Введение

Фибрилляция предсердий (ФП) является широко распространенным заболеванием в настоящее время. В общей популяции она встречается у 0,12—0,16% лиц в возрасте до 49 лет, 3,7—4,3% в возрасте 60—70 лет и 10—17% лиц старше 80 лет. Наличие ФП в 5 раз увеличивает риск острого нарушения кровообращения в магистральных артериальных сосудах большого круга, в первую очередь, артериях головного мозга. При этом риск смерти возрастает в 2 раза [1]. Одним из основных факторов, предрасполагающим к тромбообразованию в левом предсердии (ЛП) при ФП, считают патофизиологические изменения эндотелия, определяющие его дисфункцию [2]. Роль ультраструктурных изменений эндокарда у пациентов с ФП остается малоизученной.

Цель исследования — оценить ультраструктуру эндокарда ушка ЛП у больных с ФП с точки зрения предпосылок для местного эмбологенно опасного тромбообразования.

Материал и методы

Исследование проведено в отделении кардиохирургии и хирургического лечения сложных нарушений ритма и электрокардиостимуляции СЗГМУ им. И.И. Мечникова. В период с 2015 по 2020 г. 67 пациентам, страдающим ФП различной этиологии, в ходе отрытых операций по поводу органического поражения сердца дополнительно к основному этапу операции произведена резекция ушка ЛП. Перед операцией все пациенты были обследованы в объеме, регламентированном существующими клиническими рекомендациями. Операции выполнены после получения письменного согласия больных на участие в исследовании. Резекцию ушка ЛП проводили в процессе основного этапа операции: коронарное шунтирование у 37 больных (из них на работающем сердце — 21 пациент), коррекции клапанов сердца — 18 больных, сочетанная коронарно-клапанная коррекция — 12 пациентов. Резекцию ушка ЛП проводили по оригинальной методике, позволяющей безопасно выполнять ее в том числе и на работающем сердце [3]. Эпикардиальную резекцию ушка ЛП осуществляли над браншами закрытого зажима при невскрытой полости ЛП. Под зажимом накладывали непрерывный горизонтальный шов, затем снимали зажим и накладывали обратный обвивной шов той же нитью. Осложнений и летальных исходов, связанных с этой процедурой, не было. Основным показанием для удаления ушка ЛП у больных с ФП считали предупреждение кардиоэмболических осложнений в отдаленные сроки после операции [4]. В до- и послеоперационном периоде пациенты получали антикоагулянтную терапию.

Фрагмент удаленного ушка ЛП подвергался гистологическому исследованию. Материал фиксировали в течение 1 сут в 10% растворе нейтрального формалина. Уплотнение и обезвоживание тканей проводили на аппарате карусельного типа Thermo Scientific Microm STP 120 с использованием стандартного протокола гистологической проводки с последующей заливкой в парафин Paraffin Type 9 и формированием гистологических блоков на аппарате Thermo Scientific Microm EC 350-2. Гистологические срезы изготавливали на микротоме Thermo Scientific HM 325, толщина срезов составляла 3—5 мкм. Использовали гистологические окраски гематоксилином и эозином, пикрофуксином по методу Ван Гизона, орсеином, применяли ШИК-реакцию. Световую микроскопию проводили на микроскопе Micros MC 20 с увеличением ×100 и ×400. Оценивали состояние миокарда, эластических и коллагеновых волокон, эндотелия.

В 8 наблюдениях для исследования эндокарда ушка ЛП использовали электронную микроскопию. Для этого образцы из 2 участков каждого ушка предсердия фиксировали в 2,5% глутаральдегиде с последующей дополнительной фиксацией в 1% растворе четырехокиси осмия и заливали в аралдит М. Ультратонкие срезы получали при помощи ультратома LKB-111 (BROMMA, Швеция), контрастировали цитратом свинца и уранилацетатом и изучали в электронном микроскопе JEM-100S (JEOL, Япония). В качестве контроля изучено ушко ЛП пациента без нарушений ритма сердца (контрольное наблюдение).

Описательная статистика включала число наблюдений (n), среднее значение (M), стандартное отклонение (SD) и доли, представленные в процентах. Различие между непрерывными вариантами оценивали с помощью теста Манна—Уитни и критерия Стьюдента. Оценку значимости различий качественных характеристик изучаемых групп осуществляли с использованием критерия χ² Пирсона. Для сравнения групп по параметрам распределений признака рассчитывали уровень статистической значимости (p). Статистически достоверными считали изменения при p<0,05. Использовали встроенный пакет статистического анализа Spreadsheets WPS Office for Windows 2019.

