Ключевые слова: атеросклероз, венечные артерии, атеросклеротическая бляшка, фиброзный покров, клетки
Атеросклероз – результат сложного взаимодействия между элементами крови, кровотоком и стенкой сосудов. Развитие атеросклероза обусловлено несколькими патологическими процессами: 1) воспалением с дисфункцией эндотелия, увеличением проницаемости и моноцитарной инфильтрацией внутренней оболочки сосуда [13]; 2) миграцией, ростом и пролиферацией гладкомышечных клеток (ГМК) в интиме с усиленным матричным синтезом [28]; 3) дегенерацией соединительной ткани с накоплением липидов [31]; 4) некрозом, возможно, связанным с цитотоксическим эффектом окисленных липопротеидов [35]; 5) активным процессом кальциноза [8]; 6) тромбозом [10].
Для формирования в венечных артериях (ВА) зрелых бляшек, ответственных за возникновение клинических проявлений ИБС, необходимо несколько десятилетий. Медленный рост бляшки во внутренней оболочке ВА вследствие длительной пролиферации ГМК, синтеза соединительной ткани и накопления липидов постепенно суживает просвет сосуда, ограничивает кровоток, вызывая ишемию миокарда и появление стенокардии. Считают, что фиброзный компонент стабильной бляшки, стенозирующей просвет венечной артерии, преобладает по объему над липидной частью и составляет более 70 % [17]. Наблюдают линейную зависимость между степенью стеноза просвета сосуда и содержанием бесклеточной фиброзной ткани и липидного ядра бляшки [14], а утолщенный фиброзный покров бляшки свидетельствует о достаточной репаративной функции ГМК внутренней оболочки сосуда [12].
Непрерывное развитие и прогрессирование атеросклеротического поражения приводит в конечном итоге к формированию уязвимых, склонных к разрыву бляшек. Одним из самых важных механизмов, ответственных за внезапное и непредсказуемое начало острых коронарных синдромов (нестабильная стенокардия, инфаркт миокарда, внезапная смерть), является разрушение бляшки с сопутствующим вазоспазмом и внутрикоронарным тромбозом [10]. Поэтому принципиальным вопросом является не только то, почему атеросклероз развивается, но и почему после многих лет стабильного состояния атеросклеротические бляшки дестабилизируются с нарушением своей целостности. В настоящее время принято, что именно качественный состав бляшки, а не ее объем и выраженность стеноза сосуда, являются основными детерминантами для развития опосредованных тромбом острых коронарных синдромов [9].
Целью нашей работы было провести сравнительную характеристику клеточного состава, толщины и структуры фиброзного покрова стабильных и нестабильных атеросклеротических бляшек венечных артерий у больных с ишемической болезнью сердца.
Материал и методы
Производили поперечные серийные срезы ВА на всем протяжении сосудов с интервалом 2,5–5,0 мм у 93 мужчин (средний возраст (57,3±0,5) года), умерших от ишемической болезни сердца (ИБС). Сегменты сосудов фиксировали в 10 % растворе нейтрального формалина, затем обезвоживали и заключали в парафин. Серийные срезы окрашивали гематоксилином и эозином, толуидиновым синим, а также по методам ван Гизона, Гейденгайна, Гомори, Вейгерта, Мак-Мануса, Хейла. С помощью окуляр-микрометра “МОВ-1-15Х” определяли должную величину диаметра просвета сосуда (между противоположными внутренними эластическими мембранами), действительную величину диаметра просвета (между противоположными внутренними поверхностями интимы) с последующим расчетом степени сужения просвета сосуда. Вертикальный диаметр бляшки определяли как отрезок прямой от внутренней поверхности интимы до внутренней эластической мембраны, проходящий через центр липидного ядра. Толщину фиброзного покрова бляшки определяли как часть вертикального диаметра от внутренней поверхности интимы до липидного ядра. Фиброзный покров толщиной менее 20 % диаметра бляшки считали тонким, более 30 % диаметра бляшки – толстым. С помощью окулярной сетки подсчитывали количество ГМК, клеток воспаления (лимфоцитов, моноцитов/макрофагов) в единице площади интимы (1,0 мм2) при увеличении в 280 раз. Слабой клеточной инфильтрацией считали наличие до 5 клеток, умеренной – до 10, интенсивной – до 20, резко выраженной – более 20 клеток в единице площади интимы. Из 314 изученных сегментов в 170 отмечены признаки дестабилизации (повреждения) бляшек.
