CC BY
38
И. В. Гайворонский1,2, Г. И. Ничипорук2, А. С. Сотников1
УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СОСУДОВ ГЕМОМИКРОЦИРКУЛЯТОРНОГО РУСЛА ТОЩЕЙ КИШКИ В РАННИЕ СРОКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПОРТАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИИ
1 ГОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный университет, медицинский факультет
2 Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова, Санкт-Петербург
Портальная гипертензия является частым спутником ряда хронических заболеваний печени, а также окклюзионных поражений воротной вены [1—5]. По данным ряда авторов, при портальной гипертензии в круг патологических расстройств вовлекается сосудистое русло всех органов, отток крови от которых осуществляется в бассейн воротной вены [6, 7]. Следует отметить, что среди органов желудочно-кишечного тракта в наибольшей степени страдает тощая кишка [8, 9]. Состояние микроциркуляторного русла данного органа с помощью светооптических методик достаточно подробно изучено в ранее проведенных исследованиях [10-12]. При этом в развитии функциональных расстройств очень большая роль принадлежит структурным преобразованиям капилляров [13], поэтому для уточнения ряда вопросов патогенеза портальной гипертензии возникла необходимость проведения электронно-микроскопического исследования сосудов гемомикроциркуляторного русла тощей кишки при данном состоянии.
Целью настоящей работы явилось изучение ультраструктурных преобразований стенки сосудов гемомикроциркуляторного русла тощей кишки при экспериментальной портальной гипертензии.
Материал и методы исследования. Экспериментальные исследования выполнены на материале 24 беспородных собак, которым моделировали портальную гипертензию путем стеноза воротной вены на 2/3 ее первоначального просвета. 6 интактных животных служили в качестве контроля — им выполнялась лапаротомия без стенози-рования ствола воротной вены. В большинстве случаев у одного и того же животного путем операционной биопсии иссекали кусочки стенки тощей кишки размером 1,5 мм2 на 1-е, 3-и, 5-е, 7-е, сутки после операции. Материал фиксировали 1%-ным раствором четырехокиси осмия по прописи Колфильда и 2,5%-ным раствором глутаральдегида на 0,1 М фосфатном буфере с последующей дофиксацией осмием. Полутонкие срезы окрашивали 0,1%-ным раствором толуидинового синего. Контрастирование ультратон-ких срезов производили дважды: в кусочках при обезвоживании насыщенным спиртовым раствором уранилацетата и на срезах — цитратом натрия. Морфометрический анализ (количество пиноцитозно-вакуолярных структур на 1 мм2 площади поперечного сечения эндотелиоцитов кровеносных капилляров и количество фенестр на 100 эндоте-лиоцитов) производили на электронных микрофотографиях при конечном увеличении в 10 000 раз с использованием тестовой сетки с величиной квадрата 0,5 см.
Кроме ультрамикроскопических выполняли эндоскопические и рентгенологические (прижизненная портография путем катетеризации селезеночной вены и введения 70%-ного раствора верографина) исследования. Также осуществлялось измерение давления в системе воротной вены с помощью аппарата Вальдмана.
© И. В. Гайворонский, Г. И. Ничипорук, А. С. Сотников, 2010
Результаты и обсуждение. В результате проведенного исследования показано, что при подпеченочной форме портальной гипертензии у экспериментальных животных в ранние сроки после стенозирования воротной вены (до 5 суток) отмечается существенное повышение портального давления (от 400 до 600 мм вод. ст.). На серийных портограммах у всех животных отчетливо определялся подпеченочный блок портального кровотока и развившиеся окольные пути оттока крови.
Эндоскопические исследования позволили выявить, наряду с варикозными расширениями вен пищевода, желудка и тонкой кишки, множественные внутрислизистые и подслизистые кровоизлияния, набухание и отек слизистой оболочки, деформацию и утолщение складок, увеличение содержания газа, снижение моторной функции.
