Морфологические изменения в артериях и веществе головного мозга при травматическом субарахноидальном кровоизлиянии

Савчук А.Н., Свистов Д.В., Мацко Д.Е.

Кафедра нейрохирургии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург, Россия

Введение

Исследования последних лет внесли много нового в понимание механизмов развития констриктивно-стенотической артериопатии (КСА) у больных с аневризматическим субарахноидальным кровоизлиянием (СК). Морфологические исследования, выявившие структурные изменения в стенках церебральных артерий и проводившиеся, в основном, лишь при аневризматическом СК, позволили, с одной стороны, объяснить наблюдаемую торпидность КСА к спазмолитической терапии, а с другой, послужили основанием для дискуссии о правомерности самого термина "спазм" для обозначения наблюдаемого процесса [3, 4]. Так в исследовании R. Seiler описаны структурные изменения сосудистой стенки и стадийность течения "спазма" после разрыва аневризм. Выделено 5 стадий изменений в сосудистой стенке по характеру деструктивно-репаративных процессов: 1 - сморщивание внутренней эластической мембраны (ВЭМ) и отек интимы; 2 - некрозы гладкомышечных волокон в средней оболочке, частичные разрывы внутренней эластической мембраны и распространенные отложения кислых мукополисахаридов; 3 - утолщение интимы и атрофия среднего слоя; 4 - истончение внутренних слоев сосудистой стенки; 5 - регенерация гладкомышечных волокон в среднем слое. В зависимости от выраженности "спазма" указанные изменения в стенке пораженного сосуда развиваются в период от 4 до 100 суток после кровоизлияния [13].

Т.М. Вихерт с соавт. полагали что вазоспазм развивается на фоне уже имеющихся деструктивных изменений в стенках артерий, а именно: субэндотелиального фиброза и поражения ВЭМ (расслоение, утолщение, нарушение складчатости) [1].

N.F. Kassell придерживается мнения, что сужение просвета сосуда на 90% вызвано стойким сокращением гладких мышц, на 5% - изменениями архитектоники стенки и на 5% - тромбоэмболией и другими причинами [9]. S. Papadopoulos с соавт. не отрицая роль второй из перечисленных Kassell причин, все же считают её не главной, придавая ведущее значение активному компоненту, а именно сокращению гладких мышц под действием Са++ и протеин-киназы С [12].

В связи с морфологическими находками в пораженных артериях головного мозга и несостоятельности понятия "спазм", появилось несколько новых терминов: "констрикторная эндартериопатия" [6], "васкулопатия" [5], "вазоконстрикторная артериопатия" [12], "констрикторная ангиопатия" [2]. На наш взгляд, термин - "констриктивно-стенотическая ангиопатия" предложенный Ю.А. Медведевым, Ю.Н. Зубковым и Ж.З. Закарявичюсом в 1995 году, наиболее полно отражает обнаруживаемые морфологические изменения.

В настоящее время имеется только два исследования, описывающие морфологические изменения в сосудах у больных с посттравматическим вазоспазмом. J. Hughes описал изменения в сосудах у 10 больных, погибших от черепно-мозговой травмы. К сожалению, вазоспазм у этих больных не был документирован клиническими методами. Авторы подразделили изменения в стенке сосуда на 4 категории: атрофия средней оболочки и утолщение субэндотелиального слоя более, чем на 0.2 мм; утолщение субэндотелиального слоя на 0.1 - 0.2 мм; утолщение субэндотелиального слоя на 0.1 мм; атрофия мышечной оболочки не убедительна или субэндотелиальный фиброз не полностью окружает просвет [8].

А.Ю. Зубков с соавт. провели исследования морфологических изменений в стенке сосудов пациентов с черепно-мозговой травмой, у которых при жизни с помощью транскраниальной допплерографии определялся вазоспазм. Морфологические изменения заключались в апоптозе и слущивании эндотелиальных клеток, значительном утолщении субинтимального слоя и фиброзе медии [15].

Целью исследования была оценка морфологических изменений в стенках артерий у пострадавших с тяжелой черепно-мозговой травмой с прижизненно диагностированной констриктивно-стенотической артериопатией.

