Зюзя Ю.Р.

ГБУЗ «Московский городской научно-практический центр борьбы с туберкулезом Департамента здравоохранения Москвы», Москва, Россия

Бархина Т.Г.

ФГБУ "Научно-исследовательский институт морфологии человека" РАМН

Пархоменко Ю.Г.

ФГБУ "НИИ морфологии человека" РАМН; ГКУЗ "Инфекционная клиническая больница №2" Департамента здравоохранения Москвы

Черников В.П.

ФГБУ «НИИ морфологии человека РАМН», Москва

Гистологические и ультраструктурные изменения в легких при ВИЧ-инфекции в сочетании с туберкулезом

Журнал: Архив патологии. 2015;77(1): 23-29

Просмотров : 13

Загрузок :

Как цитировать

Зюзя Ю. Р., Бархина Т. Г., Пархоменко Ю. Г., Черников В. П. Гистологические и ультраструктурные изменения в легких при ВИЧ-инфекции в сочетании с туберкулезом. Архив патологии. 2015;77(1):23-29. https://doi.org/10.17116/patol201577123-

Авторы:

Зюзя Ю.Р.

ГБУЗ «Московский городской научно-практический центр борьбы с туберкулезом Департамента здравоохранения Москвы», Москва, Россия

Все авторы (4)

При ВИЧ-инфекции с развитием любых оппортунистических заболеваний в условиях тяжелого иммунного дефицита отмечается комбинированное воздействие вирусов и бактерий на клетки тканей различных органов, что усугубляет тяжесть их поражения. Поскольку туберкулез остается наиболее частой причиной смерти больных ВИЧ-инфекцией, всестороннее изучение патологоанатомических особенностей этого заболевания у этого контингента больных актуально и своевременно [1—8].

Целью исследования явился анализ клеточных и субклеточных нарушений в легких при ВИЧ-ассоциированном туберкулезе.

Материал и методы

Комплексное морфологическое исследование проведено по материалам 25 аутопсий умерших от ВИЧ-инфекции с развитием в качестве вторичного заболевания прогрессирующего генерализованного туберкулеза. Легкие были вовлечены в процесс во всех случаях с преобладанием мелкоочаговой и милиарной диссеминации. Средний возраст умерших 33,4 года, 19 мужчин и 6 женщин. Медиана количества СД4+-лимфоцитов в периферической крови составила 60 клеток в 1 мкл, хотя в единичных случаях количество СД4+-лимфоцитов снижалось до 10 клеток в 1 мкл и ниже, что свидетельствовало о глубочайшем иммунодефиците. Смерть зафиксирована в течение первой недели после госпитализации (в среднем 4,6 койко/дня) при явлениях нарастающей легочно-сердечной недостаточности.

Микроскопическому изучению подверглись кусочки легких из очагов казеозного некроза на границе очажков казеозного некроза и прилежащих участков легкого, из перифокальных макроскопически не измененных участков легкого. Для световой микроскопии кусочки тканей фиксировали в 10% растворе забуференного формалина (рН 7,2—7,4), обезвоживали в спиртах восходящей концентрации и заключали в парафин. Срезы толщиной 3—4 мк окрашивали гематоксилином и эозином для обзорной микроскопии, для обнаружения признаков организации применялась окраска по ван Гизону. Для подтверждения этиологии туберкулеза выполняли гистобактериоскопию по Цилю—Нильсену и иммуногистохимическое исследование с Myc. Tuberculosis mouse monoclonal antibody, clone 1.1/3/1, Vector. Гистологические препараты просматривали с помощью микроскопа Olympus BX51.

Ультраструктурное исследование проведено на материале 7 ранних вскрытий (1—2 ч после констатации биологической смерти). Материал фиксировали в 2,5% растворе глутарового альдегида и 4% формальдегида на фосфатном буфере для префиксации; после префиксации кусочки промывали в фосфатном буфере и фиксировали в 1% растворе четырехокиси осмия, дегидратировали, контрастировали в 70° спиртовом растворе уранилацетата и после дополнительного дегидратирования заливали в смесь эпона и аралдита. Ультратонкие срезы готовили на ультратоме LKB-111 (Швеция), контрастировали цитратом свинца по Рейнольдсу и просматривали в трансмиссионном электронном микроскопе Libra-120 (Германия). Полутонкие срезы окрашивали толуидиновым синим.

