Age-related variation of lung intervascular connective tissue at different stages of postnatal histogenesis

Cover Page


Cite item

Abstract

Aim. To study the structure of lung intervascular connective tissue at different stages of postnatal histogenesis. Methods. Lung autopsies from 20 mature males aged 22-35 years, 30 males aged 61-74 years and 30 males aged 75-89 years who died of causes unrelated to respiratory diseases were studied using standard histological techniques. Results. In lungs of young males, two separated zones of intervascular connective tissue - the central and peripheral, which differ in fiber quantity and their spatial orientation - were revealed. Collagen fibers were the main component of the extracellular matrix of lungs, accounting for 69.9% [69.5, 70.7] of matrix. The share of the base material was 30.1% [29.4, 30.5]. For older age, the share of collagen fibers increased together with decrease of the shares of elastic and reticular fibers up to the complete absence of the latter in subjects over 75 years of age. Strands of collagen fibers were strongly deformed, twisted spirally, clustered in thick bundles. Conclusion. Described age-related changes of lung intervascular connective tissue may reduce the vascular wall contractility, affecting the pulmonary circulation.

Full Text

Соединительная ткань занимает в организме человека особое место. Она составляет более 50% массы тела, выполняя в организме множество функций, которые лежат в основе поддержания гомеостаза [3]. При этом соединительная ткань принимает активное участие в формировании и развитии патологических процессов [2, 4]. Межсосудистая соединительная ткань, как элемент соединительнотканного остова лёгких, в течение жизни подвергается воздействию различных факторов (таких, как давление, растяжение, сжатие), что приводит к формированию специфических возрастных изменений, влияющих как на гемодинамику, так и на степень вентиляции в органе [6]. Целью нашей работы стало изучение структурной организации межсосудистой соединительной ткани лёгких в постнатальном онтогенезе. В ходе исследования производили забор лёгких от 80 трупов мужчин трёх возрастных групп, умерших от ненасильственной смерти с быстрым темпом умирания от причин, не связанных с заболеваниями органов дыхания. Забор органов производили не позднее 24 ч после констатации факта смерти. В пределах возрастных групп материал распределялся в соответствии с классификацией возрастной периодизации, предложенной Институтом возрастной физиологии Академии педагогических наук СССР, принятой на VII Всесоюзном съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (1965), следующим образом: 20 трупов - первый период зрелого возраста (22-35 лет), 30 трупов - пожилой возраст (61-74 года), 30 трупов - старческий возраст (75-89 лет). Изготовление гистологических препаратов проводили по стандартной гистологической методике с применением окрасок: гематоксилин-эозин (обзорный метод окраски), резорцин-фуксин (по Вейгерту - для выявления эластических волокон), по Маллори (чёткое окрашивание коллагеновых и ретикулярных волокон) [5]. Использовали световой микроскоп, в окуляр которого была установлена стереометрическая вставка Автандилова с 25 равномерно удалёнными точками [1], все точки принимали за 100%. Все исследования выполнены с соблюдением этических принципов (протокол №24/2010 заседания локального этического комитета ГОУ ВПО «КрасГМУ им. В.Ф. Войно-Ясенецкого» от 14.05.2010). Полученные количественные данные подвергали необходимой статистической обработке с помощью компьютерной программы «Statistica 6.0 for Windows». Статистический анализ включал методы описательной статистики. Учитывая малый объём выборки (n=20, n=30), применяли непараметрические методы с определением медианы (Ме), верхнего (С25) и нижнего (С75) квартилей. Статистическую значимость различий двух независимых выборок оценивали по непараметрическому критерию Манна-Уитни. В структуре межсосудистой соединительной ткани лёгких в первом периоде зрелого возраста превалирует волокнистый компонент, основу которого составляют коллагеновые волокна в виде плотно укомплектованных пучков. В межсосудистой соединительной ткани лёгких можно выделить две зоны. Первая (центральная) представляет собой участок соединительной ткани в непосредственной близости от самого кровеносного сосуда (рис. 1). Протяжённость таких участков зависит от диаметра сосуда и варьирует от 300 до 2000 мкм. Волокнистые структуры межклеточного матрикса этой зоны составляют 