Delist.ru

Морфологические и молекулярно-биологические особенности патологии легких, развившейся в условиях повышенной радиации (07.09.2007)

Автор: Сагиндикова Гульмира Елеусиновна

в. г.

Рис. 6. Гистограмма экспрессия ММРs, TIMP-1, VEGF и TGF? при ХДЗЛ.

*-эпителий бронхиальный

**-эпителий бронхиальный и альвеолярный

Условные обозначения: эпит. - эпителий; ФБ – фибробласты; сос. – сосуды; МФ - макрофаги инфильтрата.

ММР-9. В основной группе пациентов с ХДЗЛ все показатели экспрессии фермента были достоверно выше, чем в контрольной группе (р? 0,001). При этом, в основной группе фермент экспрессировался во всех изученных клетках, в то время как в контрольной группе – только в CD68+ МФ и в эндотелии сосудов. При ХОБЛ и БЭБ I группы наибольшие и, практически, одинаковые уровни экспрессии фермента обнаружены в эпителии, МФ и ПЯЛ (р? 0,05); при ФА основным источником являлись альвеолярные МФ и эндотелий сосудов (р? 0,01) (см. рис. 6а,б).

TIMP-1. МФ и ПЯЛ являются основными продуцентами TIMP-1 при ХДЗЛ (р? 0,01). В тканях больных I группы отмечалось повышение уровня экспрессии TIMP-1 в МФ, эпителии, эндотелии сосудов и в фибробластах стромы по сравнению со II группой (р? 0,001). При ХОБЛ и БЭБ I группы наибольшие уровни экспрессии фермента обнаружены в бронхиальном эпителии, МФ и ПЯЛ (р? 0,01); при ФА основным источником являются альвеолярные МФ и эндотелий сосудов (р? 0,01), что ведет к ремоделированию стромы с развитием интерстициального фиброза (см. рис. 6а,б).

На III этапе изучался ангиогенез. Ангиогенез в легочном интерстиции оценивался нами по относительной плотности новообразованных сосудов, эндотелий которых экспрессировал CD34, экспрессии VEGF и MMP-2, участвующих в ангиогенезе.

VEGF выявлялся в цитоплазме клеток. Установлена экспрессия фактора роста как эпителиальными, так и стромальными клетками очагов. Основным источником VEGF являлись CD68+ МФ, эндотелий сосудов и фибробласты стромы. В основной группе VEGF экспрессировался в бронхиальном, бронхиолярном и альвеолярном эпителии, уровень экспрессии был выше, чем в контрольной (р? 0,001).

При ХОБЛ и БЭБ основными источниками VEGF являлись альвеолярные МФ, эндотелий сосудов, а также фибробласты стромы и бронхиальный эпителий; при ФА – альвеолярные МФ и эндотелий сосудов, и в значительно меньшей степени, альвеолярный эпителий и фибробласты стромы (Рис. 6в, г).

CD34 экспрессировался эндотелиальными клетками сосудов капиллярного типа в очагах неоангиогенеза, что позволило рассчитывать нам среднюю плотность новообразованных сосудов. В основной группе средняя плотность сосудов в целом была выше, чем в контрольной группе при всех нозологиях (р? 0,05). Наиболее высокие цифры получены при ФА основной группы.

TGF? в основной группе был больше чем в контрольной (р? 0,01). Основными источниками являлись фибробласты стромы, МФ и эпителий. При ХОБЛ - МФ и ПЯЛ, строма, эпителий; при БЭБ – строма, МФ и ПЯЛ, эпителий; при ФА – МФ, эпителий, фибробласты стромы. Особенности экспрессии TGF? и объясняют морфологическую специфику фиброза при разных ХДЗЛ, а именно при ХОБЛ и БЭБ – перибронхиальный и периваскулярный фиброз, а при ФА - интерстициальный фиброз. Подтверждением сделанных выводов являются данные по ММР-2 (см. рис. 6в, г).

На IV этапе мы изучали варианты дисрегенераторных процессов в эпителии при ХДЗЛ: очаги бокаловидноклеточной трансформации (БКТ), базальноклеточную гиперплазию (БКГ) без атипии и с атипией - АБГ, плоскоклеточную метаплазию (ПМ), дисплазию III бронхиального эпителия (ДIII), атрофию, атипическую аденоматозную гиперплазию (ААГ) без/на фоне фиброза и гиперплазию нейроэндокринных клеток (ГНК), раздельно в клетках эпителия, стромы, сосудах и клетках воспалительного инфильтрата.

