Структурно-функциональные изменения почек при пороках развития магистральных сосудов сердца (клинико-экспериментальное исследование)

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора медицинских наук

Структурно-функциональные изменения почек при пороках развития магистральных сосудов сердца (клинико-экспериментальное исследование)

14.00.15 - патологическая анатомия

Шорманов Игорь Сергеевич

Москва - 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Ярославская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию".

Научные консультанты:

академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор Новиков Юрий Васильевич,

доктор медицинских наук, профессор Туманов Владимир Павлович.

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Трусов Олег Алексеевич,

доктор медицинских наук, профессор Кудрявцев Юрий Владиславович,

доктор медицинских наук, профессор Забозлаев Федор Георгиевич.

Ведущая организация:

ГУ Научно-исследовательский институт морфологии человека РАМН.

Защита диссертации состоится "____"____________ 2009 года в ___ часов на заседании диссертационного совета Д 208.072.04 при ГОУ ВПО РГМУ РОСЗДРАВА по адресу: 117997, Москва, ул. Островитянова, д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО РГМУ РОСЗДРАВА (117997, Москва, ул. Островитянова, д.1).

Автореферат разослан "_____"__________________2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор медицинских наук, профессор А.И. Щеголев.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Важнейшей проблемой современного здравоохранения являются заболевания сердца и сосудов (Л.А. Бокерия с соавт., 2005; Е.И. Чазов, 2008; S. Hunter e.a., 2000; Z. Weiner e.a., 2002; J. Marrugat e.a., 2003). Одно из наиболее значимых мест среди них занимают врожденные пороки сердца. В ходе естественной эволюции они сопровождаются различными осложнениями, сравнительно рано инвалидизируют больных, а со временем неизбежно приводят их к гибели (В.И. Бураковский с соавт., 1996; Д.Ш. Багатурия, 2002; Л.А. Бокерия с соавт., 2007; V. Weiler e.a., 2000 S.F. Wong e.a., 2003). Достаточно высокой оказывается смертность и после оперативного лечения данных заболеваний (В.Т. Селиваненко, М.А. Мартаков, 2000; Р.Г. Оганов с соавт., 2008).

К наиболее распространенным видам рассматриваемой патологии относятся коарктация аорты и стеноз легочного ствола (О.А. Мутафьян, 2002; А.С. Шарыкин, 2005; D.C. Fyler e.a., 1980; E. Rahiala, T. Ticanora, 2001). Они встречаются как в изолированном виде, так и в сочетании с другими пороками, однако обычно определяют тяжесть гемоциркуляторных расстройств и неблагоприятный исход болезни (А.Г. Зираелян, В.Д. Тонопоулос, 2001; S.E. Saba e.a., 2000).

Нередко смерть больных связана не только с дисфункцией анатомически дефектного сердца, но и с расстройством деятельности таких органов как легкие, головной мозг, печень и почки (А.А. Хикматов, 2001; В.Д. Амиркулов, 2004; О.С. Тодоров, 2006; K.J.W. Taylor e.a., 1995; A.D. Slonim e.a., 2003).

Наименее изученными при коарктации аорты и стенозе легочного ствола являются почки. Между тем, это жизненно важные органы, и нарушение их функционального состояния не может не сказаться на развитии основной болезни (Ю.Н. Еремина с соавт., 2004). Кроме того, почки занимают центральное место в регуляции обмена натрия, воды, и синтезе ключевых медиаторов, воздействующих на сосудистый тонус, поэтому они влияют на системную гемодинамику не меньше, чем сердце (А.Ж. Карабаева, 2006; В.В. Фомин, 2008; M. Rahman e.a., 2006).

При коарктации аорты, в связи с сужением перешейка этого сосуда, нарушен приток артериальной крови к почкам, а при стенозе легочного ствола, по причине повышения нагрузки на правые отделы сердца, затруднен отток венозной крови от них. Подобные расстройства гемоциркуляции в почках в условиях компенсированного порока, а тем более в стадию его декомпенсации, не могут не привести к повреждению различных их тканевых компонентов и изменению деятельности этих органов. В то же время, сведения о функциональном статусе почек у больных коарктацией аорты и стенозом легочного ствола весьма противоречивы: одни исследователи указывают на его грубые нарушения (В.И. Францев с соавт., 1971; Д.В. Колотило с соавт., 1976; K.J.W. Taylor e.a., 1995), другие - не отмечают выраженных расстройств (А.В. Покровский, 1979; Р.И. Соколова с соавт., 1994). Работы, в которых содержатся данные о структурных изменениях почечных канальцев, стромы, гломерулярного аппарата, артерий, вен и микроциркуляторного русла при обсуждаемых пороках, крайне немногочисленны и касаются лишь отдельных компонентов этого комплекса (Н.Г. Крицкая с соавт., 1989; Е.Е. Литасова с соавт., 1996; А.В. Яльцев, 2001; Ю.В. Новиков с соавт., 2006). Они выполнены без широкого применения стерео - и морфометрии и чаще всего носят описательный характер. В них не раскрыты особенности ремоделирования почек при качественно неоднородных расстройствах гемодинамики, сопровождающих коарктацию аорты и стеноз легочного ствола, не дано морфологической характеристики различных структурных компонентов почки в зависимости от стадии эволюции порока. Существенным недостатком имеющихся исследований является и то, что в них не выполнялось гистохимического и иммуногистохимического изучения материала и не проводилось функционально-морфологических сопоставлений, что обусловило недостаточную расшифровку механизмов, лежащих в основе структурной перестройки почек при обсуждаемой патологии. Наряду с отмеченным выше во многих опубликованных работах почти не затронут вопрос об адаптационных структурах ренальных сосудов и их роли в регуляции движения крови, становлении компенсации и развитии декомпенсации региональной гемодинамики.

