CC BY
38
УДК [611-018.6:611.423]:616.24(470.1/2)
ТКАНЕВЫЕ И КЛЕТОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕАКТИВНОСТИ СТЕНКИ ЛИМФАТИЧЕСКИХ СОСУДОВ ПРИ ЛЕГОЧНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ НА ЕВРОПЕЙСКОМ СЕВЕРЕ РОССИИ
© 2005 г. А. Л. Зашихин, В. А. Болдуев, Ю. В. Агафонов
Северный государственный медицинский университет, г. Архангельск
Экологически ориентированные исследования органов и систем человека способны представить объективную информацию о структурно-функциональных основах протекания процессов адаптации, дезадаптации и реабилитации [2]. Актуальность такого подхода к изучению лимфатической системы диктуется возросшей и усложняющейся зависимостью между жизнедеятельностью человека и влиянием на него, с одной стороны, многочисленных средовых факторов, а с другой
— характера протекания патологических процессов.
Оптимизация процессов эвакуации лимфы из интерстициального пространства легких обеспечивается активным функционированием гладкой мышечной ткани (ГМТ), инкорпорированной в состав стенки лимфангиона — дискретной структурно-функциональной единицы лимфатического сосуда [ 1 ]. Вместе с тем, несмотря на признание существования различных форм недостаточности лимфообращения при хронических неспецифических заболеваниях легких (ХНЗЛ) [3], структурно-метаболические параметры ГМТ стенки лимфатических сосудов остаются невыясненными.
Дальнейшее развитие представлений о механизмах реактивной трансформации гладкой мышечной ткани реализуется в изучении структуры популяции формирующих ее лейомиоцитов. Так, исследования последних лет продемонстрировали сложную структуру популяции гладких мышечных клеток (ГМК) в составе оболочек кровеносных сосудов и висцеральных органов [4, 5, 8]. В представленной работе впервые предпринята попытка комплексного структурно-метаболического анализа гладкомышечного компонента лимфатических сосудов легких в норме и при хронических заболеваниях легких.
Материал и методика
Исследованы глубокие лимфатические сосуды легких 10 пациентов, страдавших хронической пневмонией, осложненной абсцессом легких. Изучались лимфососуды, выделенные в пограничной (1 группа) и отдаленной (2 группа) от участка резекции зонах. Материал для группы сравнения получен из интактных участков легких, резецированных по поводу онкологической патологии у 12 пациентов. При этом для исключения сопутствующих хронических заболеваний дыхательных путей учитывали данные анамнеза. Лимфатические сосуды выделяли при помощи инъекционной и безынъекционной методик. Фрагменты лимфангионов фиксировали в холодном 10 % растворе формалина на фосфатном буфере (рН 7,2—7,4) при температуре 5 °С в течение 20 суток. Для изучения изолированных клеток проводили прицельную клеточную диссоциацию ГМТ (патент 2104524 Ни). ДНК в ядрах изолированных гладких миоцитов выявляли в идентичных
Проведен морфометрический и цитохимический анализ изолированных миоцитов лимфососудов у больных хроническими неспецифическими заболеваниями легких. Адаптивная трансформация лейомиоцитов стенки лимфангионов проявляется в перестройке структуры популяции гладкой мышечной ткани, изменении характера ядерного синтеза и особенностях экспрессии общих белков миоцитами лимфоносных путей.
Ключевые слова: гладкая мышечная ткань, лимфатический сосуд, заболевания легких.
