Взаимосвязь между отдельными морфометрическими параметрами артериальной стенки и их зависимость от возраста

Размещено на http://www.allbest.ru/

Взаимосвязь между отдельными морфометрическими параметрами артериальной стенки и их зависимость от возраста

Н. С. Аверкин

М. Г. Федорова

И. В. Латынова

А. П. Столяров

Е. А. Харитонов

Аннотация

Актуальность и цели. Сердечно-сосудистые заболевания являются одной из ведущих причин смерти во всем мире. Поэтому вопрос их профилактики остается одним из наиболее острых в медицине. Цель исследования - изучить особенности морфометрических параметров артериальной стенки, их взаимосвязи и зависимость от возраста.

Материалы и методы. Исследованы сонные артерии, полученные от 106 умерших в возрасте от 19 до 95 лет без выявленных при жизни или на аутопсии хронических заболеваний, в том числе сердечно-сосудистых. Выделены отдельные морфометрические показатели, которые соотносятся с применяемыми в клинической практике с помощью методов ультразвукового исследования.

В том числе наружный (Он) и внутренний диаметры (Ов), площадь поперечного сечения артериальной стенки (5), площадь артериальной стенки по наружному (5дн) и внутреннему (5а) диаметрам, толщина комплекса интима-медиа (ТКИМ). Проводилась оценка наличия и площади атеросклеротического поражения, вычислялись индексы Вогенворта (Щ и Керногана (К). Исследовались удельный объем гладких миоцитов медии (УОГМК) и коэффициент извилистости эластических окончатых мембран (фОЭМ). Окрашивание артерий выполнено с применением гематоксилина и эозина и методом Вейгерт - Ван-Гизона.

Результаты. Структурные изменения сосудистой стенки выявляются уже в молодом возрасте. Утолщенный комплекс интимы-медии в младшей группе (36,57 ± 7,77 года) выявлен у 11 %, в старшей группе (71,04 ± 13,45 года) - у 36 %. Наличие атеросклеротических поражений в младшей группе определено у 22 %, в старшей - у 60 %. ТКИМ и площадь атеросклеротической бляшки взаимосвязаны между собой в обеих возрастных группах. В группах выявлены связи указанных маркеров с отдельными морфометрическими показателями. Наиболее сильную зависимость от возраста продемонстрировали внутренняя оболочка сосудов (г = 0,745, р < 0,05) и площадь атеросклеротического поражения (г = 0,684, р < 0,05).

Выводы. Полученные данные подтверждают, что ремоделирование сосудистой стенки может начаться в уже в молодом возрасте. Все морфометрические параметры имеют связь с возрастом. Многие морфометрические параметры имеют статистически значимую связь с маркерами атеросклероза.

Ключевые слова: морфометрия, артериальная стенка, атеросклероз, раннее старение.

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

THE INTERRELATION BETWEEN THE INDIVIDUAL

MORPHOMETRIC PARAMETERS OF THE ARTERIAL

WALL AND THEIR DEPENDENCE ON AGE

Abstract

Background. Cardiovascular disease is one of the leading causes of death worldwide. Therefore, the issue of their prevention remains one of the most acute in medicine. The purpose of the study is to study the features of morphometric parameters of the arterial wall, their relationship and dependence on age.

Materials and methods. The carotid arteries obtained from 106 people who died between the ages of 19 and 95 without the chronic diseases detected during life or autopsy, including the cardiovascular diseases, were examined. The individual morphometric indexes are identified that correlate with those used in clinical practice using ultrasound methods. Including external and inner diameters, the crosssectional area of the arterial wall, the area of the arterial wall by external diameter and inner, the thickness of the intima-media complex, the evaluation of the presence and area of atherosclerotic lesion, Vogenvort index and Kernogan index. The specific volume of media smooth muscle cells and the tortuosity coefficient of the elastic fenestrated membranes were also studied. The arterial staining was performed using hematoxylin-eosin and the Weigert-van Gieson method.

