Структурная перестройка печени при моделировании некоторых врожденных пороков сердца и после их коррекции

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Актуальность проблемы. Смертность от сердечно-сосудистых заболеваний в цивилизованных странах принимает угрожающий характер (Л.А. Бокерия, 2000; М.А. Школьникова с соавт., 2003; Р.Г. Оганов, Г.Я. Масленникова, 2007; V. Zivkovich et al., 2010). Немалую долю в структуре этой патологии занимают врожденные пороки сердца, клинически проявляющиеся сразу после рождения ребенка (А.В. Покровский, 1979; В.Н. Медведев с соавт., 2001; А.С. Шарыкин, 2005; Stephensen et al., 2002; A.D. Slonim et al., 2003; H. Ould Zein et al., 2006; P.L. Bernier et al., 2010; L.A. Larsen, 2011).

При естественном течении пороков развития сердца больные рано становятся инвалидами и погибают в детском, подростковом и юношеском возрасте (В.И. Бураковский, В.А. Бухарин, В.П. Подзолков, 1996; А.С. Шарыкин, 2005; T. Akiba, A.E. Becker, 1994; R.S. Boneva et al., 2001; J. Bradberry, 2001).

Единственным радикальным методом лечения врожденных пороков сердца является своевременное хирургическое вмешательство (В.П. Подзолков с соавт., 1998; Б.Г. Алекян с соавт., 1999; А.С. Шарыкин, Л.П. Агаджанова, 2000; W.H. Merrill et al., 1994; P.S. Rao, 2000; G. Webb, 2005; C.D. Sudarshan et al., 2006; J.S. Nelson et al., 2007). Однако, несмотря на значительные успехи в фармакотерапии, явный прогресс в совершенствовании оперативных методов коррекции, высокую квалификацию персонала и оснащенность кардиохирургических отделений современными техническими средствами, существенного снижения летальности от этих болезней не происходит (В.Т. Селиванеко с соавт., 1997; Е.В. Пономарев, 2000; J.E. Malan, 1991; G. Webb, 2005).

К наиболее распространенным и тяжелым видам врожденной патологии сердца и сосудов относят коарктацию аорты и стеноз легочного ствола (С.С. Тодоров, 2006; C.D. Sudarshan et al., 2006; V. Tulino et al., 2009; J.F. Ladisa et al., 2010). Они встречаются как в изолированном виде, так и в сочетании с другими пороками сердца, играют главенствующую роль в гемодинамических нарушениях и определяют неблагоприятный исход болезни (Л.Д. Крымский, 1963; В.П. Подзолков с соавт., 2006; J. Masura et al., 1981; S.E. Saba, 2000).

Коарктация аорты и стеноз легочного ствола представляют собой врожденные сужения крупных сосудов, берущих начало соответственно от левого и правого желудочков сердца (Н.А. Белоконь, В.П. Подзолков, 1991). Судьба лиц с этой патологией определяется не только компенсаторными возможностями порочно сформированного сердца, но и степенью выраженности структурных изменений таких жизненно важных органов, как головной мозг, легкие, почки и печень (С.В. Шорманов, 1983; А.В. Яльцев, С.В. Шорманов, 2000; И.С. Шорманов, 2000; В.Д. Амиркулов, 2004; С.Г. Мальцев с соавт., 2006).

Наименее изученной при коарктации аорты и стенозе легочного ствола является печень. Вместе с тем, это жизненно важный орган, играющий большую роль в коррекции гемодинамических расстройств (А.С. Есболов, С.Г. Ахметкалиев 1987; С.В. Шахиджанова, 1992). В условиях коарктации аорты затруднен приток крови к печени, а при стенозе легочного ствола нарушен венозный отток от этого органа. Такие расстройства кровообращения в печени не могут не привести к повреждению ее тканевых структур.

Анализ литературы показывает, что работ, в которых приводятся данные о ремоделировании печени и ее сосудистого русла при коарктации аорты и стенозе легочного ствола, крайне мало. Представленные в них данные получены без широкого применения морфо- и стереометрии, гистохимии, иммуногистохимии и электронной микроскопии (В.В. Ржаницин, 1965; W. Kreuzer et al., 1973). Они не содержат достаточно полных сведений о морфологических изменениях тканевых структур этого органа (паренхима, строма, синусоиды, артерии, вены) при пороках с различным уровнем компенсации кровообращения. В литературе нет информации о роли тангенциального напряжения в механизме морфологической перестройки печени и ее сосудов, а также отсутствует материал об адаптационных структурах кровеносного бассейна печени, имеющих огромное значение в компенсации нарушенной гемоциркуляции.

Оперативное лечение коарктации и сопровождается одномоментным изменением гемодинамического режима в организме больных с восстановлением условий притока и оттока крови от печени (В.Т. Селиваненко, М.А. Мартаков, 2000). Однако нормализация кровотока происходит на фоне перестроенных артерий и вен, а также ремоделированной структуры этого органа (В.Т. Селиваненко, 2002). К сожалению, информация о возможности и степени обратимости морфологических изменений различных тканевых структур печени после корригирующей операции в литературе отсутствует. Лишь в некоторых исследованиях указывается на целесообразность всестороннего изучения этих вопросов (Д.С. Саркисов с соавт., 1997).

Таким образом, приведенные выше сведения позволяют утверждать об отсутствии работ, в основе которых лежал бы углубленный анализ функциональных и структурных изменений печени при коарктации аорты и стенозе легочного ствола, а также после их оперативного устранения. Подобные исследования, раскрывая пластические возможности различных тканевых компонентов этого органа, имеют важное теоретическое значение. Целесообразность выполнения их диктуется и нуждами практического здравоохранения, так как прогноз в отношении соответствующих больных зависит не только от состояния сердца, но и в значительной мере от состояния печени, а также возможности «обратного» развития ее изменений. Проведение соответствующих исследований требует широкого привлечения функциональных, стереометрических, морфометрических, гистохимических, иммуногистохимических и электронномикроскопических методик. В силу ряда причин (различный возраст, наличие у них сопутствующей патологии) выполнить их на человеческом материале невозможно. В связи с этим возникает необходимость не только в изучении печени больных с коарктацией аорты и стенозом легочного ствола, но и в проведении экспериментов с моделированием данных пороков на животных.

