Биопсия легких, согласно современным рекомендациям, ввиду травматичности не показана при всех формах легочной гипертензии (ЛГ) в качестве самостоятельного метода исследования [1—7], однако может применяться как сопутствующая процедура при паллиативной коррекции врожденных пороков сердца (ВПС) [5—7].

Морфологические изменения сосудов легких при ВПС с легочной артериальной гипертензией (ЛАГ) многообразны и обусловлены гипертрофией гладкомышечных клеток, фиброзными и дилатационными изменениями, а также формированием межсосудистых анастомозов замыкающего и гломусного типов как компенсаторно-приспособительной реакции в ответ на обструкцию нормально сформированных сосудов [8—11]. Изменения происходят преимущественно в артериях мышечного типа диаметром 50—200 мкм.

Детальную, состоящую из 6 стадий, гистологическую классификацию изменений артериол легких при ВПС впервые предложили D. Heath и J. Edwards в 1958 г. [8] на основании исследования 67 образцов биопсии у пациентов с ВПС и 2 с идиопатической ЛАГ (рис. 1). Согласно D. Heath и J. Edwards, морфологические изменения легочных артериол развиваются последовательно и стереотипно:

Рис. 1. Морфологические изменения сосудов легких при ВПС по классификации Heath—Edwards [5]. Окраска гематоксилином и эозином.

а — I стадия: гипертрофия мышечной оболочки, внутренняя оболочка не изменена, ×200; б — II стадия: выраженная клеточная пролиферация внутренней оболочки, ×200; в — III стадия: фиброз внутренней оболочки с субокклюзией просвета артерии, ×200; г — III стадия: фиброз внутренней оболочки с окклюзией просвета артерии, ×200; д — IV стадия: истончение стенки артерии с расширением просвета (дилатационные повреждения), ×100; е — IV стадия: плексиформная структура (плексиформное повреждение), ×100; ж — V стадия: генерализованное истончение стенки артерий с расширением просвета и явлениями очагового гемосидероза, ×100; з — VI стадия: некротизирующий артериит, ×200.

1-я стадия — гипертрофия мышечной оболочки. Выраженная гипертрофия мышечной оболочки определяется в преацинарных артериях мышечного типа диаметром 100—500 мкм и возникает в результате длительной вазоконстрикции (см. рис. 1, а). В артериолах уровня альвеолярного хода диаметром 20—70 мкм (где мышечная оболочка обычно развита слабо) ее гипертрофия может наблюдаться и в норме (мускуляризация артерии) [12].

2-я стадия — гипертрофия мышечной оболочки и пролиферация внутренней оболочки. Наряду с гипертрофией мышечной оболочки во 2-ю стадию происходит концентрическое утолщение внутренней оболочки за счет пролиферации клеток фибробластического ряда, в том числе гладкомышечных клеток (см. рис. 1, б). Утолщение внутренней оболочки — обратимый процесс при условии разрешения ЛГ.

3-я стадия — фиброз внутренней оболочки. Во внутренней оболочке артерий нарастает доля внеклеточных структур и межклеточного вещества. Внеклеточные структуры представлены эластическими, коллагеновыми волокнами и основным веществом. Таким образом происходит фиброз внутренней оболочки с исходом в резкий стеноз или окклюзию сосуда (см. рис. 1, в). Фиброз внутренней оболочки практически не подвержен регрессу.

4-я стадия — истончение стенок артерий с расширением просвета, появление плексиформных структур. К перечисленным выше изменениям присоединяется истончение стенки артерий с расширением их просвета (см. рис. 1, г). Появляются плексиформные структуры (см. рис. 1, д), представляющие собой мешковидные аневризмоподобные расширения стенки артериол, состоящие из пластинки эластической ткани или из двух слоев гладкомышечных клеток со слоем эластических волокон между ними, из которых выходят тонкостенные каналы наподобие капилляров, контактирующие со стенкой альвеол или с альвеолярными капиллярами. В результате пролиферации капилляров при световой микроскопии плексусы напоминают петли капилляров почечных клубочков. Дистальные ветви плексиформных поражений обычно заметно расширены. Образование капилляров может сопровождаться пролиферацией эндотелиальных клеток, в результате они становятся аневризматически расширенными или извитыми. Такие изменения известны как ангиоматоз и могут представлять собой артериовенозные шунты. Появление плексусов — необратимый и прогностически неблагоприятный признак. Плексиформные поражения следует отличать от реканализации организованного тромба в периферических артериях, что крайне затруднительно при гистологическом исследовании.

