Микрометрические изменения стенок крупных артерий в условиях нарушенного углеводного обмена

Размещено на http://allbest.ru

Микрометрические изменения стенок крупных артерий в условиях нарушенного углеводного обмена

М.Г. Федорова, Н.С. Аверкин, И.В. Латынова,

Е.А. Харитонов, Е.В. Пивоваров

Аннотация

Актуальность и цели. Основными причинами смертности населения в России, а также во всех развитых странах мира остаются сердечно-сосудистые заболевания. Риск развития заболеваний сердца и сосудов связан с воздействием на организм человека классических кардиоваскулярных факторов.

Целью работы явилось исследование микрометрических показателей сосудистой стенки в условиях нарушенного углеводного обмена.

Материалы и методы. Исследовали артерии от 35 умерших в возрасте от 25 до 45 лет (мужчины) и до 55 лет (женщины). Время наступления смерти - не более 24 ч. На уровне брюшной аорты, а также в местах отхождения общей сонной артерии слева и справа отрезались визуально «чистые» участки размером 3-4 см. Исследовали следующие микрометрические показатели: толщину внутренней и средней оболочек (на увеличении в 40 раз); процент эластических волокон на единицу площади; процент гладкомышечных клеток на единицу площади (на увеличении в 400 раз).

Результаты. Выявлены изменения толщины стенок артерий и соотношения эластического и гладкомышечного компонентов на единицу площади.

Выводы. Полученные микрометрические данные демонстрируют изменения в структуре стенок крупных сосудов, связанные с нарушением углеводного обмена.

Ключевые слова: морфометрия, стенки артерий, кардиоваскулярная патология.

Abstract

Micrometric changes of the walls of large arteries in the conditions of impaired carbohydrate metabolism

M. G. Fedorova, N. S. Averkin, I.V. Latynova, E. A. Kharitonov, E. V. Pivovarov

Background. The main causes of mortality in Russia, as well as in all developed countries of the world remain cardiovascular diseases (CVD). The risk of heart and vascular diseases is associated with the impact of classical cardiovascular factors on the human body. The aim of the work was to study the micrometric parameters of the vascular wall in conditions of impaired carbohydrate metabolism.

Materials and methods. Arteries from 35 deceased people at the age of 25 to 45 years old (men) and up to 55 years old (women). Time of death is no more than 24 hours. At the level of the abdominal aorta, as well as in the places of departure of the common carotid artery on the left and right, visually "clean" areas of 3-4 cm were cut off. The following micrometric parameters were studied: the thickness of the inner and middle layers (at magnification of 40 times); the percentage of elastic fibers per unit area; the percentage of smooth muscle cells per unit area (at an magnification of 400 times).

Results. Changes in the wall thickness of arteries and the ratio of elastic and smooth muscle components per unit area were revealed.

Conclusions. The obtained micrometric data demonstrate changes in the structure of the walls of large vessels associated with impaired carbohydrate metabolism.

Keywords: morphometry, arterial walls, cardiovascular pathology.

Введение

Основными причинами смертности населения в России, а также во всех развитых странах мира остаются сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ). В последнее десятилетие такая ситуация складывается и в некоторых развивающихся странах. Предполагается, что к 2030 г. мировая летальность от кардиоваскулярной патологии, прежде всего среди мужского населения, возрастет с 18 до 24 млн [1]

Риск развития заболеваний сердца и сосудов определяется множественными хорошо изученными на сегодня состояниями. В их числе табачная зависимость, ожирение с атерогенной дислипидемией и гиперхолестеринемией, гиподинамия и сахарный диабет. В организме человека указанные факторы приводят к структурно-функциональным изменениям сосудистой системы.

Морфология артериальной стенки крупных сосудов меняется в сторону дезорганизации эластических волокон с образованием нерастворимого «жесткого» коллагена [2]. Кроме того, происходит кальцификация средней и внутренней оболочек сосуда, гладкомышечные клетки (ГМК) медии пролиферируют и мигрируют в интиму, синтезируя коллаген, эластин и протеогликаны.

Параллельно этому повреждение эндотелия приводит к его порозности и возникновению отека субэндотелиального пространства [3]. Утолщение комплекса интима-медиа - результат перечисленных морфологических изменений в стенке, оно является абсолютным признаком риска развития тяжелых кардиоваскулярных проблем.