Цель исследования. Выявление закономерностей морфологических изменений различных тканевых компонентов печени при экспериментальной коарктации аорты и стенозе легочного ствола с разным уровнем компенсации кровообращения, а также установление возможности обратимости этих изменений после оперативной коррекции пороков.

Задачи исследования.

1. Выявить распространенность и характер врожденных пороков сердца у детей, в том числе коарктации аорты и стеноза легочного ствола, по данным детской прозектуры г. Ярославля за 15 лет.

2. Изучить морфологические изменения различных тканевых компонентов печени у детей, умерших от коарктации аорты и стеноза легочного ствола.

3. Создать в опытах на щенках гемодинамические модели коарктации аорты и стеноза легочного ствола и проследить за изменениями различных тканевых компонентов печени в стадии компенсации и декомпенсации экспериментальных пороков.

4. Провести устранение длительно существующей коарктации аорты и стеноза легочного ствола выявить возможность обратимости ранее возникших сосудисто-тканевых изменений печени.

5. Выявить электронно-микроскопические, гистохимические, гистоэнзимологические и иммуногистохимические особенности различных тканевых компонентов печени при экспериментальной коарктации аорты и стеноза легочного ствола с разным уровнем компенсации кровообращения, а также после их оперативной коррекции.

6. Установить математическую зависимость между сосудистыми (русло притока и оттока крови) и паренхиматозно-стромальными изменениями на разных стадиях порока, а также после их оперативного устранения.

Научная новизна. В работе приведены новые данные о распространенности врожденных пороков сердца в целом, коарктации аорты и стеноза легочного ствола, в частности. Получены сведения о морфологических изменениях в печени больных, умерших от коарктации аорты и стеноза легочного ствола. Разработана принципиально новая методика комплексной оценки сосудистой системы печени с исследованием ее артерий, приносящих и выносящих вен в зависимости от их калибра. На основе оценки результатов стерео- и морфометрии впервые получены количественные данные о закономерностях изменений различных тканевых компонентов печени при коарктации аорты и стенозе легочного ствола. Впервые продемонстрирована роль тангенциального напряжения в механизме структурной перестройки печеночных сосудов. В пре- и постсинусоидальном русле выявлен целый комплекс адаптационных структур и показана их роль в механизмах компенсации нарушенного кровообращения. Посредством электронной микроскопии, гистохимических, гистоэнзимологических и иммуногистохимических исследований вскрыты механизмы, лежащие в основе ремоделирования печени в разные стадии пороков и после их устранения.

Практическая значимость. Результаты исследования дадут в распоряжение патологоанатомов данные о механизмах и характере морфологических изменений в печени при коарктации аорты и легочного ствола, а также после хирургического устранения пороков. Выполнение работы позволяет объяснить процессы, лежащие в основе компенсации и декомпенсации кровообращения при рассматриваемых заболеваниях. Результаты исследования могут быть полезны педиатрам, поскольку описанные в нем структурные изменения печени во многом объясняют клинические нарушения со стороны этого органа у больных с коарктацией и стенозом, а также причины и механизмы развития осложнений. Работа даст хирургам дополнительную информацию для уточнения показаний и противопоказаний к оперативному устранению изученных пороков в зависимости от их вида и стадии эволюции. Результаты диссертации являются основой для рекомендации наиболее оптимальных сроков лечения пациентов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Создание в эксперименте коарктации аорты и стеноза легочного ствола приводит к расстройству кровообращения в печени в виде ухудшения притока и затруднения оттока крови, что сопровождается изменением тангенциального напряжения артерий и вен с развитием приспособительных и патологических изменений сосудов, паренхимы и стромы органа.

2. Приспособительные изменения в печени при компенсированной коарктации представлены реактивным снижением тонуса сосудов этого органа, истончением стенок его артерий и вен, а при компенсированном стенозе легочного ствола - реактивным гипертонусом и гипертрофией медии сосудов.

3. Декомпенсация кровообращения при моделируемых пороках сопровождается срывом реактивно-приспособительных сосудистых реакций и выраженной атрофией и дистрофией паренхимы печени.

4. Моделирование коарктации аорты и стеноза легочного ствола, несмотря на разницу возникших гемодинамических нарушений, приводит к формированию комплекса однотипных регуляторных адаптационных структур в русле притока и оттока крови от печени.

5. Адаптационные структуры сосудистого бассейна печени в период компенсации кровообращения регулируют кровоток по артериям и венам, а при декомпенсации, вследствие развития в них склеротических изменений -становятся препятствием на пути тока крови.

6. Устранение экспериментальных пороков с коррекцией нарушенной гемодинамики сопровождается восстановлением тангенциального напряжения артерий и вен печени, что стимулирует процесс «обратного» развития ранее возникших приспособительных и патологических изменений всех тканевых структур этого органа.