Результаты

При световой микроскопии препаратов в большинстве наблюдений значимых структурных изменений эндокарда в ушке ЛП обнаружено не было. В миокарде отмечались гипертрофия кардиомиоцитов и умеренное утолщение стенок артериол. Признаков воспалительной инфильтрации не выявлено. При окраске по Ван Гизону содержание коллагеновых волокон не было изменено. При окраске орсеином было отмечено снижение содержания эластических волокон под эндокардом. У пациентов с длительно существующей ФП отмечены отек субэндокарда и десквамация эндотелия (рис. 1 см. на цв. вклейке). В 4 (6,0%) препаратах были найдены изменения, характерные для перенесенного ранее тромбоза ушка ЛП (рис. 2 см. на цв. вклейке). В частности, под эндокардом имелись небольшие очаги грануляционной ткани и фиброза, мелкие очаги инфильтрации лимфоцитами, скопления макрофагов с бурым пигментом, неоваскуляризация. При этом у 3 больных, чьи препараты изучались, в анамнезе имелись сведения о перенесенном остром нарушении мозгового кровообращения (ОНМК).

Рис. 1. Эндотелий ушка левого предсердия у пациента Б. с фибрилляцией предсердий при световой микроскопии.

Окраска гематоксилином и эозином, ×100. Отек субэндокарда (СЭ), частичная десквамация эндотелия (обозначено стрелками).

Fig. 1. Endothelium of the left atrial appendage in the patient B. with atrial fibrillation.

Light microscopy, staining with hematoxylin and eosin, ×100. Edema of subendocardium (СЭ), partial desquamation of endothelium (arrows).

Рис. 2. Пристеночный организованный тромб в ушке левого предсердия у пациента Т. с фибрилляцией предсердий при световой микроскопии.

В основании тромба (Тр) имеется кровоизлияние (Кр), нарушающее фиксацию тромба к эндокарду и создающее предпосылки для его фрагментации (показано стрелкой). СЭ — субэндокард, Мио — миокард (окраска гематоксилином и эозином, ×40).

Fig. 2. Parietal organized thrombus in the left atrial appendage of the patient T. with atrial fibrillation (light microscopy).

Hemorrhage (Кр) within the thrombus base (Тр) disrupts its fixation to endocardium and predisposes for fragmentation (arrow). СЭ — subendocardium, Мио — myocardium (staining with hematoxylin and eosin, ×40).

При электронно-микроскопическом изучении ультраструктуры эндокарда ушка ЛП установлено, что у пациентов с синусовым ритмом выстилка эндотелия была образована эндотелиоцитами типичного строения (рис. 3). В клетках выделяли центральную часть, содержащую ядро, многочисленные органеллы и несколько уплощенных периферических участков цитоплазмы. На апикальной поверхности цитоплазмы эндотелиоцитов располагались микровиллы разной формы и величины. Под эндотелием располагался тонкий слой рыхлой соединительной ткани, представленный одиночными коллагеновыми, эластическими волокнами и фиброцитами, переходящий в плотную волокнистую соединительную ткань.

Рис. 3. Электронная микроскопия эндотелия ушка левого предсердия пациента А. с синусовым ритмом (контроль).

На поверхности эндотелиоцита имеются микровиллы. Я — ядро, М — митохондрии, МВ — микровиллы (×28 000).

Fig 3. Electron microscopy of the left atrial appendage endothelium of the patient A. with sinus rhythm (control).

There are microvilli on the endotheliocyte surface. Я — nucleus, М — mitochondria, МВ — microvilli (×28 000).