5-я стадия — генерализованное истончение стенки артериол с гемосидерозом легких. Характеризуется плексиформными поражениями и генерализованным фиброзом как внутренней, так и мышечной оболочки и сопровождается истончением стенки и дилатацией просвета сосудов (см. рис. 1, е). Как правило, стенка артериол представляет собой практически не содержащую клеток тонкую фиброзную ткань, в ряде случаев развивается гиалиноз. Артерии микроциркуляторного русла приобретают аневризмоподобный вид и напоминают вены. Измененные артерии дают начало тонкостенным расширенным ветвям синусоидного типа, через которые возможен диапедез крови с последующим гемосидерозом.

6-я стадия — некротизирующий артериит. В стенке сосудов наблюдается картина фибриноидного некроза с инфильтрацией нейтрофильными лейкоцитами и небольшим числом эозинофилов (см. рис. 1, ж). Иногда можно обнаружить сосуды с подострым или продуктивным воспалением и формированием в просвете молодой базофильной фиброзной ткани, напоминающей грануляционную.

Ряд авторов [9] считают, что выделять некротизирующий артериит в отдельную стадию не имеет смысла, поскольку артериит отражает обострение ремоделирования сосудов, тяжесть клинического состояния и даже может сопровождать легочно-гипертензионные кризы. K. Kӧhne и соавт. [13] утверждают, что фибриноидный некроз стенки артерий с воспалительной реакцией может сопровождать все стадии изменений сосудов начиная с 3-й.

Распределение изменений сосудов легких при ЛГ, ассоциированной с ВПС, представлено на рис. 2.

Рис. 2. Стадии изменений сосудов легких при ЛАГ, ассоциированной с ВПС [8, 51].

Мускуляризацию, гипертрофию средней оболочки и субинтимальный фиброз (изменения до 3-й стадии включительно) D. Heath и J. Edwards считали обратимыми, а ангиоматоз, плексиформные, дилатационные повреждения и некротизирующий артериит (4-я стадия и выше) — необратимыми [14]. Однако D. Heath и J. Edwards также отмечали, что некоторая обратимость возможна и при 4-й стадии.

В настоящее время классификация Heath—Edwards широко используется в модифицированном виде, когда стадии 4, 5 и 6-я объединены в одну, 4-ю, обозначенную как «комплексные повреждения», включающую плексиформные, дилатационные изменения и некротизирующий артериит [15, 16]. Как правило, эти изменения сопровождаются выраженным повышением давления в малом круге кровообращения (МКК) и/или синдром Эйзенменгера. S. Yamaki и соавт. [17] обнаружили плексиформные повреждения и явления ангиоматоза при резидуальной ЛГ после коррекции ВПС.

Кроме классификации Heath—Edwards существуют и другие, более поздние. M. Rabinovitch и соавт. [18] изучали процессы мускуляризации, увеличения толщины мышечной оболочки мелких артерий и их распределение на единицу площади ткани легкого в соответствии с числом альвеол. Они использовали морфометрический метод с определением индекса толщины средней оболочки (ИТСО), отражающим степень ее гипертрофии. ИТСО вычисляли по отношению удвоенной толщины средней оболочки к диаметру просвета сосуда, умноженному на 100:

.

В норме ИТСО при биопсии легкого не превышает 10%. На основании корреляции ИТСО с гемодинамическими данными были выделены 3 стадии изменений сосудов легких.