Results. The structural changes in the vascular wall are detected at a young age.

The thickened intima-media complex was found in 11 % of the younger group (36,57 ± 7,77 years old), and in 36 % of the older group (71,04 ± 13,45 years old).

The presence of the atherosclerotic lesions in the younger group was determined in 22 %, in the older group-in 60 %. These markers are correlated in both age groups.

The correlations between the individual morphometric indexes were identified in the groups. The area of atherosclerotic lesion (r = 0,745, p < 0,05) and the crosssectional area of the arterial wall (r = 0,684, p < 0,05) showed the high dependence on age.

Conclusion. The obtained data confirm that vascular wall remodeling can begin at a young age. The age-related structural changes in the arterial wall should be distinguished from atherosclerotic lesions. However, their early development can lead to the growth of atherosclerotic plaques in the future.

Keywords: morphometry, arterial wall, atherosclerosis, early aging.

Введение

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) являются одной из ведущих причин смерти во всем мире [1]. Поэтому вопрос их профилактики остается одним из наиболее острых в медицине. Возраст при этом считается основным фактор риска ССЗ, приводящим к необратимым изменениям в артериальной стенке, которые способствуют развитию кардио-васкулярных катастроф. Однако окончательное понимание изменений артериальной стенки при старении организма еще не достигнуто [2]. На изменения сосудистой стенки, помимо возраста, оказывает большое влияние образ жизни. Поэтому общее старение артерий касается людей и младшего возраста. Так, у лиц молодого возраста можно выявить изменения, которые более характерны для старшей возрастной группы [3]. Для исследования структурных изменений артерий в разных возрастных группах мы выделили морфометрические параметры, которые соотносятся с теми, что применяются в клинической практике методами ультразвукового исследования. С учетом того что в настоящее время измерение отдельных слоев интимы и медии невозможно - применение морфологических методов представляется весьма актуальным. Микроскопические исследования раннего старения сосудов практически не проводились.

Глубокие знания в этой области могут быть полезными в изучении и профилактике факторов риска развития сердечно-сосудистых заболеваний.

Таким, образом, целью нашего исследования стало изучение особенностей морфометрических параметров артериальной стенки, их взаимосвязей между собой и зависимости от возраста.

Материалы и методы

Исследование одобрено локальным этическим комитетом Пензенского государственного университета, протокол № 2 от 11.10.2019. Исследованы сонные артерии, полученные от 106 умерших насильственной смертью в возрасте от 19 до 95 лет. Из них 74 мужского пола и 32 - женского. Основываясь на том, что фактором риска ССЗ считается возраст у мужчин 45 лет и старше, а у женщин 55 лет и старше, были выделены две возрастные группы. Группу 1 (мужчины < 45 лет, женщины < 55 лет) составили 56 умерших (средний возраст 36,57 ± 7,77 года), группу 2 составили 50 умерших (средний возраст 71,04 ± 13,45 года) [4].

В ходе аутопсии проводилось измерение наружного диаметра (Он, мм) и внутреннего диаметра (Дв, мм) сонных артерий при помощи электронного штангенциркуля, высчитывался радиус просвета (r, мкм).

Фрагменты общей сонной артерии справа и слева фиксировались в 10 % формалине, затем обрабатывались по стандартной методике с дальнейшим обезвоживанием и заливались в парафин. Срезы с парафиновых блоков окрашивали гематоксилином и эозином и методом Вейгерт - Ван Гизона. На поперечно ориентированных срезах сосудов с использованием программ AxioVision release 4.8.2, NIH ImageJ и на соответствующем увеличении измеряли: толщину стенки каротидных артерий (h, мкм), толщину интимы (мкм), медии (мкм), толщину комплекса интима-медиа (ТКИМ). Утолщением считалось ТКИМ > 0,9 мм. По полученным результатам высчитывали: площадь поперечного сечения артериальной стенки 5сеч (мм2), площадь по внутреннему (БДв, мм2) и наружному (S^, мм2) диаметрам. С помощью сетки из равноудаленных точек определяли удельный объем гладкомышечных клеток (УОГМК, %) средней оболочки артерий. Проводился подсчет коэффициента извилистости (ф) эластических окончатых мембран. Кроме того, рассчитывали индексы Вогенворта ( W) и Керногана (K).