Материалы и методы

Для определения морфологических изменений использовали световую и электронную микроскопию. У 6 умерших во время аутопсии производили забор фрагментов артерий основания мозга, в которых при жизни больных допплерографически и ангиографически определяли признаки КСА. У 3 пациентов летальный исход наступил на седьмые сутки, у 2 - на восьмые и у одного - на девятые. Прогредиентный тип клинического течения КСА отмечался у двух пострадавших, апоплектиформный у четырех. Во всех наблюдениях вскрытие и забор материала для микроскопии производили в течение первых суток от момента констатации смерти. У одного пострадавшего в процессе интенсивной терапии выполняли транслюминальную баллонную ангиопластику (ТБА).

Результаты

Световая микроскопия (обычные и полутонкие срезы).

Патологические изменения были выявлены во всех слоях сосудистой стенки. Наиболее постоянным феноменом являлось повреждение эндотелия. Во всех наблюдениях отмечено изменение формы и ориентации эндотелиоцитов, а так же их тотальное и частичное слущивание (рис.1), (рис.2), (рис.3). Эндотелиоциты приобретали вертикальную ориентацию по отношению к внутренней эластической мембране (ВЭМ). Вследствие нарушения межклеточных связей и связей с базальной мембраной обнаруживалась полная или частичная десквамация эндотелия с обнажением субэндотелиального слоя. Обнаруживаемые реактивные изменения в обнаженной интиме (чаще всего - лейкоцитарная инфильтрация, появление отдельных фагоцитов и проч.), равно как и пристеночное тромбообразование, расценивались нами как признаки при жизненности выявляемых изменений (рис.2), (рис.4).

В базальной мембране определялись дегенеративные изменения в виде ее истончения вплоть до полного исчезновения. На отдельных участках она утолщалась, образуя колбообразные вздутия (рис.5).

Одним их основных вариантов морфологических изменений являлось образование продольных складок стенки сосуда, выступающих в его просвет и суживающих его на половину, благодаря чему он приобретал звездчатый вид с фестончатым внутренним периметром. Данный феномен был обусловлен изменениями в мышечном слое и проявлялся резкой извитостью внутренней эластической мембраны (рис.1), (рис.6). Изменения во внутренней эластической мембране сводились к расслоению, разволокнению, увеличению извитости, иногда - утолщению (рис.2), (рис.5).

В мышечной оболочке сосуда также выявлены характерные изменения. Практически на всех срезах артерий определялась деформация ядер миоцитов с их трансформацией из вытянуто-овальных в округлые или неправильной формы (рис.7), (рис.9).

На поперечных срезах складчатость медии носила форму овальных и округлых бухт, определяющих извитость внутреннего контура пораженного сосуда. Мышечные клетки в складках теряли свойственную им ориентацию. Пучки миоцитов в области дна бухт были резко растянуты и плотно прилежали друг к другу. В части складок определялась дезориентация мышечных волокон, их дистрофические и некротические изменения (очаговые микромедианекрозы) (рис.6). В мышечной оболочке, во всех без исключения изученных наблюдениях, имел место диффузный отек - расслоение межмышечных пространств (оптически пустые зоны между ними). В части складок, в мышечном слое определяли образование волокон коллагена, что являлось самой начальной стадией склероза медии (рис.8), (рис.9).

Структурные изменения в наружной оболочке - адвентиции были минимальны: помимо отека, в ней отмечалась слабо выраженная лейко - и лимфоцитарная инфильтрация. В итоге, стенки артерий вследствие диффузного отека, в который были вовлечены как интима, так и медиа с адвентицией, утолщались, а стенотический эффект усиливался еще более.

В наших наблюдениях аналогичные морфологические изменения выявлялись и в перфорирующих ветвях (см. ниже, описание изменений при сканирующей электронной микроскопии).

При световой микроскопии мозгового вещества 5 больных, у которых во время аутопсии в зонах кровоснабжения артерий с верифицированной КСА были определены очаги размягчения и/или отека, выявлялся очаговый, с тенденцией к слиянию, дегенеративно-некротический процесс сосудистого происхождения (рис.10). Нейроны находились в разных фазах гипоксических изменений, начиная с острого набухания, включая их сморщивание с явлениями нейронофагии, а на более поздних этапах выявлялись участки выпадения нейронов на фоне отечных изменений нейропиля (рис.11). В части случаев определялась умеренно выраженная круглоклеточная периваскулярная инфильтрация (рис.12), (рис.13). Выявлялся частичный или полный распад глиальных волокон. В случаях смерти на 8-9 сутки морфологическая картина соответствовала картине инфаркта мозга. По периферии зоны ишемии обнаруживали отдельные лимфоциты и макрофаги. В нейронах ядер ствола, в случаях вовлечения его в ишемический процесс, отмечался весь спектр дистрофических изменений - от набухания до зернисто-глыбчатого распада (рис.14), (рис.15).