условиях по методу Фельгена. Суммарный белок выявляли амидочерным. Оптическую плотность ядер и цитоплазмы определяли методом одноволновой цитоспектрофотометрии на сканирующем спектрофотометре МФТХ-2М. Исследование ядер проводили при длине волны 546 нм, при анализе цитоплазменных белков длина волны составляла 580 нм. Линейные параметры гладких миоцитов и их ядер измеряли с помощью окулярного микрометра, а объем клеток и их ядер вычисляли по формуле эллипсоида вращения. Обработка результатов проводилась с помощью программы «Статистика 4.3». Материал для электронной микроскопии фиксировали в 2,5 % растворе глютарового альдегида на
0,1М-фосфатном буфере с pH 7,2 — 7,4 в течение 2 часов с последующей фиксацией в течение 1 часа в растворе 1 % тетраокиси осмия при температуре 5 °С. Кусочки промывали в буфере и обезвоживали в спиртах с контрастированием в 70 % спирте и 1 % уранилацетате в течение 12 часов. Заливали в смесь эпон-аралдита. Прицельные ультратонкие срезы контрастировали по Рейнольдсу и просматривали в электронном микроскопе ЛЕМ-100 СХ.
Результаты исследования
Комплексный анализ линейных и метаболических параметров ГМК лимфатических сосудов легких свидетельствует о гетероморфии лейомиоцитов. Исследование линейных размеров клеток в сочетании с определением плоидности ядер и содержания суммарного белка в цитоплазме позволило получить интегральную оценку каждого лейомиоцита и на этой основе провести анализ всей популяции ГМК.
Распределение миоцитов по объему характеризуется наиболее высоким коэффициентом вариации среди других изученных параметров. Показатели асимметрии и эксцесса, выходящие за пределы, установленные законом нормального распределения, также свидетельствуют о неоднородности ГМК стенки лимфангиона. Объективность линейных параметров ГМК, положенных в основу расчета этого показателя, позволяет использовать его в качестве основного классифицирующего признака для оценки популяции [5]. Анализ гистограмм распределения гладких миоцитов по объему клеток показал, что в составе стенки лимфангионов лимфососудов легких в группе сравнения и у больных ХНЗЛ имеются три субпопуляции клеток (малые, средние и большие) (рис. 1).
Сравнительный анализ гладкомышечного компонента стенки изучаемых лимфангионов показал, что средние значения объема ГМК достоверно различаются между группой сравнения и в лимфососудах у больных ХНЗЛ (таблица). Изменения среднего объема лейомиоцитов определяются перестройкой структуры популяции ГМК (см. рис.1).
Г руппа 2
£) — малые миоциты; ф — средние миоциты; £) — большие миоциты
Рис. 1. Структура популяции гладких мышечных клеток легких при ХНЗЛ
Гладкие мышечные клетки, образующие мускулатуру исследуемых лимфососудов, в основном являются диплоидными. Максимальное по сравнению с нормой количество гиперплоидных миоцитов — 9,5 % определяется во второй группе лимфососудов, а минимальное
— 1,7 % — в ГМТ лимфангионов, расположенных в зоне резекции (рис. 2). Принадлежность ГМК к гиперплоидному классу свидетельствует о синтезе в их ядрах ДНК и подготовке клеток к делению. Анализ распределения ГМК с учетом класса плоидности ядер показал, что наибольший удельный вес ДНК-синте-зирующих миоцитов наблюдается в группе малых и средних клеток. Анализ цитохимических показателей оптической плотности суммарного белка выявил увеличение содержания протеинов в цитоплазме миоцитов лимфососудов первой и второй групп по сравнению с контролем (таблица).
Морфометрические и цитохимические параметры гладких мышечных клеток лимфангионов легких
Параметры ГМК лимфососудов ГМК лимфо-сосудов группы сравнения ГМК лимфосо-судов 1 группы ГМК лимфосо-судов 2 группы
Объем ГМК, мкм3 2085,58±78,12 2446,83±73,85* —
Плотность белка ци-
топлазмы, отн. ед. 0,424±0,003 0,442±0,002* —
Содержание ДНК-
синтезирующих
клеток, % 3,42 1,66 9,5
Примечание. * — р < 0,05 при сопоставлении показателей в группах.