Результаты морфометрических исследований представляли в форме среднего значения со стандартным отклонением (M± SD). Распределение во всех группах было близко к нормальному. Анализ данных проводился с использованием программы IBM SPSS Statistics v.25. При сравнении групп между собой использовали /-критерий Стьюдента (при его правомерности согласно критерию равенства дисперсий Ливиня) и Д-критерий Манна-Уитни. Различия считали достоверными при p < 0,05. Взаимосвязи морфологических данных определяли с использованием непараметрического коэффициента корреляции Спирмена. Сила связи оценивалась г от ±0,7 до ±1 - сильная, от ±0,3 до ±0,699 - средняя и от 0 до ±0,299 - слабая. Для анализа частот использовался анализ таблиц сопряженности с применением точного критерия Фишера. Уровнем статистической значимости принималось р < 0,05.

Результаты и обсуждение

Наибольший наружный диаметр сонных артерий был отмечен в группе 2 (в среднем 7,73 ± 0,77 мм), в группе 1 он был меньше на 11 % (р < 0,05). Внутренний диаметр сонных артерий в группе 2 имел значение в среднем 5,86 ± 0,69 мм, в группе 1 он был меньше лишь на 7 % (р < 0,05). Радиус артерий в группе 2 (в среднем 2,91 ± 0,35 мм) соответственно был выше на 7 % (р < 0,05), чем в группе 1.

Параметры площадей сосудистой стенки продемонстрировали статистически значимое увеличение в группе 2. Площадь артерий по наружному диаметру - на 19 % (р < 0,05), площадь по внутреннему диаметру - на 12 % (р < 0,05) и площадь поперечного сечения артерий - на 29 % (р < 0,05) больше, чем в группе 1 (в среднем 38,17 ± 12,78 мм2; 24 ± 10,06 мм2 и 14,16 ± 4,82 мм2 соответственно).

В группе 2 такие показатели, как ТКИМ > 0,9 мм (36 % случаев), наличие атеросклеротических бляшек (АСБ) (60 % случаев), встречались чаще, чем в группе 1 (11 % случаев, р < 0,05 и 21 % случаев, р < 0,05). Стоит отметить, что утолщение артериальной стенки в группах наблюдалось реже, чем наличие АСБ (рис. 1).

а)

Рис. 1. Гистологическая характеристика каротидных сосудов: а - нормальная артериальная стенка; б - видимое утолщение внутренней и средней оболочек артериальной стенки; в - атеросклеротическая бляшка. Окраска гематоксилином и эозином. х10

Рис. 1. Окончание

Указанные параметры между группами имели статистически значимые различия. Наибольшая толщина комплекса внутренней и средней оболочек сонных артерий наблюдалась в группе 2 (в среднем 845,95 ± 142,93 мкм), в группе 1 данная величина была меньше на 14 % (р < 0,05). Максимально занимаемая атеросклерозом площадь сосудов отмечалась в группе 2 (в среднем 46,66 ± 15,16 %), в группе 1 была меньше на 46 %

В нашем исследовании наблюдалось, что увеличение ТКИМ происходило прежде всего за счет увеличения толщины внутренней оболочки артерий (в среднем 165,6 ± 69,26 мкм в старшей группе). Так, в группе 1 толщина интимы артерий на поперечном срезе была меньше на 42 % (р < 0,05). Средняя оболочка артерий в группе 1 (среднее значение 625,13 ± 124,16 мкм), в свою очередь, была тоньше на 9 % (р < 0,05).

