SU AMŢIUMI SUSIJĘ ŢMOGAUS PAMATINĖS ARTERIJOS STRUKTŪROS POKYČIAI

KAUNO MEDICINOS UNIVERSITETAS

Devika Gudienė

SU AMŢIUMI SUSIJĘ ŢMOGAUS PAMATINĖS

ARTERIJOS STRUKTŪROS POKYČIAI

Daktaro disertacija

Biomedicinos mokslai, medicina (07 B)

Disertacija rengta 2000 – 2007metais Kauno medicinos universitete.

Moksliniai vadovai:

Doc. med. dr. Kęstutis Baltrušaitis (Kauno medicinos universitetas, biomedicinos mokslai, medicina – 07 B) 2000-2006 m. ,

Prof. habil. dr. Angelija Valančiūtė (Kauno medicinos universitetas, biomedicinos mokslai, medicina – 07 B) 2006-2007m.

TURINYS

1. ĮVADAS...5

2. LITERATŪROS APŢVALGA...11

2. 1. ARTERIJŲ SIENELĖS SANDARA...11

2. 1. 1. Elastinių skaidulų struktūra, ypatybės, funkcijos...11

2. 1. 2. Kolageno struktūra, funkcija ir biosintezė...15

2. 1. 3. Neruoţuotos raumeninės ląstelės arterijų sienelėje...19

2. 2. ARTERIJOS SIENELĖS SU AMŢIUMI SUSIJUSIŲ POKYČIŲ BENDROJI CHARAKTERISTIKA...23

2. 3. SU AMŢIUMI SUSIJĘ ARTERIJŲ POKYČIAI...27

2. 3. 1. Su amţiumi susiję elastinio tipo arterijų pokyčiai ...27

2. 3. 2. Su amţiumi susiję raumeninio tipo arterijų pokyčiai...27

2. 3. 3. Su amţiumi susiję mišraus tipo arterijų pokyčiai...28

3. TIRTOJI MEDŢIAGA IR TYRIMO METODAI...30

3. 1. Tirtoji medţiaga...30

3. 2. Tyrimo metodai...30

4. REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS...32

4. 1. Ţmogaus pamatinės arterijos sienelės daţymosi ypatybės ir histologinės sandaros ypatybės...32

4. 2. Amţiniai kolageno tinklo pokyčiai pamatinės arterijos medijoje...38

4. 3. Su amţiumi susijęs raumeninių ląstelių kitimas...43

4. 4. Elastinių skaidulų pokyčiai, įtakoti amţiaus...49

4. 5. Intimos ir vidinės elastinės membranos amţiniai pokyčiai...55

4. 6. Pamatinės arterijos medijos storio kitimas, susijęs su amţiumi...60

5. IŠVADOS...64

6. LITERATŪROS SĄRAŠAS...66

Santrumpos

GSI – galvos smegenų insultas

GSKS – galvos smegenų kraujotakos sutrikimai

ESMP – elastinių skaidulų mikrofibrilinis proteinas

MI – miokardo infarktas

NRL – neruoţuotos raumenų ląstelės

PSO – Pasaulinė sveikatos organizacija

1. ĮVADAS

Galvos smegenų masė sudaro apie 2 proc. kūno masės, bet joms tiekiama 20 proc. širdies išmetamo kraujo kiekio. Ţmogaus galvos smegenys sunaudoja 20 proc. kūnui reikalingo deguonies. Taip yra dėl to, kad smegenys galėtų kontroliuoti viso kūno funkcijas ir ţmogaus elgesį [1].

Galvos smegenis maitina 4 arterijos: 2 vidinės miego arterijos ir 2 slankstelinės arterijos. Abi slankstelinės arterijos kaukolės viduje susijungia, sudarydamos pamatinę arteriją, kuri vėliau skyla į dvi uţpakalines smegenų arterijas (maitina apatinius smilkininės ir pakaušinės skilties paviršius, pogumburį, gumburą ir kt.). Pamatinė galvos smegenų arterija maitina pleišto formos tilto dalį abipus vidurio linijos, du trečdalius tilto šoninių sričių, viršutines ir vidurines smegenėlių kojytes, smegenėlių pusrutulius, medialinę pagumburinę sritį ir viršutinę vidurinių smegenų dalį. Jos šakos: priekinė apatinė smegenėlių, labirintinė tilto, viršutinė smegenėlių, uţpakalinė nugaros smegenų arterijos. Priimta, kad galvos smegenų zona, maitinama iš miego arterijos šakų, vadinama priekinės cirkuliacijos baseinu, o maitinama iš slankstelinių arterijų – uţpakalinės cirkuliacijos baseinu [2,3].

Galvos smegenų kraujotakos sutrikimai – vieni daţniausių ir ekonomiškai nuostolingiausių susirgimų, kurių svarba visuomenės sveikatingumo struktūroje yra akivaizdi. Nemaţėjantis ir net didėjantis sergamumas galvos smegenų kraujotakos ligomis (tiek tranzityviniais kraujotakos sutrikimais, tiek insultais) itin neramina bei verčia skirti kuo daugiau dėmesio šiai ypač daţnai ir svarbiai patologijai [4-6]. Galvos smegenų insultas (GSI) yra viena iš aktualiausių mūsų laikmečio medicininių-socialinių problemų tiek dėl didelio mirtingumo, tiek dėl sunkaus liekamojo invalidumo, sąlygoto šios ligos. Galvos smegenų kraujotakos sutrikimai (GSKS) lemia didţiausią mirtingumą bei neįgalumą [7]. Daţnai šių sutrikimų simptomai prasideda dar iki 65 metų ir todėl nedarbingais ţmonės tampa dar darbingame amţiuje.

Daugiausia ţmonių Lietuvoje miršta nuo kraujotakos sistemos ligų. 2000-2004 m. mirusių skaičius nuo šių ligų padidėjo 8 procentais. 2004 m. mirtys nuo cerebrovaskulinių ligų sudarė 23,2 procentus visų mirusių ţmonių. 2004 nuo kraujotakos sistemos ligų mirė 45, 6 proc. vyrų ir 64,5 proc. moterų [8]. 2006 m. Lietuvoje mirtys dėl cerebrovaskulinių ligų sudarė net 54 proc. [9].

Sunkiausias galvos smegenų kraujotakos sutrikimo pasireiškimas – insultas (smegenų infarktas, hemoragija). Kiekvienais metais Europoje insultu perserga apie 1 mln. ţmonių. Nors ir yra akivaizdaus progresas prevencijos srityje, mirtys dėl galvos amegenų kraujotakos sistemos sutrikimų yra trečioje vietoje po širdies ligų ir vėţio atvejų Vakarų Europoje ir sudaro apie 10 proc. visų vyrų mirčių ir apie 16 proc. visų moterų mirčių [6]. Insultų kaina bendrajai populiacijai labai aukšta.

Epidemiologiniai tyrimai rodo, kad sergamumas ir mirtingumas nuo galvos smegenų insulto (GSI) tarp vyresnio amţiaus asmenų turi tendenciją didėti [10]. Pirminio neįgalumo struktūroje GSI

demografinė situacija rodo, kad Lietuvos gyventojai senėja, galvos smegenų kraujotakos sutrikimai ir jų sunkiausia forma - GSI, artimiausiu metu tai taps viena pagrindinių sveikatos ir socialinės apsaugos problemų.

Pasaulinės sveikatos organizacijos (PSO) duomenimis 1999 metais nuo insulto mirė 5,4 mln. asmenų ir buvo prarasta 1,17 ţmogaus gyvenimo metų. Be to, stebimi ryškūs tiek mirtingumo tiek prarastų ţmogaus gyvenimo metų netolygumai tarp įvairių pasaulio ir Europos regionų [11]. Standartizuoti mirtingumo nuo GSI rodikliai varijuoja plačiose ribose tarp asmenų, jaunesnių kaip 65 metų, t. y. amţiaus grupėje, kurioje mirtis nuo GSI yra vertinama kaip "išvengiama". PSO MONICA programos rezultatai parodė didelius sergamumo GSI bei išgyvenamumo po GSI rodiklių skirtumus tarp asmenų iki 75 metų (tik 50 proc. visų insultų įvyksta tarp šios amţiaus grupės asmenų) [12]. Kiek naujesni centrinės Europos šalių duomenys taip pat rodo nepaaiškinamus sergamumo ir išgyvenamumo po GSI netolygumus [10].

Paţymėtina, kad insultai linkę kartotis tam pačiam ligoniui. Pirmaisiais ligos metais pakartotinio insulto rizika sudaro 10-12 proc. ir didėja 5-8 proc. kasmet. Bendra pakartotinio insulto rizika per penkerius metus siekia 30-40 proc. Insulto pasikartojimo rizika tame pačiame pusrutulyje yra 5 proc. per metus, tuo tarpu kardialinio įvykio rizika yra didesnė – 7 proc. [13]. Be to, apie 15 proc. šių ligonių suserga miokardo infarktu ir apie 15 proc. miršta nuo kardiovaskulinių ligų [14]. Pakartotinis insultas daţnai nėra tos pačios etiologijos, tipo ar lokalizacijos kaip pirmasis insultas, nes gali būti susijęs su skirtingais jį sąlygojančiais veiksniais [15]. Kliniškai insultas yra ūminis ţidininis galvos smegenų kraujotakos sutrikimas, pasireiškiantis ţidininiais neurologiniais simptomais, išliekančiais ilgiau kaip 24 val. nuo ligos pradţios.

Cerebrovaskulinėmis ligomis per metus serga 2900 ţmonių iš milijono. Iš jų 500 sudaro praeinantys smegenų išemijos priepuoliai ir 2400 – insultai, kurių 75 proc. įvyksta pirmą kartą. Insulto paplitimas toje pačioje populiacijoje yra 12000, iš kurių 800 atvejų (7proc. ) per metus yra kartotiniai susirgimai [13].

Daţniausi galvos smegenų kraujotakos sutrikimai yra infarktas ir hemoragija, kurie klinikiniu aspektu apibendrinami insultu. Išemijos atvejai yra beveik 3 kartus daţnesni, nei hemoragijos. Beveik trys ketvirtadaliai smegenų infarktą patyrusių ţmonių išgyvena ir apie keturis penktadalius patiriančių hemoragijas miršta [3]. Išeminio insulto rizika būna didţiausia ankstyvuoju poinfarktiniu periodu, o MI rizika – ankstyvuoju poinsultiniu periodu [16, 17].

Tranzitorinės išeminės atakos (išeminio galvos smegenų kraujotakos sutrikimo) neurologiniai simptomai priklauso nuo to, kuriame smegenų arterijos baseine įvyko cirkuliacijos sutrikimas. Vertebrobaziliariniame baseine tai gana daţna patologija. Pamatinės arterijos proksimalinės dalies okliuzijos daţnesnė prieţastis –trombozė, distalinės-embolija [3].