У больных с длительно существующей ФП при электронной микроскопии в строении эндокарда ушка ЛП отмечены однотипные ультраструктурные нарушения различной степени выраженности всех слоев (рис. 4). Наибольшие изменения были отмечены в эндотелии и субэндотелиальной рыхлой соединительной ткани. Большая часть поверхности эндокарда была лишена эндотелиального покрова, а эндотелий на поверхности эндокарда был представлен преимущественно одиночно расположенными резко уплощенными эндотелиоцитами и небольшими фрагментами их цитоплазмы. В эндотелиоцитах наблюдались дистрофические изменения, которые сопровождались уменьшением содержания в цитоплазме органелл, набуханием митохондрий, расширением цистерн гранулярной цитоплазматической сети со сниженным количеством связанных с ее мембранами рибосом, появлением многочисленных тонофиламентов (элементы цитоскелета цитоплазмы), идущих в различных направлениях. На рис. 4 показан фрагмент из резко уплощенного, одиночно расположенного на поверхности эндокарда эндотелиоцита от ядросодержащей части до резко истонченного периферического участка цитоплазмы, окруженного прилежащей к нему отечной измененной субэндотелиальной рыхлой соединительной тканью. В последней наблюдали набухание структур и скопление жидкости с образованием под эндотелием полостей с отечной жидкостью. Эти изменения нарушали связь эндотелиоцитов с рыхлой соединительной тканью и приводили к их отслоению от поверхности эндокарда. В результате выраженного отека субэндотелиальной ткани большая часть поверхности эндокарда была представлена отечной рыхлой соединительной тканью и выглядела ровной. Скопление отечной жидкости во всех слоях эндокарда увеличивало его толщину. У отслоившихся эндотелиоцитов увеличивалось содержание в цитоплазме вакуолей, прогрессировали деструктивные изменения ядра и органелл. Несмотря на такие выраженные изменения в эндокарде, на его поверхности, лишенной эндотелия, скоплений фибрина, отслоенных эндотелиоцитов и лейкоцитарной инфильтрации не наблюдали. Отсутствовали в эндокарде и признаки восстановления эндотелиального покрова. Более подробное описание ультраструктуры эндокарда ушка ЛП у больных с ФП опубликовано нами ранее [5].

Рис. 4. Электронная микроскопия эндокарда ушка левого предсердия пациента А. с длительно существующей фибрилляцией предсердий.

Поверхность эндокарда лишена эндотелиального покрова (обозначено стрелками), отмечается отек субэндотелия. Э — уплощенный эндотелиоцит с деградацией органелл, СЭ — субэндотелий, Ф — фибробласт, ОЖ — отечная жидкость в субэндотелии, ПСТ — плотная соединительная ткань (×32 000).

Fig. 4. Electron microscopy of the left atrial appendage endocardium of the patient A. with long-standing atrial fibrillation.

Endocardial surface is devoid of endothelial covering (arrows), there is edema of subendothelium. Э — flattened endothelial cell with organelle degradation, СЭ — subendothelium, Ф — fibroblast, ОЖ — edematous fluid in subendothelium, ПСТ — dense connective tissue (×32 000).

Обсуждение

Тромбоэмболические осложнения остаются актуальной проблемой современной медицины, при этом справедливо указывается, что в их генезе ведущая роль принадлежит ФП. У пациентов с ФП опасность тромбообразования в ЛП чаще рассматривается с позиции эмболий артерий головного мозга, которые приводят к ОНМК и сопровождаются обширным повреждением головного мозга, частой инвалидизацией и высокой летальностью по сравнению с ОНМК другого генеза [6]. Эмболии других сосудистых бассейнов при ФП встречаются несколько реже. В частности, в исследовании ROCKET-AF у пациентов с ФП и средневысоким риском ОНМК (CHADS2≥2) риск эмболий аорты и артерий конечностей составил 0,2 на 100 пациентов в год [7]. Однако последствия последних могут быть не менее трагичными. Острая ишемия конечности при отсутствии ранней реваскуляризации может привести к развитию необратимых изменений конечности и сопровождаться высокой летальностью [8]. При этом эмболии магистральных артерий конечностей в литературе рассматриваются реже. Между тем только в РФ ежегодно регистрируются почти 7000 больных с эмболиями аорты и магистральных артерий конечностей с тенденцией к ежегодному росту этого показателя [9].