Внедрение результатов. Результаты диссертации нашли применение в практической деятельности патологоанатомических отделений МУЗ КБ №9 и БСМП им. Н.В. Соловьева г. Ярославля. Кроме того, они используются в учебном процессе на кафедре патологической анатомии с курсом судебной медицины и ИПДО 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 общероссийской V научной конференции «Гомеостаз и инфекционный процесс» (Кисловодск, 19-21 апреля 2004 г.) 3. На II конференции «Гомеостаз и эндокринология» (Москва, июнь 2004 г.). 4. На V Общероссийском съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Москва, 17-18 сентября 2004 г.). 5. На Научной конференции «Новые оперативные технологии (анатомические, экспериментальные и клинические аспекты)» (Томск, 6-8 октября 2004 г.). 6. На Всероссийской научной конференции «Микроциркуляция в клинической практике» (Москва, 27-29 октября, 2004 г.). 7. На международном хирургическом конгрессе «Новые технологии в хирургии» (Ростов-на-Дону, 5-7 октября). 8. На международной конференции «Гемореология в микро- и макроциркуляции (Ярославль, 21-23августа 2005 г.) 9. На Юбилейной научной общероссийской конференции «Современные проблемы науки и образования» (Москва, 5-6 декабря 2005 г.). 10. На II Съезде Российского общества патологоанатомов (Москва, 11-14 апреля 2006 г.). 11. На II Всероссийской научной конференции «Микроциркуляция в клинической практике» (Москва, 19-20 апреля 2006 г). 12. На конференции с международным участием «Гомеостаз и инфекционный процесс» (Москва, 11-13 мая 2006 г.) 13. На VIII Конгрессе Международной ассоциации морфологов (Орел, 15 сентября 2006 г.). 14. На XII Всероссийском съезде сердечно-сосудистых хирургов (Москва, 28-31 октября 2006 г.). 15. На Научной конференции «Инновационные технологии в морфологии» (Санкт-Петербург, 23 июня 2007 г.). 16. На Конгрессе Международной ассоциации морфологов (Бухара, 14-17 мая 2008 г.) 17. На III Съезде Российского общества патологоанатомов (Самара, 26-30 мая 2009 г.). 18. На VI Всероссийском съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Саратов, 23-26 сентября 2009). 19. На Всероссийской конференции с международным участием «Актуальные вопросы патологической анатомии» (Санкт-Петербург, 14-15 октября 2011 г.).

1. Материал и методы исследования

Патологоанатомическая документация. Проанализированы 2937 протоколов вскрытий детской прозектурой г. Ярославля за 15 лет.

Секционный материал. Исследована печень 51 умершего с коарктацией аорты, и 33 лиц со стенозом легочного ствола, а также печень 43 лиц, погибших от несердечной патологии (контроль). Распределение больных по характеру пороков и возрасту дано в таблице 1.

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

Примечание: КА - коарктация аорты, СЛС - стеноз легочного ствола, К - контроль.

Экспериментальный материал. Опыты по созданию моделей расстройств кровообращения, свойственных коарктации аорты и стенозу легочного ствола, выполнены на 105 беспородных щенках различного пола в возрасте от 1,5 до 6 месяцев. У 15 собак в сроки от 1 до 6 месяцев появились признаки сердечной декомпенсации, и они были забиты. В 31 случае собаки с экспериментальной коарктацией и стенозом на 6-12 месяце опыта были подвергнуты корригирующей операции. В качестве контроля использовали 15 собак в возрасте от 1 года до 2 лет. Распределение животных по сериям опытов и срокам наблюдения представлено в таблице 2.

Методы моделирования и устранения пороков. Моделирование коарктации аорты и стеноза легочного ствола осуществляли хирургическим путем с дозированным сужением соответствующих сосудов. Устранение искусственно созданной коарктации аорты проводили при иссечении суженного участка сосуда, вшивая на его место протез или формировали анастомоз по типу «конец в конец». Для ликвидации стеноза легочного ствола удаляли кольцо, суживающее этот сосуд.

Методы функциональных исследований. Артериальное давление измеряли в бедренной артерии посредством ртутного манометра. Венозное давление измеряли эксфузионным методом. Располагая данными о давлении крови, притекающей в сосудистый бассейн печени, и результатами измерения артерий этих органов, определяли тангенциальное напряжение их стенок.

Таблица 2. Распределение экспериментальных животных по сериям опытов и срокам наблюдения

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

Методы морфологических исследований. Материал для гистологического исследования фиксировали в 10% нейтральном формалине и жидкости Карнуа, заливали в парафин. Гистологические срезы окрашивали гематоксилином и эозином, по ван-Гизон, Массону, Харту и импрегнировали серебром по Футу. Для электронной микроскопии кусочки печени фиксировали в 2,5 % глутаровом альдегиде на фосфатном буфере и заливали в эпоксидные смолы.

Гистохимическое выявление гликогена проводили с помощью ШИК-реакции по МакМанусу (контроль с амилазой). Гликозаминогликаны обнаруживали посредством окраски срезов по Мюллеру в модификации Моури (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 по М. Берстону, а цитохромоксидазы и сукцинатдегидрогеназы с применением нитро-СТ по М. Берстону (контроль - инкубация срезов без субстрата).

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

Иммуногистохимическое исследование проводили на парафиновых срезах с использованием моноклональных антител (SMA, CD34), ферментных авидино-биотиновых систем детекции и хромогенных субстратов (DAB и Nikel-DAB) фирмы Novocastra (Великобритания). Докрашивание производилось гематоксилином Караци. Для постановки иммуногистохимических реакций использовали автоматизированную станцию DAKO Autostainer.

Стереометрическое исследование печени проводили методом точечного счета с использованием окулярной сетки со 100 равноудаленными точками.

Морфометрии подвергали сосуды печени, используя ранее разработанную нами методику комплексной микрометрии, позволяющей определить количественные параметры артерий и вен печени различного уровня ветвления (С.В. Шорманов, С.В. Куликов, 2003). Техническая сторона морфометрии реализовалась с помощью винтового окуляр-микрометра типа МОВ-1-15х, позволяющей определить наружный диаметр сосудов и толщину их средней оболочки . Производные параметры рассчитывали пользуясь соответствующими формулами. В мелких печеночных артериях определяли количество миоцитов в медии. О размере этих клеток судили по величине их ядер. Площадь и объем их определяли по известным формулам. Кроме того, вели подсчет артерий, содержащих интимальную и адвентициальную мускулатуру, мышечно-эластические сфинктеры и полиповидные подушки. На уровне печеночных вен измеряли толщину их мышечных валиков.

