Кальцинированный аортальный стеноз: клиника, морфология, патогенез Гуляев Николай Иванович

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Кальцинированный аортальный стеноз: состояние проблемы 21

1.1. Теория «возрастного изнашивания» Менкеберга 22

1.3. Поствоспалительная теория 24

1.4. Теория соединительнотканной дисплазии 29

1.5. Эндотелиальная дисфункция в инициации кальциноза 31

1.5.1. Тромбогеность и тромборезистентность 35

1.5.2. Эндотелий аортальных полулуний и фибринолиз 36

1.5.3. Пролиферативная активность эндотелия аортального клапана 37

1.5.4. Адгезивные свойства эндотелия 38

1.6. Гемодинамические факторы в развитии кальциноза аортального клапана 40

1.8. Инфекционная теория 45

1.9. Генетические факторы 49

1.10. Фармакологическая модуляция кальцинирующего аортального стеноза: основные точки приложения и клинические результаты 51

1.11. Резюме по аналитическому исследованию проблемы кальцинированного аортального стеноза 56

Глава 2. Материал и методы 59

2.1. Дизайн исследования 59

2.2. Лабораторные методы исследования 62

2.2.1. Определение концентрации цитокинов 62

2.2.2. Определение концентрации молекул адгезии 63

2.2.3. Определение концентрации маркеров липидного обмена, активности белков острой фазы 65

2.2.4. Определение химических элементов в сыворотке крови методом масс спектрометрии с индуктивно связанной плазмой 66

2.3. Микроскопические методы исследования 68

2.3.1. Световая микроскопия 68

2.3.2. Иммуногистохимическое исследование 69

2.3.3. Трансмиссионная электронная микроскопия 71

2.3.4. Сканирующая электронная микроскопия 74

2.4. Инструментальные методы исследования 77

2.4.1. Эхокардиографическое исследование 77

2.4.2. Суточное мониторирование ЭКГ по Холтеру 78

2.4.3. Инвазивная коронарная ангиография/шунтография 79

2.5. Исследование химического состава депозитов солей кальция 80

2.5.1. Пробоподготовка 80

2.5.2. Рентгенодифракционный анализ 82

2.5.3. Сканирующая электронная микроскопия и энергодисперсионный анализ.. 82

2.5.4. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия 82

2.5.5. Атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой 83

2.5.6. Инфракрасная спектроскопия 83

2.5.7. Рамановская спектроскопия 84

2.6. Методика статистического анализа полученных данных 84

Глава 3. Клиническая характеристика больных кальцинированным аортальным стенозом 89

3.1. Общая характеристика больных. Распространённость кальцинированного аортального стеноза в различных возрастных группах 89

3.2. Основные клинические проявления 93

3.3. Состояние коронарного кровотока у больных тяжёлым кальцинированным аортальным стенозом 98

3.5. Содержание лабораторных маркеров функции эндотелия у больных с различной степенью кальциноза клапана аорты 112

3.5.1. Васкулоэндотелиальный фактор роста VEGF-A 114

3.5.2. Молекулы адгезии 116

3.6. Показатели маркеров функции эндотелия в прогрессировании 118

3.6.1. Маркеры эндотелиальной дисфункции в группах больных с кальцинозом 118

3.6.2. Маркеры эндотелиальной дисфункции в группах больных с разной степенью кальциноза клапана аорты 119

3.6.3. Маркеры эндотелиальной дисфункции исследуемых групп и группы контроля попарно 121

Глава 4. Морфологические изменения клапана аорты 123

4.1. Морфология аортальных полулуний в норме 123

4.1.1. Общая характеристика неизменённого клапана аорты 123

4.1.2. Качественная и количественная характеристика коллагенов I-VI типов 126

4.1.3. Особенности распределения матриксной металлопротеиназы I типа 131

4.1.4. Особенности клеточного состава неизменённого аортального полулуния 133

4.2. Ранние изменения аортальных полулуний (аортальный склероз) 137

4.2.1. Общая характеристика клапана аорты с признаками склероза 137

4.2.2. Качественная и количественная характеристика коллагенов I-VI типов 142

4.2.3. Особенности распределения матриксной металлопротеиназы I типа 146

4.2.4. Особенности клеточного состава аортальных полулуний с признаками склероза 148

4.3. Характеристика изменений аортальных полулуний у больных с кальцинированным аортальным стенозом 150

4.3.1. Общая характеристика изменений аортальных полулуний 150

4.3.2. Качественная и количественная характеристика изменений содержания коллагенов I-VI типов 163

4.3.3. Особенности распределения матриксной металлопротеиназы первого типа 169

4.3.4. Особенности воспалительной реакции 173

4.3.5. Светооптическая характеристика формирования депозитов солей кальция в аортальных полулуниях 179

4.3.6. Ультраструктурная характеристика кальциноза аортальных полулуний 184

4.4. Результаты морфологического исследования 192

Глава 5. Анализ химического состава минеральных отложений (депозитов) аортальных полулуний 194

5.1. Сравнительная характеристика минерального состава депозитов кальция аортальных полулуний и синтетического гидроксиапатита 195

5.2. Элементный анализ поверхностного слоя депозитов 197

5.3. Полуколичественный элементный состав приповерхностного слоя минеральных отложений 198

5.4. Элементный анализ брутто-состава депозитов 201

5.5. Карбонаты в составе минеральных отложений аортальных полулуний 202

5.6. Содержание различных химических групп в минеральных отложениях аортальных полулуний 207

Глава 6. Характеристика поверхности и адгезивных свойств аортальных полулуний по данным атомно-силовой микроскопии 212

6.1. Характеристика эндотелия аортальных полулуний по данным сканирующей и атомно-силовой микроскопии 212

6.2. Исследование адгезивных свойств эндотелия и субэндотелиальной области аортальных полулуний с помощью атомно-силовой микроскопии 215

Глава 7. Биоэлементный состав крови у больных кальнинированным аортальным стенозом 220

7.1. Содержание биоэлементов сыворотки крови у пациентов с кальцинированным аортальным стенозом 220

7.2. Патогенетическая значимость биоэлементов сыворотки крови в развитие кальцинированного аортального стеноза (резюме) 223

Глава 8. Обсуждение результатов исследования 225

8.1. Распространённость, клиническая картина и прогноз 225

8.2. Изменения в аортальных полулуниях 239

8.3. Внеклапанные факторы патогенеза 250

Выводы 269

Практические рекомендации 272

Список условных сокращений и обозначений 273

Список литературы 277

• Эндотелиальная дисфункция в инициации кальциноза
• Состояние коронарного кровотока у больных тяжёлым кальцинированным аортальным стенозом
• Общая характеристика изменений аортальных полулуний
• Распространённость, клиническая картина и прогноз

Введение к работе

Актуальность темы исследования. Процент сердечно-сосудистых
заболеваний в общей смертности населения Российской Федерации в последние
годы остаётся стабильно высоким и составляет 55±2%, занимая лидирующее
место в рейтинге оснований для госпитализации и причин нетрудоспособности
граждан РФ. В 2014 г. распространённость болезней системы кровообращения в
стране составила 23 275,2 на 100 000 населения или 53% от всех умерших (2012 г.
– 57%). Показатель смертности (число скончавшихся на 100 000 населения) от
сердечно-сосудистых заболеваний в России в том же году составил 653,9
(Росстат, 2015), в то время как в большинстве стран Запада он ниже в 3-4 раза
(Go A.S. et al., 2014). Первое место в качестве причины смертности от болезней
системы кровообращения занимает ишемическая болезнь сердца (ИБС) (342,3
случая на 100 000 человек или 53%), за ней следует цереброваскулярная болезнь
(205,5 выявленных случаев, приходящихся на 100 000 человек, что равно 31%)
(Росстат, 2015). Несмотря на наметившуюся тенденцию к увеличению
продолжительности жизни в России, ожидаемая продолжительность жизни по
сравнению с государствами Евросоюза на 8-11 лет меньше. В результате
ежегодная экономическая убыль, приносимая сердечно-сосудистыми

заболеваниями, составляет 1 триллион рублей. В свою очередь, увеличение продолжительности жизни сопряжено с увеличением распространённости приобретённых пороков сердца, которые вносят существенную долю в тяжесть сердечно-сосудистых заболеваний, нередко являясь важным фактором наступления смерти, и это позволяет многим авторам рассматривать дегенеративное поражение клапанов в качестве новой кардиальной «эпидемии» (P. Mathieu et al., 2014). При этом данных относительно вклада приобретённых пороков сердца в смертность населения на территории РФ не существует.