Хирургическое лечение коарктации аорты и стеноза легочного ствола приводит к одномоментному восстановлению условий притока крови к почкам и оттока ее от них, однако нормализация гемоциркуляции в ренальном кровеносном бассейне происходит на фоне ремоделированной структуры этих органов (В.Т. Селиваненко с соавт., 2002). Несмотря на большой опыт, накопленный клиницистами в оперативном лечении таких больных, никто не занимался обобщением данных о функциональном состоянии их почек в различные сроки послеоперационного периода. Сведения об обратимости морфологических изменений различных тканевых компонентов этих органов в литературе либо отсутствуют, либо касаются только артериальной системы почек при коарктации аорты (А.В. Яльцев, 2001). Лишь в некоторых работах указывается на необходимость изучения упомянутых вопросов (А.И. Струков с соавт.,1990; Д.С. Саркисов с соавт., 1995). Подобные исследования, раскрывая пластические потенции различных структурных компонентов почек, имеют важное теоретическое значение. Целесообразность выполнения их диктуется и нуждами практического здравоохранения, поскольку судьба больных рассматриваемыми пороками определяется не только уровнем сохранности сердца, но в значительной мере и состоянием почек, а также возможностью "обратного" развития их изменений после выполнения радикальной хирургической операции. Проведение соответствующих исследований требует широкого привлечения функциональных, стереометрических, морфометрических, гистохимических и иммуногистохимических методик. Использовать их на человеческом материале в силу ряда причин сложно или невозможно. В связи с этим возникает необходимость не только в изучении почек больных с коарктацией аорты и стенозом легочного ствола, но и в проведении экспериментальных исследований с моделированием соответствующих пороков на животных.

Цель исследования. Установление морфологических и функциональных изменений почек при коарктации аорты и стенозе легочного ствола в зависимости от стадии эволюции пороков и после их устранения.

Задачи исследования.

1. Оценка функционального состояния почек у больных коарктацией аорты и стенозом легочного ствола с разным уровнем гемодинамических расстройств, а также после оперативной коррекции пороков.

2. Изучение структуры различных тканевых компонентов почек у больных, умерших от коарктации аорты и стеноза легочного ствола.

3. Создание на щенках моделей коарктации аорты и стеноза легочного ствола с выявлением функциональных изменений со стороны их сердечно-сосудистой системы и почек в стадии компенсации и декомпенсации пороков.

4. Выявление особенностей структурного ремоделирования различных тканевых компонентов почек при компенсированной коарктации аорты.

5. Установление характера морфологической перестройки различных тканевых компонентов почек при декомпенсированной коарктации аорты.

6. Изучение закономерностей структурных изменений различных тканевых компонентов почек при компенсированном стенозе легочного ствола.

7. Установление характера морфологической перестройки различных тканевых компонентов почек при декомпенсированном стенозе легочного ствола.

8. Выявление адаптационных структур в сосудистом бассейне почек при коарктации аорты и стенозе легочного ствола.

9. Определение значимости адаптационных структур кровеносного русла почек для ренальной гемодинамики в стадию компенсации и декомпенсации пороков.

10. Изучение возможности обратимости морфологических изменений различных тканевых компонентов почек после оперативной коррекции длительно существующих коарктации аорты и стеноза легочного ствола.

11. Установление динамики тангенциального напряжения почечных артерий и его влияния на состояние сосудов, нефронов и стромы почек в различные стадии эволюции экспериментальных пороков и после их устранения.

12. Выявление возможности иммуногистохимического анализа для оценки степени повреждения тканевых структур почки при коарктации аорты и стенозе легочного ствола, а также после их устранения.

Научная новизна. Впервые проанализированы лабораторные показатели, характеризующие функциональное состояние почек больных, страдающих коарктацией аорты и стенозом легочного ствола с различным уровнем гемодинамических расстройств. Выполнена сравнительная оценка функционального состояния почек пациентов, подвергнутых хирургическому устранению этих пороков в разные сроки после операции. Проанализировано состояния различных тканевых компонентов почек лиц, умерших от коарктации аорты и стеноза легочного ствола. На основе структурно-функциональных сопоставлений выявлены морфологические основы поражения почек больных рассматриваемыми пороками. Благодаря созданию обратимых гемодинамических моделей коарктации аорты и стеноза легочного ствола, впервые раскрыты закономерности функциональных, адаптационных и патологических изменений артериального и венозного русла, клубочкового аппарата, канальцев и стромы почек в различные стадии эволюции пороков. Расшифровано значение изменения тангенциального напряжения почечных артерий для состояния их стенки и кровоснабжения гломерул как в условиях экспериментального порока, так и после его оперативного устранения. Дана характеристика всего комплекса адаптационных образований артериального и венозного русла почек, установлено значение этих структур в регуляции ренальной гемодинамики в условиях сосудистой гипо- и гипертензии, продемонстрирована их роль в становлении компенсации и развитии декомпенсации кровообращения. Впервые на основе анализа результатов морфометрии, стереометрии, гистохимических и иммуногистохимических исследований получены данные о механизмах структурного ремоделирования почек при коарктации аорты и стенозе легочного ствола, а также доказана возможность обратимости ранее развившейся морфологической перестройки этих органов.

Практическая значимость. Результаты работы дают в распоряжение клиницистов сведения о характере поражения почек у больных, страдающих коарктацией аорты и стенозом легочного ствола, а также диктуют необходимость оценки функционального состояния этих органов, позволяющей своевременно начать проведение патогенетической терапии выявленных расстройств. Выполненные исследования предоставят дополнительную информацию для выработки показаний и противопоказаний к радикальной коррекции коарктации и стеноза в зависимости от уровня их компенсации. Материалы работы помогут в трактовке клинических проявлений нарушений ренальной гемоциркуляции у больных рассматриваемыми пороками и после их ликвидации. Они послужат основой для выработки наиболее оптимальных сроков хирургического лечения соответствующих больных. У оперированных пациентов по функциональному состоянию почек клиницисты смогут судить об эффективности коррекции пороков. Полученные сведения облегчат патологоанатомам решение вопроса об уровне компенсации коарктации аорты и стеноза легочного ствола, а также могут быть использованы ими для дифференциальной диагностики адаптационных и патологических изменений сосудистого русла почек.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Коарктация аорты и стеноз легочного ствола сопровождаются повреждением всех структурных компонентов почек, что может сочетаться с нарушением их азотовыделительной функции и появлением мочевого синдрома. Частота выявления этих расстройств напрямую связана с состоянием гемодинамики при соответствующем пороке.