Электронная микроскопия.

При сканирующей и трансмиссионной электронной микроскопии артериальной стенки патологические изменения кореллировали с вышеописанными, выявленными при световой микроскопии. Наиболее характерные изменения заключались в повреждении и слущивании эндотелия, агрегации тромбоцитов и отложении фибрина в местах поврежденного эндотелия, наличии зон миоинтимального утолщения, некрозе гладкомышечных клеток, пролиферации фибробластов (рис.16), (рис.17), (рис.18), (рис.19). Обнаруживали складчатость внутренней поверхности, отек всех слоев стенки артерии, инфильтрацию отдельными лейкоцитами, отложение единичных зерен гемосидерина. В субэндотелиальном пространстве обнаруживали единичные везикулы. Прослеживали участки истончения ВЭМ вплоть до ее исчезновения на довольно значительном протяжении. Контуры ВЭМ обращенные к медии были четкими, ровными а обращенные к эндотелию - волнообразными, на отдельных участках расплывчатыми (рис.21). На поперечных срезах в участках складок как у основания, так и у верхушки складок ВЭМ приобретала слоистый вид. Изучение медии показало, что у большей части клеток были сохранены ровные контуры цитоплазматической мембраны. Цитоплазма отдельных гладкомышечных клеток была просветлена, миофибриллы едва прослеживались или были подвержены очаговому лизису. Обнаруживали дистрофические изменения миоцитов в виде накопления в их цитоплазме липидных вакуолей различной величины (рис.20), (рис.21). В наружной оболочке артерий определяли разволокнение коллагеновых волокон за счет интерстициального отека.

При сканирующей электронной микроскопии поверхности перфорантных артерий была выявлена их четкообразная складчатость (рис.23). При исследовании ВЭМ в сканирующем режиме обнаружена ее складчатость, способствующая стенозированию просвета устья сосуда (рис.24). Данные изменения мы наблюдали во всех 4 случаях апоплектиформного клинического течения.

Таким образом, морфологические изменения в артериях основания мозга, при прижизненно диагностированной КСА, мы наблюдали практически во всех слоях стенки. Во многом они схожи с описанными при аневризматическом СК. Сужение просвета артерий при КСА первоначально вызывалось спазмом гладкой мускулатуры с последующим переходом к длительному сужению просвета артерии вследствие развития комплекса реактивно-воспалительных, некротических и пролиферативно - заместительных процессов. Частичная или полная десквамация эндотелиоцитов, нарушение межклеточных связей и их ориентации ("вздыбливание" рис.22) способствовали пристеночному тромбообразованию (рис.17). Кроме того, для КСА были характерны складчатость эластической мембраны и формирование инвагинирующих продольных складок интимы, некроз и разрастание соединительной ткани в мышечном слое (рис.16), (рис.18). Наблюдавшиеся отек и утолщение комплекса интима - медиа усиливали стенотический компонент тонического сокращения. Характерные морфологические изменения наблюдались, так же и в перфорантных артериях, кровоснабжающих ствол головного мозга. В свою очередь, пристеночное тромбообразование в крупных сосудах основания мозга могло стать источником микроэмболии внутримозговых артерий.

Изменения в веществе головного мозга заключались в развитии ишемического поражения разной степени выраженности: от обратимого до макроскопически видимых инфарктов.

При морфологическом исследовании артерий и мозгового вещества у пострадавшего с критической КСА, после проведения баллонной ангиопластики на 3-4 сутки от момента развития клиники ишемии, не было выявлено характерной для КСА складчатости внутренней эластической мембраны и сужения просвета артерии, хотя десквамация эндотелиоцитов с обнажением субэндотелиального слоя и пристеночное тромбообразование имели место. Имелось истончение базальной мембраны. В мышечной оболочке обнаруживали гибель отдельных миоцитов (рис.25), (рис.26).

В мозговом веществе, в бассейне кровоснабжения пораженных артерий, выявлен распад вещества мозга (ишемические микроинфаркты) и зоны некроза в стволе головного мозга. Обнаружены набухание и сморщивание нейронов в зоне ишемии, перицеллюлярный и периваскулярный отеки. На наш взгляд, ишемические изменения в веществе головного мозга развились вследствие позднего проведения ТБА.