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

Весь полученный в ходе работы цифровой материал подвергали статистической обработке на IBM PC с помощью программ STATISTICA® (Data analysys software system, Statsoft, Inc.2004) версия 7.0. Достоверность различия между сравниваемыми группами устанавливали посредством t-критерия Стьюдента с поправкой Бонферони для множественных сравнений. 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 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 (научный консультант - академик РАМН, профессор Ю.В.Новиков) и кафедре патологической анатомии (научный консультант - доктор медицинских наук, профессор С.В. Шорманов) Ярославской государственной медицинской академии. Аутопсийный материал и протоколы вскрытий получены в прозектуре БСМП им. Н.В. Соловьева г. Ярославля. Электронно-микроскопическое исследование проводилось в патологоанатомическом отделении Российского кардиологического научно-производственного комплекса Минздравсоцразвития РФ. Иммуногистохимическое исследование выполнено на кафедре патологической анатомии педиатрического факультета Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н.И. Пирогова Минздравсоцразвития РФ.

2. Результаты исследований и их обсуждение

Установлено, что одними из самых распространенных врожденных пороков сердца, встречающихся в изолированном и сочетанном виде, являются коарктация аорты и стеноз легочного ствола (20%).

У умерших от коарктации аорты, в результате снижения давления крови, поступающей в печеночный бассейн, выявлялась гипотония артерий и вен с атрофией их средней оболочки и развитием в них склероза и гиалиноза стенки. Синусоиды были расширены и малокровны. Гепатоциты подвергались дистрофии, а строма оказывалась склерозированной.

У умерших от стеноза легочного ствола, вследствие нарушения оттока крови от печени, наблюдался гипертонус печеночных артерий с гипертрофией и склерозом их стенки. Ветви воротной и печеночных вен, а также синусоиды оказывались резко переполненными кровью, что инициировало появление центролобулярных кровоизлияний, развитие атрофии и дистрофии печеночных клеток и заместительного склероза.

Таким образом, несмотря на существенное различие в характере гемодинамических расстройств, при рассматриваемых врожденных пороках сердца и адаптационных реакциях печеночных сосудов в ответ на эти нарушения, в печени с течением времени возникают универсальные патологические изменения, которые сводятся к развитию ангиосклероза, склероза стромы, а также атрофии и дистрофии паренхимы этого органа.

При изучении секционных случаев мы столкнулись со значительными трудностями в их оценке, что связано с разным возрастом умерших, массой их тела, полом, степенью нарушенной гемодинамики и разнородностью сопутствующей патологии. Это лишает возможности объединения соответствующих наблюдений в группы, последующего их сравнения и применения морфометрического исследования с целью объективизации выстроенных умозаключений. Следует также отметить, что использование аутопсийного материала практически лишает возможности применения гистоэнзимологического исследования с определением активности дыхательных ферментов. Кроме того, для прогноза продолжительности качества жизни больных с врожденными пороками сердца важны не только характер морфологических перестроек внутренних органов, но и возможность обратимости этих изменений. Изучить данный вопрос на секционном материале практически невозможно, что побудило нас обратиться к эксперименту.

Создание коарктации аорты и стеноза легочного ствола у щенков мы осуществляли с помощью дозированного сужения этих сосудов. По мере роста животных степень стенозирования аорты и легочного ствола достигала 75%. Таким образом, удавалось получить модели врожденных пороков сердца с характерными нарушениями гемодинамики в растущем организме, т.е. так, как это бывает у детей (С.В. Шорманов, 1985). Со временем часть компенсированных пороков переходят в стадию декомпенсацию.

Сразу после воспроизведения коарктации аорты давление крови поступающей к печени снижается с 85+5 до 50+7 мм рт. ст. (р<0,001), что приводит к падению гемодинамической нагрузки на стенки артерий этого органа и сопровождается уменьшением тангенциального напряжения их гладкой мускулатуры в 1,7 раза. В результате происходит снижение тонуса печеночных артерий с расширением их просвета. Вследствие падения функциональной нагрузки средняя оболочка печеночных артерий подвергается истончению в 1,5 раза (р<0,001), в основе которого лежит уменьшение количества и размеров лейомиоцитов. Установленные нами изменения в стадию компенсации экспериментального порока носят реактивно-приспособительный характер и способствуют приведению степени развития данной мускулатуры в соответствие с уровнем ее функционирования (С.В. Шорманов, 1985; И.К. Есипова, 1996). Гистохимические и иммуногистохимические исследования позволили нам получить доказательную базу для суждения о механизмах, лежащих в основе структурных изменений артерий и вен печени. Одновременно, с начинающейся гипотонией в бассейне этого органа и снижения нагрузки на его сосуды, наблюдается сокращение запасов гликогена в гладкой мускулатуре их медии. Кроме того, в ней уменьшается активность таких дыхательных ферментов, как сукцинатдегидрогеназа и цитохромоксидаза, обеспечивающих тканевое дыхание. Подобное явление, в условиях падения артериального давления, описано также С.В. Шормановым, А.В. Яльцевым (1997) и И.С. Шормановым (2007) в сосудах почек разного уровня ветвления при создании модели коарктации аорты у щенков. Кроме вышеотмеченного, нами выявлено подавление активности кислой фосфатазы миоцитов артерий.