Возникающие при портальной гипертензии изменения гемомикроциркуляторного русла (ГМЦР) в оболочках стенки тонкой кишки характеризуются, прежде всего, резким расширением венул, посткапиллярных венул и капилляров. Кроме явлений венозного застоя, обусловленных затруднениями оттока крови (подпеченочным блоком портальной системы), следует отметить и нарушение притока крови в микроцирку-ляторное русло, что связано с выраженным сужением просвета прекапиллярных арте-риол. Указанные изменения существенно сказываются на гемодинамике и, естественно, отражаются на интенсивности обменных процессов в тканях органа.
Для углубленного обоснования патогенетических механизмов в сосудах гемомикроциркуляторного русла, возникающих при портальной гипертензии, были проведены уль-траструктурные исследования у экспериментальных животных. При этом установлено, что наиболее выраженные изменения происходят в микрососудах подслизистой основы и собственной пластинки слизистой оболочки тощей кишки. Именно в них наблюдается нарушение проницаемости стенок капилляров и пост-капиллярных венул, сопровождающееся диапедезными кровоизлияниями и плазморрагиями.
Выход жидкой части крови из просвета сосудов сказывается на состоянии форменных элементов. По данным электронной микроскопии, особенно заметно изменяется форма эритроцитов, находящихся в просветах капилляров и посткапилляр-ных венул. Если у интактных животных они имеют форму двояковогнутого круга с ровными краями, то в условиях эксперимента они приобретают чаще неправильную округлую форму с неровными краями — становятся эхи-ноцитами (рис. 1). Обращают на себя внимание явления стаза форменных элемен-
Рис. 1. Изменение формы эритроцитов и ядер эндотелио-цитов посткапиллярных венул слизистой оболочки тощей кишки. Уплотнение матрикса цитоплазмы, перива-зальный отёк, повышение электронной плотности плазмы крови. Через 3 суток после стеноза воротной вены.
Обозначения: Э — эритроцит; ЯЭ — ядро эндотелиоци-та. Увеличение 3000
тов, которые сопровождаются образованием монетных столбиков из эритроцитов и их адгезией. Нередко отмечается прилипание мембран форменных элементов крови к люминальной поверхности эндотелиоцитов. Естественно, что изменения со стороны форменных элементов крови существенно сказываются на реологических свой-
В связи с сильным расширением просвета капилляров у них резко суживается неклеточный компонент базального слоя, местами он размыт или исчезает совсем. Эн-дотелиоциты на электронограммах имеют уплощенный вид, отмечается уплотнение матрикса их цитоплазмы, что проявляется ее гиперосми-ей. У них уменьшается количество микропиноцитозных везикул, но значительно увеличивается количество вакуолей. Поверхность плазмолем-мы эндотелиальных клеток преимущественно гладкая, лишь в отдельных местах наблюдаются небольшие цитоплазматические выросты. Ядра эндотелиоцитов подвергаются значительным изменениям. Форма их становится неправильной, со значительными углублениями и выпуклостями по краям и локальными расширениями межмембранных пространств ка-риолеммы. У большинства ядер отмечается краевая конденсация хроматина.
В связи с уплощением цитоплазмы органеллы располагаются в области перикариона и практически исчезают из мест ее истончения (рис. 2).
Исследование показало, что у отдельных эндотелиоцитов при портальной гипертензии появляются множественные фенестры (рис. 3). Так, через 1 сутки их количество на 100 эндотелиоцитов в капиллярах собственной пластинки слизистой оболочки тощей кишки по сравнению с контролем составляет соответственно 17, 2±0,11 и 4, 8±0, 09, через 3 суток 21,4±0,17 и 4, 5±0, 20, через 2 месяца — 5, 4±0, 29 и 3, 8±0,16. Данные по другим оболочкам представлены в таблице. По-видимому, фенестрация эндотелия способствует усилению проницаемости стенки кровеносных капилляров в условиях венозного застоя.
Наряду с фенестрацией существенно возрастает и трансцеллюлярный транспорт с помощью пиноцитозно-вакуолярных структур. В первые 3 суток при портальной гипертензии количество пиноцитозных пузырьков на 1 мкм2 в эндотелиоцитах кровеносных капилляров всех оболочек тощей кишки по сравнению с контролем увеличивается
ствах крови.