Самой распространённой причиной возникновения пороков сердца у жителей развитых стран является дегенеративное поражение и кальцификация клапана аорты. Согласно результатам исследования «Euro Heart Survey on VHD» (2007), среди приобретённых пороков сердца удельный вес поражения аортального клапана составил 44,3%, в том числе стеноз – 33,9%, недостаточность – 10,4%. В популяции среди пациентов старше 65 лет стеноз встречается от 1-2% до 4% (Taggu W. et al., 2005; Ozer O. et al., 2009).

Вопросы этиопатогенеза кальцификации клапана аорты являются объектом достаточно активного исследования и дискутирования в мировой медицинской науке, тем не менее, к настоящему моменту проблема достаточно далека от окончательного разрешения, вследствие чего практически полностью отсутствуют терапевтические методы лечения и профилактики. В результате

определение эффективной стратегии лечения представляется не менее трудным, чем четверть века назад, даже в соответствии с существующими в настоящее время принципами доказательной медицины и фармако-экономическим компонентом. Существующие хирургические методы подразумевают грубое механическое устранение кальцинированных изменений аортального клапана, являющихся следствием нарушения биохимических процессов.

Актуальность изучения фундаментальных основ процесса кальцификации
определяется тем, что не у каждого человека с выявленными

эхокардиографическими признаками кальциноза аортального клапана,

требующего его замены, происходит прогрессирование данного заболевания вплоть до летального исхода. При эхокардиографической оценке на ранних стадиях заболевания нельзя с уверенностью предположить возможность его дальнейшего прогрессирования (Чумакова О.С. и соавт., 2014; Rosenhek R. et al., 2004). Понимание фундаментальных процессов кальцификации клапана аорты будет способствовать не только своевременной диагностике кальциноза, необходимой для оценки риска жизни пациента и оценки эффективности консервативной терапии, но и определению в кардиологии новых тенденций, направленных на предотвращение прогрессирования заболевания.

Таким образом, проведение исследований с целью оценки

морфологических, метаболических, механических, воспалительных процессов при аортальном стенозе (кальцинозе) для понимания механизмов, влияющих на возникновение и прогрессирование аортального стеноза, следует признать одними из ведущих в данной области медицины, что, в свою очередь, может способствовать разработкам новых методов лечения кальцинирующего аортального стеноза.

Степень разработанности темы исследования. В течение более 300 лет
изучения проблемы патогенеза кальциноза клапана аорты было предложено
множество различных теорий: дистрофического изменения нормального
аортального клапана («дегенеративная» теория Менкеберга);

поствоспалительная (вследствие латентно перенесённого ревматизма или инфекционного эндокардита); атеросклеротическая; соединительнотканной дисплазии (в том числе фиброз врождённого двустворчатого клапана); эктопической кальцификации.

Если в результате проведённых в нашей стране в 1997-2000 гг. исследований аллоантигена В-лимфоцитов D 8/17 (иммуногенетического маркера ревматической лихорадки) в ткани кальцинированных аортальных полулуний было убедительно продемонстрировано отсутствие указанного маркера в 98% случаев у пациентов с различной степенью тяжести течения

кальцинированного аортального стеноза (Егоров, И.В., 2002; Егоров, И.В., 2012), то атеросклеротическая теория по-прежнему широко распространена (Митрофанова Л.Б., 2007; Боева О.И. и соавт., 2014). Несмотря на то, что доклинические и эпидемиологические исследования указывали на важную роль холестерина в патогенезе кальциноза (Митрофанова Л.Б., 2005; Rajamannan N.M. et al., 2011), в нескольких крупных исследованиях использование высокодозной стратегии назначения статинов не оказало влияния на течение заболевания (Rosenhek R. 2008; Ridker P.M. et al., 2009; Holme I. et al., 2010; Novo G. et al., 2011). С другой стороны, в странах Запада доминирующей является теория эктопической кальцификации. В данной теории основной акцент делается на трансформации фибробластов в остеобласты под действием каскада биохимических реакций, что способствует внекостной оссификации аортальных полулуний (Srivatsa S.S. et al., 1997; Caira F.C. et al., 2006). При этом признаётся, что признаки «костеобразования» наблюдаются только в 13% случаев кальцинированного стеноза (Egan K.P. et al., 2011). Согласно данной теории кальцификация представляется многостадийным, активно регулируемым процессом, что находит своё отражение в использовании нового термина «кальцинирующая болезнь аортального клапана» (КБАК, calcific aortic valve disease – CAVD), под которой понимается процесс от начальных изменений в аортальных полулуниях (склероз) до тяжелой степени кальцификации с обструкцией выходного тракта левого желудочка (Rajamannan N.M. et al., 2014). До настоящего времени не потеряла своей актуальности теория дистрофического изменения нормального аортального клапана.

Однако ни одна из теорий не позволяет в полной мере описать происходящие в клапане аорты процессы и, следовательно, определить возможность терапевтического воздействия. Несмотря на множество публикаций, посвященных проблеме формирования депозитов солей кальция в матриксе аортальных полулуний, в доступной отечественной и зарубежной литературе практически отсутствуют данные о состоянии и влиянии биоэлементного состава сыворотки крови на патогенез. Нами не найдено работ, посвящённых изучению возможности адгезии ионных ассоциатов фосфата кальция из плазмы крови в субэндотелиальном пространстве при повреждении эндотелия. Недостаточно изучены ультраструктурные особенности начальных этапов формирования кальциноза. Встречаются лишь единичные работы по комплексной оценке состава депозитов солей кальция.

Цель исследования: изучить клинические особенности кальцинирующей болезни аортального клапана, морфологические и биохимические изменения, химический состав депозитов солей кальция, адгезивные свойства эндотелия и субэндотелиальных структур аортальных полулуний при кальцинированном аортальном стенозе для уточнения механизмов его развития, профилактики и лечения.

Задачи исследования:

1. Оценить распространённость кальцинирующей болезни аортального клапана у пациентов кардиологического стационара.

2. Изучить особенности клинической картины, лабораторных показателей дисфункции эндотелия и липидного обмена у больных кальцинированным аортальным стенозом.

3. Исследовать морфологические изменения аортальных полулуний с признаками склероза и кальциноза, показать ультраструктурные особенности формирования ядер нуклеации фосфата кальция.

4. Оценить химический состав депозитов солей кальция аортальных полулуний у больных кальцинированным аортальным стенозом.

5. Изучить адгезивные свойства эндотелия и субэндотелиальных структур аортальных полулуний с использованием специализированных зондов на основе гидроксиапатита.

6. Выполнить масс-спектрометрический анализ содержания биоэлементов сыворотки крови больных кальцинированным аортальным стенозом и определить их значение в патогенезе заболевания.

7. С учётом особенностей изменений внеклеточного матрикса, функции эндотелия, содержания био- и микроэлементов в сыворотке крови уточнить патогенез кальцинированного аортального стеноза.

Научная новизна. Автором уточнена распространённость и основные клинические проявления кальцинированного аортального стеноза среди больных старше 50-ти лет в условиях кардиологического стационара современного мегаполиса.

Впервые установлено, что первоначальное формирование депозитов солей кальция происходит в очагах уменьшения общего количества клеточных элементов матрикса с наличием локальной избыточной растяжимости аортальных полулуний на фоне низкой плотности фибрилл коллагена I типа, коллагена IV типа, компенсаторного накопления коллагена V типа. Это способствует разволокнению и утолщению структуры полулуния, появлению полостей различной формы. Компенсаторное накопление в этих областях плотных фибрилл коллагена II типа вызывает стабилизацию процесса

деструкции матрикса полулуния.

Показано, что отложение депозитов солей кальция происходит по двум основным морфологическим вариантам: диффузным отложением солей кальция на коллагеновых волокнах преимущественно в местах максимального накопления дегенеративных изменений либо точечным (просовидным) отложением фосфата кальция в межуточную ткань полулуния с последующим прогрессивным увеличением очага кальциноза; электронномикроскопически определяются отложения гидроксиапатита в структуре межуточной ткани аортальных полулуний, окружённых плотным кольцом тонких коллагеновых фибрилл.

Впервые выделены два пути дегенерации фибробластов аортальных полулуний у больных кальцинированным аортальным стенозом:

необратимый тип с быстрым полным разрушением клеточных органелл и гибелью клеток;

потенциально обратимый тип вследствие медленного длительного морфофункционального торможения клеток.

Впервые методом ИК-Фурье спектроскопии определено содержание карбонат-ионов в структуре гидроксиапатита кальция. Определено, что основу кальциевых отложений составляет карбонизированный гидроксиапатит В-типа и его предшественник - аморфный фосфат кальция.

