Атеросклероз и другие формы артериосклероза
Эдвин Л. Бирман (Edwin L. Bierman)
Артериосклероз - утолщение и уплотнение стенок артерии, причина большинства случаев смерти в Соединенных Штатах и в большей части стран, где население ведет западный образ жизни. Атеросклероз, представляющий собой один из вариантов артериосклероза, характеризуется поражением крупных артерий и встречается у подавляющей части пациентов с коронарной болезнью сердца, аневризмой аорты и заболеваниями артерий нижних конечностей, а также играет важную роль в генезе поражений сосудов мозга. Атеросклероз служит доминирующей причиной смерти населения США в возрасте как старше, так и моложе 65 лет.
К другим типам артериосклероза относятся фокальный кальцифицирующий артериосклероз (артериосклероз Менкеберга) и артериосклероз. Среди других серьезных заболеваний артерий, не связанных с артериосклерозом, следует отметить врожденные структурные дефекты, воспалительные или гранулематозные поражения (например, сифилитический аортит) и заболевания, затрагивающие главным образом мелкие сосуды, как в случае аутоиммунных процессов или при повышенной чувствительности.
Нормальная артерия
Структура.
Артериальная стенка состоит из трех четко различающихся слоев: внутренней оболочки, средней оболочки и наружной оболочки.
Внутренняя оболочка (tunica intima).
Этот слой представляет собой тонкий непрерывный пласт эндотелия толщиной в одну клетку, выстилающий просвет артерий на всем ее протяжении. Наружная поверхность tunica intima покрыта перфорированной пленкой эластической ткани и называется внутренней эластической мембраной. Эластическая мембрана особенно хорошо выражена в крупных артериях эластического типа и артериях мышечного типа среднего калибра, но отсутствует в капиллярах. Эндотелиальные клетки соединены между собой, а также с подлежащей рыхлой соединительной тканью различными соединительными комплексами, получившими название базальной пластинки, связи с которой значительно более прочные. В нормальных условиях плоские эндотелиальные клетки создают барьер, препятствующий попаданию различных веществ из крови в артериальную стенку. Последние проникают в клетки посредством специфических транспортных систем. Обычно интима большинства артерий не содержит клеток других типов.
Средняя оболочка (tunica media).
Средняя оболочка также состоит из клеток одного типа - гладких мышечных клеток, организованных либо в один слой, как, например, в мелких артериях мышечного типа, либо в многослойный пласт, как в артериях эластического типа. Эти клетки окружены небольшим количеством коллагена и эластических волокон, которые они сами продуцируют, и имеют вид диагональных концентрических спиралей, создающих мышечную стенку. Они тесно соприкасаются друг с другом и могут иметь соединительные комплексы. Складывается впечатление, что гладкие мышечные клетки являются основным источником соединительной ткани в артериальной стенке, так как они выделяют коллаген, эластические волокна и протеогликаны. С этой точки зрения, они аналогичны фибробластам кожи, остеобластам кости и хондробластам хряща. Со стороны просвета сосуда средняя оболочка ограничена внутренней эластической мембраной, с противоположной стороны - менее однородной внешней эластической мембраной. В артериях эластического типа, таких как аорта и крупные артерии легких, эластический слой выражен хорошо. Эти артерии могут растягиваться и увеличивать свое эластическое напряжение во время прохождения систолической волны. В диастолу эластические волокна сокращаются, способствуя продвижению крови в дистальные отделы и гася пульсирующий кровоток в терминальных отделах сосудистого русла. В артериях мышечного типа, в стенках которых преобладают гладкие мышечные клетки, в частности в артериолах, периферический кровоток регулируется с помощью их сокращения (вазоконстрикция) или расслабления (вазодилатация). Приблизительно в центральной части средней оболочки большинства артерий располагается так называемый нутритивный, питательный водораздел. Внешняя часть tunica media получает питание из мелких кровеносных сосудов (vasa vasorum) наружной оболочки, а внутренние слои - непосредственно из просвета сосуда.