2. Хирургическое устранение коарктации аорты и стеноза легочного ствола, вызывающее стойкую нормализацию гемодинамики у больных, приводит к полному или почти полному восстановлению азотовыделительной функции почек и уменьшению выраженности мочевого синдрома. Возникновение осложнений в виде рекоарктации и рестеноза сопровождается тяжелыми нарушениями функции почек.

3. Создание гемодинамических моделей коарктации аорты и стеноза легочного ствола сопровождается качественно различными расстройствами гемоциркуляции в ренальных сосудах с понижением или повышением тангенциального напряжения артерий, нарушением ферментативной активности их гладкой мускулатуры и последующим развитием реактивных, адаптационных и патологических изменений различных тканевых компонентов почек со структурным ремоделированием этих органов.

4. Морфологическая перестройка почек при экспериментальной коарктации аорты и стенозе легочного ствола в количественном и качественном отношении определяется уровнем компенсации кровообращения. Характер структурных изменений различных тканевых компонентов почек при рассматриваемых пороках имеет как общие признаки, так и существенные различия.

5. В условиях нарушенного кровообращения в почках, свойственного коарктации аорты и стенозу легочного ствола, в артериальном и венозном русле этих органов формируется комплекс однотипных адаптационных образований. В стадию компенсации искусственно созданного порока они регулируют движение крови в пределах ренального сосудистого бассейна, обеспечивая оптимальный режим доставки ее к клубочкам и другим структурам почек. В стадию декомпенсации данные образования утрачивают свои регуляторные возможности и способствуют расстройству ренальной гемоциркуляции.

6. Устранение коарктации аорты и стеноза легочного ствола приводит к нормализации притока крови к почкам или оттока ее от них, что сопровождается соответственно повышением и понижением тангенциального напряжения стенок артерий этих органов, восстановлением активности ферментов их гладкой мускулатуры и инициирует начало процесса "обратного" развития ранее возникших структурных изменений. Полноценность подобной обратимости определяется фактором времени.

Внедрение результатов. Разработанные в диссертации диагностические методы и приемы нашли применение в практической деятельности МСЧ ОАО "Автодизель" г. Ярославля, а также в работе патологоанатомических отделений Ярославской области. Кроме того, результаты исследования используются на кафедрах патологической анатомии и урологии с нефрологией при работе со студентами, а также интернами и клиническими ординаторами ЯГМА.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на следующих конференциях, заседаниях и съездах:

1. На Общероссийской конференции "Проблемы морфологии (теоретические и клинические аспекты)" (Сочи, 14-16 мая 2002 г.). 2. На II конференции "Гомеостаз и эндокринология" (Москва, июнь 2004 г.). 3. На V Общероссийском съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Москва, 17-18 сентября 2004 г.). 4. На Научной конференции "Новые оперативные технологии (анатомические, экспериментальные и клинические аспекты)" (Томск, 6-8 октября 2004 г.). 5. На Всероссийской научной конференция "Микроциркуляция в клинической практике" (Москва, 27-29 октября, 2004 г.). 6. На Юбилейной научной общероссийской конференции "Современные проблемы науки и образования" (Москва, 5-6 декабря 2005 г.). 7. На II Съезде Российского общества патологоанатомов (Москва, 11-14 апреля 2006 г.). 8. На II Всероссийской научной конференции "Микроциркуляция в клинической практике" (Москва, 19-20 апреля 2006 г). 9. На VIII Конгрессе Международной ассоциации морфологов (Орел, 15 сентября 2006 г.). 10. На XII Всероссийском съезде сердечно-сосудистых хирургов (Москва, 28-31 октября 2006 г.). 11. На Научной конференции "Инновационные технологии в морфологии" (СПб, 23 июня 2007 г.). 12. На IC Конгрессе Международной ассоциации морфологов (Бухара, 14-17 мая 2008 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 58 научных работы, в том числе 25 в рецензируемых журналах (перечень ВАК) и 1 монография.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 315 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материала и использованных методик, шести глав, посвященных результатам собственных исследований, обсуждения полученных данных, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы, включающего 270 отечественных и 129 иностранных источников. Текст иллюстрирован 58 таблицами и 131 рисунком, многие их которых являются монтажами из 2-6 фрагментов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Медицинская документация. Проанализированы истории болезни пациентов кардиохирургического отделения Института хирургии имени А.В. Вишневского РАМН за период с 1994 по 2003 годы, а также истории болезни лиц, госпитализированных в детское кардиологическое отделение МСЧ НПЗ г. Ярославля за период с 1996 по 2005 год. В первом учреждении на обследовании и лечении находились 152 человека с коарктацией аорты, и 84 - со стенозом легочного ствола. Во втором - наблюдалось 26 пациентов, оперированных по поводу коарктации аорты, и 20 человек - по поводу стеноза легочного ствола. Всем им было проведено комплексное обследование. Результатом его было либо установление топического диагноза врожденного порока сердца, либо заключение об эффективности выполненного в прошлом хирургического вмешательства. Данные, полученные при изучении историй болезни, заносили в разработанные карты и подвергали анализу. При этом учету не подвергались лица с аномалиями и приобретенными заболеваниям мочевыделительной системы.

Аутопсийный материал. Изучены почки 51 умершего с коарктацией аорты и 33 - со стенозом легочного ствола. Группу контроля составили 43 наблюдения. Распределение умерших по возрасту представлено в таблице 1.