72,3% [71, 4; 73, 3], основное вещество - 27,7% [26, 7; 28, 6]. В структуре внеклеточного матрикса межсосудистой соединительной ткани центральной зоны преобладают (66,4% [65, 7; 67, 4]) грубые компактно расположенные пучки коллагеновых волокон толщиной 22,0 мкм [18, 0; 26, 0] с ярко выраженной пикрофуксинофилией и множественными межволоконными взаимосвязями, формирующими густую мелкопетлистую сеть. Расстояние между волокнами составляет 7,0 мкм [6, 0; 8, 0]. На долю эластических и ретикулярных волокон в центральной зоне приходится 23,2% [22, 3; 24, 3] и 10,0% [9, 6; 10, 7] волокнистой стромы соответственно. Эластические волокна толщиной 3,0 мкм [2, 0; 3, 5] распределены равномерно по всей ширине слоя и анастомозируют друг с другом, формируя своеобразную сетевидную структуру. Тонкие ретикулярные волокна (2,0 мкм [1, 0; 2, 0]) также распределены равномерно и выполняют скрепляющую роль. В периферических отделах межсосудистой соединительной ткани (см. рис. 1) отношение волокнистой стромы и основного вещества несколько изменяется в пользу уменьшения процентного содержания волокон (по сравнению с центральной зоной), которые составляют в этом отделе до 67,7% [67, 0; 68, 6], а содержание основного вещества увеличивается до 32,3% [31, 4; 33, 0]. Среди волокон превалируют коллагеновые, составляющие до 61,4% [59, 8; 62, 3]. Эластические волокна в структуре периферической зоны межсосудистой соединительной ткани в этот возрастной период составляют 24,4% [23, 1; 25, 6], на долю ретикулярных волокон приходится 14,5% [13, 7; 15, 1]. Организация волокон в периферических отделах межсосудистой соединительной ткани несколько иная, чем в отделах, приближенных к кровеносным сосудам (см. рис. 1). Волокна здесь в большей части не собраны в пучки, расположены рыхло (рис. 2). Толщина коллагеновых волокон в среднем не превышает 4 мкм [3, 0; 5, 0], эластических - 2,5 мкм [2, 0; 3, 0], ретикулярных - 2,0 мкм [1, 0; 2, 0]. Расстояние между волокнами в среднем увеличивается до 11,5 мкм [9, 5; 12, 0], они приобретают слабую волнообразную извитость, хотя пикрофуксинофилия для коллагеновых волокон по-прежнему остаётся интенсивной. Некоторые из волокон теряют свою продольную ориентацию, характерную для начальных отделов межсосудистой соединительной ткани (см. рис. 2), формируя широкие взаимосвязи с подлежащими соединительнотканными структурами. Между волокнами присутствуют одиночные скрепляющие фибриллы толщиной около 1 мкм. С возрастом (после 61 года) в структуре межсосудистой соединительной ткани происходит снижение процентного содержания основного межклеточного вещества во внеклеточном матриксе до 10,9% [8, 0; 17, 0] (U <0,001; р <0,001) при соответствующем содержании волокон 89,2% [83, 0; 92, 0] (U <0,001; р <0,001), что приводит к формированию волокнистых тяжей с плотно укомплектованными волокнами (расстояние между волокнами 5,2 мкм [4, 0; 6, 0]). Разделение межсосудистой соединительной ткани на две зоны (центральную и периферическую), характерное для первого периода зрелого возраста, в пожилом возрасте не отмечается (рис. 3). Среди волокнистого компонента в межсосудистой соединительной ткани в значительной мере преобладают волокна коллагенового типа (87,3% [83, 7; 89, 5]). Плотно прилежащие друг к другу волокна формируют толстые пучки (59,3 мкм [49, 0; 64, 0]), структура волокон часто деформирована, они скручены по спирали. По ходу пучков и отдельно лежащих коллагеновых волокон встречаются многочисленные перехваты и расширения. Колбообразные утолщения могут превышать толщину самого волокна. Количество эластических волокон значительно снижается по сравнению с первым периодом зрелого возраста и составляет всего 10,7% [9, 1; 12, 5] (U <0,001; р <0,001). Волокна теряют характерную для них извитость, распределены вдоль тяжей коллагеновых волокон, их толщина изменяется незначительно и составляет 2,0 мкм [2, 0; 3, 0] (U=182,0; р=0,015). Процентное содержание ретикулярных волокон в межсосудистой соединительной ткани в пожилом возрасте минимально (2,2% [1, 4; 4, 0]; U <0,001; р <0,001), они представляют собой тонкие (1 мкм [1, 0; 2, 0]; U=156,5; р=0,0026) единичные волоконца, расположенные между тяжами коллагеновых волокон. Анатомические взаимосвязи с окружающими альвеолами приобретают характер грубых сращений, в результате чего межальвеолярные перегородки альвеол, прилегающих к соединительнотканным структурам межсосудистой соединительной ткани, утолщаются и деформируются. После 75 лет в структурной организации межсосудистой соединительной ткани продолжаются