Параллельно с падением давления в артериальном русле печени в условиях компенсированной коарктации, возникает гипотония и в разветвлениях воротной и печеночных вен, стимулирующая истончение их медии в 1,6 раза (р<0,001). Последнее связано, во-первых, с тем, что в адвентиции крупных вен проходят vasa vasorum, относящиеся к системе печеночной артерии. Тонус этих сосудов снижен, поэтому приток крови по ним к венам сокращен (В.Н. Староверов, 1974) Это вызывает ишемию их стенки и инициирует атрофические изменения гладкой мускулатуры. Во-вторых, недостаточный приток крови к печени, обусловленный падением артериального давления в аорте и чревном стволе при коарктации, приводит соответственно к понижению оттока венозной крови от этого органа. Ишемические изменения и уменьшение гемодинамической нагрузки на печеночные вены сопровождается истончением их стенки в 1,3 раза (р<0,001). В гладких миоцитах вен происходит значительное снижение содержания гликогена и активности ферментов.

Синусоиды и перисинусоидальные пространства, в ответ на уменьшение давления притекающей крови к печени, заметно расширяются.

Посредством гистохимии и иммуногистохимии, показано, что на фоне атрофии средней оболочки артерий печени определяется некоторое повышение концентрации гликозамингликанов и экспрессии гладкомышечного актина б-SMA. Последнее указывает на возрастание количества миофибробластов, способных продуцировать компоненты соединительной ткани и инициировать начало развития склероза (А.А. Горбунов, 2007; А.П. Киясов с соавт., 2008). Данные клетки сочетают в себе качества как фибробласта (синтез коллагена, преимущественно III типа) и гладкого миоцита (наличие миофиламентов, способность сокращаться). Переключение фенотипа фибробластов на миофибробласты обусловлено трансформирующим фактором роста TGF-B1 в связи с гемодинамическим повреждением сосуда, что проявляется экспрессией б-SMA и десмина (J.S. Swaney et al., 2005).

Наряду с первичными сосудистыми изменениями в печени структурной перестройке при коарктации аорты подвергаются и другие тканевые компоненты этого органа. При этом в гепатоцитах происходит сокращение содержания гликогена, ослабление активности дыхательных ферментов и кислой фосфатазы. Эти явления показывают преобладание катаболических процессов, угнетение не только, как показано нами, энергетического обмена, но и белково-синтетических процессов, приводящих к развитию постишемической атрофии. Электронная микроскопия гепатоцитов позволяет выявить признаки гидропической дистрофии, набухания митохондрий и частичной деструкции крист, а также дилатации канальцев эндоплазматического ретикулума. Подобные изменения связаны со снижением энергообеспечения клетки, обусловленной гипоксией (А.И. Струков, В.В. Серов, 1993; Д.С. Саркисов с соавт., 1997; В.В. Серов, М.А. Пальцев, 1998). Атрофически-дистрофические процессы в печени, при коарктации аорты в стадии компенсации, сопровождаются появлением первых признаков склероза в строме этого органа с увеличением ее удельной площади и нарастания содержания гликозамингликанов. В развитии склеротических изменений печени большую роль, наряду с обычными фибробластами, играют портальные миофибробласты, образующиеся в стенке печеночных артерий и синтезирующие компоненты экстрацеллюлярного матрикса (О.Я. Бабак, 2007; N. Kinman, C. Housset, 2002; S.T. Magness et al., 2004).

Создание у щенков модели компенсированного стеноза легочного ствола приводит к функциональной перегрузке правого желудочка сердца с повышением венозного давления в системе задней полой вены 94+8 до 150+9 мм вд. ст. (р<0,001), нарушением оттока крови от печени, расширением ветвей печеночных вен и реактивной рабочей гипертрофией их стенки в 2,6 раза (р<0,001) с увеличением в их лейомиоцитах содержания гликогена и активности ферментов. Затруднение оттока крови от печени создает угрозу нарушению циркуляции ее по системе синусоидов. В порядке адаптации к новой гемодинамической ситуации происходит рефлекторное сокращение гладкой мускулатуры печеночных артерий с повышением артериального давления 85+5 до 125+10 мм рт. ст. (р<0,001) и тангенциального напряжения их стенки в 1,4 раза (р<0,001). Значение данного рефлекса, который некоторыми исследователями обозначается как вено-артериальная реакция (И.К. Есипова с соавт.,1971), заключается в том, что при увеличении тонуса артерий просвет их уменьшается и сопротивление току крови возрастает (Ю.В. Постнов, 1995; М.Ю. Ситникова с соавт., 2000; В.В. Александрин, П.Н. Александров, 2002; Е.В. Шляхто с соавт., 2004; И.С. Шорманов, 2008; J.D. Imig, G.L. Anderson, 1991; A.M. Heagerty et al., 1993). Итогом роста тангенциального напряжения печеночных артерий является развитие комплекса сложных биохимических реакций в цитоплазме гладких миоцитов их медии. Он включает, выявленную нами, заметную активацию энзимов, накопление гликогена и усиление белково-синтетических процессов. Последнее является основой для морфометрически установленных гиперпластических и гипертрофических изменений циркулярной мускулатуры артериальных стенок с их утолщением в 1,3 раза (р<0,001). Как показывают исследования R.M. Day et al. (2006), большую роль в развитии гипертрофии гладкомышечных клеток выполняет серотонин, который связывается с рецепторами на их цитоплазматической мембране и способствует увеличению размеров этих клеток. Кроме того, важную роль в гипертрофии гладких миоцитов в сосудах играют такие биологические активные вещества как вазопрессин, эндотелин и ангиотензин-2. Последний обладает выраженным миогенным влиянием: стимулирует синтез ДНК и белка в мышечных клетках сосудов (В.Г. Флоря, Ю.Н. Беленков, 1996). Отмеченные выше изменения носят адаптационный характер, поскольку приводят к равновесию тонус и степень развития гладкой мускулатуры артерий. Установлено, что гипертрофии в 1,6 раза (р<0,001) подвергаются и стенки воротных вен. При этом в мускулатуре ветвей различного калибра возрастает активность ферментов и содержание гликогена. Возможно, это способствует сокращению не только артериального, но и венозного притока крови к печени. Это, по нашему мнению, является проявлением вено-венозной реакции. Следовательно, в приносящих сосудах нарастает сопротивление кровотоку, а в выносящих, создаются возможности для ограничения венозной регургитации, что уменьшает переполнение кровью микроциркуляторного русла и сохраняет гомеостаз.