Таблица 1. Распределение по возрасту умерших больных с коарктацией аорты и стенозом легочного ствола

Степень сужения аорты в области коарктации варьировала в пределах 48-85 %, а легочного ствола - 40-75 %, что определялось сравнением стенозированных участков сосудов с материалом от умерших больных контрольной группы.

Экспериментальный материал. Создание гемодинамических моделей коарктации аорты и стеноза легочного ствола выполнено на 105 беспородных

щенках собак различного пола в возрасте от 1,5 до 6 месяцев. Распределение их по сериям опытов и срокам наблюдения приведено в таблице 2.

Методы моделирования и устранения пороков. Моделирование коарктации аорты и стеноза легочного ствола осуществляли хирургическим путем, проводя дозированное сужение соответствующих сосудов. Устранение искусственно созданных пороков также проводили оперативным путем. Суженный участок аорты иссекали и либо вшивали на его место протез, либо соединяли проксимальный и дистальный участок сосуда, т.е. формировали анастомоз по типу "конец в конец". Для ликвидации стеноза легочного ствола удаляли кольцо, суживающее этот сосуд.

Таблица 2. Распределение животных по сериям опытов и срокам наблюдения

Примечание: КАк - коарктация аорты компенсированная; КАд - коарктация аорты декомпенсированная; КАк+У - устранение компенсированной коарктации; СЛСк - стеноз легочного ствола компенсированный; СЛСд - стеноз легочного ствола декомпенсированный; СЛСк+У - устранение компенсированного стеноза легочного ствола; КЛ - контроль.

Проведение экспериментальных исследований на животных осуществляли в соответствии с разрешением этического комитета ЯГМА.

Методы функциональных исследований. У всех собак проводили анализ крови на эритроциты и гемоглобин, фиксировали гематокритную величину, определяли содержание мочевины и креатинина в плазме крови, измеряли артериальное, венозное давление и скорость кровотока, регистрировали объем циркулирующей крови, плазмы, эритроцитов и гемоглобина, записывали электро-, вектор- и фонокардиограммы, устанавливали содержание газов в артериальной и венозной крови. Во время операции и перед забитием животных, в зависимости от характера опыта, регистрировали объемный кровоток в аорте ниже места ее сужения или в левой легочной артерии.

Располагая данными о давлении крови, притекающей в сосудистый бассейн почек, и результатами измерения артерий этих органов, определяли тангенциальное напряжение их стенок по формуле: Т=(P•R/d)·133,3, где Р - давление в мм рт. ст., R - радиус сосудов в мкм, d - толщина стенки в мкм, 133,3 - коэффициент для перевода результатов в систему единиц СИ (М.И. Гуревич, С.А. Берштейн,1979; О.Я. Кауфман,1979; Р. Рашмер,1981; А.В. Яльцев,2001).

Методы морфологических исследований. Материал фиксировали в 10 % нейтральном формалине и жидкости Карнуа, заливали в парафин и резали на санном микротоме. Гистологические срезы окрашивали гематоксилином и эозином, по ван Гизон, Харту и Массону; имрегнировали серебром по Гомори.

Гистохимическое выявление гликогена проводили с помощью ШИК-реакции (контроль с амилазой). Гликозаминогликаны обнаруживали посредством окраски срезов коллоидным железом по Хейлу (контроль с гиалуронидазой). Жировые включения определяли суданом III в материале, фиксированном формалином и порезанном на замораживающем микротоме.

Выявление ферментов осуществляли на криостатных срезах. Активность кислой фосфатазы определяли методом азосочетания, а цитохромоксидазы и сукцинатдегидрогеназы по М. Берстону.

Для количественной оценки активности упомянутых выше ферментов, а также содержания углеводов в различных тканевых структурах почек проводили цитофотометрический анализ на сканирующем спектрофотометре МИФ - компакт при длине волны 580 нм.

Иммуногистохимическое исследование проводили на парафиновых срезах с использованием высокочувствительных полимерных систем детекции и стандартных моноклональных антител к альфа-гладкомышечному антигену.

Морфометрию почек осуществляли с помощью винтового окуляр-микрометра типа МОФ-1-15^х (Ю.Л. Перов,1984). Измерению подвергали различные звенья сосудистой системы этого органа (артерии, вены, клубочки). В междолевых, дуговых, междольковых артериях, а также приносящих и выносящих клубочковых артериолах определяли наружный (D) и внутренний (d) диаметр. Толщину (m) и площадь поперечного сечения (S) медии артерий рассчитывали по формулам:

m=(D-d)/2,

S=pm·(D-m)

(Г.Г. Автандилов, 2002). В средней оболочке междольковых артерий подсчитывали число гладких миоцитов; о размерах их судили по параметрам ядер (О.Я. Кауфман,1979). Площадь (S) и объем (V) последних определяли по формулам: S=0,785ch и V=0,523ch², где c и h - продольный и поперечный размеры ядра в мкм (Г.Г. Автандилов,2002). В процентах фиксировали количество артерий различного уровня ветвления, имеющих в интиме косо и продольно ориентированные гладкомышечные клетки. Толщину стенки почечных вен определяли как частное от деления результатов измерений в наиболее тонком и толстом участках. Наряду с отмеченным выше подсчитывали количество клубочков в поле зрения микроскопа (ок.10, об.8) в средней зоне коры, измеряли их диаметр и количество клеток на срезе.

Стереометрическое исследование почек проводили методом точечного счета (Г.Г. Автандилов, 2002). Для этого использовали окулярную сетку со 100 равноудаленными точками, позволяющую определить в % удельную площадь стенок и просвета канальцев, стромы, вен, артерий и клубочков.

Препараты фотографировали с помощью цифрового фотоаппарата "Canon", соединенного через переходник с микроскопом МБИ-6.