Определено, что системное воспаление, проявляющееся в значительном повышении интерлейкина-6, и эндотелиальная дисфункция представляют собой неотъемлемую часть патогенеза кальцинированного аортального стеноза.

Для моделирования процессов формирования кальцийсодержащих элементов в структуре сердечного клапана впервые разработаны специализированные зонды на основе гидроксиапатита. Используя метод атомно-силовой микроскопии, впервые выполнено исследование адгезивных свойств аортальных полулуний и субэндотелиальных структур, показано:

сила адгезии субэндотелиального слоя аортальных полулуний в отношении гидроксиапатита более чем в 14 раз превышает адгезию эндотелия;

наличие атеросклеротических изменений в субэндотелиальном слое характеризуется статистически значимым ростом адгезивных свойств покрывающего эндотелия (более чем в 3 раза);

сила адгезии эндотелия и субэндотелиальных структур существенно зависит от материала атомно-силового зонда. Применение специализированных зондов на основе гидроксиапатита эффективно для моделирования процессов формирования кальцийсодержащих структур в составе сердечного клапана.

Впервые осуществлена комплексная оценка био- и микроэлементного состава сыворотки (24 химических элемента) у больных кальцинированным

аортальным стенозом. Показано, что взаимопотенцирование эффектов, связанных с снижением кальция, цинка, ванадия, способствуют развитию нарушений активности ферментных систем и может выступать в качестве одного из индукторов развития кальцификации аортальных полулуний.

Теоретическая значимость результатов исследования. Уточнён
патогенез кальцинированного аортального стеноза, выявлена многофакторность,
взаимосвязь и взаимопотенциирование механизмов его формирования.
Показаны ультраструктрурные признаки формирования первичных ядер
нуклеации фосфата кальция в аортальных полулуниях. Определены химический
состав депозитов и основные отличия от синтетического гидроксиапатита, что
формирует предпосылки для выделения биогенного гидроксиапатита в
самостоятельный вид апатита. Разработаны патогенетические основы
моделирования процесса формирования кальцийсодержащих элементов в
структуре биологических тканей с помощью специализированных зондов на
основе биогенного гидроксиапатита. Осуществлена комплексная характеристика
морфологических изменений аортальных полулуний на стадиях склероза и
кальциноза. Выполнена оценка адгезивных свойств эндотелия и

субэндотелиальных структур, что позволяет лучше понять процесс формирования первичных ядер нуклеации фосфата кальция в матриксе аортальных полулуний и даёт основания для его дальнейшего исследования. Осуществлены комплексный анализ биоэлементного состава крови и патогенетическая оценка выявленных нарушений, формируя фундаментальные основы для дальнейших исследований эффективности нормализации содержания биоэлементов в профилактике прогрессирования кальциноза аортального клапана.

Практическая значимость работы. Выполнена оценка

распространённости и частота различных клинических проявлений

кальцинированной болезни клапана аорты у больных старше 50-ти лет в
условиях кардиологического стационара современного мегаполиса, что даёт
возможность планирования лечебных и профилактических мероприятий.
Разработан способ обработки -хемотрипсином образцов ткани клапанов сердца,
позволяющий выделить минеральную часть отложений до содержания в них
коллагена менее 0,5%. На основе полученного из тканей клапана
гидроксиапатита разработаны специализированные зонды для моделирования
процессов формирования кальцийсодержащих элементов в структуре
сердечного клапана. Выявлены характерные изменения адгезивных свойств
эндотелия, содержания био- и микроэлементов, интерлейкина-6,

аполипопротеида А-1 в сывортотке крови, показана их значимость в патогенезе, что может быть использовано в разработке лечебных мероприятий и совершенствовании диагностики кальцинированного аортального стеноза. Результаты исследования обосновывают необходимость раннего диспансерного наблюдения начиная со стадии аортального склероза, а также проведение терапии, направленной на нормализацию функционального состояния эндотелия и обменных процессов в клапане аорты.

Методология и методы исследования. Методология диссертационного исследования основывалась на комплексном изучении проблемы формирования кальциноза аортальных полулуний. Выполненное исследование включало в себя эпидемиологическое, клиническое обследование больных с признаками кальциноза, а также активное использование морфологических, лабораторных и современных методов анализа состава депозитов солей кальция в аортальных полулуниях.

Объект исследования: больные с кальцинированным стенозом аортального клапана. Предмет исследования: механизмы формирования кальциноза и общая клиническая характеристика.

Основные положения, выносимые на защиту

8. По данным эхокардиографического исследования, рост числа больных с признаками аортального склероза отмечается у лиц старше 50 лет; количество больных с признаками аортального стеноза имеет максимум увеличения к 70-80 годам жизни. На основе характерных клинических симптомов выявлены пять вариантов кальцинированного аортального стеноза тяжёлой степени: с наличием сердечной недостаточности, стенокардии, нарушений ритма и проводимости, синкопальных состояний, смешанный.

9. Кальциноз аортальных полулуний является многофакторным процессом, в результате которого происходит диффузное или точечное отложение карбонизированного гидроксиапатита В-типа на коллагеновых волокнах, находящихся возле фибробластов, имеющих признаки морфофункционального напряжения или разрушения, а также в местах максимального накопления дегенеративных изменений коллагеновых волокон аортальных полулуний.

10. Ключевой частью патогенеза кальцинированного аортального стеноза является увеличение силы адгезии эндотелия и субэндотелиальных структур в отношении фосфата кальция как следствие эндотелиальной дисфункции.

Связь с планом научно-исследовательской работы. Тема диссертационного исследования определена в соответствии с планом научного исследования кафедры госпитальной терапии ФГБОУ ВО «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» Министерства обороны Российской Федерации. В рамках темы диссертации выполнены две научно-исследовательские работы: «Особенности ультраструктуры и адгезивных свойств кальцифицирующих наночастиц в этиопатогенезе склеродегенеративного стеноза аортального клапана у военнослужащих и льготного контингента Министерства обороны РФ» (2014-2016 гг.) и «Характеристика адгезивных свойств эндотелия и субэндотелиальных структур клапана аорты» (2016-2017 гг.).

Внедрение результатов исследований в практику. Результаты
исследования внедрены в практическую деятельность клиник госпитальной
терапии, Первой кафедры и клиники (хирургии усовершенствования врачей)
ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» Министерства
обороны Российской Федерации, включены в «Методические рекомендации по
подготовке материала к электронномикроскопическому исследованию» (2017
г.). Основные научно-практические положения диссертационного исследования
использованы в написании соответствующей главы учебника «Госпитальная
терапия» (рекомендован Учебно-методическим объединением по медицинскому
и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебника для
студентов медицинских вузов, обучающихся по специальности 060101
«Лечебное дело», издания 2014 г., 2017 г.), применяются в процессе обучения на
кафедрах госпитальной терапии, патологической физиологии, Первой кафедре и
клинике (хирургии усовершенствования врачей) ФГБВОУ ВО «Военно-
медицинская академия им. С.М. Кирова» МО РФ, могут быть рекомендованы для
широкого применения в других кардиологических и медицинских

образовательных центрах.

Степень достоверности результатов. Результаты диссертационного
исследования достоверны и обоснованы, что определяется: 1) репрезентативной
выборкой больных с различной степенью кальциноза клапана аорты, 2)
соблюдением критериев включения и исключения из исследования, 3) большим
количеством выполненных исследований, 4) использованием современных
лабораторных и инструментальных методов исследования. Использование
методов статистической обработки полученных данных соответствует
поставленным задачам. Сформулированные выводы и практические

рекомендации достаточно аргументированы и вытекают из анализа полученных в работе результатов.