Электронно-микроскопическое исследование ГМТ лимфатических сосудов легких в группе сравнения позволило выявить несколько типов клеток, отличающихся друг от друга по ультраструктурной организации. Типичные сократительные ГМК имеют вытянутую веретеновидную форму. В центре миоцитов располагаются ядра, имеющие обычное для ГМК строение. Большая часть объема цитоплазмы миоцитов занята контрактильным аппаратом, представленным пучками миофиламентов и плотными тельцами. Вдоль контура цитоплазматической мембраны располагаются прикрепительные пластинки и группы везикул.
Норма
98.3 % Группа 1
90.5 % Группа 2
Q диплоидные клетки О ДНК-синтезирующие клетки
Рис. 2. Содержание ДНК-синтезирующих клеток лимфангионов легких при ХНЗЛ
Среди типичных лейомиоцитов определяются клетки с различной электронной плотностью цитоплазмы, которые известны как темные и светлые. Наряду с описанными ГМК в дефинитивной гладкой мышечной ткани лимфососудов легких обнаружены клетки, которые по своим ультраструктурным параметрам могут быть отнесены к группе миобластов или дифференцирующихся миоцитов.
Рис. 3. Ультраструктура организации миоцитов стенки лимфан-гионов легких при ХНЗЛ
А — Миоцит синтетического типа: Я — ядро; ЭС — эндоплаз-матическая сеть; Мф — миофиламенты; Б — Апоптоз гладкого миоцита (АПМ): Я — ядро; ГМК — неизменный миоцит
Электронно-микроскопическое исследование лимфососудов при ХНЗЛ выявило отек межклеточного вещества стенки лимфангионов, что явилось причиной нарушения межклеточных коммуникаций. Среди ГМК выявляются клетки с признаками апоптотических изменений (рис. 3Б), в цитоплазме которых наблюдались участки деструкции миофиламентов, образование многочисленных вакуолей и появление миелиновых телец. Ядра миоцитов в основном сохраняли свою структуру: кариолемма не повреждалась, отмечалась конденсация хроматина в виде крупных гранул, имеющих субкариолеммальную локализацию. В отличие от контрольной группы при ХНЗЛ значительно чаще встречались клетки с выраженным развитием органелл секреторного комплекса (рис. 3А). В цитоплазме этих ГМК содержится развитая гранулярная эндоплазма-тическая сеть с расширенными цистернами, большое количество полисом, отдельные вакуоли. Количество миофиламентов было меньшим, чем в сократительных миоцитах. По периферии цитоплазмы располагались везикулы и прикрепительные полоски.
Обсуждение результатов
В последние десятилетия показано, что в патогенезе эндо- и экзотоксикозов, сопровождающих все наиболее тяжело протекающие заболевания, огромную роль играет лимфатическая система [9]. Нарушение функции лимфообращения наряду с аутоинтоксикацией часто является основным патогенетическим механизмом развития необратимых изменений [6]. Известно, что многочисленные биологически активные факторы, образующиеся в тканях при воспалении и токсических состояниях, снижают параметры активной транспортной функции лимфатических сосудов [7].
Анализ структурно-метаболических параметров ГМТ лимфососудов легких контрольной группы показал, что она обладает пластичностью и способностью к адаптации, что обеспечивается значительным количеством малых миоцитов в структуре популяции [5]. Характер адаптивной перестройки популяции ГМК в лимфангионах при ХНЗЛ главным образом обусловлен нарушением функционирования микроциркуля-торного русла легких. Увеличение пролиферативной активности ГМК отдаленных лимфососудов, вероятно, свидетельствует о функционировании лимфангионов в условиях повышенного эндолимфатического давления. Интоксикация, возникшая вследствие воспалительных процессов, и обменные нарушения создают ацидоз, гиперосмию, диспротеоз, оказывают прямое и косвенное действие на моторику лимфангиона через увеличение лимфообразования. Устойчивое повышение эндолимфатического давления приводит к более значительному, чем в норме, растяжению ГМК лимфангионов и более выраженной деполяризации их мембран. Возрастает частота и сила сокращений лимфангионов, что постепенно вызывает гипертрофию мышечного слоя в межклапанных сегментах [7].