Результаты исследования

При световой микроскопии в легких выявляли очаги туберкулезного поражения, имеющие вид мономорфных гнойно-некротических фокусов с полным угнетением гранулематозной реакции и утратой признаков волнообразного течения. При окраске по Цилю—Нильсену обнаруживали в значительном количестве кислотоустойчивые бактерии, располагающиеся в некротических массах, а также в цитоплазме нейтрофильных лейкоцитов или при разрушении лейкоцитов лежащие свободно среди фрагментов погибшей клетки. Иммуногистохимическое исследование с туберкулезными антителами (Myc. Tuberculosis mouse monoclonal antibody, clone 1.1/3/1, VectorLab) подтвердило принадлежность возбудителя к роду микобактерии. При изучении полутонких срезов в очаге некроза также обнаружены микобактерии при разных увеличениях микроскопа (от 50 до 400) (рис. 1, 2). Отдельные участки заполнены как отдельно лежащими микобактериями, так и их фрагментами в макрофагах или в плазмоцитах.

Рис. 1. Полутонкие срезы. Очаг казеозного некроза в легком с инфильтрацией различными клеточными популяциями (гранулоциты, моноциты, макрофаги) в очаге казеозного некроза. Отек клеток и межклеточного пространства, ×250.

Рис. 2. Полутонкие срезы. В участке казеозного некроза легкого обнаруживаются вирусные частицы и фрагменты микобактерий (врезка — ультратонкий срез, фрагменты микобактерий, вирусные частицы), ×200 (врезка ×8000).

Микроскопическое исследование выявило обширные выраженные экссудативные изменения в перифокальных участках, вблизи очагов туберкулезного воспаления. Альвеолярный экссудат состоял из серозной жидкости, нитей фибрина, клеточных элементов (нейтрофильные лейкоциты, в небольшом количестве мононуклеарные клетки). Альвеолярный эпителий с вакуолизированной цитоплазмой, бледным набухшим ядром, отмечалась очаговая десквамация альвеолоцитов в просвет альвеол и мелкоочаговая пролиферация клеток альвеолярной выстилки.

В полутонких срезах на периферии очага и в области гематоальвеолярного барьера обнаружены отек стенки альвеол с расширением их просвета и наличие перифокальной воспалительной инфильтрации. Клеточная инфильтрация содержала различные популяции клеток: гранулоцитов, лимфоцитов, отдельных макрофагов и плазмоцитов. Граница казеозных очагов нечеткая, в перифокальных участках нет заметных переходов от самого очага казеозного некроза к относительно сохранной ткани легких (рис. 1—4).

Рис. 3. Полутонкие срезы. Гематоальвеолярный барьер. Изменения сосудов МЦР: расширение, отек, истончение эндотелия, заполнение просветов фибрином, в отдельных капиллярах контакт тромбоцитов и эндотелиоцитов, ×300.

Рис. 4. Полутонкие срезы. Инфильтрация различными клеточными популяциями. Альвеолярные макрофаги в состоянии завершенного и незавершенного фагоцитоза (указаны стрелками). Скопления гранулоцитов и лимфоцитов, отдельные моноциты, ×400.

Кроме изменений, наблюдаемых в ткани легких под влиянием бактерий и вирусов при сочетанной патологии, важным патогномоничным признаком таких нарушений является значительный комплекс изменений в системе микроциркуляции. При световой микроскопии сосуды резко полнокровные, местами с краевым стоянием лейкоцитов и лейкостазом. Стенки сосудов с признаками реактивного воспаления в виде отека, полиморфноклеточной инфильтрации, плазматического пропитывания. Эндотелий набухший, с дистрофическими изменениями и десквамацией. Помимо васкулитов реактивного характера, развивалось туберкулезное поражение сосудов, микроскопически имеющее вид гнойно-деструктивного васкулита и тромбоваскулита. Туберкулезная этиология поражения сосудистого русла подтверждалась с помощью гистобактериоскопического выявления возбудителя в сосудистой стенке и периваскулярно при окраске срезов по Цилю—Нильсену.

Изучение полутонких срезов выявило, что сосуды микроциркуляторного русла (МЦР) неоднородны, имеют множество изменений: от резкого истончения эндотелия до его грубого утолщения, особенно в стенках артериол, венул и кровеносных капилляров (см. рис. 1—4). Следует особо подчеркнуть значительные изменения во всех компонентах сосудистого русла: эндотелиоцитах, субкапиллярной зоне и периваскулярном и перикапиллярном пространстве, что нами описывается при анализе ультраструктурных изменений. По периферии очага наблюдались скопления сосудов МЦР со значительными ультраструктурными изменениями как в эндотелиоцитах, так и в периваскулярных и перикапиллярных пространствах. Эндотелиоциты подвержены различным повреждениям, наиболее часто встречающимися явились усиление пиноцитоза с деструкцией основных органелл и изменение ядерно-цитоплазматических взаимодействий с серьезными перестройками в ультраструктуре ядер: фестончатость и изменение конфигурации, перераспределение эу- и гетерохроматина, расширение перинуклеарного пространства, отсутствие, фрагментация или деградация ядрышка.