Intrakranialinėse kraujagyslėse atsirandanti aterosklerozė skiriasi tuo, kad ji pradeda formuotis vėlesniame amţiuje ir paţeidimų sunkumas palyginus pagal amţių yra maţesnis, lyginant su ekstrakranialinėmis kraujagyslėmis. Tačiau dar nėra pilnai aišku ar šie aterosklerozinių pakitimų atsiradimo skirtumai yra dėl anatominių intrakranialinių ir ekstrakranialinių arterijų skirtumų ar skiriasi pats aterogenezės mechanizmas. Yra duomenų, kad intarkranialinės arterijos turi didesnio aktyvumo antioksidacinę sistemą nei ekstrakranialinės. Tačiau su amţiumi ši protekcija ţymiai susilpnėja ir tai turbūt taip pat įtakoja daug staigesnį aterosklerozinių pakitimų vystymąsi intrakranialinėse arterijose individui senstant palyginus su tolygiai atsirandančiais pokyčiais ekstrakranialinėse arterijose [18].

Galvos smegenų aneurizmų randama 1–8 proc. gyventojų autopsijos metu, aneurizma plyšta maţdaug 10–28 ţmonėms iš 100 tūkst. gyventojų per metus, o JAV kasmet nustatoma 25 tūkst. naujų ligonių . Tai sudaro maţdaug 5–10 proc. visų insultų [19, 20].

Lietuvoje per metus nustatoma apie 550 subarachnoidinių hemoragijų, iš jų 80 proc. – dėl arterinių aneurizmų plyšimų, 5 proc. – dėl arterioveninių malformacijų, 15 proc. – dėl kitų prieţasčių [20]. Lietuvoje kasmet nustatoma daugiau kaip 100 plyšusių aneurizmų (3,9/ 100 tūkst. gyventojų), po kurių išsivysto sunkios komplikacijos (pakartotinis plyšimas, vazospazmas ir kt.).Mirtingumas nuo plyšusių aneurizmų siekia 31,6 proc.[21].

Insulto psichopatologiniai pokyčiai apima įvairius psichikos ir elgesio sutrikimus, susijusius su kognityviniais sutrikimo poţymiais ir neurologiniais liekamaisiais simptomais. Sutrinka suvokimas, aplinkos ir savęs identifikacija, atsiranda motyvacijos, emociniai, asmenybės sutrikimai, poinsultinė depresija ar nerimos sutrikimai [22, 23]. Sunkiausias psichikos sutrikimas liekantis po persirgto insulto, yra kraujagyslinė demencija.

Svarbiausia reikšmė insulto bei aneurizmų patofiziologijoje, nepriklausomai nuo smegenų paţeidimą sukėlusios prieţasties, skiriama galvos smegenų kraujotos sutrikimams. Intrakranialinė smegenų arterija- a. basilaris - yra maţiau tyrinėta negu pvz. miego arterijos, nors pokyčiai pamatinės arterijos sienelėje lemia pavojingų ţmogaus gyvybei būklių formavimąsi. Išaiškinta galvos smegenų arterijų sienelės amţinių kitimų histofiziologinė išraiška, sudarys galimybę juos diferencijuoti nuo patomorfologinių pokyčių, atsirandančių dėl galvos smegenų arterijų aterosklerotinės patologijos. Išryškinta amţinių pokyčių dinamika mirusiųjų smurtine mirtimi smegenų kraujagyslėse padės geriau suprasti morfologinį smegenų infarkto išsivystymo substratą. Ţmogaus pamatinės arterijos sienelės amţinių histofiziologinių pokyčių įvertinimas gali būti svarbus aiškinantis bendruosius galvos smegenų kraujotakos amţinius procesus bei įvairias vaskulines patologijas.

Literatūroje pateikiami duomenys apie kitų galvos smegenų arterijų su amţiumi susijusius pokyčius yra negausūs. Daugelis jų apsiriboja kokybinių rezultatų analize. Literatūroje pateikiami kiekybiniai tik atskirų struktūrinių sienelės elementų analizės rezultatai, daţniau nagrinėjami patologiniai

pamatinės arterijos pokyčių duomenų. Tyrimuose daţniau buvo minimi su patologiniais procesais susiję pokyčiai, nei amţinės charakteristikos.

Darbo tikslas ir uţdaviniai

Darbo tikslas - Įvertinti su amţiumi susijusius struktūrinius ţmogaus pamatinės arterijos sienelės pokyčius.

Darbo uţdaviniai:

1. Ištirti pamatinės arterijos medijos kolageninių skaidulų kiekybinius pokyčius;

2. Nustatyti pamatinės arterijos sienelės medijos raumeninių ląstelių kiekybinius pokyčius; 3. Ištirti pamatinės arterijos sienelės medijoje esančių elastinių skaidulų kiekybinius pokyčius; 4. Ištirti pamatinės arterijos sienelės medijos storio pokyčius;

5. Nustatyti ţmogaus pamatinės arterijos intimos, vidinės elastinės membranos struktūrinius pokyčius;

6. Įvertinti kiekybinių histologinių pokyčių tarpusavio priklausomybę bei sąsają su amţiumi.

Mokslinis naujumas

Galvos smegenų kraujotakos sutrikimai yra viena iš prieţasčių, lemiančių didţiausią mirtingumą ir neįgalumą. Epidemiologiniai tyrimai rodo, kad sergamumas ir mirtingumas dėl galvos smegenų kraujotakos sutrikimų tarp vyresnio amţiaus asmenų turi tendenciją sparčiai didėti.

Šiame darbe ţmogaus galvos smegenų pamatinės arterijos sienelės struktūros pokyčiai vertinti amţiniu aspektu. Histomorfometriškai analizuota medţiaga leido įvertinti bendruosius pamatinės smegenų arterijos sienelės ypatumus, susijusius su amţiumi. Histomorfometriškai įvertinome pamatinės arterijos medijos elastinių ir kolageninių skaidulų bei raumeninių ląstelių kiekybinius pokyčius susijusius su amţiumi skirtingose amţiaus grupėse. Tyrimo metu nagrinėjome ne tik elastinių skaidulų ir kolageno tinklo plotą, bet apskaičiavome ir skaidulų perimetrą bei jų skaičių. Tai sudarė galimybę detalesnei kiekybinei analizei ir suteikė daug duomenų apie kokybines elastinių ir kolageninių skaidulų tinklo savybes. Taip pat ištyrėme susijusius su amţiumi medijos storio pokyčius. Pateikiami gauti kokybiniai pamatinės arterijos intimos ir vidinės elastinės membranos pokyčiai. Kiekybiniai duomenys leido tiksliai įvertinti šios arterijos tipą. Gauti rezultatai buvo palyginti tarp skirtingų lyčių, duomenys palyginti su literatūroje pateikiamais rezultatais analizuojant kitų arterijų sienelių amţinių pokyčių ypatumus. Histomorfometrinio tyrimo duomenys atkreipia dėmesį į galvos smegenų arterijų amţinius pokyčius, senėjimo dėsningumus, jų atsiradimo pamatinėje arterijoje ir ekstrakranijinėse arterijose skirtumus.

Išaiškinta pamatinės arterijos amţinių kitimų histofiziologinė išraiška sudarys galimybę juos diferencijuoti nuo patomorfologinių pokyčių, atsirandančių dėl galvos smegenų arterijų aterosklerozinės

padės geriau suprasti morfologinį smegenų infarkto išsivystymo substratą. Morfometriškai ištyrus abiejų lyčių įvairių amţiaus grupių ţmogaus intrakranialinę smegenų arteriją -a. basilaris-išsiaiškintos amţinių procesų vystymosi ypatybės šioje arterijoje. Ţmogaus pamatinės arterijos sienelės amţinių histofiziologinių pokyčių įvertinimas gali būti svarbus aiškinantis bendruosius galvos smegenų kraujotakos amţinius procesus bei įvairias kraujagyslines patologijas.

2. LITERATŪROS APŢVALGA

2. 1. ARTERIJŲ SIENELĖS SANDARA

Ţmogaus arterijų sienelę sudaro trys dangalai: vidinis, arba tunica interna, vidurinis, tunica

media ir išorinis, tunica adventitia. Vidinis dangalas sudarytas iš endotelio, gulinčio ant pamatinės

membranos ir poendotelinio sluoksnio. Vidinį arterijų sienelės dangalą nuo vidurinio skiria vidinė elastinė membrana. Vidurinio arterijų dangalo (medijos) struktūra įvairiose arterijose yra skirtinga. Stambiosios arterijos yra vadinamos elastinio tipo arterijomis, ir jų medijoje dominuoja elastinės membranos, tarp kurių yra tinklinių ir kolageninių skaidulų bei neruoţuotųjų raumenų ląstelių. Vidutinio kalibro arterijų medijoje dominuoja ţiediškai išsidėsčiusios neruoţuotųjų raumenų ląstelės, tarp kurių yra elastinių bei kolageninių skaidulų ir fibroblastų; šios arterijos yra vadinamos raumeninio tipo arterijomis. Mišraus tipo arterijos pasiţymi beveik lygiu raumeninių ląstelių ir elastinių skaidulų kiekiu viduriniame sienelės sluoksnyje. Adventicją sudaro kolageninės ir elastinės skaidulos, nervai, sienelę maitinančios kraujagyslės bei limfagyslės. [24]

2. 1. 1. Elastinių skaidulų struktūra, ypatybės, funkcijos

Audinių lankstumas ir tąsumas buvo pagrindiniai privalumai daugialąstelinių organizmų evoliucijoje. Elastinės skaidulos yra pagrindinės netirpios tarpląstelinės medţiagos struktūros, kurios suteikia jungiamajam audiniui tamprumo, galimybę dideliu diapazonu grįţtamai deformuotis ir pasyviai atsistatyti į normalią padėtį nenaudojant energijos [25]. Šios savybės yra svarbios arterijų funkcionavimui, kurios pastoviai išsiplečia ir susitraukia. Taip pat tai svarbu plaučių, odos ir kitos lokalizacijos dinamiškam jungiamajam audiniui.

Elastinės skaidulos yra ilgos, homogeniškos. Jos šakojasi ir sudaro retesnius ar tankesnius tinklus. Elastinių skaidulų ypač daug jungiamajame audinyje tų organų, kurie funkcionuoja ritmiškai keisdami savo tūrį. Elastinės skaidulos yra plonos, jų skersmuo būna 1-4 µm. Švieţiuose audiniuose jos yra gelsvos, stipriai lauţia šviesą, todėl blizga [25].