Коэффициент извилистости окончатых эластических мембран в группе 2 составлял 0,82 ± 0,11, в группе 1 был меньше на 6 % (р < 0,05). При этом удельный объем гладкомышечных клеток средней оболочки сонных артерий в группе 2 оказался меньше на 46 % (р < 0,05), чем в группе 1 (в среднем 8,86 ± 2,26 %).

Показатели, отражающие пропускную способность артерий в группе 2 - индексы Вогенворта (0,8 ± 0,26) и Керногана (0,35 ± 0,09) - увеличивались на 22 и 23 % соответственно (р < 0,05) по сравнению с группой 1.

В корреляционном анализе исследовали связи ТКИМ, атеросклеротического поражения каротидных артерий с остальными морфометрическими параметрами, так как они представляют наибольший интерес с точки зрения риска развития сердечно-сосудистых катастроф. Была изучена взаимосвязь всех параметров с возрастом. Результаты представлены в табл. 1. Поскольку такие параметры, как площадь по внутреннему и наружному диаметрам артерий полностью совпадали с результатами корреляций аналогичных диаметров, в тексте они не указывались.

Результаты корреляционного анализа Спирмена (г)

Таблица 1

Примечание. * р < 0,05 - статистически достоверные корреляции.

Отмечается, что все параметры имели связь с возрастом. Наиболее выраженная взаимосвязь наблюдалась с толщиной интимы, площадью атеросклеротического поражения, ТКИМ, площадью поперечного сечения каротидных сосудов. Удельный объемом гладкомышечных клеток средней оболочки имел статистически достоверную обратную отрицательную связь с возрастом.

ТКИМ и площадь АСБ имели следующие значимые корреляции: в группе 2 наблюдалась обратная отрицательная связь с внутренним диаметром и радиусом просвета артерий. С площадью поперечного сечения артериальной стенки была выявлена взаимосвязь обоих параметров в обеих возрастных группах. В группе 2 связь была более выраженной. Сила связи с толщиной внутренней и средней оболочек оказалась различна. С медией ТКИМ имела большую по силе связь, чем с интимой в обеих возрастных группах. В обеих группах КИМ и площадь АСБ были достоверно взаимосвязаны.

Коэффициент извилистости ОЭМ продемонстрировал статистически значимую связь с ТКИМ и площадью АСБ только в старшей возрастной группе. Удельный объем гладкомышечных клеток средней оболочки имел достоверную прямую положительную связь с ТКИМ в группе 1, а в группе 2 - с ТКИМ и площадью АСБ обратную отрицательную. Индексы Вогенворта и Керногана статистически значимо коррелировали с указанными выше параметрами только в группе 2.

Полученные нами данные соотносятся с работами других исследователей, которые изучали изменения артериальной стенки у людей разного возраста, не страдающих ССЗ [5]. В нашем исследовании также выявлено, что структурная перестройка артерий чаще наблюдается в старшем возрасте, однако указанные изменения встречаются уже в молодом возрасте в условиях отсутствия прямой сосудистой патологии.

Соотнося сумму толщины внутренней и средней оболочек с клиническими критериями факторов риска ССЗ (ТКИМ > 0,9 мм), мы также выявили, что в данном значении в группе более молодого возраста (36,57 ± 7,77 года) утолщенный комплекс интима-медиа встречался у 6 умерших, а наличие атеросклеротических бляшек было выявлено у 12 из группы. Это, в свою очередь, соотносится с теорией раннего сосудистого старения [6].

Полученные нами результаты корреляционного анализа также соответствуют современным представлениям о ремоделировании сосудистой стенки [7, 8]. Взаимосвязь между ТКИМ и площадью атеросклеротического поражения вполне закономерна, поскольку ТКИМ считается надежным маркером атеросклероза. Связь эта обусловлена изменением клеточного состава сосудистой стенки и перестройкой внеклеточного матрикса. В нашем исследовании об этой перестройке может свидетельствовать наличие значимой обратной отрицательной связи удельного объема гладкомышечных клеток (ГМК) медии с возрастом, а также с ТКИМ и площадью АСБ в группе 2. При этом как в группе 1 между УОГМК и ТКИМ наблюдалась значимая прямая положительная связь, а с площадью АСБ достоверной взаимосвязи выявлено не было. Кроме того, значение УОГМК в группе 1 было выше. С возрастом происходит гибель части ГМК медии, а часть их мигрирует в интиму, в совокупности с проникновением компонентов кровотока во внутреннюю оболочку артерий это приводит к появлению ксантомных клеток - основных клеток атеросклероза.