Стадия A. Аномальная относительно возраста пациента мускуляризация стенки периферических артерий, сопровождающаяся повышением легочного кровотока при нормальном давлении в МКК; изменения обратимы.

Стадия B. Увеличение ИТСО интраацинарных артерий диаметром 50—100 мкм в сочетании с их мускуляризацией как при стадии A. При выраженном увеличении ИТСО давление в МКК обычно повышено, при умеренном увеличении ИТСО возможен регресс гипертрофии. Резко выраженная гипертрофия мышечной оболочки сопровождается повышением легочного сосудистого сопротивления (ЛСС) и может быть необратима.

Стадия C. Уменьшение числа периферических артерий. Изменения происходят на фоне предыдущих (A и B) стадий, соответствуют 3-й и выше стадии по Heath—Edwards и сопровождаются окклюзией артерий. Однако стадия C может наблюдаться и при менее тяжелых изменениях, возможно, из-за недостаточного роста новых артерий по сравнению с альвеолами у маленьких детей. Большинство больных со стадией C имеют повышенное ЛСС (более 3,5 ед. Вуда). Стадия C предшествует облитерирующим изменениям сосудов и позволяет прогнозировать прогрессирование ЛГ после хирургического лечения. Авторы считают, что обратимость изменений стадии C зависит от способности организма образовывать новые артериальные легочные сосуды [18].

В дальнейшем было показано, что при выраженной гипертрофии средней оболочки (ИТСО ≥30%) радикальная коррекция ВПС может привести к летальному исходу за счет тяжелого спазма мелких ветвей легочных артерий [19].

Если изменения стадий A и B по M. Rabinovitch аналогичны изменениям 1-й стадии по Heath—Edwards, то стадия C отражает неспособность к увеличению числа артерий, что является отличием от классификации Heath—Edwards. Таким образом, в классификации M. Rabinovitch [19] основное внимание уделено ранним изменениям, предшествующим фиброзу внутренней оболочки.

C. Wagenvoort [20] сообщил о точке невозврата, находящейся между ранними изменениями и тяжелым концентрическим ламинарным фиброзом внутренней оболочки, и если в предоперационной биопсии обнаруживается фиброз внутренней оболочки, то возникает вопрос о возможности хирургического лечения вообще.

M. Rabinovitch и соавт. [18] впервые обратили внимание на возможность гетерогенного характера поражения сосудов легких. На практике у больного с ЛГ при ВПС нередко широкий спектр морфологических изменений — от незначительной гипертрофии мышечной оболочки до выраженных повреждений, что, по мнению ряда авторов, может служить дополнительной причиной отказа от биопсии легких как рутинного метода определения операбельности [21].

По данным отделения патологической анатомии НМИЦ ССХ им. А.Н. Бакулева, пациентам с дефектом межжелудочковой перегородки (ДМЖП) и другими «простыми» ВПС выполнять биопсию легких в возрасте до 1 года нецелесообразно ввиду заведомой обратимости легочно-сосудистой болезни; более старшим пациентам с ЛАГ, не превышающей IIIа гемодинамическую группу по классификации Бураковского и соавт., радикальная коррекция также возможна без биопсии. Показанием к открытой биопсии легкого служит IIIб гемодинамическая группа у больных старше 1 года. Наличие морфологических изменений 3—4-й стадии по Heath—Edwards требует дополнительной оценки морфометрических показателей [22, 23].

Противопоказаниями к операциям «обхода» правых отделов сердца у пациентов с унивентрикулярной гемодинамикой могут служить даже умеренные и потенциально обратимые изменения сосудов легких — гипертрофия мышечной оболочки с выраженным повышением ИТСО [24—30].

Использование индексов толщины мышечной оболочки (отражающих ее объемную плотность по отношению к стенке артерии) может приводить к ошибкам вследствие неидеальных поперечных срезов сосудов [31]. Диаметр артерий в гистологическом препарате часто бывает уменьшен в результате сокращения их стенки, а вен — увеличен из-за переполнения кровью. Изменять диаметр сосудов могут хирургические вмешательства и методы фиксации [31]. Поэтому следует критически относиться к размерам сосудов, определенным в гистологических препаратах.