Весь цифровой материал подвергали статистической обработке на IBM PC с помощью программ STATISTICA^®, версия 7.0. Достоверность различия между сравниваемыми группами устанавливали посредством t-критерия Стьюдента. Для выявления сопряженности между анализируемыми признаками и взаимного влияния их друг на друга прибегали к анализу зависимостей посредством вычисления корреляционных коэффициентов. Для выявления характера влияния интересующих параметров (предикторов) на другие параметры (отклики) использовали множественный регрессионный анализ. Результаты считали достоверными, если вероятность ошибки не превышала 5 % (p<0,05).

Работа выполнена на кафедре оперативной хирургии с топографической анатомией, кафедре патологической анатомии и кафедре урологии ЯГМА (научный консультант - академик РАМН, профессор Ю.В. Новиков), а также кафедре патологической анатомии педиатрического факультета РГМУ (научный консультант - доктор медицинских наук, профессор В.П. Туманов). Аутопсийный материал получен в прозектуре МУЗ клинической больницы СМП им. Н.В. Соловьева г. Ярославля. Анализ историй болезни выполнен в Институте хирургии им. А.В. Вишневского РАМН и МКУЗ МСЧ НЯ НПЗ г. Ярославля.

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Для установления частоты и степени поражения почек у больных коарктацией аорты и стенозом легочного ствола проанализированы истории болезни 282 пациентов, страдающих указанными пороками. У 178 (63 %) из них была коарктация аорты, у 104 (37 %) - стеноз легочного ствола. В рамках каждого порока выделено 3 группы наблюдений. В первую группу вошли больные, у которых изучено функциональное состояние почек до операции, во вторую - лица, обследованные в ранние, а в третью - в поздние сроки после хирургического устранения пороков. Пациенты первой и третьей групп, соответственно по тяжести порока и течению послеоперационного периода, разбиты на две подгруппы. Учитывая разницу в возрасте больных, во всех группах выделено несколько возрастных периодов. В основу оценки деятельности их почек было положено содержание мочевины в крови, а также уровень протеинурии, эритроцитурии и удельный вес мочи. Эти показатели широко используются в скрининговых исследованиях на предмет выявления нарушения функции данных органов (Ю.Н. Еремина с соавт., 2004; Ж.Д. Кобалова с соавт., 2007; E. Ritz e.a., 2002; E.M. Stuveling e.a., 2005).

Обобщение материала по функциональному состоянию почек у больных коарктацией аорты и стенозом легочного ствола показало, что у значительного количества их (от 5,5 % до 27,5 % по разным показателям) отмечались нарушения в деятельности этих органов. Чаще всего они выявлялись у пациентов с тяжелыми гемодинамическими расстройствами, нуждающихся в оперативном пособии. При стенозе легочного ствола частота фиксации упомянутых нарушений, а также глубина дисфункции почек заметно выше, чем при коарктации аорты.

Весьма неожиданным оказалось функциональное состояние почек прооперированных больных на момент выписки их из стационара: и при коарктации, и при стенозе по многим показателям оно становится хуже. На наш взгляд, это связано с незавершенностью адаптации данных органов к изменившимся условиям гемоциркуляции на это время послеоперационного периода.

Ухудшение деятельности почек возникает также и в отдаленном послеоперационном периоде, протекающем с осложнениями в виде рекоарктации и рестеноза. По-видимому, это обусловлено тем, что коррекция порока имела кратковременный эффект, а рецидив сужения аорты и легочного ствола сопровождался усилением гемоциркуляторных расстройств. В тех наблюдениях, когда операция приводила к стойкому улучшению гемодинамики, показатели, характеризующие функциональное состояние почек больных восстанавливались полностью или почти полностью.

Поскольку расшифровка механизмов нарушения функционирования почек при коарктации аорты и стенозе легочного ствола в разные стадии эволюции этих пороков и после их устранения должна базироваться на глубоком изучении морфологических основ ремоделирования этих органов мы исследовали почки лиц, умерших от рассматриваемой патологии.

У больных с коарктацией аорты выявлены признаки гипотензии, проявлявшиеся дистонией артерий различного калибра, развитием атрофии мускулатуры медии, склероза средней или внутренней оболочки, а иногда и гиалиноза стенки. Ренальные вены характеризовались полнокровием, гипертрофией мышечных элементов стенки и ее коллагенизацией. Почечные клубочки находились в состоянии ишемии, коллапса, подвергались склерозу и гиалинозу.

В почках лиц со стенозом легочного ствола отмечены гипертензивные изменения сосудов, выражавшиеся в сокращении артерий с сужением их просвета, гипертрофии миоцитов медии и склеротических изменениях этой оболочки. Ренальные вены отличались резким полнокровием; в стенках их крупных ветвей выявлены признаки гипертрофии гладкой мускулатуры и склероза. Почечные гломерулы в одних случаях представлялись гиперемированными и увеличенными, в других - спадались и подвергались склерозу и гиалинозу.

Остальные структурные компоненты почек при обоих пороках сердца характеризовалась однотипными изменениями: канальцевая система нефрона дистрофией и некрозом эпителия, а строма - склерозом.

Изучение секционного материала позволило, во-первых, уяснить, какие структурные изменения почек лежат в основе обнаруженного нами нарушения их функционального состояния при коарктации аорты и стенозе легочного ствола, а во-вторых, выявить общий план морфологической перестройки этих органов у соответствующих больных. Однако детали ремоделирования почек в различные стадии эволюции порока, важные для понимания их глубинной сущности, трудно установить на органах умершего человека. Это объясняется известными ограничениями в смысле использования количественных морфологических методик. Последние требуют создания больших групп пациентов идентичных по длительности заболевания и степени гемодинамических нарушений, что практически невыполнимо. Система организации вскрытий не позволяет получить материал, подлежащий гистохимическому, а тем более гистоэнзимологическому исследованию. Кроме того, у человека невозможно проследить за обратимостью структурных изменений различных тканевых компонентов почек после хирургического устранения пороков. Учитывая приведенные выше соображения, мы обратились к эксперименту. При этом в качестве подопытных животных избрали щенков собак, что позволило проанализировать закономерности ремоделирования почек в растущем организме.