Апробация результатов исследования. Основные результаты

диссертации доложены и обсуждены на: 1) Всероссийской научно-практической
конференции, посвящённой 175-летию кафедр госпитальной терапии и Первой
кафедры терапии (усовершенствования врачей) Военно-медицинской академии
имени С.М. Кирова, "Избранные вопросы внутренней медицины" (Санкт-
Петербург, 25-26 февраля 2016 г.); 2) Межрегиональной межведомственной
научно-практической конференции "Актуальные вопросы военной медицины: от
хирургии повреждений до внебольничной пневмонии" (г. Нижний Новгород, 17-
18 марта 2016 г.); 3) научно-практической конференции "Особенности
соматических заболеваний у жителей блокадного Ленинграда и людей старших
возрастных групп" (Санкт-Петербург, 28 апреля 2016 г.); 4) научно-
практической конференции с международным участием «Актуальные вопросы
клиники, диагностики и лечения больных в многопрофильном лечебном
учреждении» (Санкт-Петербург, 20-21 апреля 2016 г.); 5) юбилейной научной
конференции, посвящённой 180-летию кафедры факультетской терапии Военно-
медицинской академии им. С.М. Кирова (Санкт-Петербург, 27-28 октября 2016
г.); 6) VI Всероссийской конференции с международным участием, посвящённой
25-летию образования медицинского факультета Ульяновского

государственного университета «Медико-физиологические проблемы экологии человека» (Ульяновск, 19-23 сентября 2016 г.); 7) научно-практической конференции «Актуальные вопросы высокотехнологической помощи в терапии» (Санкт-Петербург, 17-18 мая 2017 г.); 8) научно-практической конференции, посвящённой 300-летию со дня основания Кронштадтского военно-морского госпиталя, «Актуальные вопросы военной и военно-морской медицины» (Кронштадт, 14-15 июня 2017 г.); 9) Санкт-Петербургском научном обществе патофизиологов (Санкт-Петербург, 26 сентября 2017 г.); VI Всероссийском межрегиональном конгрессе «Балтийский медицинский форум» (Санкт-Петербург, 27-28 сентября 2017 г).

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 32 научные работы, в том числе 17 статей в журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации.

Личный вклад автора. На основе анализа российской и зарубежной
научно-медицинской литературы автором сформулированы гипотеза, цель и
задачи исследования, разработан дизайн клинико-морфологического

исследования. Диссертант принимал непосредственное участие во всех этапах проводимого исследования, а именно: в отборе, обследовании, лечении и

динамическом мониторинге больных, вовлечённых в исследование;

реализовывал сбор клинических, лабораторных, инструментальных данных, в
том числе лично выполнял эхокардиографическое исследование и определял
показания для направления на хирургическое лечение; изучал

гемореологические показатели, а также освоил базовые методики

использованных в работе методов микроскопии. Автор непосредственно
осуществлял пробоподготовку и принимал участие в обсуждении полученных
результатов рентгендифракционного, энергодисперсионного, инфракрасной,
рамановской спектроскопии минеральных отложений. Все материалы,
задействованные в диссертационном исследовании (отбор и регистрация данных
клинического, лабораторного, инструментального обследования,

количественный анализ полученных результатов), обработаны непосредственно диссертантом.

Структура и объём диссертации. Диссертационное исследование представлено на 317 страницах машинописного текста и содержит введение, обзор литературы, описание материалов и методов исследования, пять глав с результатами самостоятельных оригинальных исследований, обсуждение полученных результатов, заключение, выводы, практические рекомендации, список использованной литературы. Работа иллюстрируется 35 таблицами и 154 рисунками. Список литературы включает 394 (110 – отечественных и 284 – зарубежных) библиографических источника.

Протокол исследования согласован с этическим комитетом ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» МО РФ. Исследование удовлетворяло требованиям Хельсинкской декларации (1964). Все участвующие в исследовании подтвердили письменно своё согласие на участие по ознакомлении с условиями проведения исследования.

Критерии включения в исследование: возраст старше 50 лет; наличие
признаков склероза или аортального стеноза по данным эхокардиографического
исследования при отсутствии критериев исключения; подписанное

информированное согласие.

Критерии исключения: анамнез / течение неопластического или
гематологического заболеваний; перенесённый ревмокардит; системные
заболевания или врождённая дисплазия соединительной ткани, в том числе
двустворчатый аортальный клапан; почечная недостаточность в стадии диализа;
печёночноклеточная недостаточность; терапия противовоспалительными и

иммуносупрессивными препаратами, исключая аспирин (глюкокортикоиды,

нестероидные препараты); заместительная гормональная терапия, например, использование L-тироксина, тиреостатиков, анаболических стероидов, половых гормонов.

Всем больным, включённым в исследование, было назначено медикаментозное лечение, соответствующее международным рекомендациям. Стадия заболевания, лечебные мероприятия кальцинированного стеноза и показания для оперативного вмешательства осуществлялись в соответствии с Рекомендациями AHA/ACC (2009; 2014).

Исследование было проведено в период с 2009 по 2017 годы на базе клиники госпитальной терапии, Первой клиники хирургии (усовершенствования врачей), НИЦ Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова. Оно включало проведение следующих этапов.

1. Оценка распространённости клапанных пороков на основе анализа
эхокардиографического исследования сердца больных старше 50 лет,
проходивших лечение в клинике госпитальной терапии в период с 2010 по 2017
годы (n=3988, 1396 женщин и 2592 мужчин, средний возраст 69,7±8,2).
Исследование выполнялось на аппарате «Philips CX-50» (США). Кроме того,
была проведена ретроспективная оценка всех операций (n=414), выполненных за
этот период в Первой клинике хирургии (усовершенствования врачей) на
предмет приобретённых пороков сердца.

2. Выявление больных, соответствующих критериям включения, на базе
стационара клиники госпитальной терапии и Первой клиники хирургии
(усовершенствования врачей). В условиях клиники госпитальной терапии
пациентам, удовлетворяющим условиям отбора, с различной степенью
выраженности кальциноза аортального клапана было проведено комплексное
клиническое, лабораторное и инструментальное обследование (n=108; группа
«К» – пациенты с наличием мелких кальцинатов в структуре полулуний без
нарушения раскрытия аортального клапана, n=36; группа «С» – пациенты с
наличием аортального стеноза средней степени тяжести, n=34; группа «Т» –
пациенты c аортальным стенозом тяжёлой степени, n=38). Группу контроля
(n=26) лабораторных показателей составили пациенты старше 50 лет без
признаков аортального склероза и кальциноза, не имеющие критериев
исключения.

Исследование сердечной недостаточности основывалось на применении теста с шестиминутной ходьбой с определением функционального класса, согласно методике Нью-Йоркской Ассоциации сердца (NYHA). Оценка нарушений ритма и проводимости выполнялось по результатам суточного мониторирования ЭКГ. Определение функционального класса стенокардии осуществлялось согласно Рекомендациям по лечению стабильной ишемической

болезни сердца (ESC, 2013). Принимались во внимание результаты исследований, полученные во время предыдущих этапов госпитализации, но не позднее трёх месяцев. Оценка распространённости и характера поражения венечных артерий выполнялась на основании анализа коронарографий больных кальцинированным аортальным стенозом, подвергшимся оперативному лечению в Первой клинике хирургии (усовершенствования врачей) ВМедА в период с 2005 по 2017 годы (n=118, 36 женщин и 82 мужчин, средний возраст 64,9±8,7).

Лабораторные методы исследования [общий холестерин и его фракции,
триглицериды, коэффициент атерогенности (КА), липопротеид (а),

аполипопротеины АпоА-1, AпoB-100 и их соотношение; биохимический анализ
крови: общий белок, глюкоза, креатинин, цистатин С, натрий, калий, мочевая
кислота, маркеры и медиаторы воспаления в сыворотке крови

(высокочувствительный С-реактивный белок, фибриноген), цитокиновый профиль (ИЛ-6, ИЛ-8), маркеры эндотелиальной функции (регуляторы адгеии sP-селектин и sE-селектин) и ангиогенеза (васкулоэндотелиальный фактор роста VEGF-A)] исследованы у 90 пациентов.

Исследование минерального состава биопроб осуществлялось методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на приборе ICP-MS X Series фирмы Thermo Elemental (США) осуществлено у 30 пациентов старше 50 лет (14 мужчин и 16 женщин, средний возраст 65±5,2 лет) с тяжёлой степенью кальцинированного аортального стеноза. Объектом изучения микроэлементного статуса у исследуемого являлась сыворотка крови, забранная натощак. Содержание биоэлементов (24 химических элементов: Al, V, I, Cd, Ca, Co, Mg, Mn, Cu, Mo, As, Na, Ni, Hg, Rb, Pb, Se, Ag, Sr, Tl, P, Cr, Cs, Zn) проводилось на квадрупольном масс-спектрометре с аргоновой плазмой (X-SERIES II ICP-MS), согласно методическим указаниям, утверждённым главным государственным санитарным врачом Российской Федерации в научно-исследовательской лаборатории элементного анализа ФГБУ ВЦЭРМ им. А.М. Никифорова МЧС России (Санкт-Петербург).

3. Полученные интраоперационно (n=16) и при аутопсии (n=24) аортальные полулуния с признаками тяжёлого аортального стеноза подвергались комплексному морфологическому (гистологическое, иммуногистохимическое, электронная (трансмиссионная и сканирующая) и атомно-силовая микроскопии) исследованию. Группу контроля для всех морфологических методов исследования (неизменённые аортальные полулуния, n=12; склероз клапана аорты, n=12) составили пациенты, погибшие или умершие от внекардиальной патологии с отсутствием критериев исключения. Выделенные из них депозиты подвергались оценке химического состава.