На ряду с этим возникает фрагментация эластических волокон, и между гладкомышечными элементами появляются прослойки соединительной ткани, богатой коллагеном. В нашей работе о перестройке экстрацеллюлярного матрикса можно косвенно судить по коэффициенту извилистости окончатых эластических мембран, который коррелировал с возрастом. Его показатель был выше в группе 2, в ней же наблюдалась достоверная взаимосвязь с ТКИМ и площадью АСБ. Повышение указанного коэффициента, в свою очередь, говорит о снижении извилистости ОЭМ. Теряется эластичность артерий, при этом увеличивается их жесткость.

В результате такой структурной перестройки артериальной стенки происходит сужение просвета артерии и, как следствие, нарушение ее гемодинамики [9, 10]. Это подтверждается выявленной в нашей работе статистически значимой обратной отрицательной связью внутреннего диаметра каротидных сосудов с ТКИМ и площадью атеросклеротического поражения, а также достоверной корреляцией их с индексами пропускной способности сосудов в группе 2.

Диаметр сосудов в разных возрастных группах был примерно равным, а с возрастом выявлена его положительная связь - это соотносится с публикациями других авторов [11]. У здоровых людей диаметр каротидных сосудов, как правило, стабилизируется еще до зрелого возрастного периода и далее остается постоянным. Несмотря на то, что с возрастом происходит постоянное утолщение сосудистой стенки, это считается нормой в условиях отсутствия выраженных гемодинамических нарушений.

Заключение

артериальный стенка морфометрический возраст

Структурные изменения сосудистой стенки в виде ее утолщения и/или ее атеросклеротического поражения встречаются уже в молодом возрасте.

Все изучаемые нами параметры имеют достоверную взаимосвязь с возрастом, наибольшая сила связи выявлена с толщиной интимы.

ТКИМ и площадь АСБ в группе 2 имеют статистически значимую корреляцию с внутренним диаметром каротидных артерий, достоверно большую силу связи (относительно младшей группы) с площадью поперечного сечения сосудов. Также выявлена их значимая взаимосвязь с удельным объемом гладкомышечных клеток средней оболочки, коэффициентом извилистости окон- чатых эластических мембран в группе 2.

Библиографический список

Hansson, G. K. Inflammation, atherosclerosis, and coronary artery disease / G. K. Hansson // N Engl J Med. - 2005. - Vol. 352. - P. 1685-1695. - DOI 10.1056/nejmra043430

Toth, P. P. Subclinical atherosclerosis: what it is, what it means and what we can do about it / P. P. Toth // Intern J Clin Pract. - 2008. - Vol. 62 (8). - P. 1246-1254. - DOI 10.1111/j.1742-1241.2008.01804.x

Aortic stiffness: current understanding and future directions / J. L. Cavalcante,

J. A. Lima, A. Redheuil, M. H. Al-Mallah // J Am Coll Cardiol. - 2011. - Vol. 57 (14). -

P. 1511-1522. - DOI 10.1016/jjacc.2010.12.017

Lowe, G. D. Circulating inflammatory markers and risks of cardiovascular and non- cardiovascular disease / G. D. Lowe // J. Thromb. Haemost. - 2005. - Vol. 3. - P. 1618-1627. - DOI 10.1111/j.1538-7836.2005.01416.x

Взаимосвязь между различными структурно-функциональными характеристиками состояния артериальной стенки и традиционными факторами кардиоваскулярного риска у здоровых людей разного возраста. Часть 1 / И. Д. Стражеско,

О. Н. Ткачева, Д. У. Акашева и др. // Рациональная фармакотерапия в кардиологии. - 2016. - № 12 (2). - С. 118-128. - DOI 10.20996/1819-6446-2016-12-2-118-128

Карпов, Ю. А. Как предупредить раннее сосудистое старение у пациентов с артериальной гипертонией? / Ю. А. Карпов // Атмосфера. Новости кардиологии. - 2016. - № 3. - С. 2-10.