Опыт нашей клиники, где за последние 30 лет была оказана помощь 1807 больным с эмболиями аорты и магистральных артерий конечностей, показывает, что у 1604 (88,4%) пациентов эмболия была ассоциирована с ФП. Причем если до 2000 г. ФП встречалась у больных с эмболиями аорты и магистральных артерий конечностей в 85% наблюдений, то в последние десятилетия этот показатель превышает 92%. Анализ полученных данных показал основные тенденции эмболий аорты и магистральных артерий конечностей при ФП, наблюдаемые в последние годы. Среди больных доминируют пациенты с ФП неклапанной этиологии, почти 90% из них старше 60 лет. Значительно уменьшилась доля ревматических пороков сердца, острого инфаркта миокарда и постинфарктного кардиосклероза как фоновых заболеваний для развития ФП, и в то же время возросла доля пациентов с гипертонической болезнью. В общей структуре пациентов за последние 30 лет увеличилась частота тяжелой сопутствующей патологии: сахарного диабета почти в 2 раза, хронических заболеваний легких в 3 раза, хронических заболеваний печени и почек в 3 раза. Уменьшилась частота острых окклюзий крупных артериальных сосудов (аорта, подвздошные артерии), для которых характерно быстропрогрессирующее течение острой ишемии конечности. В то же время возросла частота поражения артерий небольшого диаметра, в частности, артерий верхних конечностей [10]. Отдельного внимания заслуживает тот факт, что среди рассматриваемой категории пациентов отчетливо наметилась тенденция к развитию множественных эмболий, часто — неоднократных [11]. В частности, за последние 30 лет доля больных, имевших клинически значимое ОНМК в анамнезе, возросла с 11,7 до 17,1%, а при изучении отдаленных результатов лечения повторные тромбоэмболические осложнения в различные артериальные бассейны регистрируются практически у каждого второго больного. Данные исследования ROCKET-AF с учетом бессимптомных форм говорят о большей частоте ОНМК при эмболиях аорты и магистральных артерий конечностей (68,1%) [7]. Все это свидетельствует о том, что при тромбообразовании в ЛП на фоне ФП эмболии сосудов большого круга кровообращения часто рецидивируют, а эмбологенная опасность сохраняется у этих пациентов до конца жизни.

Известно, что основным местом тромбообразования и источником кардиоэмболий при ФП является ушко ЛП. Чаще всего внимание исследователей при оценке риска спонтанного тромбообразования привлекает дисфункция эндотелия как один из ведущих протромбогенных факторов. Наличие дисфункции эндотелия оценивают по повышению уровня фактора Виллебранда и е-селектина [12]. Непосредственно морфология эндотелия ЛП при ФП остается малоизученной.

Полученные в нашем исследовании результаты изучения ультраструктуры ушка ЛП у больных с ФП дополнили некоторые звенья патогенеза внутрисердечного тромбообразования. Они свидетельствуют о развитии необратимых тромбогенно опасных изменений в эндокарде, которые непосредственно предрасполагают к пристеночному тромбообразованию: деградация эндотелиоцитов и десквамация эндотелия на фоне отека субэндотелиального слоя. В опубликованных ранее работах, посвященных этой проблеме, высказаны предположения о возможности десквамации эндотелия эндокарда у больных при ФП [2] и в эксперименте у крыс при сердечной недостаточности [13]. Однако механизм десквамации эндотелиоцитов от поверхности эндокарда в этих работах не описан. В работе Sharma S. и соавт. [14] при исследовании строения эндокардиальной поверхности ЛП у больных с ФП при помощи сканирующего электронного микроскопа отмечено, что она ровная, гладкая или слегка волнистая. Авторы высказали предположение о повреждении эндотелия, которое может способствовать появлению внутрисердечного тромба, без описания структурных изменений в его клетках. В другом исследовании изучали эндокард пациентов с ФП при помощи сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии [15]. Показаны увеличение его толщины, появление на его поверхности дефектов различной величины и инфильтрация моноцитами [15]. Описаны утолщение эндокарда и дегенерация коллагеновых волокон в нем у больных при ревматическом пороке сердца с ФП [16].

Проведенное нами исследование показало, что при ФП в эндокарде нарушаются основные факторы, от которых зависит нормальное функционирование эндотелия: отек субэндотелиальной ткани приводит к нарушению взаимодействия с ней эндотелиоцитов, их деструктивным изменениям и отслойке последних от эндокарда. Выявленные нарушения в виде отслоения эндотелиоцитов с фрагментами рыхлой соединительной ткани от эндокарда создают непосредственные предпосылки для местного тромбообразования и последующей тромбоэмболии в артерии большого круга кровообращения.

Протромбогенные изменения эндокарда ушка ЛП подтверждаются результатами световой микроскопии. У 4 из 67 пациентов обнаружены изменения эндотелия, характерные для перенесенного ранее тромбоза. Отсутствие этих изменений у остальных больных можно связать с проводимой ранее эффективной антикоагулянтной терапией.

Учитывая значимость местного замедления кровотока и турбулентности потока крови при расширении полости ЛП у больных с ФП (известного также как феномен «спонтанного контрастирования» при эхокардиографии (рис. 5)), становится понятным, что два из трех компонентов, необходимых для тромбообразования, согласно триаде Вирхова, постоянно присутствуют у пациентов с длительно существующей ФП. Более того, эти два компонента необратимы по своей сути, и с увеличением продолжительности ФП их значимость только возрастает. Отсюда становится понятным, почему антикоагулянтные препараты являются жизненно необходимыми для этих больных, а при их отмене значительно возрастает риск эмболий сосудов большого круга кровообращения. На фоне уже имеющегося разрушения эндотелия и местного замедления и турбуленции кровотока возникает местное тромбообразование на поверхности эндокарда ЛП с последующей фрагментацией тромба и его миграцией в артериальные сосуды большого круга кровообращения.