Световая микроскопия и иммуногистохимия выполнялась на базе ФГБУН
«Институт токсикологии» ФМБА России. Для гистологического исследования
брали операционный (биоптаты аортальных полулуний больных

кальцинированным аортальным стенозом, n=16) и секционный (больные
кальцинированным аортальным стенозом [n=12] материал. Все микропрепараты
окрашивались в аппарате Tissue-Tek Prisma (Sakura) гематоксилином и эозином,
реактивом Шиффа, по Ван-Гизон, Конго-рот и фукселином Вейгерта с докраской
пикрофуксином, также использовались окраски по методам Шпильмейера и
Ниссля. Используя иммуногистохимические методы, выполнена оценка
качественного и количественного содержания коллагенов (типы I-VI), эластина,
макрофагов (общий макрофагальный антиген и антиген макрофагов 2 типа),
матриксной металлопротеиназы 1 типа как основного белка, участвующего в
метаболизме коллагена. Для микроскопической оценки препараты

фотографировали в световом микроскопе фирмы Leica DM 1000 (Германия), полученные изображения исследовали в компьютере.

Трансмиссионная электронная микроскопия (биоптаты аортальных
полулуний больных кальцинированным аортальным стенозом [n=12] и группа
контроля) выполнена на базе научно-исследовательской лаборатории
электронной микроскопии и гистохимии научно-исследовательского отдела
(медико-биологических исследований) научно-исследовательского центра
ВМедА. Сканирующая электронная микроскопия выполнена на базе Центра
коллективного пользования научного оборудования «Клеточные и

молекулярные технологии изучения растений и грибов» Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН.

4. Исследование химического состава выделенных из аортальных полулуний депозитов солей кальция осуществлялось с использованием ресурсных центров Научного парка ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет» «Геомодель» и «Рентгенодифракционные методы исследования».

Определение состава и структуры депозитов (n=48) осуществлялось методами рентгенофазового анализа (XRD), сканирующей электронной микроскопии (SEM) и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX), рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS), атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой (ICP-AES), а также ИК-Фурье и Рамановской спектроскопии.

Образцы тканей кальцинированных клапанов непосредственно после забора доставляли в закрытых стерильных полиэтиленовых пробирках, не подвергая термической и химической обработке, для предотвращения изменения их первоначальных состава и структуры. Неорганическую минеральную часть

образца отделяли от органической матрицы, состоящей из коллагеновых волокон, по методике Li R.C. (2009) с той разницей, что для удаления коллагена использовали -хемотрипсин. Степень очистки образца кальцинированного отложения от коллагена оценивали следующим образом. После обработки образцов кальцинированных отложений -хемотрипсином масса органического вещества в образце составляла менее 0,5%.

5. Атомно-силовая микроскопия (АСМ) осуществлялась на базе ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики».

Адгезивные свойства эндотелия и субэндотелиальных структур клапана аорты изучались на 16 клапанах больных с тяжёлой стадией аортального стеноза, забранных при протезировании, а также на 6 клапанах аорты и стенках корня аорты с атеросклеротической бляшкой на стадии атероматоза без повреждения покрышки, и 4 клапанах пациентов без заболеваний сердца, взятых при аутопсии.

С целью изучения топологии клапанов и исследования силы адгезии гидроксиапатита (ГА) к аортальным полулуниям методом АСМ в два этапа создавались специализированные ГА-зонды.

На первом этапе часть кальцинатов из полученного интраоперационно
материала подвергали сканирующей электронной микроскопии и

энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии с выделением частиц субмикронных размеров.

(а) (б)

Рисунок 1 – СЭМ изображение зонда до (а) и после переноса ГА (б)

На втором этапе создавались специализированные зонды путём приклеивания частиц гидроксиапатита субмикронных размеров к вершине пирамиды стандартного кантилевера типа NSG01 (NT-MDT, Россия) (рисунок 1). Создание ГА-зондов и последующее изучение клапанов сердца происходило на сканирующем зондовом микроскопе Ntegra Aura (NT-MDT, Россия) в контактной и полуконтактной модах АСМ. Контроль полученных ГА-зондов осуществлялся на сканирующем электронном микроскопе Inspect (FEI, США).

Исследование адгезии аортального клапана сердца к ГА-зонду выполняли не позднее 6 часов с момента интраоперационного забора ткани в состоянии, близком к нативному (на момент проведения эксперимента образец находился во влажном состоянии в стерильном растворе Мафусола [1 л раствора содержит 6 г натрия хлорида, 14 г натрия фумарата, 300 мг калия хлорида, 120 мг магния хлорида]). Фиксация осуществлялась путём бокового механического закрепления и растягивания части клапана на слюдяной подложке. Измерение топологии проводились в полуконтактной моде для уменьшения инвазивности метода исследования. Измерение кривых отвода для определения сил адгезии проходило в контактном режиме. Выполнено более 400 последовательных измерений случайных участков клапанов сердца на общей площади около 100 мм² для набора статистических данных.

Сила адгезии определялась по участку изменения положения зонда z (сигнал Height), отвечающему за прилипание зонда к поверхности (точки А-В). Данный участок оценивался как проекция крайних точек A’B’ на ось X (точки А-В). После нахождения z проводилось вычисление силы адгезии согласно формуле (1) (Israelachvili, J.N., 1992):

F=zk, (1)

где z – отклонение зонда в [нм], k – жёсткость кантилевера [Н/м].

Жёсткость кантилевера измерялась методом Садера (Saderet J.E. et al., 1995) и составила значения около k=2,8-2,9 Н/м. Исследование поверхности проводилось на аортальной и желудочковой поверхностях аортальных полулуний, а также в нескольких участках субэндотелиальной области для повышения объективности и согласованности результатов. Для измерения субэндотелиального слоя части был проведён надрез аортальной поверхности полулуния.

Сбор и кумуляция первоначальных данных реализовывались в пространстве Excel. Количественное обрабатывание результатов исследования осуществлялось на основе прикладных программ «Statistica 10.0 for Windows». Для оценивания специфики распределения в совокупности с выборочными данными применяли тест Колмогорова-Смирнова. Извлечённые количественные признаки с нормальным распределением изображены при помощи формулы М±m, где М – среднее значение признака, m – стандартная ошибка среднего. При выявлении ненормального распределения оценивалась медиана (Ме), первый и третий квартили (Q25; Q75). Качественные признаки показаны в виде абсолютного количества и процента от общей суммы.

Эндотелиальная дисфункция в инициации кальциноза

К факторам, обусловливающим возникновение риска повреждения эндотелия аортальных полулуний относятся следующие:

1) гипергомоцистеинемия;

2) гиперхолестеринемия;

3) повышенный уровень цитокинов (ИЛ-1р, ФНО-а, ИЛ-8).

Высокое гемодинамическое давление на эндотелий (скорость потока крови, давление на стенку клапана) рассматривается некоторыми авторами как одна из предпосылок возникновения дестабилизации нормального функционирования эндотелия клапана аорты [35].

К факторам, вызывающим повреждение эндотелия, следует отнести такую субстанцию, как гомоцистеин. Гомоцистеин является гомологом аминокислоты цистеина, отличаясь от последнего одной метиленовой группой (-СН2-). Данная субстанция синтезируется в организме из метионина путём отделения терминальной метальной группы. Возможна обратная реакция конвертации в метионин, однако в составе белков человеческого организма данная аминокислота не встречается. Гомоцистеин мгновенно окисляется в плазме крови и приводит к образованию большого количества радикалов, содержащих активный кислород. Одновременно происходит повреждение клеток эндотелия, которое приводит к утрате эластичности внутрисосудистой выстилки, а также окисление JlllHll, что, в свою очередь, ведёт к развитию сердечно-сосудистой патологии. Непосредственно разрушая внутреннюю артериальную выстилку, гомоцистеин также угнетает синтез оксида азота (NO) и сульфатированных гликозаминогликанов. Вследствие этого усиливается агрегация тромбоцитов. При гипергомоцистеинемии уменьшается синтез простациклина и увеличивается рост гладкомышечных клеток артерий (гомоцистеин усиливает синтез ИЛ-6, стимулирующий пролиферацию гладкомышечных клеток сосудистой стенки), что приводит к развитию тромбоваскулярной патологии. И, если исследований, посвященных роли гомоцистеина у больных с ишемической болезнью сердца, проводилось довольно много, то работ с включением пациентов с КАС на сегодняшний день представлено недостаточно [335].