В условиях стеноза легочного ствола в стадии компенсации, в сосудах печени нарастает количество гликозамингликанов и увеличивается экспрессия гладкомышечного актина б-SMA, отражающие склеротические потенции.

Реактивно-приспособительные и патологические изменения сосудов печени при компенсированном стенозе легочного ствола сказываются на состоянии паренхимы и стромы этого органа. При этом следует подчеркнуть, что в отличие от коарктации аорты, при которой более выражена атрофия печеночных клеток, в условиях стеноза легочного ствола преобладают дистрофические изменения. Они представлены гидропической и жировой дистрофией, что подтверждается не только гистологией и гистохимическим исследованием, но и данными электронной микроскопии. В частности, нами отмечено набухание митохондрий с частичной деструкции их крист и расширение канальцев эндоплазматического ретикулума. В цитоплазме гепатоцитов уменьшается содержание гликогена, активность сукцинатдегидрогеназы, цитохромоксидазы и кислой фосфатазы. Это обусловлено, как представлено в работах некоторых исследователей (С.В. Шорманов, 1985; И.С. Шорманов, 2009), суживавших легочный ствол в эксперименте, повышением в крови подопытных животных углекислого газа (гиперкапния) и снижения кислорода (гипоксия). В портальной строме выявляется увеличение ее удельной площади и нарастания концентрации гликозамингликанов, являющееся признаком фиброза.

Моделирование нами коарктации аорты и стеноза легочного ствола с течением времени приводит к развитию не только реактивно-приспособительных изменений стенок артерий и вен печени, но и увеличению в них количества и степени развития специализированных адаптационных структур. В приносящих сосудах (ветви печеночной артерии и воротной вены) мы относили к ним - интимальную и адвентициальную косопродольную мускулатуру, мышечно-эластические сфинктеры и полиповидные подушки артерий, а также интимальные мышечные пучки и различные виды клапанов вен; в выносящих сосудах (ветви печеночных вен) к адаптационным образованиям нами отнесены мышечные валики крупных венозных стволов.

Интимальная мускулатура представлена очаговым или охватывающим весь просвет артерии скоплением гладкомышечных клеток, локализующихся в его внутренней оболочке и имеющих косо-продольную ориентацию. Повышение тонуса данной мускулатуры, в сочетании с сокращением циркулярных гладких мышц медии, приводит к укорочению, скручиванию и гофрированию сосуда с образованием выступающих в его просвет подушкообразных структур. Такое подушечное зажатие в интраорганных артериях сопровождается уменьшением или полной блокадой кровотока как по ним, так и по дистально расположенным боковым ветвям; по вышерасположенным коллатералям кровоток усиливается. Результатом этих изменений гемодинамики является развитие ишемии одних долек и полнокровия других. Этот взгляд подтверждается и другими исследователями, свидетельствующими об асинхронности работы структурно-функциональных единиц печени (Э.Ш. Мамырбаева, 1980).

Мышечно-эластические сфинктеры представляют собой образования, располагающиеся в начальных отделах боковых ветвей, отходящих от более крупных артерий. Значение их в гемодинамике данных образований сводится к регуляции потоков крови, поступающих из магистральной артерии в боковую ветвь: при сокращении мускулатуры данных структур кровоток снижается или прекращается только в ветви, а при расслаблении - возобновляется. Уровень кровотока в магистральной артерии при этом меняется.

Полиповидные подушки имеют вид округлых или эллипсовидных образований, связанных тонкой ножкой со стенкой артерии. При сокращении мускулатуры подушки она напрягается и выступает в просвет артерии, снижая или прекращая кровоток, как по магистральному сосудистому стволу, в котором она находится, так и по начинающимся от него боковым ветвям (С.В. Шорманов, 1989; С.В. Шорманов с соавт., 2007). Эти структуры выключают кровоток на значительно большей территории органа, в отличие от интимальной мускулатуры или мышечно-эластических сфинктеров. Расслабление мускулатуры подушки приводит к тому, что она, подобно клапану, отодвигается потоком крови в сторону и не представляет для него существенного препятствия.

Под адвентициальной мускулатурой мы понимаем косо- и продольно расположенные лейомиоциты в наружной оболочке артерий. Пучки такой мускулатуры в адвентиции печеночных артерий, в отличие от артерий сердца, изученных С.В. Шормановым (1985), встречаются довольно редко и, если и выявляются, то преимущественно на уровне крупных и средних сосудов в местах их поворотов и отхождения коллатеральных ветвей. Мы полагаем, что мускулатура адвентиции не принимает значимого участия в изменении тонуса артерий, а роль их заключается в противодействии боковому давлению крови.

Таким образом, адаптационные структуры артерий печени, кроме адвентициальной мускулатуры, способствуют перераспределению потоков крови по внутриорганным артериям печени, в зависимости от потребности ее структурно-функциональных единиц. Последнее согласуется с данными других авторов, согласно которым артерии с ними представляют собой регуляторы органного кровотока (И.К. Есипова, 1982; С.В. Шорманов, 1985; С.В. Шорманов, А.В. Яльцев, 1996; И.С. Шорманов, 2004).

В перечисленных адаптационных образованиях артерий при длительно существующих компенсированных экспериментальных пороках изредка можно было наблюдать умеренные признаки склероза.