S. Yamaki и F. Tezuka [32] для гистологической оценки изменений сосудов легких применили полуколичественный метод, при котором каждому срезу артерии присваивали балл от 1 до 4:

1 — нет реакции внутренней оболочки;

2 — пролиферация внутренней оболочки;

3 — фиброз внутренней оболочки;

4 — частичный или тотальный фиброз мышечной оболочки.

Для учета изменений S.Yamaki и F.Tezuka предложили понятие индекса легочно-сосудистой болезни.

Индекс легочно-сосудистой болезни =

,

где n₁, n₂, n₃ и n₄ — число артерий с присвоенными баллами.

Данный индекс отражает выраженность легочно-сосудистой болезни во всем артериальном русле легких и колеблется от 1.00 до 4.00

При морфометрии поперечные срезы артерий приводят к виду правильной окружности путем выделения внутренней и наружной эластических мембран и определения площади поперечного среза мышечной оболочки (S) и длины окружности (L) внутренней эластической мембраны для расчета толщины мышечной оболочки (D) и радиуса артерии (R).

,

Принцип этого морфометрического метода иллюстрирован на рис. 3.

Рис. 3. Гистоморфометрическое определение толщины мышечной оболочки (D) и радиуса (R) артерии [32].

Слева — артерия в состоянии посмертного спазма; справа — проекция артерии на бумаге, приведенная к виду правильной окружности.

Было показано, что в норме в легких отсутствуют артерии мышечного типа с радиусом менее 100 мкм, тогда как при ЛАГ мышечную оболочку обнаруживают даже в терминальных артериях радиусом менее 100 мкм [32]. Авторы подтвердили, что с возрастом происходит постепенное уменьшение толщины мышечной оболочки артериол радиусом 100 мкм до диапазона 5—7 мкм в течение 5 мес. Толщина мышечной оболочки при ЛАГ, ассоциированной с транспозицией магистральных артерий или ДМЖП, не уменьшается и имеет прямую корреляцию с давлением в МКК. При 4-й стадии по Heath—Edwards индекс легочно-сосудистой болезни составлял 2,14—3,98 [32].

Используя метод S. Yamaki и F. Tezuka, N. Masaki и соавт. [33] продемонстрировали достоверное снижение толщины мышечной оболочки легочных артериол и индекса легочно-сосудистой болезни в отдаленном периоде после суживания легочной артерии.

D. Hyde и соавт. [34], R. Tuder и соавт. [35], C. Mühlfeld и M. Ochs [36] предложили использовать еще более точную количественную оценку сосудов легких.

Концепция стереологического подхода к морфометрии легких была разработана еще E. Weibel и D. Gomez в 1962 г. [37]. В пяти аутопсиях нормально сформированных легких людей 8—74 лет авторы обнаружили в среднем около 300 млн альвеол, 14 млн альвеолярных ходов и 280 млрд капиллярных сегментов. Авторы разделили легкое на «респираторную зону», включающую альвеолы, альвеолярные ходы, интерстиций и мелкие кровеносные сосуды, и «проводящую зону», включающую воздухоносные пути и кровеносные сосуды (рис. 4). Число структурных элементов зависело от размера легких и предположительно от функциональных переменных — степени растяжения легких и наполнения капилляров кровью. Площадь альвеолярной и альвеолярно-капиллярной поверхности в среднем составляла 40—80 м² и зависела от размеров легкого. Дыхательные пути имели в среднем 23 порядка ветвления по дихотомическому типу, тогда как легочные артерии достигали уровня прекапилляров (артериол) примерно через 28 порядков. Средние диаметры дыхательных путей и кровеносных сосудов в каждом порядке были подчинены закону «золотого сечения».

Рис. 4. Структура легких человека [37].