Установлено, что при гипергомоцистеинемии дисфункция эндотелия может быть обусловлена и нарушением метаболизма липидов. В нормальных условиях липиды не проникают через эндотелий сосудов. Паралелльно нарушению барьерной функции эндотелия при гипергомоцистеинемии наблюдается повышение проницаемости его для ЛПНП, что приводит к развитию атеросклеротического процесса, дальнейшему ремоделированию клапана аорты и прогрессированию КАС [335]. Впоследствии окисленные ЛПНП повреждают эндотелий, дают толчок к продукции моноцитами ИЛ-1, фактора некроза опухоли-а (ФНО-а), которые играют значительную роль в процессе возникновения атеросклеротической бляшки и ремоделировании поверхности эндотелия. При инфильтрации липидами интимы сосудов осуществляется нарушение синтеза NO эндотелиальными клетками, что ведёт к спазму сосудов и потенцирует прогрессирование атеросклероза. Ремнантные частицы, которые образуются при метаболизме липопротеинов, обогащенных триглицеридами (хиломикроны и липопротеины очень низкой плотности), усугубляют эндотелиальную дисфункцию и способствуют дальнейшему снижению продукции NO [200]. Таким образом у больных с КАС развивается порочный круг.

Тем не менее, несмотря на присутствие атеромы в стенотических клапанах, гиперлипидемия сама по себе не играет критической роли в развитии данного обструктивного заболевания. Различные клинические исследования липид-нормализующей терапии были одинаково неудачны как в замедлении, так и регрессии заболевания [129; 316].

Помимо гипергомоцистеинемии, другой причиной запрограммированной смерти эндотелиальных клеток может быть их свободнорадикальное повреждение в условиях гипероксигенации, которая вызывается повышением гидростатического давления, а также в условиях ишемии и реперфузионных изменений на фоне вазоконстрикторных реакций, имеющих место среди больных КАС. Большая часть исследователей отмечает увеличение активности перекисного окисления липидов (ПОЛ) и уменьшение действия антиоксидантной системы защиты, что ведёт к безостановочной регенерации свободных радикалов, вторгающихся в структуру фосфолипидов и вызывающих нестабильность мембран клеток, что сопровождается нарушением их функции [130]. Оксидантный стресс уменьшает активность NO и эндотелийзависимую дилатицию. Кроме того, действие активных форм кислорода может влиять и на белки, а именно - на белковые компоненты ферментов, рецепторов, ионных каналов плазматических мембран, которые устанавливают возможность нормального функционирования разных клеток и тканей в целостном организме [126].

Выявлено, что в стенозированном аортальном клапане возрастает окислительное напряжение, которое характеризуется высоким уровнем супероксида и перекиси водорода в сравнении с контрольными кальцинированными и перикальцинированными областями клапана [192; 327]. Параллельно увеличению кислородных соединений наблюдается снижение экспрессии и активности антиоксидантного фермента каталазы и НАДФ-оксидазы, группирование оксида азота (NO) 2 NO и 4 NO [297]. Показано, что сверхрегуляция передачи сигналов NOx - это важный компонент атеросклероза и сосудистого ремоделирования, но, в отличие от атеросклероза, где наблюдается уменьшение активности NO-синтазы [«NOS несцепления»], когда молекулярный кислород, а затем аргинин становится конечным электронным реципиентом с производящимися супероксидными радикалами, вследствие синтеза оксида азота, при КАС повышение окислительного напряжения происходит вследствие увеличения активности НАДФ-оксидазы [192].

Актуальным, но до сих пор не имеющим окончательного решения является вопрос о физиологической реакции эндотелия аортальных полулуний на изменение силы раздражителя и выявление уровня стимула, на котором происходит активация эндотелиальной НАДФ-оксидазы, способствующей высвобождению супероксиданиона (О2-) [307; 360], а также механизмов, вызывающих увеличение окислительного напряжения при заболеваниях аортального клапана. Кроме того, остаётся невыясненным вопрос, отличаются ли они от тех, что наблюдаются при атеросклерозе. В последнее время особое развитие получила воспалительная теория развития нарушения функции эндотелия. Безусловно, признаки локального и, что особо отмечается, системного неспецифического воспаления наблюдаются уже на первых этапах поражения сосудистой стенки до момента повреждения эндотелия [269]. В процессе воспаления участвует несколько типов иммунокомпетентных клеток, прежде всего, моноциты, Т- и В-лимфоциты; клеточное взаимодействие обеспечивается хемоаттрактантами, молекулами адгезии и цитокинами [267; 344].

Воспалительный процесс есть результат универсальной реакции-ответа эндотелия на повреждающее действие различных факторов риска и, предположительно, некоторых инфекционных агентов. Такая идея обобщает две популярные гипотезы: «ответ на повреждение» и «воспаление». То, что происходит в клапане аорты, имеет много общего с атеросклеротическим процессом в артериях, и воспалительным процессом. Сходство с последним состоит наличии в общих гуморальных и клеточных реакций, так как именно в них принимают участие одни и те же клетки соединительной ткани: эндотелиоциты, гладкомышечные клетки, фибробласты, моноциты, макрофаги, нейтрофилы, Т- и В-лимфоциты, тромбоциты [202].

В процессе кальцификации аортального клапана в структуре клапана вырабатывается активный воспалительный инфильтрат, включающий Т-клетки и макрофаги [370], в результате чего происходит дополнительное повреждение эндотелия [270]. Примечательно, что данный воспалительный инфильтрат объединяет кальцинирующую болезнь клапана аорты с ранней биоминерализацией, свойственной двустворчатому аортальному клапану [370]. Данные показывают, что адаптивный иммунный ответ может активироваться при КБАК, с использованием клона эффекторных Т-клеток памяти, существующих как в клапане, так и в системном кровообращении пациентов с тяжелым КАС [177]. Поэтому роль приобретённого иммунитета в развитии кальцинирующего стеноза аортального клапана ещё предстоит выяснить.

В результате более углублённых экспериментальных исследований было установлено, что воздействие липопротеинов - это один из факторов нарушения функциональных свойств эндотелия, снижение его противовоспалительных и антиатерогенных свойств. Известно, что при интактном эндотелии в субэндотелиальное пространство могут проникать и накапливаться высокоатерогенные аномальные ЛПНП, так называемые маленькие плотные частицы [203]. Прирост их концентрации наблюдается в условиях повышенного оксидантного стресса - эффекторного механизма системного воспаления на фоне активации провоспалительных клеток и высвобождения активных форм кислорода. Проатерогенный потенциал имеют не нативные, а модифицированные липопротеины, даже минимально окисленные, которые возникают при системном воспалении и активно участвуют в развитии эндотелиальной дисфункции [298]. Накапливаясь в сосудистой стенке, окисленные ЛПНП стимулируют продукцию интерлейкинов, факторов роста, молекул адгезии, предопределяя таким образом развитие эндотелиальной дисфункции и ремоделирование сосудистого и клапанного эндотелия у больных с КАС [345].

Состояние коронарного кровотока у больных тяжёлым кальцинированным аортальным стенозом

С целью оценки состояния коронарного кровотока проанализированы результаты 118 коронароангиографий больных с тяжёлой степенью кальцинированного аортального стеноза. Определялось количество поражённых коронарных артерий (1, 2, 3 и более) и наличие стеноза (более 50% диаметра), а также локализация (проксимальный, средний и дистальный отделы) патологических изменений.

По результатам коронарографического исследования определено, что у больных с тяжёлой степенью кальцинированного аортального стеноза чаще отсутствует поражение коронарных артерий (п=64, 54%, Ме=67,6 (63,0-73,0) лет, рисунок 3.9), что подтверждает предположение об отсутствии прямой связи между ишемической болезнью сердца и кальцинированным аортальным стенозом. С другой стороны, поражение одной венечной артерии регистрировалось у 9% (п=11, Ме=71,2 (67,0-78,0) года) больных, двух артерий -у 16% (п=19, Ме=74,0 (68,0-78,5) года), а поражение трёх и более коронарных артерий отмечалось у 21% больных (п=24, Ме=72 (66,1-76,0) года). На наш взгляд, отсутствие более чем в половине случаев ангиографических признаков атеросклероза венечных артерий косвенно указывает на параллельное развитие у больных кальцинированным аортальным стенозом ишемической болезни сердца.

Среди пациентов с наличием атеросклеротических стенозов более 10% диаметра артерии изменения в правой венечной артерии определялись у 72% больных (n=46), при этом наиболее часто поражается средний (76%, n=35) и проксимальный (62%, n=29) отделы (рисунок 3.10).