Результаты и их обсуждение
Согласно данным литературы большинство разрывов происходит в бляшках, содержащих большое эксцентричное, богатое липидами атероматозное ядро, тонкий фиброзный покров с разрыхленным коллагеном, малым количеством ГМК и большим количеством клеток воспаления [10]. Толщина фиброзного покрова и содержание в нем коллагена, по-видимому, важны для стабильности бляшки [21]. Однако фактически фиброзный покров стабильных бляшек широко варьирует по толщине, клеточному составу, внеклеточной матрице, прочности и жесткости. Наиболее тонкий фиброзный покров обычно расположен в области края бляшки, где, как думают, чаще происходит разрушение [27]. По нашим данным, дестабилизация атеросклеротической бляшки не связана с толщиной фиброзного покрова (r=0,24; P>0,05), однако выраженность деструкции (надрыв или разрыв) зависит от его толщины (P<0,025): разрыв чаще наблюдался в бляшках с тонким фиброзным покровом (61,4 %), тогда как при толстом фиброзном покрове в 56,0 % случаев имел место надрыв.
Коллаген – важный фактор прочности фиброзного покрова бляшки [21]. Его количество в фиброзном покрове зависит от баланса между синтезом и деградацией. Синтез коллагена осуществляется ГМК стенки сосуда, поэтому уменьшение количества или дисфункция ГМК может вести к постепенному истончению и ослаблению фиброзного покрова, увеличивающим риск ее разрыва [3]. Было показано, что в разрушенных бляшках фиброзный покров содержит меньшее количество ГМК и коллагена, чем в стабильных бляшках [5]. Возможная причина малого количества ГМК в разрушенном фиброзном покрове бляшек – апоптоз клеток [23]. Потеря клеток и кальциноз в фиброзном покрове приводят к увеличению жесткости бляшки [19], однако неизвестно, влияет ли жесткость бляшки на ее склонность к разрыву. По нашим данным, содержание ГМК в фиброзном покрове стабильных и нестабильных бляшек не различалось. Малое количество ГМК в фиброзном покрове выявлено в 67,2 % стабильных бляшек и в 54,5 % нестабильных бляшек (P>0,05), большое количество ГМК – соответственно в 15,5 и 14,2 % (P>0,05).
Метаболизм в ГМК пораженной атеросклерозом интимы более активен по сравнению с таковым в ГМК средней оболочки [29] – в области атеросклеротических поражений ГМК интимы меньше экспрессируют факторы дифференцировки и созревания тяжелой цепи миозина [2] и выделяют большее количество металлопротеиназ, катепсинов и тканевого фактора [12], что, вероятно, вносит вклад во внеклеточную матричную деградацию. Кроме того, в атеросклеротических бляшках изменен синтез гладкомышечными клетками основных протеогликанов, в результате чего происходит прогрессивное накопление хондроитина сульфата и дерматана сульфата и снижение синтеза гепарана сульфата [32]. Эти изменения могут иметь значение в развитии коронарного тромбоза в связи со снижением ингибирования каскада свертывания. Синтез коллагена, осуществляемый ГМК, может блокироваться g-интерфероном, вырабатываемым активированными Т-лимфоцитами стенки сосуда [33]. Молекулярный анализ показал, что количество синтезируемого коллагена обратно пропорционально количеству Т-лимфоцитов в атероме человека [26].
В фиброзном покрове нестабильных бляшек обнаружено повышенное содержание клеток воспаления, главным образом активированных макрофагов, в меньшей степени Т-лимфоцитов и тучных клеток [33]. По нашим данным, клеточный состав фиброзного покрова атероматозных бляшек представлен моноцитами/макрофагами, лимфоцитами, единичными плазмоцитами, нейтрофилами и эозинофилами.