Elastinių skaidulų formavimasis vyksta atsidedant tirpiam išsivysčiusio elastino pirmtakui tropoelastinui ant susiformavusio pagrindo, turinčio fibrino mikrofibrilių [26,27]. Hidrofobinių sričių tarpusavio sąveika yra svarbi struktūrai ir yra elastingumo pagrindas [28,29]. Susiformavusios elastinės skaidulos yra kompleksinė biomedţiaga, sudaryta iš išorinės mikrofibrilinės dangos, o vidinė šerdis susideda iš amorfinio persipynusio elastino. Aukštesniųjų stuburinių tropoelastinas formuojasi stiprindamas susidarančias aukšto slėgio apytakines sistemas [30]. Mikrofibrilių išsidėstymas dinamiškose

Elastinės skaidulos sudarytos taip, kad uţtikrintų elastinę funkciją per visą organizmo gyvavimo laiką. Tačiau, įvairūs fermentai (pavyzdţiui, tarpląstelinės medţiagos metaloproteinazės) sugeba skaidyti elastinių skaidulų molekules [31]. Dėl degradacinių procesų maţėjantis elastingumas yra pagrindinis jungiamojo audinio senėjimo faktorius, reikšmingas aortos aneurizmų, plaučių emfizemos vystymuisi bei atsirandant degeneraciniams poţymiams saulės paţeistoje odoje [32]. Elastinės skaidulos yra kompleksinės sudėties, bet vis nepilnai ištirtos. Jos reikšmingos, nes suteikia labai svarbias mechanines savybes audiniams ir atsakingos uţ kai kurių organizmo sistemų, pavyzdţiui kraujagyslių, funkcionavimą [25].

Elastinių skaidulų svarba yra aiškiai matoma sergant kai kuriomis paveldimomis ligomis, kurias sukelia geno, atsakingo uţ skaidulų sintezę mutacijos (Marfano sindromas, įgimta kontrakūrinė arachnodaktilija, Villiamso sindromas, cutis laxa (lot.) ir kt.) [33, 34, 35]. Bandymai su laboratoriniais gyvūnais yra efektyvūs norint detaliai išsiaiškinti elastinių skaidulų komponentus ir atskleisti jų biologines funkcijas [36]. Elastino svarba arterijų morfogenezėje buvo įrodyta tyrinėjant elastino neturinčias peles [37, 38]. Pelės ţūdavo nuo arterijų obstrukcijos, kuri įvykdavo dėl subendotelinių ląstelių proliferacijos ir neruoţuotųjų raumenų reorganizacijos, o ne dėl endotelio paţeidimo, trombozės ar uţdegimo. Kitos mutacijos taip pat gali sąlygoti kraujagyslių sienelių silpnumą [39].

Elastinės skaidulos yra reikšmingos tarpląstelinės medţiagos makromolekulės, susidedančios iš elastino šerdies, apsuptos fibrilino danga. Jos sudaro kraujagyslių, plaučių ir odos jungiamąjį audinį ir suteikia jiems elastingumo, tamprumo. Elastinių skaidulų biologinė sandara yra kompleksinė. Jos susideda iš daugybės komponentų, turi grieţtai reguliuojamą formavimąsi, unikalias biomechanines savybes. Jų molekulinė sandara yra nagrinėjama atliekant sudedamųjų molekulių tarpusavio sąveikos tyrimus, ultrastruktūros analizę ir studijuojant informatyvius tyrimus, atliekamus su laboratoriniais gyvūnais [25].

Elastinas savo sudėtyje turi maţiau arginino, histidino, lizino, tačiau turi daugiau lecitino ir valino nei kolagenas. Elastinas neturi triptofano ir turi tik truputį daugiau uţ kolageną tirozino. Šie skirtumai elastino izoelektrinį tašką pastumia nuo rūgštaus į labiau neutralų pH. Elastino pH yra apie 6, 0, kai tuo tarpu kolageno pH-4, 85. Ţinoma, kad lecitino likučiai turi lipofilinių savybių, tačiau cheminiais tyrimais nustatyta, jog elastinas nėra asocijuotas su lipidais daugiau nei kolagenas. Elastinas turi net 90 proc. nepoliarinių aminorūgščių, o kolagenas tik 50 proc. Todėl elastinas yra netirpus nei organiniuose, nei neorganiniuose tirpikliuose. Remiantis histocheminiais elastinio audinio tyrimais, išskiriamos tokios specifinės savybės: palyginus maţas pagrindinių aminorūgščių kiekis, retas erdvinis histochemiškai aktyvių aminorūgščių išsidėstymas polipeptidinėje grandinėje, gausi rūgščių fosfolipidų įvairovė [40] Elastinės skaidulos kaip ir kolageninės bei tinklinės (retikulinės), yra lengvai diferencijuojami atliekant specifinį histologinių preparatų daţymą. Kai kurie daţymo metodai yra aprašyti gana seniai. Naudojami įvairūs metodai: modifikuotas rezorcino - fuksino metodas, vadinamas Weingert vardu, Taenzer metodas su orseinu (1891), hematoksilino metodai, pavyzdţiui Garris`o (1902) ir Verhoff`o (1908) bei Gomori

aldehido-fuksino metodas (1950) (1 lentelė). Michaelis (1901) nustatė, kad daţant Weingert metodu vietoje fuksino galima naudoti daugelį pagrindinių daţų, ir kad įvairūs fenolai gali pakeisti rezorciną. 1 lentelėje yra pateikiami pagrindiniai daţymo metodai, kurių vieni turi tik istorinę reikšmę, o kiti metodai naudojami iki šių dienų. Elastinės skaidulos gerai daţosi geleţies hematoksilinu, rezorcinu - fuksinu ar aldehido - fuksinu. Daţant Verhoeff‟o metodu naudojamas geleţies hematoksilinas, o Gomori daţymui naudojamas aldehido - fuksinas [41, 42, 43].

Iki šiol nėra pilnai išsiaiškinta, nuo kokių faktorių priklauso skirtingos jungiamojo audinio elementų daţymosi ypatybės. Manoma, jog tarpląstelinės medţiagos, kurioje yra fibrilės, fizinės ir cheminės savybės nulemia skirtingų jungiamojo audinio fibrilių daţymosi ypatumus [44]. Pavyzdţiui, tinklinio audinio argirofilija bei teigiama PAS reakcija aiškinama tuo, jog jos turi didelę karbohidratų koncentraciją savo sudėtyje [45, 46].

1 lentelė. Pagrindiniai elastinių skaidulų daţymo metodai. (pagal J.D.Bancroft, [47])

METODAI DAŢAI

Unna Taenzer Orseinas

Weingert Rrezorcinas, fuksinas Verhoeff Geleţies hematoksilinas

Macuura Fosforomolibdeninė rūgštis, Kongo raudonasis

Gomori Aldehidas - fuksinas

Elastinių skaidulų sistemą sudaro trijų tipų skaidulos: elastinės, oksitalano ir elaunino. Elastines skaidulas galima rasti visame kūne, tačiau daugiausią jų yra kvėpavimo, kraujotakos ir dengiamojoje (oda) sistemose. Šių skaidulų vaizdas šviesinės mikroskopijos metu gali kisti priklausomai nuo lokalizacijos, nuo kiekio, kaip pazyzdţiui viršutiniame dermos sluoksnyje, membranų tipo struktūrose (vidinė ir išorinė elastinės membranos) didţiosiose arterijose. Minėtoje vietoje elastinės membranos yra išvarpytos maţų skylučių vadinamų fenestromis (lot. fenestra-langas), kurios sąlygoja medţiagų difuziją pro nepralaidţią membraną. Elektroninės mikroskopijos būdu buvo nustatyta, jog elastinės skaidulos susideda iš dviejų gana skirtingų komponentų. Vienas komponentas yra amorfinė medţiaga, kurios biocheminė sandara yra baltymas elastinas ir kitas komponentas, kuris turi 4-13nm periodiškumą, yra mikrofibrilinės prigimties ir buvo pavadintos elastinių skaidulų mikrofibriliniu proteinu (ESMP). Šios mikrofibrilės, kartais dar yra vadinamos su elastinu susijusiomis mikrofibrilėmis, yra plačiai paplitusios jungiamojo audinio struktūros, kurios manoma, jog suteikia tamprumo ir lankstumo daugeliui audinių. Jos taip pat gali būti tarsi palaikančioji sistema elastinui [47].

Elastinių skaidulų skersiniame pjūvyje matoma, kad jos susideda iš amorfinio proteino elastino, apsupto ţiedu ESMP. Šių komponentų santykis matomai keičiasi su skaidulų amţiumi (ir turbūt su subjekto amţiumi). Jaunose skaidulose dominuoja mikrofibrilinis proteinas. Senesnėse amorfinis proteinas sudaro jau apie 90 proc. skaidulos sudėties. Pagrindinis elastino molekulinis vienetas yra linijinis

elastinu” ar “tropoelastinu”. Viena iš elastino skaidulų charakteringų savybių yra kryţminė sąsaja, kuri polipeptidinę grandinę supina į skaidulų tinklą. Desmozinas ir jo izomeras, izodesmozinas, yra kryţminės sąsajos sudėtinė dalis. Polipeptidai yra išskiriami fibroblastų ar lygiųjų raumenų ląstelių ir kryţminės sąsajos vyksta ekstraląstelinėje aplinkoje [48].

ESMP turi aminorūgščių sudėtį, kuri biochemiškai skiriasi nuo elastino proteino (baltymo). Jis turi daug aminorūgščių, kurių beveik nėra arba yra maţais kiekiais elastine. ESMP turi savyje labai daug cisteino, todėl jame yra daugybė disulfidinių jungčių, kurios bus labai reikšmingos kalbant apie elastinių skaidulų daţymosi ypatybes. Su ESMP yra susiję struktūriniai glikoproteinai [49]; jų reikšmė daţymosi ypatybėms yra taip pat svarbi. Jaunos skaidulos, turinčios daug ESMP, pasiţymi teigiama periodine rūgštine-Schiff reakcija. Jas galimas stebėti ir įprastinio H&E daţymo metu, tačiau detalesnėms studijoms galima naudoti labaiu selektyvią techniką. Tai gali būti palyginus paprasti metodai: Taenzer-Unna orseino metodas arba sudėtingesnis Weigert rezorcino-fuksino metodas. Senstant elastinėms skaiduloms prasideda jų fiziniai ir biocheminiai pokyčiai [44]. Tai yra skilimas ir fragmentacija, ESMP ir elastino santykio pokyčiai, didėjantis glutamininės ir aspartatinės rūgšties ir kalcio kiekis. Tai plika akimi matoma ţmogaus odoje, kuri su amţiumi tampa raukšlėta ir “praranda stangrumą”[47].

Oksitalano skaidulos pirmosios buvo aprašytos Fullmer ir Lillie (1958) periodontinėse membranose. Dabar jos aptinkamos jau daugelyje audinių, tiek normalių, tiek ir patologinių [48, 49, 50].