Возраст - немодифицируемый фактор риска сердечной патологии. От 20 до 90 лет толщина комплекса интима-медиа артериальной стенки увеличивается в 2-3 раза, что создает основу для атерогенеза в аорте и ее ветвях. Несмотря на то что клеточные и биохимические процессы внутри диффузно утолщенной интимы напоминают атеросклеротические, они должны рассматриваться только как возрастные изменения [4]. Естественное старение сосудов ускоряется при воздействии на организм указанных выше состояний, увеличивая риск сердечно-сосудистых осложнений уже в молодом возрасте - синдром раннего сосудистого старения (Early Vascular Aging - EVA-синдром) [5].

Целью данной работы является исследование микрометрических показателей сосудистой стенки в условиях нарушенного углеводного обмена.

Материалы и методы

Исследование артерий проводилось на 35 трупах, умерших в возрасте от 25 до 45 лет (мужчины) и до 55 лет (женщины) в Пензенской области. При этом учитывалось время наступления смерти - не более 24 ч. Опытная группа (п = 17) сформировалась на основании постмортального биохимического анализа крови, в котором было выявлено повышение уровня сахара. В среднем повышение сахара в крови определялось значениями 9,92 ± ± 1,2 ммоль/л. В контрольной группе среднее содержание сахара в крови было 4,42 ± 0,48 ммоль/л. Забор биологического материала проводился в Областном бюро судебно-медицинской экспертизы в ходе текущей секционной работы. На уровне брюшной аорты, а также в местах отхождения общей сонной артерии слева и справа отрезались визуально «чистые» участи размером 3-4 см. Из парафиновых блоков изготавливали срезы толщиной 7-8 мкм, окрашивали гематоксилином-эозином. Светооптическое исследование срезов проводили с помощью микроскопа фирмы Carl Zeiss под увеличением в 40 и 400 раз. Морфометрическое исследование выполняли с использованием программ Axiovision и ImageTool v.3.0. На микрофотографиях исследовали:

- толщину внутренней и средней оболочек (на увеличении в 40 раз);

- процент эластических волокон на единицу площади;

- процент гладкомышечных клеток на единицу площади.

Для исследования процентного соотношения гладких миоцитов и волокнистого компонента средней оболочки на микрофотографиях (увеличение в 400 раз) использовали методику с наложением сетки из равноудаленных точек (рис. 1, 2). Результаты подсчетов заносили в специально разработанный протокол исследования, обрабатывали вариационно-статистическими методами. Достоверными считали различия при 95 % пороге вероятности (p < 0,05).

Рис. 1. Обзорный гистологический препарат общей сонной артерии слева под увеличением в 40 раз

Рис. 2. Средняя оболочка общей сонной артерии слева, подсчет гладкомышечных клеток с использование сетки из равноудаленных точек

Результаты и обсуждение

Анализ гистологических и морфометрических данных продемонстрировал различия показателей сосудистой стенки в группах контроля и опыта. Различалась толщина внутренней и средней оболочек артерий, а также имелись различия в соотношении эластических волокон и гладкомышечных клеток, их процентном содержании на единицу площади. Наиболее значительные изменения выявлены в стенке аорты. Общие сонные артерии слева и справа показали менее выраженные значения. Толщина интимы и медии измерялась не в комплексе, а по слоям, что продемонстрировало более наглядные изменения (табл. 1).

Таблица 1

Толщина внутренней и средней оболочек сосудов

Из табл. 1 видно, что толщина внутренней и средней оболочек стенок сосудов в опытной группе больше, чем в группе контроля. Наиболее выраженные изменения были выявлены в аорте. Так, толщина интимы аорты в контрольной группе составила 68,95 ± 5,70 мкм, в группе опыта - 181,33 ± ± 27,67 мкм. Толщина медии аорты увеличилась с 273,14 ± 13,00 до 376,65 ± 28,57 мкм в контрольной и опытной группах соответственно. Толщина интимы и медии общих сонных артерий в группе с нарушенным углеводным обменом также отличалась большими значениями в сравнении с группой контроля. Интима правой общей сонной артерии в группе с нормальным содержанием сахара крови составила 33,74 ± 4,74 мкм, в опытной группе - 50,61 ± 4,96 мкм.

Толщина внутренней оболочки левой общей сонной артерии увеличилась с 38,83 ± 4,57 до 46,34 ± 2,95 мкм в контрольной и опытной группах соответственно. Толщина медии правой сонной артерии в контрольной группе составила 194,54 ± 12,86 мкм. Данный показатель в опытной группе - 227,27 ± 18,26 мкм. Изменения средней оболочки левой сонной артерии оказались незначительными - 204,59 ± 11,66 мкм в группе контроля и 231,14 ± 15,35 мкм в опытной группе. Соотношения эластических волокон (ЭВ) и гладкомышечных клеток также имели различия в группах (табл. 2). кардиоваскулярный сердце артерия улеводный

Таблица 2

Соотношения эластических волокон и гладких миоцитов средней оболочки

В аорте в группе контроля на единицу площади ГМК приходилось 65,39 ± 1,8 %, в группе сравнения - 34,56 ± 1,23 %. На участке правой общей сонной артерии величина ГМК в группе контроля составляла 40,98 ± 2,22 %, в группе сравнения - 24,57 ± 0,14 %.