Рис. 5. Чреспищеводная эхокардиография у пациента Ф. с длительно существующей фибрилляцией предсердий.

Отмечается дилатация левого предсердия (ЛП), замедление и турбуленция кровотока в виде «спонтанного контрастирования» в его полости (показано стрелкой). ЛЖ — полость левого желудочка, Ао — восходящая аорта.

Fig. 5. Transesophageal echocardiography of the patient F. with long-standing atrial fibrillation.

Left atrium (ЛП) enlargement with deceleration and turbulence of blood flow in the form of «spontaneous contrasting» (arrow). ЛЖ — left ventricular cavity, Ao — ascending aorta.

Известно, что в настоящее время основой профилактики эмбологенных сосудистых осложнений при ФП является пожизненный прием антитромботических препаратов, чаще в таблетированных формах [17]. Их эффективность для предупреждения ОНМК и эмболий других сосудистых бассейнов большого круга кровообращения у больных с ФП в настоящее время не вызывает сомнения. Однако проблема предупреждения кардиоэмболий у больных с ФП далека от решения. По данным зарубежных исследователей, количество пациентов, принимающих назначенные им антикоагулянты через год после назначения, в лучшем случае составляет около 60% [18]. В нашей стране приверженность антикоагулянтной терапии пациентов с ФП в реальной клинической практике через год после назначения составляет не более 17% [19]. Ряд факторов вносят свой вклад в низкую приверженность пациентов пожизненной антикоагулянтной терапии: доступность препаратов, понимание пациентом цели их назначения и опасность их отмены, соблюдение регулярности приема, наличие сопутствующей патологии, возраст пациента, связанная с ФП когнитивная дисфункция и прочее [20], а также развитие клинически значимых кровотечений. Отмена антикоагулянтов при ФП увеличивает риск эмболий сосудов большого круга кровообращения, в первую очередь, сосудов головного мозга и магистральных артерий конечностей [21]. В исследовании ROCKET-AF показано, что при госпитализации пациентов с ФП по поводу эмболий аорты и магистральных артерий конечностей только 18% из них принимали антикоагулянты [7].

В настоящее время активно ведутся исследования по нефармакологическим путям предупреждения тромбообразования в ушке ЛП при ФП. Предлагаемые методы можно условно разделить на эпикардиальные и эндокардиальные способы «выключения» ушка ЛП. Эффективность эндокардиальных способов (эндоваскулярная имплантация окклюдера ушка ЛП) хорошо изучена за рубежом [22]. После имплантации окклюдера возможна безопасная отмена антикоагулянтов. К эпикардиальным способам относятся различные методики резекции ушка, его ушивание, перевязка или торакоскопическое клипирование [23]. Эффективность эпикардиальных методов в предупреждении эмболий большого артерий большого круга кровообращения, в частности, сосудов головного мозга в настоящее время однозначно не доказана [24]. Также до сих пор не ясно, возможна ли безопасная отмена антикоагулянтов после эпикардиальных процедур выключения ушка ЛП [25].

Проведенное нами исследование было посвящено лишь одному звену патогенеза формирования тромба в ЛП при ФП. Аутогенное повреждение эндотелия в ЛП, безусловно, значимо и важно, однако дилатация камер сердца, пристеночное замедление и турбулентность кровотока в них, гиперкоагуляция крови имеют не меньшее значение. Очевидно, что требуется продолжение исследований в данном направлении, итогом которых должно стать повышение эффективности существующих методов профилактики тромбоэмболических осложнений у больных с ФП.

Выводы

1. При длительно существующей ФП и дилатации ЛП развиваются необратимые прогрессирующие изменения эндокарда ушка ЛП в виде отека субэндотелиального слоя, деградации эндотелиоцитов и десквамации эндотелия, что является важной предпосылкой к местному тромбообразованию, последующей фрагментации тромба и артериальной эмболии.

2. ФП играет значимую роль в развитии артериальных тромбоэмболических осложнений в большом круге кровообращения; в настоящее время она диагностируется более чем у 90% больных с эмболиями аорты и магистральных артерий конечностей.

3. Проблема надежного и безопасного предупреждения эмболий сосудов большого круга кровообращения у пациентов с длительно существующей ФП в настоящее время сохраняет свою актуальность и требует комплексного системного подхода.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.