Home-measured blood pressure is more strongly associated with atherosclerosis than clinic blood pressure: the Finn-HOME Study / T. Niiranen, A. Jula, I. Kantola et al. // J Hypertens. - 2007. - Vol. 25. - P. 1225-1231. - DOI 10.1097/hjh.0b013e3280d94336

Плеханова, О. С. Механизмы ремоделирования сосудов после повреждения артерий / О. С. Плеханова, Е. В. Парфенова, В. А. Ткачук // Кардиология. - 2015. - № 7. - С. 63-77. - DOI 10.18565/cardio.2015.7.63-77

Zieman, S. J. Mechanisms, Pathophysiology, and Therapy of Arterial Stiffness / S. J. Zieman, V. Melenovsky, D. A. Kass // Arterioscler Thromb Vasc Biol. - 2005. - № 25. - С. 932-943. - DOI m.1161/01.atv.0000160548.78317.29

Greenwald, S. E. Ageing of the conduit arteries / S. E. Greenwald // The Journal of pathology. - 2007. - Vol. 211. - P. 157-172. - DOI m.m02/path.2101

Железкова, А. А. Возрастное изменение диаметра внутренних сонных артерий / А. А. Железкова, Ю. Ю. Скоробогатов, О. В. Филатова // Известия Алтайского государственного университета. - 2010. - № 3 (1). - С. 26-29.

References

Hansson G. K. N Engl J Med. 2005, vol. 352, pp. 1685-1695. DOI 10.1056/nejmra043430

Toth P. P. Intern J Clin Pract. 2008, vol. 62 (8), pp. 1246-1254. DOI 10.1111/j.1742- 1241.2008.01804.x

Cavalcante J. L., Lima J. A., Redheuil A., Al-Mallah M. H. J Am Coll Cardiol. 2011, vol. 57 (14), pp. 1511-1522. DOI 10.1016/jjacc.2010.12.017

Lowe G. D. J. Thromb. Haemost. 2005, vol. 3, pp. 1618-1627. DOI 10.1111/j.1538- 7836.2005.01416.x

Strazhesko I. D., Tkacheva O. N., Akasheva D. U. et al. Ratsional'naya farmakotera- piya vkardiologii [Rational pharmacotherapy in cardiology]. 2016, no. 12 (2), pp. 118128. DOI 10.20996/1819-6446-2016-12-2-118-128 [In Russian]

Karpov Yu. A. Atmosfera. Novosti kardiologii [Atmosphere. Cardiology News]. 2016, no. 3, pp. 2-10. [In Russian]

Niiranen T., Jula A., Kantola I. et al. J Hypertens. 2007, vol. 25, pp. 1225-1231. DOI 10.1097/hjh.0b013e3280d94336

Plekhanova O. S., Parfenova E. V., Tkachuk V. A. Kardiologiya [Cardiology]. 2015, no. 7, pp. 63-77. DOI 10.18565/cardio.2015.7.63-77 [In Russian]

Zieman S. J., Melenovsky V., Kass D. A. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2005, no. 25, pp. 932-943. DOI 10.1161/01.atv.0000160548.78317.29

Greenwald S. E. The Journal of pathology. 2007, vol. 211, pp. 157-172. DOI 10.1002/path.2101

Zhelezkova A. A., Skorobogatov Yu. Yu., Filatova O. V. Izvestiya Altayskogo gosudar- stvennogo universiteta [Proceedings of Altai State University]. 2010, no. 3 (1), pp. 2629. [In Russian]

Размещено на Allbest.ru