возрастные преобразования, начавшиеся в пожилом возрасте. Внеклеточный матрикс в старческом возрасте представлен в основном волокнистым компонентом (96,4% [93, 2; 98, 4]; U=79,0; р <0,001) при соответствующей минимальной доле основного вещества (3,6% [1, 6; 6, 8]; U=9,0; р <0,001). Среди волокон в значительной степени доминируют коллагеновые волокна (98,3% [97, 4; 99, 2]; U <0,001; р <0,001), сильно деформированные (сохраняются описанные в пожилом возрасте колбообразные утолщения и перехваты по ходу волокон), скрученные по спирали, собранные в толстые пучки до 84 мкм [75, 0; 91, 0] (U=34,0; р <0,001) (рис. 4). Волокна располагаются достаточно компактно, расстояние между ними ещё больше уменьшается по сравнению с предыдущей возрастной группой - в среднем до 3,0 мкм [2, 0; 4, 0] (U=139,0; р=0,000003). Дифференцировать эластические и ретикулярные волокна в структуре межсосудистой соединительной ткани лёгких после 75 лет крайне сложно, их количество в этот возрастной период минимально. Эластические волокна встречаются редко (1,1% [0, 7; 1, 9]; U <0,001; р <0,001), имеют вид тонких (1,8 мкм [1, 0; 2, 0]), единично расположенных волокон, лишённых характерной извитости. Тонкие ретикулярные волоконца (1,0 мкм [0, 0; 1, 0]) практически не определяются, их количество составляет 0,5% [0, 0; 0, 9] (U=65,0; р <0,001) всей волокнистой стромы межсосудистой соединительной ткани. Между кровеносными сосудами и близлежащими альвеолами отмечаются тесные анатомические взаимосвязи в виде плотных грубых сращений, вследствие чего характерной особенностью межальвеолярных перегородок альвеол в старческом возрасте является их значительное утолщение и деформация. Фиксация альвеол иногда носит настолько выраженный характер, что они имеют эллипсоидную форму. В процессе исследования установлено, что межсосудистая соединительная ткань лёгких прослеживается между кровеносными сосудами артериального и венозного типа различных порядков. Её составляют пучки плотно укомплектованных коллагеновых волокон, толщина которых с возрастом увеличивается. Межсосудистая соединительная ткань в лёгких определяется в виде лучей, расходящихся радиарно во взаимопротивоположных направлениях от сосуда. При этом формируются волокнистые структуры конической формы, распространяющиеся на различную протяжённость от кровеносных сосудов по направлению к однотипным сосудам или сосудам меньшего порядка. Для первого периода зрелого возраста характерно разделение межсосудистой соединительной ткани на две зоны - центральную и периферическую, в которых, несмотря на сходное соотношение волокнистого компонента и основного вещества в межклеточном матриксе, отмечается различная ориентация волокон. После 61 года в межсосудистой соединительной ткани такого чёткого разделения на зоны не наблюдается. Для пожилого и старческого возраста характерно наличие крупных грубых коллагеновых тяжей при резком уменьшении процентного содержания эластических и ретикулярных волокон, вплоть до полного отсутствия последних в некоторых препаратах. ВЫВОД Описанные возрастные изменения в структурной организации межсосудистой соединительной ткани оказывают непосредственное влияние на формирование неблагоприятных условий для местного кровотока. С возрастом формируется не только ригидность сосудистой стенки, которая тесно связана со снижением количества эластина, обеспечивающего сократительную способность ткани, но и ригидность соединительной ткани, расположенной между кровеносными сосудами, что не может не влиять на специфику гемодинамики в органе. Рис. 1. Центральная (3) и периферическая (4) зоны паравазальной соединительной ткани субсегментарной артерии (1) и вены (2) правого лёгкого мужчины 23 лет (окраска по Маллори, ×400). ← 2 ← ← ← 3 ← ← 1 4 Никель_2.tif ← Рис. 2. Коллагеновые (1) и эластические (2) волокна периферической зоны межсосудистой соединительной ткани субсегментарной артерии левого лёгкого мужчины 33 лет. Сканирующая электронная микроскопия, ×1000. 2 ← 1 Никель 3 стр. 8.tif Рис. 3. Межсосудистая соединительная ткань субсегментарной артерии правого лёгкого мужчины 61 года (окраска гематоксилином и эозином, ×400): 1 - субсегментарная артерия; 2 - межсосудистая соединительная ткань. ← 2 ← 1 Рисунок 4, стр. 10.tif Рис. 4. Волокна межсосудистой соединительной ткани субсегментарной артерии левого лёгкого мужчины 72 лет. Коллагеновые волокна (1) пучкового характера, по ходу волокон присутствуют расширения (2), характерно наличие межволоконных взаимосвязей (3). Сканирующая электронная микроскопия, ×1000.
×