Моделирование коарктации аорты и стеноза легочного ствола, как показало обследование животных, позволило получить у них расстройства сердечной деятельности, нарушения центральной гемодинамики и кислородного обмена, похожие на таковые у лиц с соответствующими пороками. Одновременно мы установили, что воспроизведение в эксперименте коарктации и стеноза сопровождается артериальной ренальной гипотензией при первом пороке и венозной ренальной гипертензией при втором, а степень гемоциркуляторных расстройств в почечном бассейне определяется уровнем компенсации сердца.

Все это дает основание считать, что полученные нами модели пороков близки к встречающимся у человека прототипам, что находит подтверждение и в работах других исследователей (О.Д. Мишнев с соавт., 2005; С. Нu e.a., 2000).

Процесс структурного ремоделирования почек при коарктации аорты и стенозе легочного ствола начинается в момент создания соответствующего порока, а морфологические особенности его определяются характером изменения движения крови в пределах ренального сосудистого бассейна.

При экспериментальной коарктации аорты пульс на бедренных артериях слабеет, а в области проекции дуги аорты появляется грубый систолический шум. У животных регистрируется гипертрофия левых отделов сердца, замедление кровотока, снижение артериального и венозного давления, возрастание объема циркулирующей крови и плазмы. Для состояния почек важно то, что объем крови, притекающий к этим органам, сокращается с 640+85 мл/мин до 211+39 мл/мин, т.е. в среднем в 3 раза; в 1,7 раза уменьшается и ее давление.

В стадию компенсации искусственно созданного порока понижение гемодинамической нагрузки на ветви ренальных артерий сопровождается спадением этих сосудов, атрофией мускулатуры их средней оболочки и истончением стенки. Эти изменения носят приспособительный характер и способствуют приведению степени развития упомянутой мускулатуры в соответствие с уровнем ее функционирования, что отмечают и другие авторы (А.И. Струков с соавт.,1990). Уменьшение притока крови к почкам создает угрозу расстройства клубочковой фильтрации. При этом в порядке адаптации к новой гемодинамической ситуации в ренальном артериальном русле увеличивается численность сосудов, имеющих во внутренней оболочке пучки косо и продольно ориентированных гладкомышечных клеток. Такие артерии способны резко сокращать свой просвет, вплоть до закрытия, что дало основания назвать их замыкающими (И.К. Есипова,1996). Одновременно в устье боковых ветвей почечных артерий увеличивается степень развития мышечно-эластических сфинктеров. Интимальная мускулатура и сфинктеры обеспечивают регулирование потоков крови, чем поддерживается необходимое для функционирования почек кровенаполнение части клубочков. Другая их часть становится малокровной и спадается. Удельная площадь и средний размер этих структур снижаются. В то же время почечные тельца сближаются и количество их на стандартной площади возрастает.

Емкость венозного отдела ренального сосудистого бассейна существенно увеличивается. Вероятнее всего, это происходит в связи с депонированием крови в венах почек, что обеспечивает замедление движения ее через капиллярную систему этого органа и создает оптимальные условия для газообмена в условиях хронической ишемии. Увеличение гемодинамической нагрузки на переполненные кровью венозные коллекторы сопровождается утолщением их стенок.

С течением времени, несмотря на включение ряда механизмов адаптации, в почках, уже в стадию компенсации создаваемой коарктации аорты, возникают и нарастают патологические изменения. В первую очередь страдает сосудистая система, принимающая на себя гемодинамический "удар". Стенки почечных артерий и вен подвергаются склерозу, на что обращали внимание и другие исследователи (И.Г. Крицкая с соавт.,1989; А.В. Яльцев, 2001). Этот процесс охватывает все сосудистые оболочки, в том числе и интиму артерий с расположенными в ней пучками косопродольной мускулатуры, а также мышечно-эластические сфинктеры, в связи с чем данные структуры постепенно утрачивают свою регулирующую роль. Это приводит к нарушению перфузии гломерул с развитием их склероза, что отражается на способности почек очищать организм от продуктов азотистого обмена: содержание мочевины в плазме крови животных увеличивается в 1,4 (p<0,05), а креатинина в 1,5 раза (p<0,05) по отношению к таковому в контрольной группе. В ходе ремоделирования почек при компенсированной коарктации вторично страдают и другие структуры этих органов. В частности, подвергаются атрофии канальцы: площадь их стенки сокращается в 1,2 (p<0,05) раза, а просвета в 1,8 (p<0,05) раза. На месте их разрастается строма, площадь которой возрастает в 1,9 (p<0,05) раза.

О повреждении почек с развитием склеротических изменений различных тканевых компонентов этих органов в стадию компенсации коарктации свидетельствуют и данные иммуногистохимии, согласно которым происходит уменьшение экспрессии a-SMA гладкими миоцитами артерий, а также миофибробластами, лежащими вокруг базальных мембран канальцев и капсул клубочков. На это обращают внимание и другие авторы, изучающие процессы регенерации и повреждения почек при хронической патологии и отмечающие, что после выработки компонентов соединительной ткани миофибробласты в очагах склероза не обнаруживаются (Т.С. Сметанникова с соавт., 2006)

У части щенков моделирование коарктации аорты привело к декомпенсации сердца. Электрофизиологические методы выявили у них более значимые, чем в стадию компенсации, расстройства обменных процессов и снижение сократительной способности сердца. Ухудшение работы этого органа сопровождалось усилением гемодинамических нарушений: в большей степени падало артериальное и повышалось венозное давление. Эволюция процесса от компенсации к декомпенсации сказывалась и на кислородном режиме в организме животных. Коэффициент использования кислорода имел тенденцию к понижению, дефицит кислорода - к росту. Все это отразилось на структуре и функции почек.