Интимальные мышечные пучки и клапаны воротных вен (пассивные и активные) играют важную роль в регуляции венозного кровотока в портальной системе. Функциональное значение пассивных и активных клапанов несколько отличается. Поскольку в основании первых структур нет гладкомышечных клеток, то они, видимо, являются пассивными регуляторами движения венозной крови, притекающей к печени. Клапаны второго типа, с гладкомышечным компонентом, способны активно влиять на местную гемодинамику.

Расположение описанных адаптационных образований соответствует местам бифуркации артерий и вен, а также участкам отхождения боковых ветвей. Это не случайно, поскольку именно в них сосудистая стенка испытывает большую нагрузку, чем другие ее зоны. Существование подобной силы приводит к травматизации эндотелия интимы, оседанию на ней тромбоцитов с последующим высвобождением фактора роста и миграцией гладкомышечных клеток из средней оболочки во внутреннюю (R. Ross, A. Vogel., 1978; A.W. Clowes et al., 1989; И.С. Шорманов, 2009).

Все адаптационные образования русла притока крови к печени, за исключением полиповидных подушек, выявляются и в сосудах печени контрольных животных. Однако, после создания искусственной коарктации аорты и стеноза легочного ствола, т.е. при различных расстройствах гемодинамики, число и степень их развития значительно возрастает, что проявляется на фоне выраженных структурных изменений сосудистых стенок в виде атрофии средней оболочки при первом пороке, и гипертрофии - при втором. Важно отметить, что качественно различные расстройства кровообращения, свойственные обсуждаемым порокам, сопровождаются появлением одних и тех же адаптационных структур. Следовательно, эти образования являются универсальными регуляторами органной гемодинамики. Об этом свидетельствуют в своих работах и другие исследователи, описывающие их в сосудистом бассейне самых различных органов (А.Д. Соболева, 1960; И.А. Зубов, О.Я. Кауфман, 1965; Т.А. Шмырева, 1966; А.М. Вихерт, 1966; Ю.Г. Алексеевских, 1967; В.Д. Садчиков, 1974; В.И. Мацуй, 1976; И.М. Байбеков, В.М. Ворожейкин, 1984; С.В. Шорманов, 1989; С.Г. Часовских, Л.М. Непомнящих, 1994; А.В. Яльцев, С.В. Шорманов, 1997; G. Conti, 1958; C. Velican, D. Velican, 1983).

В выносящих печеночных венах контрольных собак, нами и другими авторами, были найдены мощные мышечные пучки, играющие большое значение в депонировании крови у этих животных (И.К. Есипова с соавт, 1971; Л.А. Филипова, Г.Н. Тихонова, 1975; Е.В. Капустина, 1977; J.B. Gibson, 1959; H. Popper, F. Hutterer, 1970). Повышение тонуса их миоцитов приводит к закрытию просвета упомянутых сосудов и задержке крови в печени. Наоборот, снижение тонуса и расслабление мышечных пучков сопровождается высвобождением венозной крови из депо.

Как было сказано выше, при коарктации аорты снижается давление крови, поступающей к печени. В связи с этим, необходимости в задержке ее в бассейне этого органа нет, так как это привело бы к еще большему падению объема циркулирующей крови в органах брюшной полости, находящихся в области гипотензии. Поэтому, в условиях моделирования коарктации аорты развиваются атрофические изменения в валиках печеночных вен с уменьшением в их мускулатуре содержания гликогена и активности энзимов. Следует подчеркнуть, что такой степени развития сфинктерообразные печеночные вены выявляются только у собак. Выносящие вены человека не имеют подобных образований. Однако, А.С. Есболовым и С.Г. Ахметкалиевым (1987), изучавших сфинктерный механизм печеночных вен у человека, показано наличие в них продольных и циркулярных мышечных волокон, богатого эластического каркаса и клапаноподобных образований. Последнее позволяет считать их аналогами мышечных валиков у собак, хотя и менее развитыми.

Создание стеноза легочного ствола приводит к нарушению оттока крови от печени с расширением ветвей печеночных вен и утолщению их стенки. Кроме того, в отличие от упомянутой выше коарктации аорты, в целях предотвращения венозного застоя, наряду с вено-артериальной и вено-венозной реакциями, происходит выраженное увеличение размеров мышечных валиков вен крупных печеночных вен с резким возрастанием в них количества гликогена, активности дыхательных ферментов и кислой фосфатазы. Подобные гипертрофированные структуры способствуют сдерживанию венозного застоя, предохраняя синусоидальное русло печени от переполнения кровью.

Следовательно, но нашему мнению, роль адаптационных образований, расположенных в приносящем и выносящем сосудистом русле печени, принципиально разная. Мышечные структуры русла притока крови к печени переключают потоки крови в пределах различных сегментов этого органа в зависимости от его функциональной потребности, т.е. являются регуляторами местного органного значения. Образования русла оттока крови от этого органа, в виде валиков крупных печеночных вен, оказывают как местное, так и системное воздействие на гемодинамику. Это связано с тем, что они способны депонировать в печеночном бассейне достаточно большое количество крови, поддерживая на постоянном уровне объем ее, циркулирующей в большом круге.

Структурные изменения различных тканевых компонентов печени в наших экспериментах существенно отличаются при компенсированных и декомпенсированных пороках, что напрямую связано с различием в уровне гемодинамических расстройств. Однако истощение адаптационных резервов при создаваемых нами моделях развивается у щенков с такой же степенью сужения сосудов. Последнее свидетельствует о том, что для возникновения декомпенсации сердечной деятельности принципиально важной является индивидуальная реакция животного на моделирование того или иного порока.