Рис. 2. Увеличение просвета кровеносного капилляра слизистой оболочки тощей кишки, уплощение эндоте-лиоцитов, фрагментарное исчезновение базальной мембраны через 3 суток после стеноза воротной вены.
Обозначения: БМ — базальная мембрана; В — везикулы; Ле — лейкоцит; ПКК — просвет кровеносного капилляра; Хр — хроматин; ЯЭ—ядро эндотелиоцита. Увеличение 8000
Рис. 3. Увеличение просвета кровеносного капилляра слизистой оболочки тощей кишки, фрагментарное исчезновение базальной мембраны, фенестрация эн-дотелиоцитов через 3 суток после стеноза воротной вены.
Обозначения: БМ — базальная мембрана; ГЭС — грану-
лярная эндоплазматическая сеть; Р — рибосомы; Ф — фене-стры; Пл — плазмолеммы; ПКК — просвет кровеносного капилляра. Увеличение 20 000
в 3,5-4 раза (см. таблицу). Нами показано трансэндотелиальных «каналов», образующихся соединениями пиноцитозных пузырьков и вакуолей в цепочки. В этих цепочечных ассоциациях отмечаются исчезновение соприкасающихся мембран и появление каналов между аблюминальной и люминальной поверхностями эндотелиоцита (рис. 4).
Различия между данными эксперимента и контроля становятся статистически не значимыми только через 2 месяца после операции (р > 0, 05). К этому сроку выделяются основные окольные пути кровотока и в органах ликвидируются явления венозного застоя и отека.
Установлено, что в связи с интерстициальным отеком при стенозе воротной вены в перицитах происходят такие же изменения, как и в самих эндотелиальных клетках. Цитоплазма уплощается, становится электроннооптически плотной. В ядре отмечается краевая конденсация хроматина, в нем появляются участки с просветлениями. Как
Сравнительная характеристика трансэндотелиальной транспортной активности кровеносных капилляров тощей кишки в различные сроки эксперимента
Место исследования Показатели транспортной активности Статистические показатели по срокам наблюдения
1 сутки 3 суток 7 суток 2 месяца
Слизистая оболочка ПП 17,21 ± 0,11* 4,80 ± 0,09 21,41 ± 0,17* 4,50 ± 0,20 18,61 ± 0,22* 4,60 ± 0,12 5,40 ± 0,29* 3,81 ± 0,16
Ф 7.41 ± 0,09* 2.42 ± 0,13 8,11 ± 0,19* 2,60 ± 0,04 6,61 ± 0,14* 1,92 ± 0,11 2,22 ± 0,19 2,41 ± 0,21
Подслизистая основа ПП 20,4 ± 0,6* 5,20 ± 0,12 2081 ± 0,24* 5,60 ± 0,08 18,80± 0,18* 4,80 ± 0,15 5,80 ± 0,06 4,31 ± 0,21
Ф 6,10 ± 0,13* 2,63 ± 0,07 6,42 ± 0,16* 2,30 ± 0,14 5,40 ± 0,03* 2,50 ±0,11 2,80 ± 0,17 2,82 ± 0,13
Мышечная оболочка ПП 11,8 ± 0,4* 3,21 ± 0,08 9,91 ± 0,07* 2,80 ± 0,17 9,81 ± 0,12* 2,40 ± 0,06 2,91 ± 0,14 2,50 ± 0,15
Ф 2,80 ± 0,07* 1,42 ± 0,15 4,20 ± 0,16* 1,20 ± 0,03 3,80 ± 0,11* 0,90 ± 0,17 1,60 ± 0,12 1,40 ± 0,15
Серозная оболочка ПП 13,10 ± 0,17* 3,4 ± 0,06 16,3 ± 0,04* 4,21 ± 0,21 14,80 ± 0,17* 3,92 ± 0,08 3,81 ± 0,22 3,72 ± 0,15
Ф 5,41 ± 0,08* 1,70 ± 0,04 6,40 ± 0,12* 1,91 ± 0,11 5,20 ± 0,08* 1,41 ± 0,24 1,60 ± 0,15 1,71 ± 0,18
* Различия по сравнению с контролем значения при р < 0,05.
