Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Изменения сосудов при сахарном диабете и их значение в патогенезе ишемических поражений головного мозга (обзор литературы).. 13
1.1 Современное состояние проблемы сахарного диабета 2 типа 13
1.2 Диабетическая макроангиопатия 15
1.3 Микроангиопатические осложнения при сахарном диабете 17
1.4 Морфо-функциональные особенности сосудов головного мозга 20
1.5 Особенности гистологического строения артерий и микроциркуляторного русла головного мозга 23
1.6 Морфология и функция эндотелия в норме и при патологии 26
1.7 Механизмы поражения артерий головного мозга 27
1.7.1 Церебральная дегенеративно-дилятационная артериопатия 33
1.8 Исследование состояния сосудистой стенки инструментальными методами 36
Глава 2. Материалы и методы исследования 40
2.1 Морфологическое исследование 40
2.2 Световая микроскопия 42
2.3 Морфометрический анализ 43
2.4 Общая характеристика обследованных больных
2.5 Методы ультразвуковой диагностики 45
2.6 Лабораторные исследования 47
2.7 Магнитно-резонансная томография 47
2.8 Статистический анализ 48
Глава 3. Морфологические исследования экстра- и интрацеребральных артерий и микроциркуляторного русла при сахарном диабете 49
3.1 Результаты макроскопического исследования 49
3.2 Результаты микроскопического исследования 50
3.3 Результаты электронной микроскопии микроциркуляторного русла 67
3.4 Результаты морфометрического исследования 81
3.5 Изменения головного мозга 99
Глава 4. Клинические исследования поражения церебральных сосудов у пациентов с сахарным диабетом 2 типа 103
4.1 Общая характеристика пациентов 103
4.2 Клиническое обследование пациентов 108
4.3 Ультразвуковые исследования церебральных сосудов
4.4 Изменения артерий шеи, выявляемые при дуплексном сканировании 114
4.5 Результаты МРТ-исследований головного мозга 117
4.6 Изучение биохимических факторов, ассоциированных с развитием ангиопатии у пациентов исследуемых групп 119
Обсуждение полученных результатов 125
Выводы 132
Практические рекомендации 134
Список сокращений 135
Список литературы
- Микроангиопатические осложнения при сахарном диабете
- Общая характеристика обследованных больных
- Результаты микроскопического исследования
- Результаты МРТ-исследований головного мозга
Микроангиопатические осложнения при сахарном диабете
Сахарный диабет 2 типа (СД2) представляет собой серьезную медико-социальную проблему, что обусловлено его высокой распространенностью, сохраняющейся тенденцией к росту числа больных, хроническим течением, определяющим кумулятивный характер заболевания, высокой инвалидизацией больных ввиду развития многочисленных макро- и микрососудистых осложнений и необходимостью создания системы специализированной помощи.
В настоящее время по данным Всемирной диабетологической ассоциации (IDF) во всем мире насчитывается около 330 млн больных СД2 из них в Российской Федерации около 12,8 млн человек. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в структуре смертности пациентов с СД 2 ведущие места занимают инфаркт миокарда (55%) и мозговой инсульт (29%), что в десятки раз превышает смертность от непосредственного нарушения обмена глюкозы (от комы умирает 3,1%) (Дедов И.И. c соавт., 2006, Гусев Е.И. с соавт., 2007).