A. Richter и соавт. [38] и E. Stacher и соавт. [39] в эксперименте предложили анализировать объем мышечной и внутренней оболочек по отношению к объему альвеолярных перегородок с помощью современных цифровых технологий. Подход позволил проводить морфологический анализ легочных артерий независимо от их ориентации в срезе и от степени растяжения ткани легкого. Однако методика имела недостаток — морфометрические данные получали из ограниченного участка легкого.

В 2014 г. R. Tuder [40] указал на важность стереологического подхода при морфометрическом исследовании сосудов легких, а также на возможность ошибок при традиционной диагностике из-за статистических проблем и предубеждений. Автор в эксперименте проводил стереологическую оценку сосудов по методике, разработанной C. Mühlfeld и M. Ochs [36]. Применение иммуногистохимических методов и/или электронной микроскопии позволило определить такие параметры, как объем внутренней оболочки, мышечной оболочки и адвентиции, а также их отдельных компонентов (эндотелий, гладкомышечные клетки, межклеточное вещество и т.д.) (см. таблицу). К настоящему времени сделаны выводы о целесообразности применения стереологического подхода в клинической практике [41—43].

Рекомендуемые стереологические параметры при морфометрическом исследовании сосудов легких [36]

Посткапиллярная ЛГ с нарушением оттока из МКК при ВПС характеризуется гипертрофией мышечной оболочки и фиброзом стенки мелких легочных вен, сужением их просвета, а при присоединении прекапиллярного компонента ЛГ — и описанными выше изменениями легочных артериол [44] (рис. 5). Из 35 случаев стеноза легочных вен (22 аутопсиии, 2 эксплантата легких и 11 биопсий) J. Pogoriler и соавт. [44] в 100% обнаружили хроническое венозное полнокровие легких, в 58% — утолщение мышечной оболочки септальных вен, в 36% — расширение и пролиферацию альвеолярных капилляров. В 6% случаев наблюдались гемангиомоподобные участки в междольковых перегородках, характеризующиеся скоплениями плотно упакованных извилистых, расширенных, небольших тонкостенных сосудов, в 6% — геморрагические инфаркты венозного генеза. Сидерофаги в альвеолах были обнаружены в 58% случаев. В 18% случаев гистологических признаков венозного полнокровия легких не наблюдалось.

Рис. 5. Изменения мелких внутрилегочных вен при посткапиллярной ЛГ [44].

а — нормальная вена легкого; б — утолщение мышечной оболочки мелкой внутрилегочной вены; в — формирование гемангиоматозоподобных участков на фоне утолщения мышечной оболочки вен (стрелки); г — гемангиомаподобные участки в ткани легкого.

Посткапиллярная ЛГ может сопровождаться расширением лимфатических сосудов и лимфатических узлов с лимфостазами, периваскулярным и перибронхиальным фиброзом [9, 10, 16, 45, 46].

При сегментарной ЛГ ремоделирование сосудов происходит не в обоих легких, а в определенных их частях — в одном легком, в нескольких или одной доле и т.д., что может наблюдаться и при таких ВПС, как атрезия легочной артерии или гемитрункус [46]. G. Thiene и соавт. [47] показали, что легочные сегменты, перфузирующиеся крупными системными коллатералями при атрезии легочной артерии, имеют признаки легочно-сосудистой болезни в виде гипертрофии мышечной оболочки, пролиферации внутренней оболочки и плексиформных поражений.

S. Haworth и L. Reid [48] в легких новорожденных и детей первого года жизни с атрезией легочной артерии обнаружили нарушение развития в виде небольшого числа мелких артерий с аномально тонкой мышечной оболочкой. В 2018 г. K. Dimopoulos и соавт. [46] предположили, что легочно-сосудистая болезнь при сегментарной ЛГ может представлять собой сочетание аномального развития сосудов легких с их вторичными изменениями на фоне ЛГ.

При наличии сообщений о морфологии проксимальных легочных артерий при их врожденных периферических стенозах [49, 50] сведений о легочно-сосудистой болезни у пациентов с данной патологией обнаружить в доступной литературе не удалось.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.