Стенотические изменения в огибающей артерии определялись у 62% больных (n=40) с изменениями коронарного русла. Локализация поражения также характеризовалась преимущественным поражением проксимального (61%, n=24) и среднего (44%, n=18) отделов (рисунок 3.12)

В дистальных отделах стенотические изменения в зависимости от бассейна (рисунок 3.10; рисунок 3.11; рисунок 3.12) определялись у 10-18% больных с наличием атеросклероза венечных артерий. В других артериях изменения также выявлялись преимущественно в проксимальном и среднем отделах, однако распространённость поражения этих артерий была существенно реже: промежуточная ветвь - 17% (n=11), ветви тупого края - 10% (n=6), задняя межжелудочковая ветвь - 6% (n=4).

Таким образом, отсутствие признаков нарушения коронарного кровотока у 54% (ДИ 95% 49,5-59,5%) больных с тяжёлой степенью кальцинированного аортального стеноза косвенно указывает на независимый от ишемической болезни сердца характер кальциноза клапана аорты.

Общая характеристика изменений аортальных полулуний

При внешнем осмотре биоптата и при сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) кальцинированных полулуний клапана аорты определялись крупные полиморфные депозиты солей кальция (рабочее название «кальцинаты» -calcinates или кардиолиты), имеющие разные размеры (рисунок 4.40).

В участках полулуния, окружающих крупные депозиты, чаще всего отмечается появление бесклеточных очагов, с плохо или совсем утраченной волокнистостью, иногда с образованием мелких полостей (рисунки 4.41, 4.42, 4.43). Клапан в этих зонах утолщается (рисунок 4.41, 4.44, 4.45).

При трасмиссионной электронной микроскопии в исследованных образцах клапанов отмечалось разрежение коллагеновых фибрилл в межуточном веществе, множественные скопления коллагена без типичной исчерченности, а также вакуолизированные участки, окружённые как изменённым, так и типичным коллагеном (рисунок 4.46). Выявленные изменения, вероятнее всего, отражают существенные патологические процессы, происходящие в клапане аорты.

Изменённые волокна в некоторых случаях интенсивно окрашивались Конго красным (рисунок 4.47, рисунок 4.48) или реактивом Шиффа (рисунок 4.49, рисунок 4.50).

Исследование в трансмиссионном электронном микроскопе позволило установить следующее: клеточный состав изученных биоптатов содержит, в основном, фибробласты, часть из которых (до 25% от общего количества в участках с минимальными изменениями и до 100% в участках с выраженными изменениями стромы полулуния) обнаруживает признаки морфофункционального напряжения (рисунок 4.55) с начальными элементами разрушения структуры клетки. В них, как правило, определяются различной степени изменённые митохондрии, гетерофагосомы, вакуоли и липидные капли. Данные фибробласты окружены коллагеном, имеющим разную степень его дезинтеграции; который понижается при удалении от клетки. Иногда вблизи участков разрушенной цитолеммы фибробластов были видны крупные осмиофильные образования неправильной формы, содержащие внутри себя гетерофагосомы, что может объяснить разрушение коллагеновых волокон в непосредственной близости от фибробласта. Необходимо подчеркнуть, что и в почти сохраннённом коллагене, и в участках с его отмеченными изменениями, как правило, вблизи фибробластов, в состоянии морфофункционального напряжения, выявлялись области первичной инициации кальцификации коллагеновых волокон (рисунок 4.55). Подобные участки кальцификации коллагеновых волокон ткани дентина ранее были показаны в работах Н.И. Перьковой (1990) [66] и G. Teti et al. (2013) [244].

Часть фибробластов в биоптатах пациентов с КАС находилась в состоянии апоптоза, единичные - имели гигантские размеры и неправильную форму тела клетки (рисунок 4.56).

Большая часть фибробластов (до 60% от общего их количества) находится в состоянии различной степени дегенерации (рисунок 4.57, 4.58). Одни из них дегенерировали по «светлому», другие по «тёмному» типу, при этом преобладал первый вариант (3:2). Цитолемма фибробластов в обоих случаях часто имела участки повреждения, а коллагеновые волокна, расположенные в непосредственной близости с клетками, практически полностью разрушены. Вероятно, дегенерацию по «светлому» типу можно считать необратимым патоморфологическим процессом, поскольку в цитоплазме такого фибробласта, как правило, не обнаруживаются ядра, а также происходит полное разрушение органелл. На расстоянии от тела клетки эти фибробласты окружены почти не изменёнными коллагеновыми фибриллами, но при этом, в непосредственной близости от них, коллаген практически полностью разрушен (рисунок 4.57). Сохранение структуры коллагена на удалении от разрушенных фибробластов является свидетельством быстрой гибели клеток по «светлому» типу.

В свою очередь, при дегенерации по «тёмному» типу в цитоплазме сохраняются органеллы, что позволяет предполагать обратимость процесса. Наличие вокруг «тёмных» фибробластов изменённого коллагена в виде коллагеноподобных скоплений волокон позволяет думать о длительном морфофункциональном торможении этих клеток.

В деструктивно изменённых фибробластах по «тёмному» типу отмечается выраженная дегенерация органелл цитоплазмы, их вакуолизация, однако, несмотря на выраженность изменений, сохраняются потенциальные регенераторные структурно-функциональные возможности. В промежутках между подобными фибробластами находится сильно измененный коллаген (рисунок 4.58).

Пролиферация фибробластов регистрировалась в единичных случаях и практически не определялась в участках, близких к кальцинатам.

Одной из находок у больных с кальцинированным аортальным стенозом оказались расположенные внеклеточно структуры с весьма толстой (толщина 20-50 нм) и неравномерной осмиофильной миелиноподобной оболочкой, не имеющей чёткого ламеллярного строения, характерного для обычной структуры миелиновых мембран (рисунок 4.59). В повреждённых полулуниях они находились только в изменённой ткани клапана, и такое их внеклеточное расположение в ткани аортального клапана в доступной нам литературе ранее не отмечалось. Пространства внутри этих структур были почти прозрачными и не похожими на обычные осевые цилиндры. Данные структуры отдалённо напоминают миелиновые волокна с гетерогенной осмиофильной миелиновой оболочкой и изменением осевых цилиндров в бляшках рассеянного склероза (рисунок 4.60). При этом следует отметить, что осмиофилия оболочки нервов в бляшке была слабее, чем в обнаруженных нами миелиноподобных осмиофильных структурах [108].

Обнаруженные патоморфологические изменения в клапане аорты (изменение структуры фибробластов, нарушение структуры и плотности коллагеновых фибрилл, осмиофильные структуры похожие на миелиновые мембраны) позволяют предполагать, что в исследованных клапанах имеет место картина дегенерации соединительной ткани и воспаления. Не исключено, что причиной образования «миелиноподобных» структур являются изменения миелиновых волокон эфферентных нейронов, которые присутствуют в отдельных участках клапанах аорты [153]. Однако наиболее вероятным объяснением их происхождения в межуточной ткани аортальных полулуний является перекисное окисление липидов клеточных мембран, усиливающееся под воздействием разных агентов. Высвобождающиеся при этом фосфолипиды (дезагрегация и реагрегация мембраны) образуют сложные осмиофильные структуры. Подобные структуры появляются также при скручивании удлиненных цитоплазматических отростков [92]. Высокая активность перекисного окисления липидов мембран, в свою очередь, может приводить к повреждению структуры фибробластов, способствуя развитию их функциональной неполноценности. Следствием этого процесса является нарушение количественного и качественного состава коллагена (дезорганизация и/или отсутствие в отдельных участках коллагеновых фибрилл), что способствует отложению в этих участках депозитов солей кальция.

Существующая альтернативная версия образования внеклеточно расположенных миелиноподобных структур в межуточной ткани аортального клапана как результат экзоцитоза ауто- и гетерофагосом из макрофагов и полинуклеарных фагоцитов [248; 277] в данном случае представляется наименее вероятной.

Распространённость, клиническая картина и прогноз

Проведённое нами изучение историй болезни у 3988 пациентов клиники госпитальной терапии Воєнно-медицинской академии имени СМ. Кирова за 2010-2017 гг. среди лиц старше 50 лет показало, что распространённость кальцинированного аортального стеноза в этой возрастной группе составляет 3,0%, из них 15,3% тяжёлой степени. Признаки аортального склероза определялись в 22% случаев среди больных 60-70 лет, достигая 38% в группе пациентов старше 80 лет. При этом распространённость признаков склероза в нашем случае оказалась меньше по сравнению с данными других авторов. Так, в популяционном исследовании Cardiovascular Health Study, включавшем 5176 пациентов в возрасте старше 65 лет, аортальный склероз был выявлен у 26% пациентов. Было показано, что его распространенность увеличивается с возрастом до 48% (в возрасте 85 лет), а мужчины страдают данной патологией в 1,5 раза чаще, чем женщины [179].