Несмотря на более грубые изменения гемоциркуляции в почках собак этой серии опытов атрофические изменения гладкой мускулатуры их артерии и истончение стенок этих сосудов не достигало такой степени, как в стадию компенсации. Реже обнаруживались проявления склероза этих сосудов. Не столь явными были и изменения параметров гломерул, канальцев и стромы почек. В то же время обращало на себя внимание несоответствие уровня адаптационных изменений артерий степени гемодинамических нарушений в почках. Последнее выражалось в том, что у экспериментальных животных значительно реже встречались артерии, перестроенные по замыкающему типу и мышечно-эластические сфинктеры. По нашему мнению, это объясняется тем, что в данной серии опытов недостаточность кровообращения развивалась сравнительно рано и носила острый характер, сопровождаясь не столько атрофическими и склеротическими, сколько дистрофическими и некротическими изменениями почек. Иммуногистохимическое изучение материала обнаружило выраженное снижение экспрессии a-SMA клетками артерий и полное отсутствие продукта реакции в клубочках и строме, что указывает на тяжелое повреждение различных тканевых компонетов этих органов. Все это сочеталось с функциональными нарушениями со стороны почек, причем содержание мочевины и креатинина в плазме крови животных превышало таковое при компенсированной коарктации соответственно в 1,2 и в 1,3 раза (p<0,05).

Устранение компенсированной коарктации приводило к снижению нагрузки на сердце с уменьшением гипертрофических изменений его левых отделов. У животных исчез шум на аорте, восстанавливался пульс на бедренных артериях, нормализовалось артериальное и венозное давление, скорость кровотока, объемы циркулирующей крови и плазмы. Все это сопровождалось увеличением притока крови к почкам. Улучшение гемодинамического режима в их кровеносном бассейне способствовало "обратному" развитию функциональных и морфологических изменений сосудов почек. В первую очередь это приводило к повышению тонуса ренальных артерий, снижению кровенаполнения вен и расширению капилляров гломерул. Стенки артериальных ветвей утолщались, в основе чего лежала гипертрофия и гиперплазия миоцитов их средней оболочки. В этих сосудах снижался уровень склеротических изменений. Важно отметить, казалось бы, парадоксальное явление: в то время как циркулярная гладкая мускулатура медии артерий гипертрофировалась, степень развития интимальных мышц и мышечно-эластических сфинктеров снижалась. Очевидно, это обусловлено тем, что данные адаптационные структуры в условиях улучшенной гемодинамики утрачивали свою роль регуляторов потоков крови. Заметно восстанавливались после корригирующей операции клубочки почек, а также их канальцы и строма. На это указывают и результаты иимуногистохимического анализа, согласно которым происходит увеличение экспрессии a-SMA клетками ренальных артерий. Кроме того, продукт реакции в незначительном количестве начинал появляться в гломерулах и интерстиции. Отмеченное сопровождалось улучшением функции почек: содержание мочевины и креатинина в плазме крови животных снижалось в 1,2 раза (р<0,05).

При моделировании стеноза легочного ствола затрудняется отток крови из правого желудочка, у животных возникает грубый систолический шум в области проекции этого сосуда. Электрофизиологические исследования выявляют нарастающую гипертрофию правых отделов сердца. Они становятся ригидными, что приводит к застойным явлениям в большом круге кровообращения. У собак повышается венозное и артериальное давление, падает скорость кровотока, возрастает объем циркулирующей крови, плазмы и гемоглобина. Нарушение притока крови к легким сопровождается уменьшением насыщения ее кислородом, снижением коэффициента его использования, ростом дефицита кислорода. Подобная картина описана и на клиническом материале при естественном течении стеноза легочного ствола у больного человека (А.А. Хикматов, 2001).

Поражение почек в проводимых экспериментах обусловлено прежде всего застойными явлениями в них, а также тканевой гипоксией: венозное давление у животных возрастало в 1,6 (p<0,001) раза, а насыщение кислородом артериальной крови падало в 1,2 (p<0,01) раза. Подобные изменения в условиях стеноза легочного ствола отмечают и другие авторы (В.И. Капелько,2000; K.J.W. Taylor e.a.,1995). В связи с перегрузкой кровью, как установлено нами, емкость венозного отдела ренального бассейна возрастает в 2,3 раза (p<0,001), а мускулатура средней оболочки вен гипертрофируется. Затруднение оттока крови от почек приводит к гиперемии их клубочков, что создает угрозу нарушения ее движения по их капиллярной системе с последующим расстройством фильтрации и возможной органной дисфункцией. При этом происходит рефлекторное сокращение циркулярной мускулатуры ренальных артерий и емкость данного отдела кровеносного русла почек снижается в 1,2 (p<0,05) раза. Значение данного рефлекса, который называют веноартериальной реакцией (И.К. Есипова с соавт., 1971), заключается в том, что при повышении тонуса артерий сопротивление их возрастает (Ю.В. Постнов, 1995; Е.В. Шляхто с соавт., 2004; A.M. Heagerty e.a., 1993). Это влечет за собой понижение давления крови, поступающей в гломерулы почек, и существенных нарушений их функции не происходит. Однако в условиях гипертонуса, как установлено нами, развивается гипертрофия и гиперплазия гладких миоцитов средней оболочки почечных артерий с утолщением их стенок. Наше исследование показало, что одной этой реакции оказывается недостаточно для защиты микроциркуляторного ренального русла. Поэтому включается еще ряд адаптационных механизмов с формированием комплекса специализированных структур в виде артерий замыкающего типа и мышечно-эластических сфинктеров. Они контролируют объемный кровоток на уровне сосудистых развилок, поддерживая необходимый для функционирования почек уровень кровенаполнения части клубочков. Другая их часть становится малокровной и замещается соединительной тканью. Удельная площадь гломерул несколько снижается. В то же время число их на стандартной площади не меняется, а средние размеры и количество клеток достоверно уменьшаются.