На участке левой общей сонной артерии величина ГМК в группе контроля составляла 35,08 ± 0,94 %, в группе сравнения - 22,05 ± ± 0,06 %.

На долю эластических волокон в группе контроля приходилось соответственно в аорте 34,61 ± 1,6 %, в группе сравнения - 74,91 ± 1,32 %.

На участке правой общей сонной артерии величина ЭВ в группе контроля составляла 58,97 ± 4,11 %, в группе сравнения - 75,4 ± 0,19 %.

На участке левой общей сонной артерии величина ЭВ в группе контроля составляла 64,92 ± 1,73 %, в группе сравнения - 76,17 ± 1,13 % (рис. 3).

Рис. 3. Соотношение ГМК и ЭВ на единицу площади

Полученные нами микрометрические данные демонстрируют изменения в структуре сосудистых стенок аорты, общей сонной артерии слева и справа, связанные с нарушением углеводного обмена. Выявлены различия в толщине стенок артерий, а также в соотношении эластического и гладкомышечного компонентов на единицу площади.

Заключение

Нарушения углеводного обмена значительно изменяют гистоархитектонику сосудистой стенки. Для более полноценного анализа необходимо выделить подгруппы по половому признаку. К тому же требуется сравнить указанные изменения с контрольной группой старшего возраста для выявления признаков преждевременного старения артериальной стенки. Необходимы и более специфичные методы исследования - гистохимические, иммуногисто-химическое, а также молекулярно-генетические.

Библиографический список

1. Чазова, И. Е. Опыт борьбы с сердечно-сосудистыми заболеваниями в России / И. Е. Чазова, Е. В. Ощепкова // Аналитический вестник Совета Федерального собрания РФ. - 2015. - № 44. - С. 4-8.

2. Kusche-Vihrog, K. Salt controls endothelial and vascular phenotype / K. Kusche- Vihrog, B. Schmitz, E. Brand // Pflьgers Archiv. - 2015. - Vol. 467. - P. 499-512. - DOI 10.1007/s00424-014-1657-1

3. Значение окислительного стресса в механизмах старения артериальной стенки / Н. С. Аверкин, И. В. Латынова, М. Г. Федорова, Д. Г. Чудаева, Ж. С. Вишнякова, Е.В. Пивоваров, А. Д. Самарцев // Современные проблемы науки и образования. - 2018. - № 6. - URL: http://science-education.ru/ru/article/view7id = 28240 (дата обращения: 20.02.2019).

4. Драпкина, О. М. Сосудистый возраст как фактор риска сердечно-сосудистых заболеваний / О. М. Драпкина, М. В. Фадеева // Артериальная гипертензия. - 2014. - Т. 20, № 4. - C. 224-231.

5. Nilsson, P. M. Early vascular ageing and hypertension - A new model for understanding cardiovascular risk / P. M. Nilsson // Curr. Hypertens. Rev. - 2007. - № 3. - P. 133-136.

References

1. Chazova I. E., Oshchepkova E. V. Analiticheskiy vestnik Soveta Federal'nogo so- braniya RF [Analytical bulletin of the Council of the Federal Assembly of the Russian Federation]. 2015, no. 44, pp. 4-8. [In Russian].

2. Kusche-Vihrog K., Schmitz B., Brand E. Pflьgers Archiv [Pflьgers archive]. 2015, vol. 467, pp. 499-512. DOI 10.1007/s00424-014-1657-1

3. Averkin N. S., Latynova I. V., Fedorova M. G., Chudaeva D. G., Vishnyakova Zh. S., Pivovarov E. V., Samartsev A. D. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education]. 2018, no. 6. Available at: http://science- education.ru/ru/article/view?id = 28240 (accessed Febr. 20, 2019). [In Russian]

4. Drapkina O. M., Fadeeva M. V. Arterial'naya gipertenziya [Arterial hypertension]. 2014, vol. 20, no. 4, pp. 224-231. [In Russian]

5. Nilsson P. M. Curr. Hypertens. Rev. 2007, no. 3, pp. 133-136.

Размещено на Allbest.ru