Наружная оболочка (tunica adventitia).
Это поверхностный слой артериальной стенки. Со стороны просвета сосуда он ограничен внешней эластической мембраной. Эта наружная оболочка сосуда состоит из рыхлой смеси коллагеновых пучков, эластических волокон, гладких мышечных клеток и фибробластов. Кроме того, в этом слое расположены питающие сосуды и нервы.
Метаболизм и функция.
Артериальная стенка - это метаболически активный орган. Для поддержания тонуса мышечных клеток и функции эндотелиальных клеток, а также для восстановления и пополнения тканевых составных элементов ей требуется постоянное поступление энергии. Артериальная стенка испытывает сложные механические воздействия, в частности значительные тензионные нагрузки, главным образом гидравлических сил. Натяжение и фрикционные воздействия в наибольшей степени выражены вблизи мест отхождения ветвей от основного артериального ствола. Форма и характер распределения этих сил зависят от кровотока, величины развиваемого эластического напряжения и тканевого окружения, поддерживающего сосуд. Артерии являются также проницаемыми трубками, которые постоянно обмениваются жидкостью и растворенными в ней веществами с находящейся в ее просвете кровью.
Решающее значение для нормальной функции артериальной стенки имеет однослойность и состояние выстилающих ее просвет эндотелиальных клеток. Обновление эндотелиальных клеток происходит довольно медленно, но может быть ускорено в тех или иных участках артериального русла под воздействием изменяющегося тока крови вдоль сосудистой стенки. В интактном состоянии клетки эндотелия контролируют избирательное прохождение через свою цитоплазму циркулирующих в крови веществ. Это обеспечивается за счет активного транспорта - эндоцитоза и экзоцитоза. Эндотелиальные клетки вырабатывают компоненты соединительной ткани, которые используются для формирования собственного окружения. Кроме того, неповрежденный эндотелий препятствует образованию сгустков крови. Частично это достигается за счет выделения ряда простангландинов (простациклина или ПГИ2), подавляющих функцию тромбоцитов, способствуя тем самым нормальному кровотоку. В случае повреждения эндотелиального слоя тромбоциты адгезируют на его поверхности, продуцируя простагландины другого клана, тромбоксаны, и формируют кровяной сгусток. При этом эндотелиальные клетки участвуют и в процессе образования сгустка, вырабатывая необходимые для этого вещества, включая фактор VIII.
Обмен веществ, происходящий в артериях, отражает весь спектр биохимических реакций, протекающих в гладких мышечных клетках. Эти клетки артерий обладают способностью в большом количестве вырабатывать коллаген, эластические волокна, растворимый и нерастворимый эластин и глюкозаминогликаны, главным образом дерматансульфат. Здесь происходит множество анаболических и катаболических процессов. Эти клетки способны метаболизировать глюкозу посредством как аэробного, так и анаэробного гликолиза. В них содержатся разнообразные катаболические ферменты, включая фибринолизины, оксидазы со смешанными функциями и лизосомальные гидролазы.
Из-за наличия большого количества липидов в атеросклеротических бляшках особое внимание стали уделять изучению липидного обмена в артериях. Клетки артериальной стенки способны синтезировать жирные кислоты, холестерин, фосфолипиды и триглицериды, необходимые для удовлетворения своих структурных потребностей (восстановление мембран), используя для этого эндогенные субстраты. Однако гладкие мышечные клетки утилизируют преимущественно липиды, транспортируемые в артериальную стенку с липопротеидами плазмы. Циркулирующие липопротеиды проникают в эндотелиальные клетки в пиноцитозных пузырьках. На своей поверхности гладкие мышечные клетки имеют специфические рецепторы, обладающие высоким сродством к некоторым апопротеидам, находящимся на поверхности липопротеидов, богатых липидами. Это облегчает проникновение липопротеидов в клетку посредством адсорбтивного эндоцитоза. Как было показано в экспериментах на культуре фибробластов кожи, в гладких мышечных клетках эти пузырьки сливаются с лизосомами, в результате чего липопротеидный компонент переваривается. Свободный холестерин, попавший в клетку таким образом, подавляет синтез эндогенного холестерина и стимулирует свою собственную эстерификацию, частично ограничивая дальнейшее проникновение в клетку холестерина, изменяя число липопротеидных рецепторов. Однако холестерин липопротеидов может проникнуть в гладкие мышечные клетки артерий, минуя рецепторный механизм, что чревато накоплением эфиров холестерина.