Чем тоньше фиброзный покров бляшки, тем выше биомеханическое и гемодинамическое напряжение ткани и выше вероятность ее разрыва[21]. Однако, как показывают исследования, места разрыва фиброзного покрова связаны не с истончением и не с местом максимального кругового напряжения ткани, а скорее с фокальной макрофагальной деструкцией коллагена и со сниженной репаративной функцией ГМК [27]. При сопоставлении степени клеточной инфильтрации и дезорганизации соединительной ткани в фиброзном покрове атероматозных бляшек нами показано, что дезорганизация соединительной ткани фиброзного покрова при его интенсивной клеточной инфильтрации наблюдается одинаково часто при стабильных (39,4 %) и нестабильных (37,0 %) состояниях бляшек. Дезорганизация соединительной ткани характеризуется разрыхлением, фрагментацией, мукоидным набуханием коллагеновых волокон. В нестабильных атероматозных бляшках дезорганизацию соединительной ткани фиброзного покрова, по нашим данным, наблюдали одинаково часто как при слабой (44,4 %), так и интенсивной (37,0 %) клеточной инфильтрации фиброзного покрова (P>0,05).
Есть различия в локализации макрофагов без содержания липидов и макрофагов с липидами (пенистых клеток) в фиброзном покрове бляшек. Макрофаги без содержания липидов более часто располагаются около просвета сосуда, пенистые клетки – в более глубоких слоях интимы, участвуя в формировании липидного ядра [3]. В местах разрыхления коллагена интимы не было выявлено какого-либо закономерного преобладания макрофагов или пенистых клеток [30].
Макрофаги вызывают деградацию внеклеточной матрицы фиброзного покрова и уменьшение его прочности путем фагоцитоза и секреции протеолитических ферментов семейства матричных металлопротеиназ (MMPs): коллагеназ, желатиназ, стромализинов [24]. Атеросклеротические бляшки в сосудах человека содержат, по крайней мере, две коллагеназы (коллагеназу-1 и коллагеназу-3), способные расщепить волокнистый коллаген [12]. Макрофаги в атероме выделяют также стромализин-I, желатиназу-A и желатиназу-В, которые продолжают разрушение коллагена после его фрагментации коллагеназами [1, 4].
В макрофагах нестабильных бляшек обнаружено повышенное содержание желатиназы-B и стромализина [4]. Воздействие модифицированных липидов на пенистые клетки способствует большему синтезу металлопротеиназ [11]. В эксперименте было показано, что гипер- и гипохолестериновая диета кроликов способствует соответственно увеличению и снижению активности металлопротеиназ в интиме [1]. По нашим данным, пенистыеклетки в фиброзном покрове нестабильных атероматозных бляшек встречаются чаще (44,1 %), чем в стабильных бляшках (29,3 %, P<0,05). Ультраструктурные исследования показывают, что многие макрофагальные пенистые клетки повреждены, мертвы, частично или полностью разрушены. Пока не ясно, попадают ли металлопротеиназы во внеклеточное пространство путем секреции или после гибели клетки.
Макрофаги атеросклеротической бляшки могут вырабатывать тканевой фактор (мощный активатор коагуляции крови) [32], а также провоспалительные растворимые CD40 и CD40-лиганд, активирующие моноциты и макрофаги [22]. До настоящего времени нет данных относительно возможных фенотипических и метаболических различий между макрофагами в области минимального и выраженного поражения интимы.
Синтезировать металлопротеиназы в форме профермента, требующего внеклеточной активации, могут и другие клетки интимы [24]. Такими активаторами могут выступать протеолитические ферменты триптаза и химаза, секретируемые тучными клетками [9]. Тучные клетки присутствуют в зрелых атеросклеротических бляшках, правда, в относительно низкой плотности (отношение тучных клеток к макрофагам приблизительно 1:20) [15].
Нейтрофилы также способны к разрушению фиброзного покрова бляшек, секретируя протеолитические ферменты [34], однако в стабильных бляшках они редки [33]. Нейтрофилы могут мигрировать в стенку артерий вскоре после реперфузии окклюзированного сосуда [16]. В разрушенных бляшках можно выявить нейтрофильные лейкоциты, которые поступают в эти бляшки вскоре после их разрушения [33].