Tiriant šviesiniu mikroskopu, oksitalano skaidulas galima atskirti nuo subrendusių elastinių skaidulų, nes oksitalano skaidulos nesidaţo aldehid-fuksino tirpalais, nebent prieš tai būtų oksiduotos kalio permanganatu, peroksiskruzdţių ar peroksiacto rūgštimi. Jos taip pat nesidaţo Verhoeff hematoksilinu, su ar be priešlaikine oksidacija. Daugeliui mokslininkų tiriant elektroninės mikroskopijos būdu, buvo iškelta prielaida, kad oksitalano skaidulos yra panašios, jei netapačios, elastinių skaidulų mikrofibrilinio proteino skaiduloms. Jos sudarytos iš mikrofibrilinių vienetų, 7-20nm diametro, turi 12-17 nm periodiškumą [51]. Jų periodiškumas yra geriau matomas prieš tai paveikus rutenijaus raudonuoju. Remiantis jų morfologija, lokalizacija ir daţymosi ypatybėmis, galima manyti, kad oksitalano skaidulos gali būti nesubrendusi elastinių skaidulų forma. Mikrofibrilės ir oksitalano skaidulos gali turėti rolę ir po elastogenezės [50]. Jos tarsi turi “inkarinę” rolę tarp kolageno skaidulų, stromos ląstelių, limfos kapiliarų sienelių, subrendusio elastino skaidulų, raumeninių ląstelių.

Pirmasis elaunino skaidulas aprašė Gawlik (1965); terminas elauninas yra išvestas iš graikų ţodţio “aš tempiu”. Priešingai oksitalano skaiduloms, elaunino skaidulos daţosi orseinu, aldehido fuksinu ir rezorcino fuksinu be priešlaikinės oksidacijos, tačiau nesidaţo Verhoeff hematoksilinu [47].

Skaidulų tipų klasifikacija išlieka diskusijų klausimu. Daţnai yra manoma, kad daţymo mechanizmas atskiriant elaunino ir oksitalano skaidulas yra per daug empyrinis, kad terminai “elauninas ir oksitalanas” neturi tinkamo struktūrinio ar funkcinio reikšmingumo ir jog šie trys skaidulų tipai-oksitalaninės, elaunininės ir elastinės - priklauso nuoseklioms elastogenezėms stadijoms. Buvo pastebėta,

kad yra nuoseklumas tarp stambių, subrendusių elastinių skaidulų giliai dermoje, per tarpines elaunino skaidulas iki oksitalano skaidulų pačiuose paviršutiniuose speneliniuose dermos sluoksniuose [51,52].

2. 1. 2. Kolageno struktūra, funkcija ir biosintezė.

Jungiamojo audinio ekstraląstelinė medţiaga yra sudaryta iš komplekso skirtingų baltymų grupių, turinčių struktūrinį vientisumą ir įvairias fiziologines savybes. Supramolekulinis fibrilinių elementų išsidėstymas, mikrofibriliniai tinklai, tirpūs proteinai, glikoproteinai ir platus ratas kitų molekulių sąlygoja biofizikines tarpląstelinės medţiagos charakteristikas. Sudėtis skiriasi priklausomai nuo jungiamojo audinio tipo. Priklausomai nuo lokalizacijos jungiamojo audinio ekstraląstelinė medţiaga turi unikalias funkcines ir biologines charakteristikas [53].

Gausiausi ekstraląstelinės medţiagos proteinai priklauso kolageno šeimai. Tai proteinai, turintys charakteringą molekulinę struktūrą [46]. Kolagenas pagrindinai yra siūliškos struktūros. Jis yra pagrindinis jungiamojo audinio struktūrinis komponentas, esantis ir beveik visų parenchiminių organų tarpląstelinėje medţiagoje, kur uţtikrina audinių ir pačių organų stabilumą ir palaiko jų struktūrinį vientisumą [53]. Kolageninės skaidulos yra įvairaus ilgio, truputį banguotos. Jos yra labai tvirtos, atsparios tempimui, todėl sudaro mechaninį organų pamatą. Kolageninės skaidulos plotis svyruoja nuo 1 iki 10 m. Chemiškai kolageninės skaidulos sudarytos iš fibrilinio baltymo kolageno. Kolagenines skaidulas sudaro smulkesnės struktūros-fibrilės, proteoglikanų sujungtos į pluoštus [25]. Per paskutinį dešimtmetį buvo suţinota daug naujo apie kolageną.Visų kolageno šeimos atstovų struktūroje dominuoja 4 aminorūgštys: glicinas(Gly), prolinas, hidroksiprolinas ir hidroksilizinas. Pasikartojančią aminorūgščių seką kolagene galima pavaizduoti formule Gly-X-Y, kur Gly - aminorūgštis, o X ir Y – bet kokios aminorūgštys, išskyrus gliciną. Šios heterogeniškos šeimos atstovų funkcijos neapsiriboja vien tik struktūriniu fibriliniu tarpląstelinės medţiagos karkasu, bet turi ir daugybę papildomų funkcijų. [53]. Kolageno molekulinės struktūros, biosintezės, kaitos ţinojimas yra svarbus norint suprasti daugelį patologinių proesų, susijusių su įvairiomis ţmogaus ligomis [53, 54]. Kolagenas turi geras surišamąsias savybes, formuoja tinklą ir gali tarnauti formuojat atraminį pagrindą ir taip padeda audiniams regeneruoti ir sugyti [55, 56].

Ţodis “kolagenas” yra vartojamas kaip generinis terminas kalbant apie baltymus, kurie turi charakteringą trigubą spiralę iš trijų polipeptidinių grandinių. Visi kolageno šeimos atstovai turi tokią supramolekulinę struktūrą, tačiau jų dydis, funcijos ir pasiskirstymas audiniuose yra labai įvairus. Jau yra ţinomi dvidešimt šeši genetiškai skirtingi kolageno tipai [53, 57,58,59].

Pagal savo struktūrą ir molekulinę sudėtį jie gali būti skirstomi į fibriles formuojantį kolageną, fibriles jungiantį kolageną (angl.-FACIT), tinklą formuojantį kolageną, sudarantį pagrindą fibrilėms, transmembraninį kolageną, bazinių membranų kolageną ir kitus su unikaliomis savo funkcijomis. 2

2 lentelė. Kraujagyslių sienelėje nustatomi kolageno tipų pavyzdţiai Tipas Molekulinė sandara Genai (genominė lokalizacija) Vieta audiniuose

Fibriles formuojantis kolagenas COL3A1(2q31) Kraujagyslių sienelė, oda, daugelio audinių retikulinės skaidulos (plaučių, kepenų ir kt) III [α1(III)]3

Pamatinių membranų kolagenas COL4A1(13q34) COL4A2(13q34) COL4A3(2q36-q37) COL4A4(2q36-q37) COL4A5(Xq22.3) COL4A6(Xp22. 3) Pamatinės membranos IV [α1(IV)]2α2(IV);α1-α6

Mikrofibrilinis kolagenas COL6A1(21q22. 3) COL6A2(21q22.3) COL6A3(2q37)

Kraujagyslių sienelė, dermis, kremzlės, placenta, plaučiai, tarpslanksteliniai diskai VI α1(VI), α2(VI),

α 3(VI)

Fibriles jungiantis kolagenas COL9A1(8q23) Kraujagyslių sienelė, dermis, sausgyslės, placenta, plaučiai, kepenys

XIV [α1(XIV)]3

XXI [α1(XXI)]3 COL21A1(6p12. 3-11. 2) Kraujagyslių sienelė

Skirtingi kolageno tipai skiriasi savo struktūros sudėtingumu ir įvairumu, turimomis papildomomis ne spiralinėmis sritimis ir savo funkcijomis. Pati plačiausia ir daugiausiai narių jungianti grupė, kuri sudaro apie devyniasdešimt procentų viso kolageno yra fibriles formuojanti grupė. I ir V kolageno tipo fibrilės sudaro kaulinio audinio atraminį pagrindą, o II ir XI tipo kolagenas sudaro sąnarių kremzlių matricos pagrindą. Kolageno skaidulos yra labai tvirtos, atsparios tempimui, todėl sudaro mechaninį pamatą ir suteikia šiems audiniams stabilumo ir vientisumo [25, 53]. IV tipo kolagenas su dar lankstesne triguba spirale suformuoja tvirtą tinklą skirtą pamatinėms membranoms [60]. Fibriles jungiantis kolagenas su įterptine triguba spirale (FACIT), kuriam priklauso IX, XII ir XIV tipo kolagenas jungiasi kaip atskira molekulė su stambiomis kolageno fibrilėmis ir, turbūt, atlieka kolageno fibrilių diametro reguliavimo funkciją [58].

Neţiūrint tokios skirtingos kolagenų tipų struktūrinės įvairovės, visi jie turi bendrą šiai šeimai charakteringą savybę: dešinės pusės trigubą spiralę susidarančią iš trijų α grandinių [53].

Klasikiniam fibriles formuojančiam kolagenui priklauso I, II, III, V ir XI tipo kolagenas. Šios rūšies kolagenas turi savybę formuoti gerai orientuotus supramolekulinius agregatus. Stebint elektroniniu mikroskopu fibrilės turi charakteringą ruoţuotą struktūrą turinčią apie 70 nm periodiškumą (vadinamą D-periodu), susidarančią dėl individualaus kolageno monomerų išsidėstymo. III tipo kolagenas susidaro iš trijų α1(III) ir yra plačiai paplitęs audiniuose, turinčiuose ir I tipo kolageną, tik išskyrus kaulinį audinį. Jis yra svarbus tinklinio (retikulinio) audinio komponentas. Jo yra plaučiuose, kepenyse, dermoje, bluţnyje ir kraujagyslėse [61]. Atlikus tyrimus šviesinės mikroskopijos pagalba I tipo kolagenas rastas kraujagyslių adventicijoje, o III tipo kolageno daugiausia buvo medijoje [62]. Manoma, kad I tipo kolagenas sudaro

“klasikines” kolagenines skaidulas, o “klasikinės” retikulinės skaidulos susideda iš III tipo kolageno [45, 62].

Kolageno tipai IX, XII, XIV, XVI, XIX ir XX priklauso taip vadinamam fibriles formuojančiam kolagenui su įterpta triguba spirale (FACIT kolagenas). Šio kolageno struktūra apibūdinama kaip “kolageno sritis” su trumpomis ne spiralinėmis sritimis. Trigubos molekulės jungiasi su įvairių fibrilių paviršiumi [53]. XII ir XIV tipo kolagenas yra panašus savo struktūra. Abi molekulės kolonizuojasi su I tipo kolagenu odoje, perichondriume, periosteume, sausgyslėse, plaučiuose, kepenyse, placentoje ir kraujagyslių sienelėje [53]. Šio tipo kolageno funkcija audiniuose dar yra maţai suprasta.