Гиперплазия нейроэндокринных клеток обнаружена в основном у больных первой группы и на светооптическом уровне имела сходство с базальноклеточной гиперплазией. Дифференциальная диагностика нейроэндокринной гиперплазии с базальноклеточной гиперплазией на светооптическом уровне была возможна лишь при реакции на выявление хромогранина-А. При этом в клетках иммуногистохимически выявлялся хромогранин-А. Ki-67-положительные клетки, как правило, экспрессировали хромогранин и располагались в базальных и парабазальных зонах.

При атипической аденоматозной гиперплазии, обнаруженной нами только в сотовом легком, отмечается пролиферация разнообразных клеток: цилиндрических (клетки Клара), кубических (альвеолоциты 2-го типа), слизистых, нейроэндокринных клеток, выстилающих альвеолы, чаще в очагах пневмосклероза в сотовом легком в исходе ИФА и вокруг абсцесса с формированием тубулярных, альвеолярных и сосочковых структур, иногда с явлениями плоскоклеточной метаплазии, что также описывается в литературе [Коган Е.А., Парамонова Н.Б., 2003], увеличение размеров клеток, появление признаков клеточного и ядерного полиморфизма, в пролифератах появляются многорядные и сосочковые структуры. Ki-67-положительные клетки выявлялись в значительно большем количестве и соответствовали, преимущественно, слизьпродуцирующим, нейроэндокринным, безреснитчатым цилиндрическим клеткам и альвеолоцитам 2-го типа.

При БКТ, БКГ, атрофии и ПМ экспрессия ММР-1, -2, -9, TIMP-1, а также Ki-67 была низкой и не отличалась достоверно от контроля (неизмененного бронхиального эпителия) (Рис. 7). При этом, наиболее высокий уровень экспрессии ММР-1 в эпителиальных клетках отмечался при АБГ и ДIII (р? 0,001). Наиболее высокий уровень экспрессии ММР-2 в ДIII, а ММР-9 отмечался при АБГ и ПМ (р? 0,001). Наиболее высокий уровень экспрессии TIMP-1 отмечался при ДIII (р? 0,01).

Рис. 7. Гистограмма экспрессия ММРs, TIMP-1, VEGF, TGF?, СD34, СD68, хромогранина и Ki-67 в дисрегенераторных изменениях эпителия при ХДЗЛ.

Процентное содержание CD68 положительных клеток среди клеток инфильтрата при ДIII составляло 9 и 10% в исследованных группах пациентов (р? 0,05). Отмечался относительный рост процентного содержания CD68 положительных клеток до 31% и до 17% среди клеток инфильтрата в основной группе пациентов с АБГ (р? 0,001) и ГНК (р? 0,001) по сравнению с контрольной группой, где он составил по 3%. При ААГ процентное содержание CD68 положительных клеток среди клеток инфильтрата составляло 8 и 15% в I и во II группах пациентов (р? 0,001). Высокий уровень экспрессии VEGF в АБГ и ГНК коррелировал с высокой плотностью новообразованных сосудов (р? 0,001).

Плотность сосудов уменьшалась в очагах от АБГ, ГНК, ДIII, БКТ до ААГ. В образцах ткани контрольной группы больных, проживавших на территориях с неизмененным радиационным фоном, плотность сосудов была ниже в АБГ (р? 0,01) и ГНК (р? 0,001) по сравнению с основной группой (см. рис. 7). По вновь изученным маркерам АБГ, ГНК, ДIII и ААГ были близки по нашим данным к раку легкого [Сагиндикова Г.Е., Коган Е.А., 2007].

Резюмируя полученные данные исследования по морфологическим и молекулярно-биологическим особенностям ХДЗЛ у лиц, проживавших длительное время на радиационно-загрязненных территориях Семипалатинской области Казахстана, следует подчеркнуть наличие у них выраженного фиброза легочного интерстиция, поражения микрососудов, приводящего к неоангиогенезу, выраженной макрофагальной реакции и дисрегенераторных изменений эпителия, включая НЭГ эпителия.