В наше время СД2 без преувеличения, продолжает играть одну из самых драматических ролей в истории мировой медицины. Самая ранняя инвалидизация из всех заболеваний, высокая смертность (третье место после сердечно-сосудистой патологии и злокачественных новообразований) сделали сахарный диабет одним из закрепленных Сент-Винсентской декларацией приоритетов национальных систем здравоохранения всех без исключения стран мира. Согласно данным международной статистики каждые 10 секунд в мире умирает 1 больной диабетом и вновь заболевают 2 человека; ежегодно умирают около 4 млн. больных (Дедов И.И, 2011, Сунцов Ю.И. с соавт., 2011). Сахарный диабет является важным комплексным фактором риска атеросклероза. Считают, что при длительности течения диабета более 10 лет все больные имеют достаточно выраженный атеросклероз. Атерогенным является любой сахарный диабет, но особенно атеросклеротические поражения характерны для сахарного диабета 2 типа. Не менее половины от больных диабетом умирают от последствий ускоренного атерогенеза, который в диабетологии именуется как диабетическая макроангиопатия. Считается, что диабетические ангиопатии — основная причина инвалидизации и смертности больных сахарным диабетом (Нефедьева Д.Л., 2007; Лозовицкий Д.В. c соавт., 2009). В то же время серьезных морфологических работ, посвященных изменениям артерий головного мозга при сахарном диабете нам в литературе найти не удалось.
В основе атеросклероза, развивающегося у больных СД2, на начальных этапах так же, как и в других случаях, лежит дисфункция эндотелия, в формировании и прогрессировании которой патогенетическую значимость имеют абдоминальное ожирение и инсулинорезистентность (Гайдарова О.В. c соавт., 2007; DeFronzo R.A., 2010; Thompson et al., 2011).
Диабетическая ангиопатия — понятие, включающее макроангиопатию (поражение крупных артерий) и микроангиопатию (поражение капилляров, венул, артериол, прежде всего затрагивающее их базальные мембраны).
В развитии сахарного диабета любого типа, как правило, имеет место комбинированная ангиопатия с преобладанием микроангиопатии в молодом возрасте и макроангиопатии после 30-40 лет. При этом макроангиопатия проявляется в быстро прогрессирующем атеросклерозе. Для СД1 типа наиболее характерна микроангиопатия, а при СД2 типа резко ускоряется развитие атеросклероза крупных сосудов (макроангиопатии).
Ряд авторов указывают на возможную прогностическую значимость у пациентов с сахарным диабетом увеличения комплекса интима-медиа сонных артерий, как фактора риска развития цереброваскулярных заболеваний (Vigili de Kreutzenberg S. et al., 2009). 1.2 Диабетическая макроангиопатия
Патологические изменения при макроангиопатии происходят в сосудах среднего и крупного калибра и в vasa vasorum. Если для микроангиопатии ключевая патогенетическая роль гипергликемии убедительно доказана, то в развитии макроангиопатии гипергликемия не имеет исключительного значения. Однако гипергликемия и гиперинсулинемия сами по себе принадлежат к числу факторов риска атеросклероза. Согласно исследованиям А.Н. Дрыгина с соавт. (2010), у четверти больных с атеросклеротическим поражением сосудов характер метаболических реакций идентичен таковому у больных с СД2, что позволяет рассматривать атеросклероз как маркер инсулинорезистентности (DeFronzo R.A., 2010), при котором развитие микроангиопатий опережает манифестацию диабета.
При сахарном диабете часто диагностируется гиперлипопротеидемия с накоплением липопротеидов низкой и очень низкой плотности (ЛПНП и ЛПОНП), а при СД2 - еще и снижение уровня липопротеидов высокой плотности (ЛПВП), выполняющих дренажную антиатерогенную функцию.
Центральную роль в механизмах гиперлипопротеидемии при СД играет гликирование липопротеидов. ЛПНП, подвергнутые неэнзиматическому гликированию, более активно захватываются клетками сосудистой стенки, особенно макрофагами, через ацетил-ЛПНП рецептор, чем нативные ЛПНП. Отложение избытка холестеринсодержащего материала в сосудистой стенке ускоряется. В то же время гликирование ЛПВП приводит к укорачиванию времени их жизни и снижению концентрации, соответственно тормозится дренаж холестерина из сосудистой стенки, и как следствие, ускорение стероидогенеза при СД2 и повышение концентрации особо атерогенного липопротеида (а), стимулирующего тромбогенез и коагуляцию при диабете (Нагорнев В.А. c соавт., 2008).