VI tipo kolagenas susideda iš trijų skirtingų α grandinių (α1, α2, α3) su trumpa triguba spiraline sritimi ir gana ištęsta sferine pabaiga [63, 64]. Po sekrecijos į tarpląstelinį matriksą, VI tipo kolageno tetramerai jungiasi prie filamentų ir suformuoja nepriklausomą mikrofibrilinį tinklą beveik visame jungiamajame audinyje, išskyrus kaulinį [65]. VI tipo kolageno fibrilės ultrastruktūriškai atrodo kaip filamentai, mikrofibrilės ar segmentai su neryškiu skersiniu 110 nm periodiškumo ruoţuotumu [66-68].

IV tipo kolagenas yra pats svarbiausias pamatinių membranų struktūrinis elementas. IV tipo kolageno struktūrą galima būtų apibūdinti kaip turinčią tris sritis: N-terminalinę 7S, C-terminalinę sferinę (NCl) ir centrinę trigubos spiralės dalį su trumpais pasikartojančiais Gly-X-Y intarpais. Jau atrastos 6 subvientų grandinės α1(IV)-α6(IV), susijungiančios į tris atskiras heterometrines molekules [69]. Pagrindinės izoformos α1(IV)2α2(IV) defektai sąlygoja embriono ţūtį, tačiau α5(IV), α3(IV) ar α 4(IV) grandinių defektai yra įvairių Alporto sindromo formų prieţastis , kadangi α3α4α6 grandis yra svarbi glomerulų ir alveolių pamatinės membranos stabilumui ir funkcijai [70].

Pagrindiniai kolageno gamintojai organizme yra fibroblastai [25]. Kolageno biosintezė, prasidedanti nuo genų transkripcijos branduolyje iki kolageno trigubų spiralių susijungimo į stambias fibriles yra daugiapakopis procesas. Daugiausia ţinių turima apie fibriles formuojančio kolageno grupės sintezę. Manoma, kad pagrindinis trigubų grandţių formavimosi mechanizmas, būdingas ir kitiems kolageno tipams [53].

Po prokolageno susiformavimo, trigubos spiralės molekulės yra talpinamos fibroblastų Goldţio komplekso sekrecinėse pūslelėse ir išskiriamos į tarpląstelinę erdvę. Po sekrecijos, prokolageno trimerai yra apdorojami priklausomai nuo kolageno tipo. Prokolageno struktūriniai komponentai: C-propeptidai ir N-propeptidai yra skeliami dviejų specifinių proteazių, prokolageno N-proteazės ir prokolageno C-proteazės. Abi šios proteazės priklauso Zn2+ _{priklausančių metaloppoteinazių šeimai [71]. Studijuojant} kolageną sintezuojančius fibroblastus buvo pastebėtas atpalaiduotų N ir C propeptidų prisijungimas ir patekimas atgal į ląstelę [72]. Tačiau trūksta duomenų apie atgalinį ryšį kontroliuojantį mechanizmą [73].

Kolageno fibrilių susiformavimas yra kompleksinis procesas ir jo aiškinimas yra labiausiai paremtas in vitro tyrimais. In vitro I , II , III , V ir XI tipo fibriles formuojantis kolagenas į tvarkingas

formuojant fibriles yra uţkoduota jau paties kolageno struktūroje. Susiformavusios fibrilės pagal kryptį orientuojasi priklausomai nuo to, kokiame audinyje jos yra. Fibrilių išsidėstymo kryptys bus skirtingos odoje, sausgyslėse ir kituose audiniuose. Molekulių jungimasis į fibriles papildomai yra stabilizuojamas susiformuojančių kovalentinių kryţminių jungčių, kurios prisideda prie kolageno fibrilių tamprumo. Šios tarpmolekulinės kryţminės jungtys yra prieţastis, kuri sąlygoja fizines ir mechanines kolageno fibrilių funkcijas ir stabilų jų tinklo susiformavimą [56].

Organizme nuolat vyksta kolageno apykaita ir skaidulų generacijų kaita. Sendamas kolagenas netenka tamprumo ir jo skaidulos kietėja, storėja [53]. Manoma, kad kolageno kiekio didėjimas ir elastinių skaidulų skaičiaus maţėjimas lemia senstančių kraujagyslių sienelių silpnėjimą [74]. Neţiūrint su amţiumi maţėjančio neruoţuotųjų raumeninių ląstelių skaičiaus, net ir daug vyresniame amţiuje, kolageninės skaidulos irsta ir formuojasi iš naujo. Sudėtingas kolageno gaminimosi procesas susideda iš daugelio pakopų ir yra įtakojamas daugelio faktorių [53].

Kaip jau buvo minėta anksčiau, kolagenas ţmogaus kūne yra labai svarbus palaikant audinių ir organų struktūrinį vientisumą. Tai ypač ryšku parenchiminiuose organuose, kur jis yra pagrindinis tarpląstelinės matricos komponentas. Kolagenas taip pat yra labai svarbus pamatinių membranų stabilumui. Be biomechaninės funkcijos kolagenas dar turi daug įvairių paskirčių. Specifiniai receptoriai tarpininkauja ryšiui su kolagenu. Pavyzdţiu galėtų būti specializuoti proteoglikanų receptoriai ar glikoproteinas VI [75]. Signalai iš šių jų receptorių sąlygoja adhezijos, diferenciacijos, augimo, ląstelių reaktyvumo procesus.

Kolagenas yra atsakingas uţ augimo faktorių ir citokinų paėmimą, lokalų kaupimą ir pristatymą bei turi svarbią reikšmę vystantis organams, gyjant ţaizdoms ir atsistatant audiniams [53]. Jau dabar ţinoma, kad kolagenas turi ir kitų labiau subtilių funkcijų nei ekstraląstelinės matricos architektūra. IV, XV ir XVIII kolageno nekolageniniai fragmentai turi įtakos angiogenezei ir tumorogenezei. Be to, jie turi ne tik šią biologinę funkciją. Jie taip pat gali įtakoti ir įvairų ląstelinį reaktyvumą [76].

Atlikus kiekybinius skaičiavimus, nustatančius kolageno-proteoglikanų sąveiką, histocheminiu Pikrosirijaus poliarizacijos metodu ir elektronine mikroskopija, mokslininkai nustatė, jog kolagenas, esantis arterijų adventicijoje pasiţymi I tipo kolageno savybėmis. Kolagenas, esantis medijoje histochemiškai ir ultrastruktūriškai atitinka III tipo kolageną [45,62]. Pikrosirijaus poliarizacijos metodas tinkamas ir norint atskirti kolagenines skaidulas nuo retikulinių. Morfologinis ir morfometrinis šių skaidulų ištyrimas rodo, jog retikulinių skaidulų fibriliniai komponentai yra maţesnio diametro ir jos turi daugiau tarpfibrilinės medţiagos, dėl ko fibrilių išsidėstymas būna ne toks taisyklingas. Manoma, kad amorfinė medţiaga supanti fibriles yra atsakinga uţ retikulinių skaidulų impregnaciją sidabru [45]. Trichromo daţymo metodika naudojama norint atskirti raumenines ir kolagenines skaidulas, fibriną ir eritrocitus. Vienas iš ankstesnių dar ir šiuo metu plačiai naudojamų metodų yra Van Gieson metodas, kuriuo daţant kolageninės skaidulos nusidaţo raudonai, o visi kiti elementai- geltonai. Massono trichromo

metodas ir Gomori trichromo metodas padeda išdiferencijuoti raumenines ląsteles nuo kolageninių ir elastinių skaidulų [77].

Kolageno daţymas pikrosirijaus ir trichromo metodais yra naudojami daţnai [78]. Pikrosirijaus metodas leidţia nustatyti ir ankstyvuosius kraujagyslės sienelės degeneracinius pakitimus [79]. Pagrindiniai histologiniai kolageno daţymo būdai apibendrinti 3 lentelėje. Kolageno tyrimams naudojami ir imunohistocheminiai metodai, kurie padeda atskirti įvairių tipų kolageną. [80].

3 lentelė. Pagrindiniai kolageninių skaidulų daţymo metodai.

METODAI DAŢAI

Van Gieson Pikrininė rūgštis, fuksinas

Masson trichromo Fuksinas, fosforomolibdeninė rūgštis, metileno mėlis

Gomori trichmromo Fosforovolframinė rūgštis, chromotrofas 2R, greitsis ţalias FCF

Pikrosirijaus Sirijaus raudonasis, pikrininė rūgštis

Kolagenas yra stambiausia organizmo organinių makro-molekulių grupė. Jis atlieka svarbią mechaninę funkciją, ypač jungiamajame audinyje. Kauluose, sausgyslėse, sąnarių kremzlėse ir kitur fibrilinis kolagenas atlieka pagrindines biomechanines funkcijas, svarbias šių organų sistemų funkcionavimui, taip pat sukuria ląstelių mikroaplinką [53].

2. 1. 3. Neruoţuotosios raumeninės ląstelės arterijų sienelėje

Neruoţuotųjų raumenų ląstelės (NRL) yra vyraujantis arterijų sienelės ląstelių tipas [81, 82]. Jos yra medijoje, tačiau pavienių NRL jau ankstyvame amţiuje aptinkama ir intimoje. Jos reaguoja į daugelį vazoaktyvių medţiagų. Neruoţuotųjų raumenų ląstelėms būdinga ne vien tik kontraktiliškumas. Jos yra ir jungiamąjį audinį formuojančios ląstelės, sintetinančios ir sekretuojančios kolageną, elastinių skaidulų proteinus, proteoglikanus. Audinių kultūrose yra skiriami du fenotipai: kontrakcinis ir sintetinis. Minėti fenotipai aprašyti ir arterijų sienoje. Įrodyta, kad neruoţuotųjų raumenų ląstelės pačios gali sintetinti augimą reguliuojančias molekules ir taip stimuliuoti save bei aplinkines ląsteles. Diskutuojama dėl fibrozines plokšteles sudarančių neruoţuotųjų raumenų ląstelių kilmės iš medijos ar intimos uţuomazginių (Langerhanso) ląstelių, kurioms būdinga proliferuoti atsakant į įvairius paţeidimus. Paţymėtina, kad aterosklerozinių plokštelių neruoţuotųjų raumenų ląstelės yra monokloninės, kitaip tariant, jos yra kilę iš tos pačios ląstelės ir sudaro genetiškai identiškų ląstelių sankaupą [ 82].

Neruoţuotųjų raumenų kontraktilinė funkcija daţnai apsprendţia ir paties organo funkciją. Kraujagyslių neruoţuotieji raumenys turi itin svarbią funkciją reguliuojant kraujagyslės spindţio diametrą maţose artrijose-arterijolėse, o didesnių kraujagyslių sienelėje pasiţymi viskozinėmis elastinėmis savybėmis ir spindţio diametrą keičia neţymiai. Dalyvaudamos kraujagyslės sienelių diametro reguliavime, kartu reguliuoja ir kraujospūdį [82].