Как показало проведенное нами исследование, в процесс фиброзирования и неоангиогенеза вовлекаются разнообразные клетки, прежде всего, альвеолярные и интерстициальные макрофаги, ПЯЛ, эндотелий сосудов, фибробластические элементы стромы, а также бронхиальный, бронхиолярный и альвеолярный эпителий, продуцирующие факторы, способствующие новообразованию сосудов и склерозу: VEGF, TGF?, MMP-2. Нами установлена тенденция к росту экспрессии TIMP-1 параллельно с ростом экспрессии ММР-1, -2, -9. Однако, судя по доминированию процессов фиброзирования над распадом, что обнаруживается при морфологическом исследовании, можно предположить, что, в целом, в основной группе экспрессия TIMP-1 клетками преобладает над продукцией MMPs. Данное предположение подтверждается экспериментальными данными [Kolb M., 2002, Suga M., 2000], показывающими повышение экспрессии TIMP1, 2 при пневмосклерозе у мышей. Таким образом, следует сделать вывод, что развитие фиброза связано не столько с продукцией компонентов экстрацеллюлярного матрикса, сколько с интенсивностью его деградации. Выявленное нами значительное усиление экспрессии TGF? эпителиальными и макрофагальными элементами у пациентов основной группы имеет особое регуляторное значение в развитии фиброза, поскольку не только стимулирует коллагеногенез, но и способствует активации ингибиторов металлопротеиназ [Suga M., 2000]. Особенности экспрессии TGF? разными клетками и объясняют морфологическую специфику фиброза при разных ХДЗЛ, а именно при ХОБЛ и БЭБ – перибронхиальный и периваскулярный фиброз, а при ФА - интерстициальный фиброз. Подтверждением сделанных выводов являются данные по экспрессии ММР-2.

Следует отметить, что MMPs играют важнейшую роль в развитии и прогрессировании ХДЗЛ, таких как ХОБЛ, БЭБ, ФА. При этом, основным источником MMPs являются макрофаги и палочкоядерные клетки - триггерные клетки при ХОБЛ и БЭБ, а также альвеолярные МФ и эндотелий сосудов при ФА, что отчасти определяет различные структурные перестройки в легочной ткани; ХОБЛ, БЭБ, ФА у лиц, проживавших на радиоактивно-загрязненных территориях Семипалатинской области Казахстана, отличались от контрольной группы более выраженным фиброзом, неоангиогенезом и дисрегенераторными изменениями эпителия, что сочеталось с высокой экспрессией MMP-1, -2, -9, TIMP-1, TGF?, VEGF; дисрегенераторные изменения эпителия чаще встречались при ХОБЛ, БЭБ, ФА у лиц, проживавших на радиоактивно-загрязненных территориях Семипалатинской области Казахстана, и отличались более высокой экспрессией эпителием MMP-1, -2, -9, TIMP-1, TGF?, VEGF, а также хромогранина.

Сочетание выраженного ангиогенеза и фиброза легких не случайно в нашей группе больных. Более того, можно предположить, что неоангиогенез предшествует склеротическим изменениям. Ранее было установлено, что в условиях радиационного поражения фиброз начинается с поражения мелких сосудов (капилляры и артериолы) в различных тканях [Hasleton P.S. 1996, Anderson R.E., 1996]. Наши данные подтверждаются данными других исследований, в которых выявлена сосудистая патология, индуцированная радиацией. Авторы показали, что в регионе Семипалатинского испытательного полигона длительное воздействие ионизирующих излучений существенно изменяет деятельность сосудистой стенки, при этом нейроциркуляторная дистония сохраняется даже через 15-30 лет после прекращения облучения [Гусев Б.И., 1994, Чайжунусова Н.Ж., 1993].

В развитие дисрегенераторных процессов в легких безусловную роль вносит и иммунодепрессия, наведенная радиацией. Иммунная система организма человека – главный механизм противоопухолевой защиты и, в то же время, одна из основных мишеней для воздействия различных патогенных факторов внешней среды. Среди последних в настоящее время ведущую роль играют воздействия лучистой энергии различных диапазонов и интенсивности – от радиоволн до жесткого гамма-излучения, оказывающих угнетающее действие как на механизмы регуляции иммунитета от субклеточного до центрального уровня, так и непосредственное – на иммунокомпетентные клетки и их предшественников [Чайжунусова Н.Ж., 1993, Журова М.В., 1991].

3. Морфологические и молекулярно-биологические особенности фиброзно-кавернозного туберкулеза легких населения Семипалатинского региона Казахстана с повышенным уровнем радиации.

Результаты проведенного исследования свидетельствуют о существовании морфологических и иммуногистохимических особенностей ФКТ у больных Семипалатинского района, длительно проживавших на радиоактивно загрязненных территориях.

К морфологическим особенностям ФКТ больных основной группы следует отнести большую выраженность деструктивных и фибротических изменений, снижение частоты выявляемости гранулематозного воспаления и наличие слабой местной лимфоидной инфильтрации по сравнению с контрольной группой, что косвенно может свидетельствовать о низком уровне развития клеточного иммунитета у лиц, проживавших на радиоактивно-загрязненных территориях [Пузик В.И., 1984].