Ультраструктурные изменения наиболее ярко представлены в гематоальвеолярном барьере с нарушением его целостности и проникновением фрагментов бактерий и вирусных частиц в периваскулярное пространство (рис. 5, а). По периферии очага наблюдались локусы парциального некроза альвеол с наличием вокруг них различной величины и формы вирусных частиц (см. рис. 5, б). Ультраструктурным изменениям были подвержены в большей степени следующие популяции клеток: альвеолоциты 1-го типа, альвеолярные макрофаги (АМ), плазмоциты, лимфоциты (см. рис. 5, в—д). Важным обстоятельством в изменениях альвеолоцитов 1-го типа является то, что эти клетки покрывают бóльшую часть поверхности альвеол и одновременно входят в состав аэрогематического барьера. Поэтому неудивительно, что эти клетки подвергаются в первую очередь агрессии бактерий и вирусов, повреждающих мембраны клеток.

Рис. 5. Ультратонкие срезы. Нарушение целостности гематоальвеолярного барьера. Альвеолярные макрофаги 1-го типа: мембранно-гранулярная структура (МГС), включающая вирусные частицы, разрушенные фрагменты микобактерий и мембранных структур (а); отек альвеол, локусы парциального некроза, скопления фрагментов вирусных частиц и микобактерий (б); резкие изменения ядер (дистрофического характера), гранулярного эндоплазматического ретикулума (ГЭР) альвеолоцитов 1-го типа, лимфоцитов, макрофагов, плазмоцитов (в—д), ×8000.

При анализе ультратонких структур отмечались изменения и в клетках разных участков очага воспаления. Наиболее сохранными по сравнению с другими популяциями клеток оставались АМ и плазмоциты, богатые фагосомами, цито- и цитолизофагосомами. При этом единичные АМ содержали только остаточные тельца (рис. 6, а—г). По данным некоторых авторов, туберкулезное воспаление сопровождается реакциями повышенной чувствительности замедленного типа, протекающими при активном участии лимфоцитов и плазмоцитов, однако эти процессы имеют временны́е рамки. На ранних этапах развития такого воспаления лимфоциты обнаруживаются в кровеносных капиллярах, в интерстициальной ткани микрососудов легких, а на более поздних этапах лимфоциты и плазмоциты определяются уже в составе туберкулезных очагов, чаще на их периферии [9—11]. В наших случаях, когда выражен контакт микобактерий с вирусными частицами, отмечены преимущественно деградированные формы различных клеточных популяций.

Рис. 6. Ультратонкие срезы. Альвеолярные макрофаги и плазмоциты, богатые фагосомами, цито- и цитолизофагосомами (а—в), единичные клетки содержат только остаточные тельца (г). В плазмоцитах резкое расширение ГЭР, его дегрануляция и вакуолизация, ×8000.

В зоне сосудов МЦР чаще встречались плазмоциты в периваскулярной зоне. В поврежденных участках гематоальвеолярного барьера встречались контакты альвеолоцитов и плазмоцитов. Следует заметить, что из всех иммунных клеток плазмоциты выглядели наиболее сохранными по ультраструктуре. Плазмоциты наблюдались также в разных функциональных состояниях: так называемые светлые и темные клетки. Характерно, что плазмоциты сохраняли гранулярную сеть в значительном объеме, хотя и подверженную дегрануляции и вакуолизации. В отличие от плазмоцитов макрофаги подвержены более серьезным повреждениям и даже свою основную фагоцитарную функцию выполняют не до конца, а ограничиваются процессом незавершенного фагоцитоза. Вследствие этого плазмоциты частично берут на себя это звено недостающей функции, включая в свою ультраструктуру фагосомы, цитофагосомы, цитолизофагосомы, которые несколько меняют функцию плазмоцитов как клеток, обеспечивающих гуморальный иммунный ответ. Подобный процесс был описан, в частности, при изучении пародонтита [12, 13].

