pulmonary artery in fetuses and infants exposed to chronic intrauterine hypoxia. Our experimental research on modeling the aforementioned condition was performed on laboratory rats line WAG. Material for the study served as the tissue of the pulmonary artery. Morphological processing included macroscopic, microscopic, histochemical, immunohistochemical, morphometric, statistical methods. Macroscopic differences between the control vessels (first) and study (second) groups were observed. It microscopically hypoxia group compared with the control mentioned flattening endothelial intima with increasing nuclear-cytoplasmic ratio, degenerative changes in the nucleus, cytoplasm shrinkage, and as a consequence - increased desquamation of cells is also associated with thickening of the basement membrane. In the second group unlike the first was fewer smooth muscle cells in the visual field, increasing the value of the relative amounts of intima-media and adventitia towards strengthening fuksynofilii first and adventitia, which may indicate the rise of sclerotic processes in the wall of the pulmonary artery. Thus, chronic intrauterine hypoxia causes of alternative-sclerotic processes in the vessel wall of the fetus and newborn.