Общая характеристика обследованных больных
Морфометрическое исследование сосудов головного мозга осуществляли с использованием прикладной компьютерной программы «Морфотест». Морфометрия сосудов проводили по методике, разработанной Д.М. Морозовым (2012). Для этого измеряли наружный и внутренний диаметры артерий в нескольких направлениях и высчитывали их средние величины, толщину стенки и определяли ее состав. Высчитывали процентное соотношение составляющих стенку мышечной оболочки и гиперплазии соединительной ткани интимы и отношение диаметров сосудов к толщине их мышечной оболочки.
Для морфометрического исследования в качестве группы контроля взяли значения внутреннего диаметра сосудов и толщины мышечного слоя сосудистой стенки у погибших в молодом возрасте в результате несовместимых с жизнью травм.
Общая характеристика обследованных больных В клиническую часть исследования было включено 103 пациента (57 женщин, 46 мужчин). В основную группу набирались пациенты с диагностированным СД2 – 65 человек (62,7% от общего числа пациентов; из них женщин и 27 мужчин), без артериальной гипертензии. Средний возраст группы составил 62,1±2,9 лет. В группу сравнения вошли 38 пациентов с клиническими и инструментальными признаками, позволявшими диагностировать дисциркуляторную энцефалопатию, не страдавших артериальной гипертензией и сахарным диабетом. Средний возраст группы контроля составил 61,4±2,9 лет. Распределение больных по полу и возрасту в табл. 2.1.
В связи с наличием диабет-индуцированной микро- и макроангиопатии, основная группа была разделена на две подгруппы: пациенты с осложнениями диабета (нефропатия, ретинопатия, полиневропатия) – подгруппа «СД2+Осл» (33 пациента; 32% от общего числа пациентов, средний возраст 62,9±2,7 лет) и пациенты без диагностированных микроангиопатических осложнений – подгруппа «СД2-Осл» (32 пациента; 31,1% от общего числа, средний возраст 61,3±2,6 лет). Диагноз сахарный диабет 2 типа устанавливался как по анамнестическим данным, так и при обследовании в клинике при условии, по меньшей мере, двукратного превышения уровня глюкозы более 7 ммоль/л утром натощак или любого однократно измеренного уровня глюкозы плазмы крови более 11,1 ммоль/л. Среди осложнений диабета ретинопатия, выявляемая при осмотре окулиста, встречалась у 33 человек (50,8 % от всех пациентов с СД2), нефропатия, диагностируемая при уровне белка более 0,3 г в суточном анализе мочи, у 29 (44,6%) и полиневропатия (по результатам осмотра неврологом), у 16 (24,6%). В группе пациентов с СД2 длительность диабета колебалась в пределах от 3 до 15 лет, со средним значением 7,6±2,7 лет.
Сравнивались основные статистические показатели: возраст, пол, длительность диабета, уровень глюкозы и гликированного гемоглобина, АД, прием статинов, злоупотребление алкоголем, курение. Злоупотреблением алкоголя считался прием более 5 условных доз (1 доза – 80 мл крепких напитков для мужчин или 40 мл крепких напитков для женщин, 180 мл вина или 330 мл пива) в неделю (но не более одной дозы в день) или 5 доз за один день.
Проводился неврологический осмотр по общепринятой методике с выделением симптомов и синдромов (Михайленко А.А., 2000, Триумфов А.В., 2003, Одинак М.М. с соавт., 2010).
Методы ультразвуковой диагностики Методом дуплексного сканирования оценивали диаметр сонных артерий, сосудистую стенку (толщину комплекса интима-медиа). Исследование проводилось на аппарате ультразвуковом диагностическом «Ангиодин-КМ» (Россия) с линейным датчиком 7,5 МГц. При анализе состояния сонных артерий, в процессе исследования в В-режиме, оценивали проходимость сосуда, его геометрию (соответствие хода анатомической траектории); диаметр сосуда (внутрипросветный), состояние сосудистой стенки (целостность, толщина комплекса интима-медиа, эхогенность, степень дифференцировки на слои, форма поверхности, состояние просвета сосуда (наличие, протяженность, локализация внутрипросветных образований).