Дальнейшее динамическое повышение эндолим-фатического давления и перерастяжение гладкомы-
шечных структур лимфангиона приводит к снижению силы сокращения и уменьшению частоты сокращений вплоть до полного угнетения насосной функции [6, 7]. Минимальный уровень пролиферативной активности миоцитов лимфангионов в зоне резекции в сочетании с уменьшением доли дифференцированных средних миоцитов свидетельствует о выраженном нарушении контрактильного аппарата этих компонентов лимфоносных путей.
Содержание цитоплазматических белков, вероятно, отражает характер перестройки внутриклеточных обменных процессов в ответ на патологические стимулы. Повышение доли клеток с высоким уровнем белков в популяции может быть обусловлено трансформацией ГМК в синтетический тип. Наши результаты электронно-микроскопического анализа позволяют поддержать точку зрения о возможности данной трансформации миоцитов. В пласте ГМК лимфососудов у больных ХНЗЛ среди типичных миоцитов сократительного типа выявлены клетки, ультраструктура которых соответствует описанию лейомиоцитов синтетического типа.
Таким образом, нарушение процессов микроциркуляции в легких при ХНЗЛ приводит к процессам адаптивной трансформации гладкомышечного компонента лимфатических сосудов, которые проявляются в перестройке структуры популяции ГМТ стенки лимфангионов, изменении характера ядерного синтеза ДНК и особенностях экспрессии белков лейомиоци-тами лимфоносных путей.
Список литературы
1. Борисов А. В. Теория конструкции лимфангиона / А. В. Борисов // Морфология. — 1997. — № 5. — Т. 112. — С. 7—17.
2. Бородин Ю. И. Проблемы экологической лимфологии / Ю. И. Бородин // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. — 1989. — № 6. — С. 5—12.
3. Зербино Д. Д. Общая патология лимфатической системы / Д. Д. Зербино // Киев: Здоровье, 1974. — 170 с.
4. Зашихин А. Л. Висцеральная гладкая мышечная ткань / А. Л. Зашихин, Я. Селин // Архангельск — Умео: Изд. центр СГМУ, 2001. — 171 с.
5. Зашихин А. Л. Гладкая мышечная ткань бронхов (Особенности гистогенеза) / А. Л. Зашихин, Ю. В. Агафонов // Морфология. — 1997. — Т. 111. — № 1. — С. 75—81.
6. Лобов Г. И. Сократительная функция лимфатических сосудов при ацидозе / Г. И. Лобов // Структурно-функциональные основы лимфатической системы. — СПб.,
1998. — С. 64 — 67.
7. Поташов Л. В. Современные представления о патогенезе лимфедемы / Л. В. Поташов // Структурнофункциональные основы лимфатической системы. — СПб.,
1999. — С. 5—12.
8. Nagy Z. Different phenotypes of smooth muscle cell in human arteries / Z. Nagy, T. Kerenyi, B. Voss, B. Herrenpoth // Pathol. Res. Pract. — Vо1. 182, N 4. — P. 1212—1213.
9. Ohhashi T. Effects of atrial natriuretic peptide on isolated bovine mesenteric lymph vessels / T. Ohhashi, N. Watanabe, Y. Kawai // Amer. J. Physiol. — 1990. — Vol. 259. — Р. H42—H47.
TISSUE AND CELL MECHANISMS OF REACTIVITY OF LYMPHATIC VESSEL WALL BY PULMONARY DISEASES IN EUROPEAN NORTH OF RUSSIA
A. L. Zashikhin, V. A. Bolduev, Yu. V. Agafonov
Northern State Medical University, Arkhangelsk
The morphometric and cytochemical analysis of lymphatic vessels’ isolated myocytes in patients with chronic nonspecific pulmonary diseases has been carried out. Adaptation transformation of lymphangions wall’s leiomyocytes becomes apparent in a change of smooth muscular tissue population’s structure, a change in nature of nuclear synthesis and features of general proteins’ expression by myocytes of lymphatic viae.
Key words: smooth muscular tissue, lymphatic vessel, pulmonary diseases.