Декомпенсированная коарктация аорты проявляется развитием левожелудочковой сердечной недостаточности, которая сопровождается венозным застоем крови в малом круге кровообращения с последующим появлением признаков отека легких. Снижение ударного и минутного объема левого сердца приводит к еще большему, чем в стадию компенсации, уменьшению артериального давления крови с 50 до 45 мм рт. ст. (р>0,05), притекающей к печени и резкому падению тангенциального напряжения гладкой мускулатуры артерий этого органа. Снижение функциональной нагрузки, а также усиливающаяся гипоксия, способствуют еще большему снижению тонуса печеночных артерий и ветвей воротной вены с развитием атрофических изменений в их средней оболочке в 1,1 раза (p<0,05). В основе этого истончения лежит уменьшение числа и размеров лейомиоцитов, сокращение в них количества гликогена, активности дыхательных ферментов и кислой фосфатазы. Угнетение энергетического обмена параллельно сочетается и с падением белкового обмена. Наряду с этим, по данным О.Я. Кауфмана с совт. (1981), при хронической гипотензии в гладкомышечных клетках наблюдается исчезновение везикул и отростков, содержащих лизосомальные ферменты. При их дефиците у животных с гипотензией происходит высвобождение ферментов в мышечную оболочку, что способствует ее истончению. Недостаточность левых камер, приводя к застойным явлениям в легких, сопровождается также нарушением сократительной функции и правого сердца. Поэтому у всех животных в стадии декомпенсации коарктации аорты отмечается повышение венозного давления, расширение печеночных вен и синусоидов. Наряду с гипотонией сосудов русла оттока от печени происходит прогрессирующее истончение их средней оболочки в 1,1 раза (p<0,05), уменьшение количества гликогена и активности энзимов в ней.

При декомпенсированном стенозе легочного ствола, на фоне нарастающей правожелудочковой недостаточности и прогрессирующего повышения венозного давления с 150+9 до 190+10 мм вд. ст. (р<0,001), усиливается не столько гипоксия, сколько гиперкапния (С.В. Шорманов, 1985; И.С. Шорманов, 2009), которая приводит к подавлению адаптационной гипертензивной реакции с расслаблением и истончением стенок приносящих (артерии и ветви воротной вены) и выносящих (печеночные вены) сосудов печеночного бассейна в 1,6, 1,8 и 3,4 раза (р<0,001). В сосудах печени наблюдается уменьшение количества и размеров гладких миоцитов, угнетение в них активности дыхательных энзимов, кислой фосфатазы и содержания гликогена. В результате этого, происходит срыв ранее закрепленных вено-артериальной и вено-венозной сосудистых реакций, что вызывает переполнение кровью синусоидов печени с развитием хронического венозного полнокровия и типичными проявлениями этого состояния со стороны других тканевых структур этого органа.

Сосудистые перестройки при моделируемых пороках, а также нарастание гипоксии при декомпенсированной коарктации и гиперкапнии при декомпенсированном стенозе, приводят к грубым деструктивным изменениям паренхимы печени в виде гидропической и жировой дистрофии. На ультраструктурном уровне выявляется тотальная вакуолизация эндоплазматического ретикулума, набухание митохондрий с разрывами их мембран и вымыванием матрикса. При обоих пороках хорошо заметна, даже на светооптическом уровне, атрофия печеночных клеток. Она подтверждается и данными стереометрического анализа. В гепатоцитах отмечается резкое угнетение активности ферментных систем и снижения содержания гликогена.

При нарастании хронической гипоксии и гиперкапнии, наряду с падением тонуса сосудов, ослабляется пролиферативная и миграционная способность миоцитов, что установлено в работах ряда авторов (И.С. Шорманов, 2004; Z. Wang, D. Wu, H.V. Vinters, 2002). Наши исследования показывают, что при декомпенсированной коарктации аорты и стенозе легочного ствола численность артерий с адаптационными структурами существенно меньше, чем в стадию компенсации этих пороках. Снижение концентрации кислорода и повышение содержания в крови собак углекислоты играет роль и в расслаблении мышечных валиков печеночных вен с развитием в них атрофии.

Несмотря на значительную разницу в гемодинамических нарушениях при экспериментальной коарктации аорты и стенозе легочного ствола в стадию декомпенсации, во многом похожими становятся патологические изменения сосудов печени. Так, с течением времени, в средней оболочке артерий и вен печени развивается грубый склероз и гиалиноз, что подтверждается увеличением содержания гликозамингликанов и экспрессии б-SMA.

Источником появления в медии артерий гликозамингликанов и коллагеновых волокон являются лейомиоциты (М.Н. Гуревич, С.А. Берштейн, 1972; А.В. Яльцев, 1992). Z. Iurukova (1989) и ряд других авторов доказали, что в сосудах имеются два типа гладкомышечных клеток. Миоциты первого типа (контрактильные) принимают активное участие в сократительных реакциях. В цитоплазме их есть соответствующий анатомический субстрат в виде большого количества миофибрилл. Лейомиоциты второго типа (синтетические) имеют структуру синтетически активных клеток. Цитоплазма их снабжена хорошо развитым везикулярным аппаратом. Они способны продуцировать компоненты соединительной ткани в виде коллагеновых фибрилл и основного аморфного вещества, в том числе и гликозамингликаны (А.С. Кондер, Р.С. Орлов, 1978; Ю.Л. Перов,1980; В.А. Нагорнев, 1988; В.Р. Бабаев с соавт., 1990; Eskin, 1981; S.L. Grotendorst et al., 1981; H.Imai 1985; A. Kadar, S. Bjorkerud, 1985). В настоящее время доказано, что высокими фибропластическими свойствами обладают миофибробласты стенки сосудов, способные синтезировать протеины экстрацеллюлярного матрикса и фибриллы коллагена I и III типов (А.А. Горбунов, 2007; А.П. Киясов с соавт., 2008).