Таким образом, в клетках артериальной стенки происходит множество сложных и взаимосвязанных метаболических процессов. И хотя некоторые из них могут играть определенную роль в развитии артериосклероза, ни одна из биохимических реакций не может считаться единственно ответственной за появление этого заболевания. Наряду с указанными процессами следует учитывать возможное участие таких физиологических факторов, как процессы переноса через эндотелиальный слой, поступление кислорода и различных субстратов как из просвета сосуда, так и со стороны наружной оболочки, а также обратный ток продуктов катаболизма. Способность артериальной стенки поддерживать целостность своего эндотелия, препятствовать агрегации тромбоцитов и адгезии на ее поверхности мононуклеарных клеток крови, обеспечивать питание среднего слоя - все эти факторы играют решающую роль в течении артериосклеротического процесса.
Возрастные изменения.
Основное изменение, происходящее в артериальной стенке человека по мере физиологического старения, - это отчетливое прогрессивное симметричное утолщение внутренней оболочки. Этот процесс является следствием постепенного накопления гладких мышечных клеток преимущественно в результате перемещения в эту область клеток из передней оболочки и их последующей пролиферации, а также разрастания вокруг них дополнительной соединительной ткани. В непораженной артериальной стенке содержание липидов, главным образом эфиров холестерина и фосфолипидов (в частности, сфингомиелина), также постепенно увеличивается с возрастом. Усиливается также синтез фосфолипидов, что, вероятно, является реакцией на увеличение потребности в формировании плазматических мембран, а также мембран для пузырьков, лизосом и других внутриклеточных органелл. За этим следует компенсаторное повышение активности всех фосфолипаз, за исключением сфингомиелиназы. В то время как большая часть фосфолипидов нормальной артериальной стенки является, видимо, производным эндогенного синтеза, эфиры холестерина, накапливающиеся с возрастом, имеют скорее всего плазматическую природу, поскольку содержат главным образом линолевую кислоту, основную жирную кислоту плазмы. Более того, с помощью иммунологических методов во внутренней оболочке нормальных артерий можно выявить липопротеиды низкой плотности (ЛПНП), причем их содержание прямо пропорционально их концентрации в плазме. Было установлено, что в возрасте от 20 до 60 лет во внутренней оболочке накапливается приблизительно 10 мг холестерина на 1 г тканей. Таким образом, по мере старения нормальной артерии во внутренней оболочке диффузно накапливаются гладкие мышечные клетки и соединительная ткань, что приводит к прогрессивному утолщению этого слоя. Одновременно происходит прогрессивное накопление сфингомиелина и холестерола-линолеата. Такое диффузное утолщение внутренней оболочки, обусловленное старением, следует отличать от фокального очагового образования фиброзно-мышечных бляшек, что служит характерным признаком атеросклероза.
Эти возрастные изменения приводят к постепенному повышению ригидности сосудов. Крупные артерии могут расшириться, удлиниться, стать извитыми. В области циркулярных дегенеративных атеросклеротических бляшек могут сформироваться аневризмы. Такие деформирующие изменения нередко пропорциональны диаметру сосуда и коррелируют с наличием ветвей, изгибов и анатомических точек соприкосновения. Выраженность внешнего поддерживающего каркаса также определяет способность сосудов, ослабленных вследствие потери эластичности, противостоять гидростатическому давлению. Именно это обусловливает особую уязвимость сосудов мозга, лишенных окружающей поддержки. Несмотря на то что увядание сопровождается утолщением внутренней оболочки, являющимся признаком местного атероматоза, возрастные изменения и артериосклероз являются двумя различными, не связанными друг с другом процессами.