Примечание: верхняя строка — данные эксперимента, нижняя — контроль; ПП — количество пиноцитозных пузырьков на 1 мм2 площади эндотелиоцитов; Ф — количество фенестр на 100 эндотелиоцитов.
Рис. 4. Формирование трансэндотелиальных каналов в кровеносном капилляре слизистой оболочки тощей кишки через 3 суток после стеноза воротной вены.
Обозначения: АЭС — агранулярная эндо-плазматическая сеть; БМ — базальная мембрана; М — митохондрия; ПП — пиноцитозные пузырьки; Пл—плазмолемма; ПКК — просвет кровеносного капилляра; Р—рибосомы. Увеличение 20 000
в митохондриях эндотелиальных клеток, так и перицитов появляются деструктивные изменения. Матрикс у них просветлен, наблюдается частичное исчезновение крист и нарушение их архитектоники. Можно полагать, что возникновение интерстициального отека связано с активацией не только трансэндотелиального, но и межклеточного транспорта. Нами обнаружены в первые 7 суток после стеноза воротной вены открытые межклеточные соединения, преимущественно в местах простых межклеточных контактов (рис. 5, а, б).
Рис. 5. Образование открытых межклеточных соединений между эндо-телиоцитами кровеносных капилляров слизистой оболочки тощей кишки через 7 суток после стеноза воротной вены (а) и деталь рисунка (б).
Обозначения: ОМС — открытое межклеточное соединение; М — митохондрия; ГЭС — гранулярная эндоплазматическая сеть; ПКК — просвет кровеносного капилляра. Увеличения: 12 000 (а); 30 000 (б)
Размеры межклеточных пространств широко варьировали от 50 до 1500 нм.
Кроме капилляров следует отметить возникающие ультраструктурные изменения еще в одном звене ГМЦР — в прекапиллярных артериолах. На 5-е сутки после создания стеноза воротной вены у большинства артериол наблюдается резкое сужение просвета, в них содержится лишь плазма крови (рис. 6, а).
Между эндотелиоцитами и миоцитами в стенке артериолы всегда просматривается неравномерной величины базальный слой. Явно определяется неравномерность контуров плазмолеммы эндотелиоцитов со стороны как аблюминальной, так и люминальной поверхности. Особенно многочисленные инвагинации и выпячивания в виде цитоплазматических складок видны со стороны просвета сосуда. Наиболее отчетливо просмат-
риваются цитоплазматические отростки в области сложных межклеточных соединений (рис. 6, б).
Эндотелиоциты по окружности прекапиллярной артериолы четко дифференцированы на темные и светлые. Ядра светлых эндотелиоцитов набухшие, форма их неопределенная в связи с наличием глубоких инвагинаций (рис. 6, в).
Рис. 6. Сужение просвета прекапиллярной артериолы в стенке тощей кишки через 5 суток после стеноза воротной вены (а) и детали рисунка: межклеточное сложное соединение (б); изменения ядер эндотелиоцитов (в).
Обозначения: МцА — миоцит артериолы; МСС — межклеточное соединение сложное; МСП — межклеточное соединение простое; Нк — нуклеолемма; ПА — просвет артериолы; ЦС — цитоплазматическая складка; ЯЭ — ядро эндотелиоцита. Увеличения: 3000 (а); 8000 (б, в)
В большинстве случаев создается впечатление гофрированности нуклеолеммы. Хроматин в нуклеоплазме распределен равномерно. Цитоплазма околоядерной зоны электронноплотная, содержит как одиночные рибосомы, так и полирибосомы в виде палочек, розеток и сеточек. Пиноцитозные пузырьки образуют сложные ассоциации. Часть из них связана с цитолеммой сложных межклеточных соединений. Митохондрии имеют различные размеры и форму. У некоторых из них матрикс просветлен, мембраны становятся одноконтурными. Миоциты четко повторяют контуры эндотелиоцитов. Струк-
тура цитоплазмы миоцитов слегка просветлена. Судя по состоянию органелл, можно сделать заключение, что миоциты находятся в активизированном состоянии. Данный факт подтверждают и выявленные нами у прекапиллярных артериол множественные миоэндотелиальные контакты.