При окраске по Цилю-Нильсену микобактерии туберкулеза выявляются в 25% случаев как основной, так и контрольной групп. Процентное содержание CD-68 положительных макрофагов среди клеток мононуклеарного инфильтрата при ФКТ выше в основной группе (74%) по сравнению с контрольной группой (60%). Полученные данные подтверждаются исследованиями иммунного статуса больных туберкулезом Семипалатинского региона, у которых установлено наличие иммунодефицита, обусловленного, как полагают авторы, туберкулезом и воздействием ионизирующего излучения [Igembaeva K.S., 2001]. Выраженный фиброз в очагах ФКТ также можно связать с совместным эффектом туберкулезного и радиационного повреждения. Кроме того, в группе пациентов из Семипалатинского региона хромогранин был значительно выше и составлял в среднем 11% среди эпителиальных клеток. В контрольной группе больных хромогранин выявлялся в отдельных случаях ФКТ в единичных клетках бронхиального эпителия.

Изменения бронхиального эпителия в очагах ФКТ как в основной, так и в контрольной группах, включали в себя разнообразные дисрегенераторные изменения, которые рассмотрены нами в разделе по предраку легкого. При этом среди прочих дисрегенераторных процессов при ФКТ преобладала ПМ.

Помимо морфологических были обнаружены иммуногистохимические особенности ФКТ, развившегося у лиц в течение длительного времени проживавших в Семипалатинской области и подвергавшихся воздействию радиации I группы.

, 1996], локализующимися в цитоплазме клеток.

Проведенное исследование показало, что основным тканевым источником ММР-1, -2, -9 и TIMP-1 в очагах ФКТ являются клетки гранулем и СD68+ макрофаги воспалительного инфильтрата (Рис. 8).

Обнаруженная высокая активность MMPs в клетках гранулемы и макрофагальном инфильтрате может обеспечивать с одной стороны миграцию клеток в очаг воспаления, что приводит к образованию гранулем [Taylor J.L., 2006], а с другой – деструкцию экстрацеллюлярного матрикса и базальных мембран и развитию казеозного некроза. Судя по тому, что в основной группе преобладали деструктивные изменения и реже развивались гранулемы, по сравнению с контрольной группой, а уровни активности MMPs в их клетках были значительно выше, можно предположить, что при различных уровнях ММРs может смещаться баланс между этими процессами. Так, при меньшей активности MMPs доминируют процессы формирования гранулем, при более высокой – казеоза.

ММР-1 расщепляет интерстициальные коллагены. В основной группе наибольшее количество ММР-1 зарегистрировано нами в цитоплазме эпителиоидных и гигантских многоядерных клеток Пирогова-Лангханса гранулем, CD68+ макрофагах инфильтрата, а, кроме того, в бронхиальном эпителии вблизи гранулем (Рис.8а). В контрольной группе ММР-1 обнаруживается только в клетках гранулемы и на достоверно более низком уровне (р? 0,001).

??????????. Основным источником ММР-2 при ФКТ является эндотелий сосудов в очагах поражения, и в меньшей степени фибробласты, эпителиоидные и гигантские многоядерные клетки Пирогова-Лангханса гранулем, макрофаги инфильтрата, а, кроме того, бронхиальный эпителий вблизи гранулем (Рис.8б). В контрольной группе обнаруживается только в фибробластах и на более низком уровне (р? 0,01).

ММР-9. Источником ММР-9 основной группы в очагах ФКТ являются эпителий, эпителиоидные и гигантские многоядерные клетки Пирогова-Лангханса гранулем, CD68+ макрофаги инфильтрата (Рис.8в). В контрольной группе ММР-9 выявляются только в цитоплазме клеток гранулемы и клетках инфильтрата на более низком уровне (р? 0,001).

Рис. 8. Матриксные металлопротеиназы (MMP-1,-2,-9), их ингибитор TIMP-1 и маркеры ангиогенеза (VEGF) и фиброза (TGF-?) в клетках различных очагов фиброзно-кавернозного туберкулеза.

Условные обозначения: (см. рис. 6.);

эп. Кл, П-Л - эпителиоидные клетки и клетки Пирогова-Лангханса гранулем.

ТIMP-1 при иммуногистохимическом исследовании выявляется также в цитоплазме клеток. В основной группе ТIMP-1 низкий, встречается в эпителии и в следовых количествах в гигантских многоядерных клетках Пирогова-Лангханса гранулем и CD68+ макрофагах инфильтрата (Рис.8г). В контрольной группе ТIMP-1 обнаруживаются только в клетках гранулем и на более низком уровне (р? 0,01).

загрузка...