Neruoţuotųjų raumenų ląstelių augimą ir diferenciaciją įtakoja augimo faktoriai bei neurohumoraliniai faktoriai. Yra akivaizdus ryšys tarp protein kinazės G ekspresijos ir kontraktilinio fenotipo raumenų ląstelių. Ląstelės turi savybę aplink save produkuoti tarpląstelinę matricą. Pastaruoju metu didelis dėmesys skiriamas neruoţuotųjų raumenų ląstelių apoptozei, kuri yra svarbus intimos hiperplazijos reguliavimo mechanizmas.

NRL yra verpsto formos ir gali susitraukinėti bei išsitempti. Atsipalaidavusios ląstelės ilgis yra maţdaug 25-50 µm ir 5 µm pločio. Šios ląstelės turi po vieną branduolį. Jos daţnai yra sujungtos į pluoštelius. Jos gali susitraukinėti dėl intraląstelinių kontraktilinių filamentų-aktino ir miozino. Šie filamentai yra tokie patys tiek skeleto raumenyse, tiek ir širdies raumenyse, tačiau jų išsidėstymas skiriasi. Sarkoplazmoje randama įvairių receptorių (prostaciklinų, endotelino, serotonino, muskarininiai bei adrenerginiai receptoriai), antrinių perdavimo generatorių (adenilat ciklazė, Fosfolipazė C0, G proteinai (RhoA, G alfa), kinazių (Protein kinazė C, Protein kinazė A), jonų kanalų (L tipo kalcio kanalai, ATF jautrūs kalio kanalai, kalciui jautrūs kalio kanalai).

Proliferacija ir fenotipinė NRL moduliacija yra pagrindiniai kraujagyslių remodeliavimosi mechanizmai [81].

Nagrinėjant širdies arterijų NRL, daugumoje atvejų jos išsidėsto cirkuliariai spindţiui. Tačiau medijos-adventicijos riboje NRL išsidėstymas koronarinės arterijose, kurių spindis didesnis nei 100 µm, yra ir išilginis ir įţambinis. Toks išsidėstymas susijęs su tuo, kad šios arterijos sienelės turi atlaikyti širdies išstumiamą kraujo srovę. Tolstant nuo širdies, maţėjant arterijų diametrui, NRL tampa taisyklingos verpstės formos ir išsidėsto cirkuliariai spindţiui [83- 85].

Išstudijavus ţmogaus intrakranijinių arterijų, kurių diametras didesnis nei 100µm, medijos NRL, nustatyta, kad jos daţniausiai išsidėsto cirkuliariai. Medijos NRL yra verpstės formos. Galvos smegenų arterijose, esančiose netoli galvos smegenų bazės, gretimos NRL daţniausiai būna susijungusios į smulkias skaidulas. Šių skaidulų susiformavimas ţenklesnis proksimalinėse arterijų dalyse, tačiau ţenkliai maţėja einant link arterijos sienelės periferijos. Galvos smegenų arterijose NRL daţniausiai išsidėsto cirkuliariai spindţiui, tačiau netvarkingai, pereidamos į išilginę ir įţambinę padėtis. Šios NRL kartais suglaudusios su cirkuliariai išsidėsčiusiomis NRL sudaro „X“ ar „Y“ formos anostomozes [86]. Lyginant arterijas pastebėta, kad maţiau taisyklingai NRL išsidėsto slankstelinės, pamatinės ir vidinės miego arterijos medijoje. Grupės išilgai išsidėstančių NRL nustatytos pamatinėje, pamatinėje ir vidinėje miego arterijose. Tačiau panašių grupių nerasta priekinėje, vidurinėje ir uţpakalinėje smegenų arterijose. Šiose arterijose NRL sudaro 5-30 µg diametro anastomozines jungtis. Grupelės įvairiapusiškai išsidėsčiusių NRL nustatytos maţais kiekiais tose vietose, kur nuo stambiųjų arterijų atsišakoja lateralinės šakutės [87]. Šiose vietose NRL forma, dydis ir išsidėstymas būna įvairus [88].

Arterijose, kurių išorinis diametras yra apie 1mm, NRL išsidėsto tam tikru reguliarumu cirkuliariai ir įţambiai arterijos ašiai [86]. Tiriant maţesnes galvos smegenų arterijas, pastebėta, kad NRL

turi bi- ir trifurkacijas ląstelių poliuose [88]. NRL, esančios bifurkacijos vietoje, išsidėsto itin tankiai, lyg juosdamos atsišakojimo ţiotis. Vėliau jų išsidėstymas tampa maţiau tvarkingas, kartais net sudaro netaisyklingas smulkias skaidulas [86].

Tiriant ţmonių galvos smegenų arterijose esančias NRL, arterijos buvo suskirstytos į 4 grupes pagal cirkuliariai išsidėsčiusių NRL kiekį. Arterijose, kurių diametras buvo didesnis nei 100 µm, nustatytos 4-20 cirkuliariai išsidėsčiusių NRL eilių. Šios NRL buvo verpstės formos ir kai kurios gale turėjo atsišakojimus. Įvairesnėmis kryptimis išsidėsčiusios NRL rastos medijos-adventicijos riboje, atsišakojančiose, stambiose galvos smegenų arterijose, kurių diametras buvo didesnis nei 300 µm ir visose, kurių diametras buvo nuo 100 iki 300 µm. Arteriolės, kurių diametras buvo 30-100 µm, turėjo 2-3 cirkuliariai išsidėsčiusių NRL eiles. Įvairia kryptimi išsidėstančios NRL buvo šio diametro galvos smegenų arterijų medijos-adventicijos riboje. Terminalinės arteriolės (10-30µm) turėjo vieną NRL eilę. Multipolinės (ţvaigţdiškos formos) NRL buvo nustatytos medijos-adventicijos riboje arterijų atsišakojimų vietose. Prekapiliarinėse arteriolėse (7-10 µm) buvo vienas sluoksnis šakotų NRL. Gauti rezultatai yra panašūs į rezultatus gautus tiriant kitus ţinduolius [89, 90].

Arterijos sienelės storėjimas amţiaus įtakoje susijęs ir su NRL masės didėjimu bei jungiamojo audinio kiekio didėjimu. NRL masė arterijų sienelėje didėja visų pirma dėl jau esančių ląstelių hipertrofijos, kartu vykstant poliploidizacijai [91]. Naujausiais tyrimais įrodyta, kad poliploidinės aortos sienelės NRL gali būti vadinamos senėjimo biomarkeriais [92].

Taip vadinamuose “ medijos defektuose” NRL grupuojasi maţėjančia tvarka link kraujagyslės spindţio, o VEM matosi ovalūs plyšiai. Specifinio NRL išsidėstymo “medijos defektuose” nenustatyta [87]. Aneurizmų galvos smegenų arterijose vietose NRL išsidėsto lyg „stumiamos“ iš arterijos vidaus. Netaisyklingos formos NRL susispiečia link medijos defekto. VEM defektas matomas aneurizmos kaklelio vietoje [86]. Tiriant NRL pokyčius amţiaus bei reaktyvių deguonies rūšių įtakoje ir NRL proliferacijos pakitimus, nustatyta, kad su amţiumi maţėja NRL proliferacinės galimybės, padidėja reaktyvių deguonies rūšių ir padidėja mitogeno aktyvuotos proteinkinazės aktyvumas. Tai gali būti aiškinama ląstelių cikle dalyvaujančio baltymo reguliavimo pokyčiais. Padidėjęs reaktyvių deguonies rūšių kiekis siejamas su susilpnėjusiu endogeniniu antioksidaciniu aktyvumu, padidėjusia lipidų peroksidacija ir mitochondrijų DNR pakenkimu. Oksidacinių procesų pokyčių sukelti paţeidimai ir sumaţėjusios NRL proliferacinės galimybės yra svarbūs vykstant amţiniams procesams [93, 94].

Su amţiumi vainikinėse ţmogaus arterijose stebima NRL migracija iš medijos intimos link. Amţiniai pokyčiai, vykstantys arterijos sienelėje susiję su NRL apoptoze ir pasikeitusiu atsaku į įvairius augimo faktorius [81, 94, 95]. Tiriant amţinius pokyčius, nustatomas NRL kiekio maţėjimas arterijų medijoje [96]. Apoptozė yra fiziologinis ląstelių ţuvimo mechanizmas, kuris reguliuoja daugelio audinių architektūrą ir sudėtį. Tiriant ţmonių aortos mediją nustatyta, kad formuojantis aneurizmoms kraujagyslių

NRL apoptozė sustiprėja, o NRL tankis sumaţėja. Formuojantis aneurizmai, apoptozinis NRL procesas būna ţenkliai stipresnis nei normalių aortų medijoje [96- 99].

Apoptozės metu keičiasi NRL chromatino kondensacija, atsiranda citoplazmos ir branduolių fragmentacija. Šie procesai prasideda jau pačiuose pradiniuose aneurizmų formavimosi etapuose [100].

Formuojantis aneurizmai, pastebimas ţenklus NRL tankumo sumaţėjimas toje vietoje, kas susiję su NRL apoptoze. Kadangi NRL atlieka svarbią rolę arterijų medijos architektūroje ir arterijos sienelės remodeliavimesi, NRL apoptozė yra svarbus poţymis, formuojantis aneurizmoms [98, 101]. Aneurizmų formavimosi metu pastebimi ir tokie arterijos sienelės pokyčiai, kaip VEM fragmentacija, NRL tankio maţėjimas bei, paţengus procesui, degeneraciniai poţymiai adventicijos sluoksnyje [102].

2. 2. SU AMŢIUMI SUSIJUSIŲ ARTERIJOS SIENELĖS POKYČIŲ BENDROJI CHARAKTERISTIKA

Nuo seno ţmogaus chronologinis amţius buvo tapatinamas su jo arterijų amţiumi. “Ţmogaus amţius yra toks pat kaip jo arterijų” [103]. Senėjimas - tai ilgalaikis biologinis procesas, prasidedantis dar prieš senatvę, dėl jo sumaţėja viso organizmo ir atskirų funkcinių sistemų adaptacinės galimybės [104].

Išskiriami šie amţiniai procesai, vykstantys arterijos sienelėje postnataliniame periode: normalaus augimo, diferenciacijos, funkcinio-morfologinio prisitaikymo ir fiziologinio senėjimo [105]. Amţiaus bėgyje arterijų sienelėse vyksta mechaninių ir struktūrinių savybių pokyčiai. Keičiaisi kraujagyslių tonusas, sumaţėja įvairių organų ir audinių aprūpinimas krauju [103, 106]. Ar arterijos turi amţių? Kiekviena funkcionuojanti sistema turi tam tikrus adaptacinius ir fiziologinius mechanizmus. Būtent tai leidţia kraujagyslėms būti plastiškomis, keisti savo architektūrą geriausiai prisitaikant prie kintančių sąlygų. Arterijose vyksta amţiniai pokyčiai, kurie skiriasi pobūdţiu ir laipsniu įvairiose to paties individo kraujagyslėse. Amţinių pokyčių funkcinio tyrimo pagrindas yra organo adaptacijos galimybių analizė.