Итак, в ранние сроки после создания стеноза воротной вены наблюдаются структурные преобразования практически всех сосудов гемомикроциркуляторного русла тощей кишки. Они связаны прежде всего с существенными реактивными компенсаторноприспособительными и деструктивными изменениями эндотелиоцитов стенки микрососудов. Деструктивные изменения приводят к нарушению проницаемости в первую очередь стенок капилляров, что сопровождается возникновением плазморрагий и диа-педезных кровоизлияний. Выход плазмы крови из просвета микрососудов сказывается на состоянии форменных элементов и приводит к расстройствам гемодинамики на уровне гемомикроциркуляторного русла. Следовательно, при портальной гипертензии в генезе морфофункциональных нарушений тонкой кишки одним из главных факторов являются изменения со стороны гемомикроциркуляторного русла.
Литература
1. Лыткин М. И. Портальная гипертензия при отсутствии цирроза печени // Вестн. хир. 1967. Вып. 1. С. 44-46.
2. Пациора М. Д. Хирургия портальной гипертензии. Ташкент: Медицина, 1984. 319 с.
3. Raby N., Meire H. B. Duplex ultrasound in the diagnosis of cavernosus transformation of the portal // Radiology. 2006. Vol. 174, N4. P. 309-319.
4. Beppu T., Ohashi K., Kojima K., Kinoschita E., Fukosawa M. Etiologi and classification of portal hypertension // Nippon Rinho. 1990. Vol. 48, N 4. P. 659-667.
5. Ito Y., Tarao K., Tamai S. Portal vein aneurism in the liver associated with multiple vascular malformations // J. Gastroenterol. 1994. Vol. 29, N6. P. 776-781.
6. Дыскин Е. А., Гайворонский И. В. Гемомикроциркуляторное русло в стенке полых органов желудочно-кишечного тракта собаки при портальной гипертензии // Арх. анат. гистологии и эмбриологии. 1987. Т. 93. Вып. 8. С. 58-68.
7. Рынгач Г. М. Морфологическая характеристика венозного и лимфатического русел пищевода в условиях портальной гипертензии и порто-кавальных анастомозов: Автореф. дис.
. . . канд. мед. наук. Новосибирск, 2000. 22 с.
8. Шепелев М. В. Изменения внутриорганного венозного русла желудочно-кишечного тракта при экспериментальных нарушениях кровотока в системе воротной вены // Арх. анат. гистологии и эмбриологии. 1954. Т. 31. Вып. 3. С. 55-61.
9. Cavalli С., Orlandi F., Bacci G., Blanchi F. B. Vascularization of the intestinal villi in portal hypertension // Arch. Hal. Mai. Appar. Dig. 1994. Vol. 131, N13. Р. 260-267.
10. Гайворонский И. В., Чепур С. В. Портальная гипертензия: морфофункциональные исследования. СПб.: Сезар, 1997. 130с.
11. Ничипорук Г. И. Экстраорганные вены и микроциркуляторное русло кишечника в норме и при экспериментальной портальной гипертензии: Автореф. дис. . . . канд. мед. наук. СПб., б.и., 1997. 20с.
12. Гайворонский И. В., Сотников А. С., Лазаренко В. А. Пластичность венозного и мик-роциркуляторного русла органов желудочно-кишечного тракта в аспекте проблемы коллатерального кровообращения. Белгород: Белгородская областная типография, 2005. 125 с.
13. Козлов В. И., Мельман Е. П., Нейко Е. М., Шутка Б. В. Гистофизиология капилляров. СПб.: Наука, 1994. 230 с.
Статья поступила в редакцию 20 октября 2010 г.