Неатероматозные формы атеросклероза
Атеросклероз затрагивает прежде всего внутреннюю оболочку и чаще поражает брюшную аорту и ее крупные ветви - почечные артерии и артерии нижних конечностей, а также венечные артерии и сосуды мозга. Он может сопровождать или ускорять развитие других основных форм артериосклероза: локальную кальцификацию и артериолосклероз.
Локальная (очаговая) кальцификация.
С атеросклерозом не следует путать очаговую кальцификацию среднего слоя (медии), поражающую главным образом артерии мышечного типа среднего диаметра. Этот тип артериосклероза получил название артериосклероза Менкеберга. Артериосклерозу Менкеберга чаще всего подвержены артерии нижних и верхних конечностей, а также половых органов как у мужчин, так и у женщин. Это заболевание редко встречается у лиц моложе 50 лет. Процесс заключается в дегенерации гладких мышечных клеток с последующим замещением их кальциевыми отложениями. Сосуды становятся твердыми, извитыми. При пальпации артерий, доступных для этого метода исследования (например, лучевой), у врача может возникнуть ощущение, что его пальцы касаются ригидного жгута. Рентгенологически подобные сосуды характеризуются наличием регулярно повторяющихся концентрических кальцификатов преимущественно в сосудистом русле таза и бедер. Изолированные изменения только срединного слоя не приводят к сужению просвета сосуда и незначительно влияют на кровообращение, вследствие чего имеют небольшое клиническое значение. Однако медиальный склероз сосудов нижних конечностей часто сочетается с атеросклерозом, приводя к окклюзии артерий. Подобные изменения преобладают у людей пожилого возраста и у лиц, длительное время получавших кортикостероиды. У больных сахарным диабетом очаговая Кальцификация протекает быстро и принимает тяжелую форму. Наиболее часто она встречается в тех случаях, когда сахарный диабет осложняется невропатией. При этом считается, что в качестве этиологического фактора выступает симпатическая денервация гладких мышц средней оболочки.
Заболевания, сочетающиеся с ранним артериосклерозом
Атеросклероз
Сахарный диабет
Гипертензия
Наследственная гиперхолестеринемия
Наследственная комбинированная липидемия
Наследственная дисбеталипопротеинемия
Гипотиреоз
Синдром Вернера
Болезнь накопления эфиров холестерола (болезнь Вольмана)
Системная красная волчанка
Неатероматозный артериосклероз
Сахарный диабет
Хроническая почечная недостаточность
Хроническая интоксикация витамином D
Эластическая псевдоксацтома
Идиопатическая артериальная кальцификация у детей
Кальцификация клапана аорты у взрослых
Синдром Вернера
Гомоцистинурия
У людей пожилого возраста встречается очаговое кальцифицирующее поражение клапана аорты. С возрастом происходит постепенное накопление кальция на аортальной поверхности клапана, в результате чего появляются различные клинические симптомы, спектр которых варьирует от безобидного систолического шума до тяжелого кальцифицированного стеноза устья аорты.
Артериолосклероз.
В основе этого заболевания лежат образование гиалина и дегенеративные изменения как внутренней, так и средней оболочек мелких артерий и артериол, в частности селезенки, поджелудочной железы, надпочечников и почек. Артериолосклероз почек (но необязательно других органов) практически всегда сопровождается гипертензией. Более легкие случаи стойкой гипертензии характеризуются гиалинизацией почечных артериол. Более тяжелая или злокачественная гипертензия приводит к развитию типичной фиброзной и эластической гиперплазии и даже некроза внутренней и средней оболочек.
T.P. Harrison. Principles of internal medicine. Перевод д.м.н. А. В. Сучкова, к.м.н. Н. Н. Заваденко, к.м.н. Д. Г. Катковского