Результаты микроскопического исследования
гиперплазия интимы развивалась не диффузно, а значительно преобладала в участках с резко выраженной атрофией мышечной оболочки. В наиболее выраженных случаях гиперплазированная интима, состоящая из коллагеновых и эластических волокон, была в 5-7 раз толще, чем оставшаяся мышечная оболочка, то есть можно предполагать, что такое очаговое разрастание соединительной ткани укрепляло поврежденную стенку. В дальнейшем, в участках интимы наиболее отдаленных от просвета сосуда, и, соответственно, прилежащих к остаткам ВЭМ происходили дистрофические процессы, связанные, вероятно, с недостаточностью кровообращения в этих зонах. В них наблюдалась дезорганизация волокнистой соединительной ткани и накопление в ней кислых и нейтральных мукополисахаридов, а реже, и в меньшей степени, -отложения холестерина и солей кальция (Рис. 32).
Рисунок 32. СМА. Мышечная оболочка сосуда неравномерно истончена, в участках наибольшего истончения расположены два очага гиперплазии соединительной ткани интимы. Один (1) состоит из плотной волокнистой соединительной ткани, в глубоких отделах второго (2) видны дистрофические изменения волокон, уменьшение интенсивности окраски и незначительные отложения холестерина. Окраска фукселином Вейгерта с докраской пикрофуксином. Х 25. Умершая О.
В состав гиперплазированной интимы во всех наблюдениях входили гладкомышечные клетки (Рис. 33). Выявлялись единичные клетки белой крови (Рис. 34). Эндотелий выстилал в один слой внутреннюю поверхность артерии (Рис. 35).
СМА. Единичные клетки белой крови в зоне гиперплазии. Иммуногистохимическая реакция с общим лейкоцитарным антигеном. Х 400. Умерший Д. Рисунок 35. СМА. Эндотелий выстилает внутреннюю поверхность артерии в один слой на всем протяжении. Иммуногистохимическая реакция с фактором фон Виллебранда. Х400. Умерший Д. 3.4 Результаты морфометрического исследования
Внутренние диаметры левой средней мозговой артерии (ЛСМА) умерших людей при сахарном диабете 2 типа (СД2) и трех вариантах развития церебральной дегенеративно-дилятационной артериопатии (ЦДДА). Ось абсцисс – название артерий. Ось ординат – внутренний диаметр ЛСМА: ЛСМА-N –умерших людей, не имеющих неврологической патологии (группа сравнения); ЛСМА-1 – при 1 варианте развития ЦДДА; ЛСМА-2 – при 2 варианте развития ЦДДА; ЛСМА-3 – при 3 варианте развития ЦДДА; ЛСМА-СД – при сахарном диабете. Таблица 2.
Примечания: ЛСМА-1 – внутренний диаметр основной артерии при 1 варианте развития ЦДДА; ЛСМА-2 – внутренний диаметр левой средней мозговой артерии при 2 варианте развития ЦДДА; ЛСМА-3 – внутренний диаметр левой средней мозговой артерии при 3 варианте развития ЦДДА; ЛСМА-СД – внутренний диаметр левой средней мозговой артерии при сахарном диабете; М – среднее значение, m – ошибка среднего значения. – различия достоверны.
Таблица 5. Достоверность различий внутренних диаметров пиальных артерий умерших людей при сахарном диабете 2 типа (СД2) и трех вариантах развития церебральной дегенеративно-дилятационной артериопатии (ЦДДА).
Обозначения Артерий Внутренний диаметр артерий (мм), М ± m Критерий Фишера (F), уровень значимости (Р) ПиА-N - ПиА-СД 0,46 ± 0,01 - 0,17 ± 0,01 F = 313,5; Р = 0,000 ( 0,05) Примечания: ПиА-1 – внутренний диаметр пиальной артерии при 1 варианте развития ЦДДА; ПиА-2 – внутренний диаметр пиальной артерии при
На рисунках 44–50 представлены результаты исследования толщины средней оболочки экстра- и интрацеребральных артерий при сахарном диабете 2 типа, ЦДДА, относительной норме. В таблицах 7–14 представлены результаты вычислений достоверности различий толщины средней оболочки указанных артерий в группах сравнения. При этом по толщине средней оболочки артерий между группами сравнения – относительная норма и сахарным диабетом 2 типа достоверных различий не найдено (р 0,05), а между группами – сахарным диабетом и ЦДДА – во всех исследованных артериях они были достоверны (р 0,05).