Daţniausiai yra tiriami morfologiniai, histocheminiai ir funkciniai arterijų amţiniai pokyčiai [104]. Pavyzdţiui, biopolimerų, įeinančių į arterijos sienelę fiziko-cheminės savybės apsprendţia visas šias savybes: pralaidumą, tamprumą, barjerinę, deponacinę, atraminę, reparacinę ir kitas. Todėl daţnai nagrinėjant arterinės sistemos adaptacines galimybes tiriama histocheminės kraujagyslių charakteristikos [104]. Ţenkliausi senstančių arterijų poţymiai yra remodeliavimasis, kuris sąlygoja arterijų sienelės storėjimą, spindţio didėjimą ir intimos storėjimą [95, 107, 108,].

Arterijose, ypač elastinio tipo, daugėja kolageno, maţėja elastinių skaidulų, aktyvesni tampa sienelės kalcifikacijos procesai. Keičiasi sienelės storio ir arterijos spindţio santykis, arterijos kietumas ir endotelio funkcija [74, 95, 109, 110]. Endotelis gamina vazo-aktyvias medţiagas, tokias kaip azoto oksidą (vazodiliatatorių) ir endoteliną (vazokonstriktorių ir prokoaguliantą). Su amţiumi endotelino gamyba didėja, o azoto oksido maţėja. Tai skatina prokoaguliacinius procesus ir suaktyvėja NRL vešėjimas intimoje. [103, 106, 110]. Amţiniai pokyčiai susiję su NRL apoptoze, proliferacija ir pasikeitusiu atsaku į augimo faktorius, tokius kaip transformuojantį augimo faktorių-beta 1. Su amţiumi maţėja Ca2+ aktyvuojamų K+

kanalų tankis vainikinių arterijų NRL ir sustiprėja atsakas į endotelio konstrikcinį faktorių ir K+. Naujausiais tyrimais įrodyta, kad su amţiumi maţėja vazodiliatacinis testosterone poveikis, kuris pasireiškia per padidėjusį Ca2+

aktyvuojamų K+ kanalų pralaidumą. Vykstant kraujagyslių sienelės remodeliavimuisi, keičiasi ir endotelio funkcionavimas. Tai ţenkliai pastebima nagrinėjant nuo endotelio priklausantį diliatacinį poveikį, kuris yra pasikeitusios endotelio azoto oksido (NO) sintazės aktyvumo ir padidėjusio reaktyvių oksido rūšių gamybos rezultatas. Taigi, amţiniai pokyčiai yra sąlygoti pasikeitusios

susijusių endotelio funkcijos pokyčių atsiradimo prisideda ir endotelino-1 ir angiotenzino II pasikeitimai. Keičiasi ir endotelio regeneracinės savybės. Tai įtakoja su amţiumi aktyvėjantys endotelio ląstelių apoptozės procesai [95, 109, 110, 111].

Amţiniai arterinės sistemos anatominiai ir histologiniai pokyčiai pasireiškia kraujagyslės sienelės intimos prisitaikomąja hiperfunkcija. Daţnai tai apima visus vidinio sluoksnio elementus. Vidinė sienelės dalis palaipsniui hialinizuojasi, vyksta taip vadinama “fiziosklerozė” arba amţinė fibrozė. Tačiau net to paties amţiaus ţmonių arterijų fibrozė skiriasi. Arterijų medijos jungiamasi audinys palaipsniui keičia raumeninius bei elastinius elementus, maţėja kraujagyslių elastingumas [109, 112]. Kapiliarinėje sistemoje taip pat remodeliuojasi sienelės, vyksta dalinė arteriolių ir kapiliarų obliteracija, maţėja rezervinių kapiliarų kiekis. Arterijų struktūra kinta per visą ţmogaus gyvenimą. Alteracija pasireiškia storėjančia sienele ir didėjančia apimtimi. [104]. Nustatyta, kad arterijų sienelės storis didėja storėjant intimai, net ir tų individų, kurių arterijų sienelės nepaveiktos aterosklerozės [113]. Kraujagyslių sienelės morfologinė sandara keičiasi visą ţmogaus gyvenimą [114,115]. Arterijų anatominė bei histologinė struktūra keičiasi priklausomai nuo amţiaus, srities, kurią maitina kraujagyslės, nuo kraujagyslių spindţio dydţio. Ontogenezės procese arterinė sistema prisitaiko prie pastoviai besikeičiančių hemodinaminių faktorių, struktūrinių pokyčių kitose sistemose bei organuose [99,74]. Amţiniai pokyčiai audiniuose ir organuose sąlygoja tą anatominį foną, kuriame atsiranda ir formuojasi įvairūs susirgimai [116]. Tyrimais nustatyta, kad kraujagyslių sienelės sluoksnių augimo dinamika labai skirtinga [104,105]. Ryškiausiai kinta kraujagyslių intima ir medija [117]. Pradţioje gyvenimo didėja kraujagyslės spindis, storėja jos dangalai ir vyksta audinių elementų diferenciacija. Pirmuosius 5 gyvenimo metus intensyviai auga intima, kiek maţiau intensyviai-medija. Tarp 5-8 metų amţiaus vidinio ir vidurinio sluoksnio augimas suvienodėja. 8-12 metų amţiaus intensyviau formuojasi arterijos sienelės medija. Nuo 12 iki 30 metų amţiaus lėtėja kraujagyslių sluoksnių formavimasis. Vyksta struktūriniai adaptaciniai kitimai, susiję su kraujagyslių funkciniu krūviu. Po 30 metų atsiranda pirmieji arterijų degeneracijos poţymiai [104, 118].

Kraujagyslių, ypač elastinio tipo arterijų, sienelėse ima gausėti jungiamojo audinio, atsiranda regresijos elementai [25, 104]. Vidiniame ir viduriniame kraujagyslių sluoksniuose gausėja glikozaminoglikanų [114]. Nuo 60-70 metų intimoje vietomis sustorėja kolageninės skaidulos, fragmentuojasi elastinės skaidulos. [25, 104] Medijoje atrofuojasi raumeninės ląstelės ir gausėja kolageninių skaidulų. Adventicijoje atsiranda išilgai išsidėsčiusių neruoţuotųjų raumenų ląstelių. Nuo 65-70 metų atsiranda senatvinis kraujagyslės išsiplėtimas [ 114].

Sunku atskirti paskutiniąją diferenciacijos stadiją nuo pradinių regresinių pokyčių. Amţiaus bėgyje intima storėja, elastinės medijos sluoksniai kinta chemiškai ir tampa maţiau elastingi ir pagaliau, kaupiasi riebalai tarp elastinių ir kolageninių skaidulų.

Su amţiumi kinta kraujagyslių struktūra ir funkcijos. Tai įtakoja ir visą organizmą. Dėl stambiųjų kraujagyslių su amţiumi susijusio remodeliavimosi, sustorėja arterijų sienelė ir prasiplečia spindis.

Kraujagyslių senėjimas apibūdinamas procesais, kuriuos galima priskirti tiek prie degeneracinių, tiek ir prie adaptacinių procesų [107]. Arterijos adaptuojasi prie pakitusių kraujo tėkmės sąlygų, mechaninių stresų ir sienelės tempimo [119].

Arterijų amţiniai procesai pasiţymi kokybiniais ir kiekybiniais elastinių skaidulų pokyčiais. Elastinės skaidulos vyresnių ţmonių arterijose yra dezorganizuotos, plonesnės ir labiau fragmentuotos palyginus su jaunais individais. Elastinės skaidulos turi svarbią palaikomąją funkciją. Su amţiumi daugėja citokinų, kurie stimuliuoja elastazės aktyvumą. Elastinių skaidulų sudėties pokyčiai skatina polinkį kalcifikaciniams procesams. Elastinių skaidulų struktūra su amţiumi gali būti paveikta trimis reakcijomis: elastolize, elastokalcinoze ir naujų elastinių skaidulų gamyba. Šie procesai sukelia eilę padarinių. Keičiasi elastinių skaidulų santykis, kolageno kiekis, arterijos spindis, kraujo tėkmės savybės, kas skatina ateromų susidarymą [106, 115]. Padidėjęs kalcio prisijungimas prie elastino, kuris buvo stebėtas tyrimuose su ţiurkėmis, taip pat įtakoja elastino savybių pokyčius. Eksperimentinis poveikis elastinui sąlygoja arterijų diliataciją ir aneurizmų formavimąsi [120].

Su amţiumi kinta ir intimos storis. Ţmonių aortoje pirmieji sustorėjimo poţymiai matomi jau 20-40 metų amţiuje, o vyrenių nei 65 metų amţiaus individų intimos storėjimas itin akivaizdus. Palyginus su jaunų ţmonių intima, vyresnių ţmonių arterijų intimoje yra daugiau kolageno, glikozaminoglikanų, fragmentuotų elastinių skaidulų, neruoţuotųjų raumenų ląstelių ir mononuklearinių ląstelių [113,121]. Su amţiumi storėjanti intima iš dalies yra įtakota kraujospūdţio. Atliekant tyrimus su ţiurkėmis, sumaţinus kraujospūdţio kilimą, sumaţėja ar net sustoja ir intimos storėjimas. Su amţiumi stambiosiose kraujagyslėse taip pat didėja medijos storis. Tačiau šis storėjimas yra daug maţesnis, nei eksperimentinės hipertenzijos metu. Tiriant ţiurkes nustatyta, kad jų aortos ir miego arterijų sienelės storis didėja, nors kraujo spaudimas ir nekinta [107].

Arterijų sienelės elastingumo maţėjimas ir kietėjimas yra kitas amţinis poţymis. Jis nustatomas ir normalų kraujospūdį turintiems ţmonėms, nepriklausomai nuo etninių grupių ar gyvenimo būdo. Arterijų spindţio didėjimas yra ir kompensacinis mechanizmas [107]. Morfofiziologiniai arterijų amţiniai pokyčiai nėra pilnai aiškūs. Aiškinančių teorijų yra daug, bet jos aiškina tik tam tikrą vykstančių procesų dalį. Amţiniai pokyčiai arterijų sienelėse-yra visas kompleksas įvairaus pobūdţio procesų [105]. Amţiniai procesai galvos smegenyse bei jų kaujagyslėse išlieka svarbia tyrimų sritimi [122].