Наряду с приспособительными, уже в стадию компенсации создаваемого нами стеноза в почках животных начинают выявляться патологические изменения в виде склероза клубочков, артерий и вен. Склеротические изменения касаются замыкающих артерий и мышечно-эластических сфинктеров, что делает их менее эффективными регуляторами движения крови. Это усиливает расстройство гемоциркуляции на уровне гломерул с развитием их склероза и ухудшением фильтрационной способности. Концентрация мочевины и креатинина в плазме животных возрастает соответственно в 1,4 и 1,5 (p<0,05) раза. Сочетание нарушенного кровообращения с гипоксией приводит к атрофии почечной паренхимы: площадь стенок канальцев сокращается в 1,2 (p<0,05) раза, а просвета в 1,6 (p<0,05) раза. В то же время площадь стромы возрастает в 1,4 (p<0,05) раза. Изменение нормального состояния различных структур почек с развитием их склероза подтверждалось и ослаблением экспрессии a-SMA стенками почечных артерий, а также клубочков и стромы.

В ряде случаев у щенков с моделью стеноза возникла декомпенсация сердца, что сопровождалось тахикардией, одышкой, водянкой серозных полостей и анасаркой. Электро- и векторкардиография выявили у них грубые нарушения метаболических процессов в миокарде с более выраженным, чем в стадию компенсации, снижением сократительной способности сердца. У животных росли венозное и артериальное давление, усиливалась гемоконцентрация и гипоксия, что негативным образом сказалось на структуре и функции почек.

Морфологическая перестройка почек при декомпенсированном стенозе легочного ствола в качественном отношении не отличается от таковой в группе опытов с компенсированным стенозом. Вместе с тем, количественные характеристики различных ренальных тканевых структур существенно разнятся, что напрямую связано со степенью расстройств кровообращения и нарушением кислородного снабжения тканей. В частности, выраженный венозный застой у собак этой серии, по результатам стереометрии, сопровождался более резким расширением венозного отдела их сосудистого русла. В то же время защитная реакция в виде гипертонуса и сужения просвета артерий различного калибра проявляется слабее и явно не соответствует степени нарушения оттока крови от почек. В пользу этого свидетельствуют не только результаты морфометрии их стенки, но и такой суммарный показатель, как удельная площадь артерий. Она сокращается в такой же степени, как и у собак с компенсированным стенозом, т.е. неадекватно уровню венозного застоя. Менее выраженными являются и другие проявления адаптации. Так, численность артерий замыкающего типа, а также мышечно-эластических сфинктеров в этой группе экспериментов заметно меньше, чем у животных с компенсированным стенозом. Причина отмеченного заключается в выявленной нами более высокой степени гипоксемии и тканевой гипоксии при декомпенсированном стенозе, которые способствуют расслаблению гладких миоцитов стенок артерий, снижают их пролиферативную и миграционную активность, лежащие в основе формирования сосудов замыкающего типа и сфинктерных образований (Ю.И. Бузиашвили с соавт.,2000; M. Jimenes е.а.,2000). Все это приводит к неспособности ренальных артерий эффективно защищать почечное микроциркуляторное русло от перегрузки кровью. Неизбежным следствием подобной адаптационной недостаточности ренальных сосудов является более высокий уровень склеротических изменений гломерул, стромы, а также дистрофических и атрофических изменений почечных канальцев. Грубое повреждение различных тканевых компонентов почек в условиях декомпенсированного стеноза получило подтверждение и при использовании иммуногистохимии. Оказалось, что у животных происходит резкое уменьшение экспрессии a-SMA миоцитами ренальных артерий и прекращение экспрессии перигломерулярными и перитубулярными миофибробластами. Тяжесть структурных изменений почек у животных этой группы определила и более грубые функциональные нарушения со стороны этих органов. В частности, содержание мочевины в 1,3 (p<0,05) раза, а креатинина в 1,7 (p<0,05) раза превышало таковое у животных с компенсированным пороком.

Ликвидация компенсированного стеноза легочного ствола сопровождалась постепенным исчезновением систолического шума у подопытных собак. Одновременно операция приводила к разгрузке правых отделов их сердца. Уровень гипертрофии его снижался, что сочеталось с улучшением обменных процессов в миокарде, что отмечали и другие исследователи после устранения модели стеноза (И.Ф. Матюшин с соавт.,1986). У наблюдаемых нами животных в значительной мере восстанавливалась гемодинамика и улучшалось кислородное снабжение тканей. Все это сочеталось со снижением венозной гиперемии почек и инициировало начало восстановительных процессов этих органах.

Снятие застойных явлений в венозном отделе почечного бассейна приводило к выключению веноартериальной реакции и уменьшению тонуса ренальных артерий. При этом объемные показатели венозного отдела сосудистого русла почек снижались, а артериального возрастали. Стенки ренальных артерий истончались, в основе чего лежало сокращение размеров и количества гладких миоцитов средней оболочки. Уменьшалась и толщина стенок почечных вен. Сосуды с явными признаками склероза встречались как исключение. В направлении нормализации менялись и адаптационные образования ренального бассейна: реже встречались артерии замыкающего типа и сфинктерные структуры. Восстановительные процессы касались и гломерулярного аппарата почек. Размер клубочков восстанавливался полностью, заметно увеличивалось и число клеток на их территории. Факт обратимости ранее развившихся морфологических изменений этих структур подтверждался и данными стереометрии. Кроме того, последние свидетельствовали о значимом восстановлении соотношения между площадью стромы и канальцев: величина первой снижалась, а второй - повышалась. Развитие регенераторных процессов в почках после коррекции стеноза документировалось и данными иммуногистохимии. В частности, у животных усиливалась экспрессии a-SMA клетками средней оболочки артерий, а также появлялось незначительного количества продукта реакции в клубочках и интерстиции. Все это свидетельствует о том, что устранение стеноза легочного ствола запускает процесс восстановления тканевых структур почек, что положительно отражалось на эффективности их работы: содержание мочевины и креатинина в плазме крови животных падало в 1,2 и 1,3 (p<0,05) раза.

Таким образом, проведенные нами исследования показали, что создание у щенков моделей коарктации аорты и стеноза легочного ствола с течением времени приводит к структурному ремоделированию почек с изменением всех тканевых компонентов этих органов.