Результаты МРТ-исследований головного мозга
Большая доля пациентов с нарушенным обменом ЛПНП в группе СД2-Осл объясняется меньшим количеством пациентов, получавших в составе комплексной терапии статины. По-видимому, осложнения, развившиеся у пациентов группы СД2+Осл предопределяли большую частоту назначений статиновой терапии со стороны медицинской службы, а пациенты этой условиях развивающихся осложнений были более комплаентными к назначенной терапии. Но и при этом число пациентов, достигших целевых цифр ЛПНП при сахарном диабете 2 типа было очень невелико (n=5, 15,2%). Параллельно нарастающим нарушениям липидного обмена у пациентов с СД2 обнаружилось значимое увеличение концентрации фибриногена в плазме крови. Причем среди пациентов группы СД2+Осл гиперфибриногенемия встречалась в 92% случаев. Средние значения показателей, характеризующие обмен холестерина и концентрацию фибриногена представлен в таблице 7.
Результаты post-hoc анализа выявили статистически значимое (p 0,01) различие по всем показателям липидного обмена (кроме триглицеридов) между группой СД2+Осл и другими группами. Незначимая разница (p=0,12) была только при сравнении показателей ЛПОНП и концентрации фибриногена в группах СД2-Осл и без СД2. Таким образом, было обнаружено прогрессирующее нарушение показателей липидного обмена и гиперфибриногенемия, ассоциированные с развитием осложнений у пациентов с СД2. Показатели, имевшие положительный статистический результат, были подвергнуты корреляционному анализу с показателями ультразвуковых индексов PI и RI (Таблица 8).
Пациент Р., 65 лет обратился за помощью с жалобами на головокружение, шаткость при ходьбе, снижение памяти. Страдает СД2 в течение 11 лет. Инсультов и инфарктов миокарда в анамнезе не отмечалось. При осмотре АД 130 и 80 мм рт.ст., ЧСС 74 удара в минуту, со слов периодически повышается АД до 140 и 90 мм рт.ст., нерегулярно принимает блокаторы Ca-каналов. Неврологические синдромы – пирамидный синдром слева, нарушения чувствительности – гиперестезия по полиневритическому типу в руках и ногах, мозжечковый синдром в виде гиперметрии, туловищной атаксии, дизартрия. Данные ультразвуковой допплерографии – RI СМА = 0,71, RI ВСА = 0,74, PI СМА = 1,06, PI ВСА = 0,96. Из биохимического анализа крови известно, что концентрация глюкозы крови составляла 5,9 ммоль/л, фибриногена плазмы 4,6 г/л, ЛПНП – 3,9 ммоль/л, общий холестерол – 5,2 ммоль/л (статины не получал). По данным МРТ головного мозга – множественные очаги поражения белого вещества (рисунок 3).
Используя полученное в результате исследования регрессионное уравнение получаем вероятность ангиопатии 90%. Полученные данные подтверждаются другими исследованиями – у пациента диагностирована нефропатия и ретинопатия. Пациент нуждался в коррекции уровня ЛПНП до целевого – менее 2,5 ммоль/л. Учитывая признаки повышенного периферического сопротивления в системе кровоснабжения головного мозга, пациенту рекомендована сочетанная терапия средствами, влияющими на ренин-альдостерон-ангиотензиновую систему в комбинации с блокаторами Ca-каналов на постоянный прием. Через 12 месяцев обследование повторили, на фоне снижения ЛПНП до 2,4 ммоль/л, изменения ультразвуковых индексов, снижения концентрации фибриногена до 3,9 г/л произошло снижение вероятностной характеристики ангиопатии до 72%, что нашло отражение в снижении уровня протеинурии.