Как известно, кальцинированный аортальный стеноз развивается в течение длительного времени [5]. Скорость увеличения степени стеноза по-разному оценивается в различных инвазивных и неинвазивных исследованиях. Считается, что в среднем ежегодно площадь аортального отверстия уменьшается на 0,12 см2 [343]. При этом всеми авторами признаются индивидуальные колебания в скорости прогрессирования гемо динамических изменений, и предвидеть их развитие у каждого конкретного пациента не представляется возможным [164; 174; 245; 258], хотя и предпринимаются попытки стратифицировать риск неблагоприятных исходов на основе стресс-эхокардиографии [211; 212; 347] или используя тканевой допплер [392]. Поэтому представляется обоснованным и целесообразным постоянное клиническое наблюдение за всеми пациентами с лёгким и умеренным бессимптомным течением заболевания.

Многочисленными исследованиями установлен прогредиентный характер течения кальцинированного аоратального стеноза. В течение длительного периода в левом желудочке сердца в результате непрерывного нарастания систолической перегрузки развиваются компенсаторные механизмы, приводящие к формированию концентрической гипертрофии миокарда [42]. Развитие концентрической гипертрофии компенсирует высокое внутриполостное давление, однако в гипертрофированном сердце развивается диастолическая дисфункция и относительное снижение коронарного кровотока при ограничении коронарного вазодилатационного резерва, даже при отсутствии изменений коронарного русла [22; 164; 185]. По мере нарастания степени кальциноза и развития тяжёлого стеноза устья аорты концентрическая гипертрофия сменяется эксцентрической.

Проведённые нами исследования подтверждают, что развивающиеся патоморфологические изменения при кальцинированном аортальном стенозе длительное время носят субклинический характер; больные в течение долгого времени не испытывают дискомфорта, ни на что не жалуются, достаточно стойко выдерживают физические и профессиональные нагрузки [27; 30; 116; 162; 164; 196; 258].

Появление клинических признаков заболевания свидетельствует о неуклонном прогрессировании аортального порока. Из 4988 пациентов старше 50 лет у 1032 пациентов в ходе обследования была диагностирована кальцинирующая болезнь аортального клапана. Среди них превалировала стадия А (рисунок 8.1).

Как показали наши исследования, клинические проявления болезни зависят от степени гемодинамических расстройств, нарушений ритма и проводимости, недостаточности коронарного кровотока. На наш взгляд, в отличие от классической триады Робертса (одышка, стенокардия, обмороки), можно выделить 5 клинических вариантов течения декомпенсации аортального стеноза, при которых субъективные проявления обусловлены:

- недостаточностью кровообращения (слабость, повышенная утомляемость, одышка, отеки ног, тяжесть в правом подреберье, гидроторакс) - «застойный вариант»;

- коронарной недостаточностью (стенокардией напряжения) «стенокардитический вариант»;

- нарушениями ритма и проводимости (перебои в деятельности сердца, сердцебиение) - «аритмический вариант»;

- гипоперфузией головного мозга (шаткость походки, головокружения, пред-обмороки, обмороки) - «с симптомами недостаточности мозгового кровообращения»;

- «смешанным вариантом».

Известно, что после обнаружения стенокардии напряжения длительность последующей жизни пациента ограничивается примерным пределом в пять лет; после обмороков - три года; застойной сердечной недостаточности - полтора-два года [233; 311; 312; 339] (рисунок 8.2). Исчезновение сокращения предсердий, например, при их фибрилляции, часто сопровождается серьёзным клиническим ухудшением. Гемо динамический стресс при физической нагрузке или тахикардии может привести к перераспределению коронарного кровотока, и, в свою очередь, к развитию субэндокардиальной ишемии, которая может усугубить систолическую или диастолическую дисфункцию левого желудочка.

По нашим данным, наиболее частым симптомом при обращении за медицинской помощью является одышка и быстрая утомляемость при физической нагрузке. При этом, большая часть больных тяжёлым аортальным стенозом (78%) имеет сердечную недостаточность на уровне 2-3 функционального класса (NYHA). Данные изменения не только отражают течение аортального стеноза, но и во многом являются следствием сопутствующей патологии, ограничивающей физические возможности пациента. В подавляющем большинстве случаев на фоне терапии (купирование застойных явлений, коррекция артериальной гипертензии, нарушений ритма) удаётся снизить функциональный класс сердечной недостаточности.

Полученные данные по распространённости сопутствующей патологии, в том числе ишемической болезни сердца, гипертонической болезни и сахарного диабета в целом согласуются с результатами исследований других авторов. Так, в исследовании Stewart et al. (1997), в котором проведена оценка более 1400 пациентов с аортальным стенозом и склерозом [179], частота ишемической болезни сердца составила 30%, что, по их данным, было сопоставимо с распространённостью ИБС в популяции. По данным Л.Б. Митрофановой, распространённость ИБС у больных кальцинированным аортальным стенозом составила 40-44% [54], что коррелирует с полученными данными в нашем исследовании - 46% больных имели атеросклеротические изменения венечных артерий и 35% отмечали проявления стенокардии. При этом поражение венечных артерий у больных кальцинированным аортальным стенозом характеризовалось преимущественным стенозированием проксимального и среднего отделов (более 80%), а стенокардия высокого функционального класса (III-IV ФК) регистрировалась только в 9,7% случаев. При оценке распространённости артериальной гипертензии в исследовании обращал внимание тот факт, что 79,8% имеют высокий уровень артериального давления. Эти данные позволяют высказать предположение о наличии общих взаимоподдерживающих элементов патогенеза в развитии данных заболеваний.

Нарушения ритма были нами диагностированы у 18,4% больных тяжёлым кальцинированным аортальным стенозом и характеризовались в большинстве случаев желудочковой экстрасистолией. Пароксизмальная форма фибрилляции предсердий диагностирована у 5%, постоянная форма - у 1,7% пациентов. Реже всего регистрировались жалобы на синкопальные и пресинкопальные состояния (2,5% случаев).

В последние годы в России число хирургических вмешательств по лечению приобретённых пороков сердца остаётся стабильно высоким, превышая 12 000 операций в год (около 8,6 на 100 000 человек населения) [9; 75]. Средняя расчётная стоимость одного оперативного вмешательства в 2016 году по поводу кальцинированного аортального стеноза составила 353 010 рублей [60], что значительно влияет на структуру расходов, выделяемых на здравоохранение. Так, за 2014 год по стране было потрачено порядка 1,23 млрд рублей только на лечение пациентов с данным приобретённым пороком сердца. Но очевидно, что этого недостаточно. Для сравнения, в Западной Европе показатель протезирований аортального клапана по поводу приобретённого порока существенно выше. Только в Германии в 2014 г. выполнено более 20 000 операции (39,8 на 100 000 человек населения), а количество транскатетерных имплантаций (ТАVI) превысило общее число операций на клапане аорты в России (рисунок 8.3) [170; 224]. В США аналогичный показатель в 2016 году составил и вовсе 45,0 на 100 000 человек населения [235].

В России в 2015 году, по нашим данным, в Северо-Западном федеральном округе (СЗФО) выполнены операции 1721 больному с приобретёнными пороками сердца. Из них количество пациентов с «дегенеративными пороками клапана аорты» составило 276 человек (изолированное поражение), дополнительно - у 61 человека имело место сочетание пороков аортального и митрального или аортального и трикуспидального клапанов, а у 35 человек отмечалось сочетание пороков 3 клапанов. В целом, оперировано 372 больных с кальцинированным пороком клапана аорты, что составляет 21,6% от общего числа операций в данной группе.

Население СЗФО в анализируемый период составляло 13 887 тыс. чел. Следовательно, количество выполненных протезирований клапана аорты в СЗФО составило всего 2,7 на 100 000 населения. Следует отметить, что доступность хирургического лечения в различных регионах России неодинакова: в Псковской и Новгородской областях, например, открытые операции на сердце не выполняются вообще, тогда как в Санкт-Петербурге число вмешательств на 100 000 человек населения в два раза превышает средний по России показатель (17,2) [105].

В последние годы в нашей стране доля пациентов с дегенеративными пороками клапанов сердца существенно увеличилась, превысив в 2015 году 50% от всех кардиологических операций. Значительную роль в этом играет увеличение удельного веса кальцинированного аортального стеноза (рисунок 8.4).