Т- и В-лимфоциты были идентифицированы в атеросклеротических бляшках ВА с помощью моноклональных антител к антигенам CD. Т-хелперы (CD4+) и Т-киллеры (CD8+) обладают способностью к клональной пролиферации в стенке сосуда. Мы выявили, что клеточный состав фиброзного покрова стабильных и нестабильных атероматозных бляшек (соотношение моноцитов и лимфоцитов) различается: лимфоциты преобладали в фиброзном покрове 51,4 % стабильных бляшек, моноциты – 5,7 %; моноциты преобладали в фиброзном покрове 30,6 % нестабильных бляшках, лимфоциты – только 26,1 %. В фиброзном покрове нестабильных атероматозных бляшек чаще отмечены единичные плазмоциты и эозинофилы.
Активация или дисфункция клеток эндотелия, как ранний и надежный маркер наличия атерогенных факторов риска [6], вносят свой вклад в инфильтрацию бляшки клетками воспаления [7]. Клетки эндотелия над фиброзным покровом бляшки выделяют сосудистые молекулы адгезии (VCAM-1) и хемоаттрактантные белковые молекулы, включая хемоаттрактант моноцитов (МСР-1). Последние способствуют проникновению моноцитов из циркулирующей крови в стенку сосуда [20]. Накопление окисленных липопротеидов низкой плотности в стенке сосуда может изменить функциональное состояние эндотелия и увеличить экспрессию VCAM-1 и МСР-1 [18].
Сравнительная морфологическая характеристика стабильных и нестабильных (разрушенных) бляшек позволяет понять процесс дестабилизации, то есть процесс нарушения целостности фиброзного покрова. Неповрежденные бляшки, сходные по структуре и составу с нестабильными бляшками, – уязвимы, и существует высокий риск их дестабилизации в будущем [25]. Возникновение клинических эпизодов обострения ИБС (нестабильной стенокардии, инфаркта миокарда, внезапной коронарной смерти) зависит от количества и локализации именно уязвимых бляшек, а не от количества всех имеющихся в ВА бляшек. Концепция наличия гистоморфологических маркеров уязвимости бляшки имеет определенные ограничения, так как она основана лишь на экстраполяции структурных показателей разрушенных бляшек на стабильные бляшки. Пока нет никаких проспективных исследований для подтверждения данной концепции.
Выводы
Литература
Cellular structure of the fibrous capsule of stable and unstable coronary atherosclerotic plaques
M.I. Lutay, A.N. Lomakovsky, R.F. Abutalipov
The purpose of our work was to compare the cellular content, thickness and structure of fibrous capsule of stable and unstable atherosclerotic plaques of coronary arteries in patients with coronary artery disease (CAD). Serial sections of coronary arteries on all extent with intervals of 2,5–5,0 mm have been studied in 93 men, average age (57,3±0,5) years, that died from CAD. Segments were fixed in 10 % solution of neutral Formalinum, then were dehydrated and sustained in paraffin. Sections were imbued by the standard histochemical methods. We defined the lumen diameter (between inverse intrinsic elastic membranes), the valid size of lumen diameter (between inverse intrinsic surfaces of intima) with the subsequent calculation of a degree of lumen narrowing. The area of a plaque and thickness of its fibrous capsule have been calculated. Among 314 investigated segments in 170 cases attributes of plaque destabilization have been revealed. Destabilization of atherosclerotic plaque is not related to thickness of fibrous capsule, however the extent of the destruction depended on its thickness: the breakage of fibrous capsule was observed in plaques with thin fibrous coating whereas thick fibrous capsule was more often noted in cases of part breakage. The quantitative ratio of cells of fibrous capsule differed in stable and unstable atheromatous plaques (in stable plaques monocytes prevail over T-lymphocytes in 5,7 %, T-lymphocytes over monocytes – in 51,4 % cases, in unstable plaques – in 30,6 and 26,1 % cases, accordingly). Stable and unstable atheromatous plaques have identical quantity of smooth muscular cells in fibrous capsule. Destabilization of atheromatous plaques is combined with presence of locuses of necrosis of the connecting tissue of fibrous capsule. Disorganization of the connecting tissue weakly depended on intensity of cellular infiltration.