По мнению некоторых авторов, гладкомышечные клетки кроме собственно сократительной функции могут участвовать в образовании вещества базальной мембраны, внутренней эластической мембраны и других волокнистых структур сосудистой стенки (Ефимов А.С. с соавт., 2003). Возможно, именно нарушения содержания глюкозы крови и связанные с ними метаболические сдвиги вызывают пролиферацию и гладкомышечных клеток и фибробластов, которые, в свою очередь, продуцируют повышенное количество волокнистых структур, приводящее к значительному сужению просвета артерии.
Постепенное ремоделирование сосудов головного мозга при СД2, обнаруженное нами при морфологическом исследовании, представляет собой последовательный процесс, отражающий вовлечение структур ГЭБ, матриксных металлопротеаз, нарушения иммунной составляющей и хронической гипоксии.
Также известно, что С-реактивный белок может накапливаться в местах повреждения артерий, стимулировать систему комплемента, макрофаги и выработку тканевого фактора моноцитами, увеличивать образование свободных радикалов макрофагами и пенистыми клетками (King D.E. et al., 2003). Продолжающаяся пролиферация макрофагов, как антиген-представляющих клеток, привлекает Т-лимфоциты, которые могут стимулировать пролиферацию гладкомышечных клеток и способствовать накоплению коллагена. Нарушение синтеза оксида азота, увеличение образования свободных радикалов при сахарном диабете, нарушение клеточного обмена Са2+ провоцирует клеточную агрегацию. Повышение концентрации ингибитора активатора тканевого плазминогена также характерно для течения СД2 типа и характеризует депрессию системы фибринолиза. Комбинация этих механизмов повышает риск окклюзии сосудов и развитию сосудистых катастроф (кардиальных, церебральных, гангрены конечностей) (Beckman J.A. et al., 2002).
Одним из основных механизмов повреждения тканей при СД2 является гликозилирование белков, приводящее к изменению их конформации и функций. Некоторые белки в норме содержат углеводные компоненты, причём образование таких гликопротеинов протекает ферментативно (например, образование гликопротеиновых гормонов аденогипофиза). Однако в организме человека может происходить и неферментативное взаимодействие глюкозы со свободными аминогруппами белков - неферментативное гликозилирование белков. В тканях здоровых людей эта реакция протекает медленно. При гипергликемии процесс гликозилирования ускоряется. Степень гликозилирования белков зависит от скорости их обновления. В медленно обменивающихся белках накапливается больше изменений. К одним из первых признаков сахарного диабета относят увеличение в 2-3 раза количества гликозилированного гемоглобина. К медленно обменивающимся белкам также относятся белки межклеточного матрикса, базальных мембран. Утолщение базальных мембран, одно из характерных осложнений СД2, приводит к развитию диабетической микроангиопатии. В условиях длительно существующей гипергликемии накопление гликоконьюгатов в перицитарных, перкапиллярных иклеточных труктурах вызывало деформацию ультраструктуры тканей, нарушало капиллярную транссудацию и приводило к развитию тканевой гипоксии (Школовой В.В. с соавт., 2010).
При микроскопическом исследовании сосудистой стенки выявлена значительная гиперплазия соединительной ткани интимы с резким сужением внутреннего диаметра сосудов, что клинически связывалось со значительным повышением периферического сосудистого сопротивления. Диаметр сосудов был достоверно уже, чем у пациентов с дисциркуляторной энцефалопатией без СД2 и умерших в молодом возрасте по причине травм, несовместимых с жизнью (р<0,05). Помимо структурированного гликогена обнаруживалось значительное количество аморфного содержимого, образовывавшегося, по всей видимости, в результате активации коллагеназ. Отличительной особенностью течения макроангиопатии при СД2 была относительная сохранность мышечного слоя сосудистой стенки по отношению к таковой у пациентов, страдавшим цереброваскулярной болезнью без СД2, что было подтверждено при помощи морфометрических исследований.