Выводы

Сужение просвета артерий основания мозга у пострадавших, погибших от тяжелой черепно-мозговой травмы с КТ-верифицированным СК, обусловлено комплексом реактивно-воспалительных, некротических и пролиферативно-заместительных процессов, проявляющихся массивной десквамацией эндотелия, пристеночным тромбообразованием, отеком, утолщением, склерозированием, патологической складчатостью и выпячиванием комплекса интима-медиа в просвет артерии. Морфологические изменения, характерные для КСА, определяются не только в магистральных, но и перфорирующих артериях, кровоснабжающих ствол головного мозга. Пристеночные тромбы и десквамированный эндотелий могут быть причиной микроэмболий (по меньшей мере - гипотетически), что в свою очередь может усугублять ишемию, обусловленную КСА и тем самым влиять на течение и исход ЧМТ.

Отсутствие характерной складчатости и стенозирования артерии после ангиопластики свидетельствует о возможности применения ТБА у пострадавших с симптомной КСА в наиболее ранние сроки развития вторичной ишемии до появления грубых и необратимых морфологических изменений.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Вихерт Т.М., Шишкина Л.В., Коршунов А.Г. О патогенезе спазма у нейрохирургических больных // 4-й Всесоюз. съезд нейрохирургов. - М., 1988. - С. 209-10.
  2. Зубков Ю.Н., Семенютин В.Б. Эндоваскулярная дилатация спазмированных мозговых сосудов у больных с разрывом артериальных аневризм. // 4-й Всезоюз. съезд нейрохирургов. - М., 1988. - С. 120-121.
  3. Крылов В.В., Гусев С.А., Титова Г.П., Гусев А.С. Сосудистый спазм при субарахноидальном кровоизлиянии (клинический атлас) - М.: Макцент, 2000. - 191 с.
  4. Медведев Ю.А., Зубков Ю.Н., Закарявичюс Ж. Постгеморрагическая констриктивно-стенотическая артериопатия как составная часть церебрального вазоспазма // Нейрохирургия. - 1998. - №1. - С. 22-27.
  5. Armstead W.M. Role of endothelin in pial artery vasoconstriction and altered responses to vasopressin after brain injury // J. Neurosurg. - 1996. - V. 85, №5. - P. 901-907.
  6. Clower B.R., Smith R.R., Haining J.L. Constrictive endarteropathy following experimental subarachnoid hemorrhage // Stroke. - 1981. - V.12. - P. 501 - 508.
  7. Fisher C.M., Kistler J.P., Davids J.M. Relation of cerebral vasospasm to subarachnoid haemorrhage visualized by computerized tomographic scanning // Neurosurgery. - 1980. - V. 6. - P. 1-9.
  8. Hughes J. Trevor. Morphologic changes in human cerebral arteries in relation to intracranial arterial spasm // Cerebral Arterial Spasm: Proceedings of 2nd International Workshop. - Amsterdam: Williams and Wilkins. - 1980. - P. 251-255.
  9. Kassell N., Hitchon P., Gerk M. et al. Alterations in cerebral blood flow, oxygen metabolism, and electrical activity produced by high-dose thiopental // Neurosurgery. - 1980. - V. 12. - P. 598-603.
  10. Le Roux P., Newel 1 D., Lam A. et al. Cerebral arteriovenous oxygen difference: a predictor of cerebral infarction and outcome in patients with severe head injury // J. Neurosurg. - 1997. - V. 87. - P. 1-8.
  11. Macdonald R.L., Weir B.K., Grace M. Etiology of cerebral vasospasm in primates // J. Neurosurg. - 1991. - V. 75. - P. 415-424.
  12. Papadopoulos S.M., Gilbert L.L., Webb R.C. Characterization of contractile responses to endothelin in human cerebral arteries: implications for cerebral vasospasm. Section of Neurosurgery, University of Michigan. // Ann. Arbor. Neurosurgery. - 1990. - V. 26, №5. - P. 810-815.
  13. Seiler R.W., Grolimund P., Aaslid R. Cerebral vasospasm evaluated by transcranial ultrasound correlated with clinical grade and CT-visualized subarachnoid hemorrhage // J. Neurosurg. - 1986. - V. 64. - P. 594-600.
  14. Siesjo B.K. Pathophysiology and treatment of focal cerebral ischemia, part I. Pathophysiology // J.Neurosurg. - 1992. - V. 77. - P. 169-194.
  15. Zubkov A.Y., Ogihara K., Bernanke D.H., Parent A.D., Zhang J. Apoptosis of endothelial cells in vessels affected by cerebral vasospasm. // Surg. Neurol. - 2000. -V. 53. - Р. 260-266.