В участках, где преобладали гранулоциты, особенно нейтрофильные лейкоциты, органеллы этих клеток подвергались деструкции. Наблюдалось резкое расширение перинуклеарного пространства и ядерных пор, как и в других популяциях клеток, расширение, частичная или полная дегрануляция гранулярного эндоплазматического ретикулума с его вакуолизацией. Вместе с этим отмечались редукция элементов комплекса Гольджи и деструкция митохондрий. В отдельных участках выявлен резкий отек гиалоплазмы клеток с транспортировкой органелл к периферии клеток. Отдельные клетки подвергались некрозу, в некоторых наблюдались процессы незавершенного и завершенного апоптоза (рис. 7, а—г). Следует отметить, что в таких клетках обнаруживались фрагментация ядрышка, конденсация хроматина и некротические локусы в парануклеарной области. Интересно, что в этих клетках оставались более сохранными основные органеллы по сравнению с клетками, в которых нет апоптоза.

Рис. 7. Ультратонкие срезы. Гематоальвеолярный барьер. В лимфоцитах, макрофагах и плазмоцитах редукция элементов комплекса Гольджи и деструкция митохондрий. В отдельных участках резкий отек гиалоплазмы клеток с перетранспортировкой органелл к периферии клеток, расширение перинуклеарного пространства и ядерных пор (б, в). Отдельные клетки подвергаются некрозу (а), в некоторых из них наблюдаются процессы незавершенного (б, в) и завершенного апоптоза (г), ×8000.

Заключение

ВИЧ-ассоциированный туберкулез является патологией, которая сопровождается двойной инфекционной агрессией. Нарушение целостности гематоальвеолярного барьера ведет к структурным и ультраструктурным изменениям в первую очередь альвеолоцитов 1-го типа, отвечающих за физиологический газообмен и детоксикацию. Наряду с этим отмечен тесный контакт альвеолоцитов 1-го типа с плазмоцитами, которые являются самыми сохранными по ультраструктуре, при этом в них происходит перераспределение фагоцитарных и детоксикационных функций, что необходимо для удержания клеток в жизнеспособном состоянии и является характерным признаком сочетанной патологии. Это перераспределение обусловлено тяжелым повреждением макрофагов, которые не способны обеспечить полный фагоцитоз микобактерий, вследствие чего плазматические клетки частично берут на себя эту функцию, что подтверждено при ультраструктурном исследовании. Кроме того, установлены тяжелая деструкция органелл гранулоцитов, частичный и полный некроз клеток с предшествующими ему апоптотическими изменениями. Исследование сосудов МЦР при изучаемой патологии показало полиморфность ультраструктурных изменений эндотелиальных клеток, что характерно для экссудативно-воспалительной реакции легочной ткани.

По данным литературы, цитопатическое действие вируса иммунодефицита человека на Т-лимфоциты-хелперы, имеющие основополагающее значение в формировании клеточного иммунного ответа, ведет к снижению их функциональной активности, ранней активации апоптоза, полной элиминации. Кроме Т-хелперов, вирус иммунодефицита человека инфицирует моноциты и макрофаги, ослабляя их антигенпрезентирующую и фагоцитарную функцию. Подавление Т-клеточного иммунитета, выраженная лимфопения приводят к нарушению межклеточных взаимодействий, угнетению гранулематозной реакции. Участие гуморального ответа, опосредованного плазмоцитами, с образованием иммунных комплексов, содержащих иммуноглобулины и антигены микобактерий туберкулеза, способствует появлению в ткани хемотаксических факторов для лейкоцитов, определяющих возникновение воспалительной реакции по типу гиперчувствительности немедленного типа с преобладанием альтерации и сосудистой фазы воспаления [14—18]. Полученные нами результаты комплексного патогистологического и ультраструктурного исследования согласуются с данными литературы, полученными с помощью иммунологических исследований.

Таким образом, клеточные и субклеточные изменения, характер межклеточных взаимоотношений, некротические и апоптотические перестройки клеток, так или иначе участвующих в патофизиологических процессах, поддерживающих определенный гомеостаз, являются важным звеном в патогенезе ВИЧ-ассоциированного туберкулеза.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: Ю.Р.З., Ю.Г. П., Т.Г. Б.

Сбор и обработка материала: Ю.Р.З., Т.Г. Б., В.П.Ч.

Статистическая обработка данных: Ю.Р.З.

Написание текста: Ю.Р.З., Т.Г. Б., Ю.Г. П.

Редактирование: Ю.Г. З.

Конфликт интересов отсутствует

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail