Введение к работе
Актуальность проблемы. В последние годы достигнуты значительные успехи а области диагностики и лечения заболеваний,. обусловленных атерссклеротическими изменениями магистральных артерий человека. Однако, несмотря на определенный прогресс в этой области, сердечно-сосудистая патология занимает ведущее место в структура смертности и инвалидности населения развитых индустриальных стран. Недостаточная эффективность методов профилактики и терапии атеросклероза обусловлены, среди прочего, отсутствием исчерпывающих знаний механизмов зтерогенеза на клоточном и молекулярном уровне, что диктует необходимость дальнейших поисков в этой области исследования атерогсксга.
"Атеросклероз - это заболевание, характерное для человека. Широко используемые в лабораторной практике модели экспериментального атеросклероза у животных не позволяют в полной мере имитировать этероскл-фотические изменения сосудистой стенки человека. Неадекватность экспериментальных моделей атеросклероза обуслозлена многими причинами, и, в частности, особенностями строения аорты человека, а также особенностями клеточного состава иктимального слоя артерий (Аничков Н.Н., 1956; Geer & Haust, 1972: Wisslar, 1979). Эти факты определяют важность использования биопсийного и аутопсипного материала сосудоз человека при изучении атеросклероза.
Атеросклеротические изменения (избыточное внутри- и внеклеточное накотенио - липидоз, пролиферация интимоцитоз, а -таске' разрастание внеклеточного матрккса) происходят, в основном, во внутренней оболочке артерий - интиме (Geer & Haust, 1972; Haust, 19БЗ). У взрослого человека интима обычно состоит из двух, иногда из трех слоев: ближайшего к. медии мышечно-зластического (МЭ), следующего к просвету - эласплжо-гиперпластического (ЭГ) и но всегда хорошо выраженного слоя - соединительнотканного (СТ) (Jores, 1924; Movat et.al., 1958; Geer & Kaust, 1372). Наличие з-их слоев s интима р.ртер'.ій является чертой, характерной для человека. В постнаталі.'.;ом онтогенеза они ' формируются постепенно и отличаются друг от друга организацией внеклр^О'шого матрикса и кдеточнум составом (Movat et al., 1958; Geer and Haust, 1972; Haust, 1983). Вовлечение отдельных слоев интимы1 g атэросклеротичесг.ий процесс изучено недостаточна: Прзстичгски нз уделялось внимания изучению кнтимь; -как целостной клеточной системы. До настоящего врамэни таегда полностью на решен вопрос об участии различных клеток интимы в форгирорании атероекг.еротической бпяик-.. 3 отличие от средней оболочки сосуда - меди;, б субзндотелиалькой интиме кроме типичных тладкгчлышбчных клеток естречаются так называемые кодифицированные гладкомышечные клетки, клетки
лимфоцитарно-моноцитарного ряда и клетки неясного происхождении (Хавкин, 1950; Завзрзин, Щелкунов, 1954; Geer, 1961; O'Neal -Л ai., 1977; Go-эг & Haiist, 1972; Campbell et a!., 1981, Soboleva et a!., 1994, 192.=:).
Морфологические исследования выявили нооднеродность клеточного состава интимы (Geer & Haust, 1972; Haust, 1983). Прицельное аяоюронп.-.-микроскопическоа іиучаниа ь:-. rove икт>:мьі, расяичающи.хс» на сгетссчгическом уровне г.э форме, поїхало, что между отими клетками существуют ультраструкгурные отличия, коррелирующие с их формой (Крушинский и др., 1333). По-видимому, клетки, отличающиеся по форма, различаются и по своим функциональным характеристикам, что поднимает вопрос о саязи клеточного состава интимы с биохимическими проявлениями атеросклероза.
Цели и задача исследования. Целью настоящей работы было исследование клеточного состава, структурной организации и биохимических особенностей слоев в непораженной и атеросклеротически измененной интима аорты челозека.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
- изучить морфологические особенности слоев интимы аорты человека в
неизменной интиме и в атеросклеротических поражениях: изменение толщины,
качественные и количественные изменения клеточного состава, особенности
трехмерной организации клеточкой системы.
изучить биохимические особенности слоев интимы аорты человека а норме и в атеросклеротических поражениях, в первую очередь накопление общих липидов и их отдельных классов, а также накопление коллагена
выяснить, существует ли зависимость между изменениями клеточного состава интимы аорты человека и основными проявлениями атеросклероза: увеличением толщины интимы, увеличением клеточности интимы, накоплением липидов, накоплением коллагена.
- используя первичную культуру клеток интимы аорты человека, изучить
возможные механизмы, приводящие к атерссклеротическим изменениям стенки
сосудсс in situ.
'Научная новизна работы. В настоящей работе было продемонстрировано, чтр слои интимы аорты человека по-разному вовлечены в атероекпоротический процесс. Основные изменения, характерные для атеросклероза происходят, глагным образом, во внутреннем - ЭГ слое интимы аорты, тогда кзг: прилехащий к медии - МЭ слой подвержен этим изменениям в гораздо меньшей степени. Подробно изучена трехмерная организация клеточной системы з слоях интимы в норме и в атеросклеротических порахэнисс Показано, что во внешне непораженных участках ЗҐ слоя имеет место трехмерная клеточная сеть, состоящая из клеток звездчатой фермы. В мировых погэсгх в ЗГ слоа интимы целостность клеточной сети нарушается. В атеросклеротических бляшках эти нарушения 'приводят к полному разобщению клеток. Б то же время, клетки МЭ
слоя, по морфолоши напоминающие гладкомышечныв клетки «един, образуют плотно улаксзанные пласты, которые практически но преторлезгют изменений при развигии зтеросклєроіических поражений. Полученные дзіїкьіе позаолягат предположить разную степень вовлечения слоев интимы в атеросклеротический процесс. Этот факт важно учитывать при изучении роли клеточных элементов субзндстолкальной интимы в процессах развития атеросклероза.
В ходе настоящего исследования было установлено, что среди клеток различной формы наиболеэ тесную связь с основные проявлениями атеросклероза имеют клетки звездчзтой формы (Langhans, 13G6), которые, как было показано ранее, отличаются по ультраструктурз от типичных гладкомь'шечных кпетск (Крушинский и др., 1983) и, по-видимому, занимают особое место в системе функционирования клеток субэндоталиальной интимы. Количество ззездчатьк клеток увепичивается наиболее значительно в ртеросклеротичеекпх поражениях, по сравнению с клетками другой формы. Увеличение числа звездчатых клеток тесно коррелирует с утолщением интимы, накоплением липидов и коллагена.
В качееггоз модели для изучения функций клетох интимы был использован метод первичной культуры клеток, разработанный ранее в лаборатории, где выполнялзсь настоящая работа (Орехов и др., 19Ё2). В работе было показано, что с культурах клеток из атеросклеротических поражений по сравнению с клетками из нормальных участков снижена степень межклеточкой коммуникации. Впервые продемонстрирована, что индуцированное модифицированными липопротеидами низкой плотности (модЯПНП) внутриклеточное накопление липидоз в клетках из непораженной . интимы, сопровождается .снижением, уроиг.. межклеточной коммуникации чешз щелевые контакты и нарушением физического контакта клеток друг с другом. Подобные изменения в нарушении трехмерной организации интимзцитоз звездчатой формы при накоплении липидов могут иметь место и при развитии атеросклеротичэосих изменений интимы аорты in situ. Не исключено, что накопление липидов клетками интимы является основной причиной дальнейшего развития фиброзных изменений в атеросклеротически пораженных участках.
Теоретическое значение работы. Результаты проведенного исследования вносят значительный вклад в развитие современной теории атерогенеза. Полученные данные свидетельствуют о том, >гго интима аорты человека - сто сложная клеточная система, состоящая из двух морфологически и функционально различных слоев. Эти структуры (5Г и МЭ слои) в неодинаковой степени вовлечены в процесс формирования зтеросклеротической бляшки. Звездчатые клетки ЭГ слоя опре/;оля,ст специфику основных феноменов атерогенеза: липоидоза Бкутрекней оболочки артерий и ее соодинительнотканкого разрастания. Эти клетки-образуют сеть, просветы которой являются, по-видимому, каналами транспорта метаболитов -ізрез интиму. Возможно, что нарушение клеточных контактов в участках атеросклеротических поражений как раз и приводит к
нарушению трофики интимального слоя с последующими дегенеративными изменениями. Кпзтки мыаюч...о--эластичаского слоя сходны с клетками ыедми и слабо вовлечены в атеросклероз.
В работе получены данные, детализирующие имевшиеся ранее пред^гаапегь.я о5 особенностях морфогенеза атйоосклеротичесхой бляшки в артериях человека. >'станогленэ, что з „онах т оаых полос трехмерная сеть, ті;іі:ічг2я для пззерхност-:--;: участков Зі" сл^л, нарушается, кроме того, происходят Cy'.-іЗСТЕЄНпьіО изменения и с самими ~;»,м;*. клс ".зми. Такие данные являются дополнительным аргументом в пользу гипотезы о том, что липоидоз является стадией, предшествующей формированию атероекг.гротических Г.;,лшек.
Результаты проведенного исследования свидетельствуют об упрощенности концепции, согласно которой повышенный уровень яипопротеидов является ЛИШЬ одним из серии фахтороз, индуцирующих повреждение сосудистой стенки. Данные наших исследований существенно дополняют многочисленные факты о ключевой роли липоидоза о атерогенезо. Изучение клеточкой организации ЭГ слоя интимы в норме и в атероекдеротических поражениях позволило получить данные, ставшие основой для убедительного теоретичаского обоснования концепции, согласно которой накопление липидов является одной из основных причин, вызывающих нарастание атеросклеротических изменений б стенке аорты человека.
Практическое значение работы. В хода проведенного исследования разработана серия методических приемов, которые могут быть использованы в практике научно-исследовательских работ по изучению механизмов развития морфопластичаских изменений стенки артерий человека при различных ее патологических состояниях. Предложенная методика количественной оценки клеточного состава в различных слоях интимы может быть использована для исследования механизмов развития таких заболеваний артерий, как неспецифический артериит Такаясу, коарктация аорты, вазоренальная гипертензия и др. Особую практическую значимость этот методический прием может иметь при анализе последовательности формирования рестенозоа в разные сроки после выполнения реконструктивных операгисньк. вмешательств на магистральных артериях."
Полученные данные свидетельствуют в пользу целесообразности использования культур клеток, выделенных из интимы артерий человека, для изучения молекулярных механизмов развития атеросклероза и для оценки эффективности действия антиатерогенных препаратов.
Апробация работы. Диссертация апробирогана на межлабораторно.ч с&минарэ Института эксперимэнтапыюй кардиологии КНЦ РАМН (Москва, 1S9S). Основные результаты работы бьи.я доложены на п Всесоюзном симпозиума "Метаболизм,, структура и функция сердечной клетки" (Ташкент, 1983); IV Всесоюзном съезде кардиологов (Москва, 1936); Всесоюзной научной конкуренции "Человек-охсзн" (Махачкала, 1990); IX Конгрессе Венгерского
эбщества по атеросклерозу (Шопрон, 1990), IX Международном конгрессе по атеросклерозу (Роземонт-Чикаго, 1991), 62 Европейском .. конгрессе по атеросклерозу (Иерусалим, 1993), X Международном конгрессе по атеросклерозу (Моирааль, 1S94), 8 Международном симпозиуме по лилопротендам (Дрезден, 1994), научно-практической конференции "Проблемы атеросклероза" (Воронах, 1994), 64 Европейском конгрессе по атеросклерозу (Утрехт, 1995).
Публикации. По томе диссертации опубликовано^^рзбот, в том числе23 на страницах международных журналов.
Структура и объем работы. Рукопись диссертации состоит из разделов: "Введение", "Обзор литературы", "Материалы и методы", результаты и их обсуждение в главах III-V, "Заключение", "Выводы" и "Список литературы". Диссертация изложена на 189 страницах, включая список цитированной литературы, содержащий 22В названий, а также 7 таблиц и 50 рисунков.