1883 m. R. Thoma buvo pirmasis, kuris pradėjo tyrinėti kraujagyslės sienelės amţinius pokyčius. Jo manymu, amţinis kraujagyslių sienelės storėjimas yra reaktyvinis procesas, atsirandantis kaip atsakas į sulėtėjusią kraujotaką po atsiskyrimo nuo placentos kraujotakos. Naujai susidariusios medţiagos savybės priklauso nuo įtampos, kuri tenka sienelei. Tyrėjas R. Thoma manė, kad esant maţai įtampai kraujagyslės sienelės medijoje jungiamasis audinys būna panašus į esantį kitose organizmo vietose, o esant didelei įtampai kinta elastinio skaidulų ir raumeninių ląstelių formavimasis [105].

Patologiniai sienelės pokyčiai vyksta dėl įvairių kiekybinių, funkcinių ir struktūrinių pokyčių bei turi ryšį su funkciniu prisitaikymu ir senatviniais pokyčiais [123-125]. Amţiniai pokyčiai vyksta dėl konstitucinių organizmo ypatumų, kintančių su amţiumi, organų funkcinės apkrovos [126]. Amţius - tik organo formavimosi etapas, o formavimosi lygis atskiro individo gali būti skirtingas [127]. Arterijų struktūra bei pokyčiai priklauso nuo jų lokalizacijos, pvz.: ar jos yra raumeniniame audinyje ar tuščiaviduriuose organuose [128]. Kai kurie mokslininkai neišskiria ryškios ribos tarp amţinių ir patologinių arterijų pokyčių. Manoma, kad pokyčiai vyksta dėl arterijos sienelių uţsipildymo balastinėmis baltyminėmis medţiagomis, kurių kiekis didėja su amţiumi. Tai vyksta dėl ilgo mechaninio apkrovimo ir yra fiziologinė presklerozinė būsena [129].

Daug dėmesio yra skiriama atskirų kraujagyslių sienelės komponentų pokyčiams [130]. Jungiamojo audinio amţinė kolagenizacija ir hialinizacija vyksta dėl baltyminių medţiagų surišimo, dėl ko prasideda audinių dehidratacija, maţėja elastiškumas, jie plokštėja. Daug dėmesio skiriama pagrindinės tarpląstelinės medţiagos rolei. Kaip ţinoma, ji uţpildo visus tarpus tarp kraujagyslių sienelės elementų. Daugelis autorių nurodo, kad ši medţiaga yra normali kraujagyslinės sienelės sudedamoji medţiaga. Kalbant apie amţinius pagrindinės tarpląstelinės medţiagos pokyčius, autorių nuomonė apie tai išsiskiria. Daugelis mano, kad jos kiekis su amţiumi didėja. Manoma, kad jos išsidėstymas kraujagyslės sienelėje taip pat priklauso nuo amţiaus [105].

Elastinės skaidulos ir lipidai taip pat yra labai svarbūs elementai, turintys didelę histofiziologinę reikšmę amţiaus sąlygotiems pokyčiams arterijų sienelėje. Minėtų medţiagų išsidėstymas bei elastinių skaidulų stovis įvairiuose arterijų sluoksniuose skiriasi. Jų kiekio svyravimas ir netolygus pasiskirstymas susijęs tiek su amţiumi, tiek ir su patologinais procesais, vykstančiais kraujagyslių sienelėje. Su amţiumi rūgščiųjų glikozaminoglikanų ir PAS teigiamų medţiagų kiekis ţmogaus aortos sienelėje kurį laiką didėja. Tačiau įvairių individų iš tos pačios amţiaus grupės, šių medţiagų kiekis varijuoja [105].

2. 3. SU AMŢIUMI SUSIJĘ ARTERIJŲ POKYČIAI 2. 3. 1. Su amţiumi susiję elastinio tipo arterijų pokyčiai

Stambių arterijų sienelėse vyrauja elastinės skaidulos ir membranos. Pagrindiniai su amţiumi susiję pokyčiai šio tipo kraujagyslių sienelėje vyksta intimoje ir medijoje. Intima su amţiumi sustorėja. Tai vyksta dėl jungiamojo audinio formavimosi, elastinių skaidulų ir raumeninių ląstelių hiperplazijos [104,105, 131]. Kiekviename ţmogaus gyvenimo etape elastinio tipo kraujagyslių sienelėse galima stebėti tam tikrus būdingus struktūrinius pokyčius. Pavyzdţiui, aortos sienelėje postnataliniame periode ir pirmus dvidešimt metų stebimas intensyvus sienelės augimas, kuris daugiausiai vyksta dėl medijos struktūrų augimo. Tuo periodu sienelėje ţymiai daugėja tinklinių ir ląstelinių elementų. 20-30 metų amţiuje baigia formuotis kraujagyslių sienelės audinių struktūra. Jau tada intimoje nustatomi ţidininiai sustorėjimai, tačiau jie būna dar reti. Atsiranda pokyčiai ir vidinėje elastinėje membranoje, vyksta fragmentacija ir elastinės membranos lizė. Išorinis sluoksnis to amţiaus laikotarpyje beveik nekinta. 30-40 metų amţiaus ţmogaus kraujagyslės intimoje atsiranda smulkiaţidininiai sustorėjimai, kolageninių skaidulų, pobendotelinio sluoksnio proliferacija, atsiranda rūgščių ir neutralių glikozaminoglikanų sankaupos. Keičiasi ir elastinės skaidulos. Vyksta progresyvi skaidulinių elementų degeneracija. Išoriniame sluoksnyje maţėja jungiamojo audinio skaidulų. 40-50 metų amţiaus ţmogaus elastinių arterijų intimoje smulkūs ţidininiai sustorėjimai progresuoja. Tose vietose kolageninės ir retikulinės skaidulos netolygiai išburksta. Elastinės membranos skilinėja į plonas fibriles, kurios vėliau ištirpsta. Išoriniame sluoksnyje ir toliau maţėja jungiamojo audinio skaidulų. 50-60 metų amţiuje medijoje daugėja kolageninių skaidulų, tuo pačiu maţėja raumeninių ląstelių ir elastinių skaidulų. Elastinėse membranose atsiranda ţidiniai jų išplonėjimas, fragmentacija, lizė. Tose vietose vėliau atsiranda kalcio druskų masės, vyksta kalcinozė. 60-80 metų amţiaus individų arterijose vyksta elastinių ir lipidinių elementų lipoidinė distrofija. Storėjant vidiniam kraujagyslių sluoksniui, sutrinka aprūpinimas deguonimi ir mityba poendoteliniame bei vidiniame kraujagyslių sluoksniuose [104,105, 131].

2.3.2. Su amţiumi susiję raumeninio tipo arterijų pokyčiai

Raumeninio tipo arterijose iki 40 metų vyksta vidinio sluoksnio storėjimas. Vėliau medijoje atsiranda raumeninių ląstelių atrofijos ţidiniai, daugėja kolageno. Sienelėje atsiranda lipidų. 50-60 metų amţiaus individų arterijų sienelėse spartėja kolageninių skaidulų grubėjimas, hialinizacija. Po 50-60 metų prasideda vidurinio sluoksnio elastinių skaidulų fragmentacija ir irimas. Apie 70 metų amţiaus individų arterijų vidinis sluoksnis vėl storėja, o tuo pat metu vystosi vidurinio sienelės sluoksnio atrofija. Vidinė

adventicijos apimtis maţėja iki 35 metų. Ji tampa maţesne uţ vidurinio amţiaus individų ir maţėja iki gilios senatvės. Tai susiję su kolageninių skaidulų maţėjimu. 45-60 metų amţiaus ţmogaus kraujagyslių adventicijoje ląstelinių elementų kiekis išlieka beveik pastovus. Senstant, išoriniame sluoksnyje atsiranda neruoţuotų raumenų ląstelių [104,105, 131].

2. 3. 3. Su amţiumi susiję mišraus tipo arterijų pokyčiai

Mišraus tipo arterijos pasiţymi beveik lygiu raumeninių ląstelių ir elastinių skaidulų kiekiu viduriniame sienelės sluoksnyje. Mišraus tipo bendrąjai miego arterijai būdinga, kad sienelės storėjimas ir diametro didėjimas vyksta periodiškai. Nuo dešimties metų šios arterijos sienelės medijoje daugėja elastinių skaidulų. Didėja ir raumeninių komponentų apimtis. Išorinė šios kraujagyslės sienelės dalis savo formavimąsi baigia apie šešioliktus ţmogaus gyvenimo metus ir iki keturiasdešimties metų jos histologinė sandara beveik nekinta. Didţiąją dalį išorinio mišraus arterijų sluoksnio sudaro kolageninės skaidulos. Elastines skaidulas galima aptikti tik bendrosios miego arterijos sienelės išorinio sluoksnio vidinėje dalyje [104].

Mišraus tipo arterijoms būdinga, kad antrąjame dešimtmetyje vyksta visos sienelės elastinių struktūrų augimas. Sulaukus dvidešimties metų, ţmogaus arterijos sienelės aktyvus formavimasis baigiasi ir po trisdešimties metų stabilizuojasi pagrindiniai kraujagyslės sienelės parametrai. Tačiau vidinė kraujagyslės sienelės dalis ir toliau storėja. Trečioji sienelės struktūrų formavimosi banga būna po keturiasdešimties metų. Daţniausi arterijų architektonikos amţiniai kokybiniai pokyčiai: pradeda irti skaidulos, keičiasi histocheminių komponentų sudėtis. Šiuos procesus galima pavadinti involiuciniais-regresiniais [104,131,132].

Jeigu pirmuosius keturis dešimtmečius kraujagyslės vidinio ir vidurinio sienelės sluoksnių storėjimas vyksta dėl pačių skaidulinių struktūrų didėjimo, o arterijų ilgėjimas ir spindţio platėjimas atspindi kraujagyslės augimą, tai po keturiasdešimties metų vidinis ir vidurinysis kraujagyslės sienelės sluoksniai storėja dėl elastinių skaidulų fragmentacijos ir net irimo, dėl jose besikaupiančių glikozaminoglikanų. Bendrosios miego arterijos vidinio ir vidurinio sluoksnių storis savo maksimumą pasiekia apie 41-60 individo metus. Dėl vidinėje elastinėje membranoje atsirandančių defektų apie šešiasdešimtuosius metus keičiasi jos struktūrinė sandara. Sutrikus barjerinei funkcijai vidiniame kraujagyslės sienelės sluoksnyje kaupiasi glikozaminoglikanai ir plazminiai baltymai, vyksta procesai, rodantys sienelės mitybos sulėtėjimą. Medijoje irimo procesai vyksta taip pat intensyviai kaip ir intimoje. Apie 41-45 metus elastinių skaidulų dezorganizacija ir irimas vyksta lokalizuotai, o apie penkiasdešimtuosius metus procesas jau apima visą sienelę. Apie šešiasdešimtuosius metus sienelės viduriniojo sluoksnio didţioji dalis elastinių skaidulų fragmentuojasi, išsidėsto netolygiai. Apie septyniasdešimtuosius metus ir vyresniame amţiuje viduriniame sluoksnyje elastinių skaidulų kiekis