About the authors

V V Nickel’

Krasnoyarsk State Medical University named after V.F. Voino-Yasenecky, Krasnoyarsk, Russia

Email: vica-nic@mail.ru

A A Kasimtsev

Krasnoyarsk State Medical University named after V.F. Voino-Yasenecky, Krasnoyarsk, Russia

V P Efremova

Krasnoyarsk State Medical University named after V.F. Voino-Yasenecky, Krasnoyarsk, Russia

References

  1. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия. - М.: Медицина, 1990. - 384 с.
  2. Атакулов Б.М., Ашуров А.А., Габченко А.Г. Морфологические изменения соединительной ткани в сосудах лёгких при пневмонии пециломикозной этиологии у детей до года // Морфология. - 2002. - №2-3. - С. 14.
  3. Высоцкий Ю.А., Лепилов А.В., Деханд Е.П. Возрастные особенности организации соединительнотканного остова некоторых органов человека. - Красноярск, 2005. - С. 46.
  4. Дусчанов Б.А., Рузметов У.А., Курязов А.К. Изменения лёгких при экспериментальном хроническом воспалении // Морфология. - 2004. - №4. - С. 44.
  5. Елисеев В.Г. Основы гистологии и гистологической техники. - М.: Медицина, 1967. - 268 с.
  6. Устюжанинова Н.В., Шишкин Г.С. Возрастные изменения межальвеолярных перегородок и их отношение к замедлению газообмена // Морфология. - 2002. - №1. - С. 84-88.

© 2014 Nickel’ V.V., Kasimtsev A.A., Efremova V.P.

Creative Commons License

This work is licensed
under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.





This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies