摘要
有限数量的慢性血栓栓塞性肺动脉高压(CTEPH)手术患者对肺动脉内膜切除术(PEA)难治性,并经历持久性肺动脉高压(PH)。
我们回顾性评估了9例持续PH患者(无效PEA (inPEA)组)和8例因远端CTEPH而移植的患者(noPEA组)的肺组织学。显微镜下观察到的特性与最近发展的仔猪CTEPH模型的组织学进行了比较。收集并分析inPEA组和noPEA组患者的介入前临床/血流动力学数据和病史。
小型肺动脉/动脉源,隔膜静脉和子宫前静脉的显着重塑,包括焦毛细管血管瘤,以及支气管系统性容器的显着肥大和扩大,是两组组织学中的主要模式。大多数发现在我们的猪CTeph模型中被复制。喷墨实验在所谓的小血管或微血管疾病中取消刺穿丰富的纹状体,以及人类和实验性CTeph的毛细血管支气管肺肺刺激。
微血管疾病部分原因是人和实验性CTEPH中毛细血管重塑,似乎与支气管 - 对肺静脉旋转有关。需要进一步的研究来临床上评估这一发现的功能重要性。
摘要
肺静脉和全身脉管系统在CTEP中有助于微血管疾病http://ow.ly/yGK4U
介绍
慢性血栓栓塞肺动脉高压(CTeph)是一种严重的疾病,如果未经治疗1].CTeph在近期肺动脉高血压分类的第四组中代表(前达纳点分类)[2,3.].该病症可能低估,因为临床症状可能会有所不同,并且对于CTEPH来说并不具体4].据报道,1-3.8%的急性肺栓塞幸存者在第一个栓塞事件的2年内开发CTeph [5,6].
肺内膜切除术(PEA)已取代肺移植,是目前治疗CTEPH患者的唯一治疗方法[7,8].然而,只有选定的患者有资格进行PEA,这取决于血栓栓塞残留物的手术可及性和潜在的共病[9].众所周知,肺动脉梗阻和继发性外周小肺血管重构(称为小血管疾病)最可能导致总肺阻力(TPR)升高[10,11].因此,由放射学评估的血管阻塞和血流动力学严重程度之间的差异是操作性的一个重要的附加标准:由于血管阻塞而无法解释的TPR过高的患者有较高的术后死亡率[11].据推测,豌豆后持续肺动脉高压(pH),这代表术后死亡率的主要原因,部分原因是手术移除无法进入的肺部微血管[12].
我们的研究解决了小血管疾病在CTEPH中的作用和重要性。为此目的,我们分析了CTEPH患者的组织学,临床,血液动力学和功能特征,豌豆或心脏肺移植治疗不可操作的CTEPH。在概念证据方法中,将来自人CTEPH组织学的观察与在我们机构最近建立的猪CTEPH模型的组织学相比[13,14].
材料和方法
病人
我们回顾性地审查了从1994和2010年间移植的17例CTEPH患者的临床资质数据和组织学样本,这些患者在豌豆和持续的pH(无效豌豆(INPEA)组)或由于主要是无法操作的CTEPH(Nopea组)之间。所有CTEPH病例都在跨学科在存在肺部学家,胸外科医生和放射科医师的跨学科会议期间进行预先讨论,并通过共识达成了关于豌豆可行性的最终决定。所有INPEA组患者都有远端阻塞性疾病,具有高肺部抗性,但被认为是可操作的。然而,Pea患者导致持续的pH与右心衰竭。所有但一名患者都有心肺援助作为紧急情况下的心肺移植桥。Nopea组患者最初认为无法操作,最终列出移植。临床数据显示在表1.
人类样本的组织学
采用常规光镜对所有患者的肺标本进行回顾性分析。在肺移植(n = 16)或尸检(n = 1)时系统采集肺组织,并最终包埋在石蜡中。5 μm厚的切片用苏木精-伊红或苏木精-伊红-藏红花染色,后者染色突出胶原/纤维化区域呈橙色。选取的样本进行弹性蛋白染色(兰耐朗格四色染色:细胞质/平滑肌为红色,纤维蛋白/红细胞为品红,胶原蛋白/纤维化为蓝色,弹性纤维为黑色,细胞核为棕色/黑色)。分析对应于半定量的基于评分的评估,使用前瞻性设计的评估表,包含几个组织学项目(表2和3.).每个项目的最终得分并没有被分类,而是显示为绝对值。由于对支气管动脉肥厚的评估仅在少数中心肺样本上可行,因此没有对该项目进行求和,结果以主要的半定量评估(评分0-III)表示。详情请参阅网上补充资料。
1例人CTEPH病例和猪CTEPH模型的墨水注射过程
对1例人类CTEPH病例、2例CTEPH动物和1例假动物的肺进行了检查离体墨水注射程序,以追踪重塑微血管的起源,并揭示系统性和肺部血管之间可能的分流。简单地说,绿墨水在肺门水平注入主肺静脉,蓝墨水在肺门水平(人肺)或主动脉水平口部(猪模型)注入支气管动脉。详情请参阅网上补充资料。
猪CTEPH模型
我们研究了10头体重21±3公斤的大白仔猪。本研究遵循了国家医学研究协会制定的《实验动物护理原则》,并获得了我们当地动物实验伦理委员会的批准。这些小猪被随机分成两组,每组5只。如前所述,实验CTEPH组在10周内诱导栓塞后PH [13,14].详情请参阅网上补充资料。
猪样本的组织学/形态测定学
牺牲后,收集所有动物的肺部,提交成总解剖和组织学(Haematyxylin-eosin-杯染色杯),并最终通过光学显微镜分析。左肺(结扎,完全闭塞),右下叶(部分,渐进式闭塞)和右上叶(非闭塞区域)定义和分化为感兴趣的组织学区域。结果与假手术控制的左肺进行了比较。在每个CTEPH动物的每个感兴趣区域和从所有假动物的左肺的一个载玻片上进行形态测量。详情请参阅网上补充资料。
统计分析
数据以平均值±表示扫描电镜除非另有规定。根据变量类型,采用t检验或卡方检验对组间人口统计学和医学特征进行比较。采用单因素方差分析和Tukey检验后分析比较仔猪组织学形态计量学数据。当p值<0.05时,被认为是显著的有差异。采用Graphpad Prism 6 (Graphpad Software, San Diego, CA, USA)进行统计分析。
结果
CTEPH的人口学特征和病史
患者的所有人口统计学特征见表1.两组除了纽约心脏协会(NYHA)级别(NYHA)级别和植入心血管装置(ICD)使用的病史外,两组都具有类似的特征。实际上,所有患者都是患有术前肺抗性水平的患者的高危患者手术和6分钟步行距离(6MWD)。值得注意的是,再生群落包括更多的NYHA级患者,而Inpea组介绍了更多患者患有无效外科手术的危险因素(ICD使用)。
人CTEPH的临床,血液动力学和肺功能特征
NYHA功能分级、6MWD、肺功能检查及血流动力学参数结果见表1.
人体cteph的组织学特征
总结了基于肺部样品的得分组织学评价,总结了表2和3..两组患者最显著的特征是绝大多数毛细血管前的动脉偏心性内膜纤维化。有组织的血栓病变,或所谓的滤过样病变,经常出现。小隔前小静脉和大隔静脉内膜纤维化多见,inPEA组9例中7例均为内膜纤维化,noPEA组8例均为内膜纤维化。9例pea和8例非pea患者中有7例出现所谓的肺毛细血管瘤样病变的间质重塑。所有病例均表现为全身支气管动脉和血管血管的肌肉肥大和扩张。典型的组织学表现如下图1- - - - - -3..
inPEA组1例患者墨水注射实验显示支气管周围系统血管和微血管充盈呈蓝色和绿色(图4)并突出显示小支气管静脉和小叶静脉内的肺静脉之间的直接连接(图4 b).在肌肉型周围肺动脉中观察到蓝绿混合墨水显示偏心内膜纤维化(图4摄氏度),以及较大的弹性型肺动脉有组织栓塞内再通血管(图4 d).在小叶间隔内重塑的肺静脉中发现绿色墨水(图4 e)及隔前小静脉(图4 f),以及重塑的微血管,证明是后毛细管小静脉(无花果。4G和H.).与充满绿色墨水的微血管相邻的肺泡毛细血管缺乏明显的墨水标记,排除了毛细血管前小动脉逆行充血的可能性。
实验猪CTeph的血液动力学特征
CTEPH组肺动脉压平均值(30.4±3.5)高于假手术组(30.4±3.5)与14±1毫米汞柱;p = 0.001)和TPR(503±45)与336±21达因·s·厘米−5;p = 0.01)。血液动力学的结果总结在表4..
实验CTeph的组织学特征
CTEPH组5头仔猪的组织学结果相似。与假手术组相比,除了前面描述的梗阻性血管病变,以及肌肉型肺动脉通畅区重构[13], CTEPH组左肺间隔静脉重构严重,右下叶间隔静脉重构程度较低(无花果。5A).静脉病变包括闭塞内膜纤维化和动脉化。微血管(visterioles或Vistules <50μm的肌肉重塑在CTeph左肺和CTeph右下叶中的比例下降存在于CTeph右上瓣和假动物中不存在(无花果。5B.).在所有CTEPH动物的左肺和右下叶中,肌肉肥厚和支气管动脉和血管扩张的情况令人印象深刻,而且比例同样下降,而右上叶和假动物的肺没有显示出这种模式(无花果。5C).
在两个CTEPH动物和一个假动物的肺门静脉注射绿色墨水和支气管动脉注射蓝色墨水后,我们发现很大一部分重塑/肌肉化的微血管是静脉起源(小静脉)。此外,大的重塑/动脉化的隔膜血管(解剖学上的静脉)充满绿色或蓝色墨水。肺静脉绿色注射直接导致大量支气管静脉绿色充盈,肺泡毛细血管未见明显充盈,提示系统血管与肺静脉之间存在分流(无花果。6).
讨论
患者的研究
肺栓塞和/或深静脉血栓(DVT)的发生是公认的诊断CTEPH的标准,也是可手术和近端疾病的预测因素。然而,大多数已发表的系列报道称,CTEPH患者过去有肺栓塞或DVT病史的比例小于50% [15- - - - - -17].如p所示epke -Z阿坝et al。[18[欧洲登记处的最后一份报告表明,这些患者的肺栓塞和DVT历史的令人惊讶的高率(分别为74.8%和56.1%),可能是由于参与中心的血栓栓塞的意识增加了。我们的学习评论了来自17例CTEPH患者的图表,他们经历了无效的豌豆或接受远端无法操作疾病的移植。由于所有患者都是手术的候选人候选人(例如豌豆),我们可能选择了患有主要的微血管疾病和近端阻塞病变的患者。因此,肺栓塞历史的低发生率与我们本研究的选择标准一致(表1).
两组两组都代表了高危患者手术,肺部抗性> 900··S·厘米−5,6MWD <350米,NYHA III或IV,缺乏血栓栓塞疾病过去的历史和/或使用ICD。两组的手术风险很高,但鉴于NYHA地位,再生小组群体较高。
人体组织学中的结果
我们报告CTEPH患者的肺样本累及远端肌肉型肺动脉和微血管,明显的静脉重塑和血管瘤样灶。我们的研究结果表明,外周毛细血管前和更令人惊讶的是,毛细血管后的血管系统也有致病作用。我们将我们的发现与最近建立的猪CTEPH模型进行了比较,并报告了CTEPH小血管疾病中显著的静脉累及,与支气管肺分流增加相关。
肺动脉
弹性型大动脉的经典血栓栓塞重建已被报道与手术无法到达的远端肺小血管的继发性血管病变相关[12].这种所谓的小血管疾病是一种慢性的,如果不是进行性的特征,这可能是CTEPH患者没有任何可检测到的继发性栓塞事件时PH升高的原因[12,19,20.].此外,超出手术可及范围的小外周血管重塑可能是PEA术后PH持续升高的主要原因[7].事实上,我们发现所有经分析的CTEPH患者的肺均显示外周动脉重构。内膜偏心性纤维增厚是最常见的组织学项目,在所有外周区域的切片上均可见(表2和3.).在他们对31例CTEPH患者的描述性分析中,M奥泽和Bloor[10]也有报道称,外周肌动脉最显著的组织学特征是内膜偏心性增厚,其次是同心性内膜增厚。与M奥泽和Bloor[10,在我们的研究中没有发现丛状病变的明显证据。过去,丛状病变并不总是被认为是CTEPH的一个特征[21].然而,其他研究小组也报道了CTEPH以及几种形式的肺动脉高压(PAH)中存在此类病变,对此的讨论仍存在争议[10,22,23].
肺静脉和毛细血管
我们的组织学研究结果表明毛细血管后肺血管的涉及。当存在时,在大多数载玻片上观察到纤维病变,但强度是中等的,并且没有达到肺静脉闭塞疾病(PVOD)中静脉重塑的重要性/优势。最重要的是,喷墨实验突出了绿色的多种小通常改造的微血管,将其揭开为Visules并表明CTEph相关的小血管疾病中的肺血清受累(无花果。4).我们的弹性蛋白染色和微血管平滑肌细胞免疫组化实验证实了这一推论(无花果。3.).应概述,与血液相比,染料的柔和喷墨和粘度升高的组合,防止了毛细血管填充了逆行时尚。因此,可以排除通过具有绿色墨水的毛细管通过毛细管的显着回填。所描述的处理和染料性质可能还负责分流前的血管中的显着油墨浓度,并且仅在旋转点之外的肺动脉和蓝色墨水中的绿色墨水被视为非常小的量。存在毛细血管血管仔病变的地区,尽管不像PVOD中的情况一样经常遇到。值得注意的是,与PVOD相比,这些病灶的分布不同:我们观察到与显示有组织动脉血栓栓塞梗阻的细分或副段肺动脉的密切性状关联。相比之下,PVOD的特征在于血管分离症状焦点的实质内斑块分布,无论较大的动脉都是[24].据我们所知,这种静脉和毛细血管模式首次在人类CTEPH中被描述。
肺内的系统性血管
inPEA组和noPEA组肺均有明显的支气管血管和血管管腔肥大。支气管周围动脉肌增厚,全身动、静脉均增大。在我们的墨水注射病例中,我们发现支气管系统血管被蓝色或绿色标记。我们的实验证实了已知的事实:支气管血管直接连接毛细血管后的肺血管[25].然而,我们的墨水实验说明了大(绿色)支气管/肺静脉局部在支气管的外膜内,直接与(蓝色)支气管动脉相邻。我们没有感知开发的“支气管毛细血管床”,这可能表明连接在支气管式动脉瘤和肺静脉之间或多或少地之间的直接连接/吻合,这在必要时才显着增加和高度稳定的功能,例如支气管动脉肥大。有组织肺动脉栓塞内的再通血管,以及内膜偏心性纤维化的外周肺动脉,显示绿色和蓝色墨水混合,表明不仅全身动脉和肺动脉之间有直接联系,而且后者和肺静脉之间也有直接联系。换句话说就是肺动静脉分流虽然我们不会广泛地讨论这一点,因为这些发现在我们的分析中很少,但这种现象已经在人类和动物的运动条件下显示出来[26- - - - - -28].全身支气管动脉肥大和增大的模式在CTEPH中是众所周知的[25,29].据推测,梗阻后肺动脉压力的降低和支气管动脉与肺动脉之间压力梯度的最终增加可能导致预先存在的支气管肺动脉吻合口的开放[30.,31].有趣的是,J.ohnsonet al。[32]报道了持续空气栓塞肺动脉主动脉导致PH升高的绵羊的肺静脉肌化数量显著增加,肺静脉壁厚度增加。作者还发现连续空气栓塞第12天小支气管血管体积密度比对照组增加[32].由于支气管动脉分支和毛细血管前肺小动脉之间以及支气管动脉和肺静脉之间的吻合在过去已经被描述过,因此可能对毛细血管后血管和毛细血管网络本身产生直接的全身影响[25,33,34].在这方面,具有肺部静脉低压系统的全身高压升高的前所未有的定量显着联系将解释静脉壁隔室的广泛反应,包括媒体和内部纤维化增厚的肌肉酶,以及A毛细管网络的连续充血性反应,最终导致毛细血管增殖。此外,在毛细血管床内重塑,但也可以是毛细血管前动脉的肌肉增厚可以部分地是由于先前描述的支气管肺动脉吻合术的开口。这种机制的局灶性分布,由动脉栓塞闭塞引发,并且在闭塞肺动脉附近发生,将响应于局灶性,不成比例的强烈的压刺刺激的病理血管壁反应。该提出的机制示意性地概述图7.
猪组织学中的结果
在左肺和右下叶内,所有CTEPH动物(n = 5)显示出重要的肌肉肥大,增大和增加的支气管动脉和vasa vasorum。微血管的肌肉酶不断存在,同时仅均在右上叶和假对照中存在。假动物肺的群体比较,右上叶的CTEPH动物(无闭塞),右下叶(部分和渐进式闭塞)和左肺(Latigation,第1天的结扎,完全闭塞)显示有关肺静脉度的显着差异重塑,支气管动脉肥大和微血管肌肉发作,表明这三种血管变化的功能齐全。这三个形态学参数的变化的峰值似乎是通过连接的总肺动脉闭塞面积,而通过反复栓子的部分和逐渐闭塞产生相同的修饰,但在较小程度上。至少用于支气管动脉重塑的这种观察,符合来自S研究的发现himizuet al。[29],从59例CTEPH患者的计算断层造影血管造影的回顾性分析表明,与细分水平的阻塞相比,支气管动脉的横截面积与血栓栓密材料的中心程度相关。他们还将CTEPH组与患有PAH(良好分类第1组)的16名患者进行比较,并发现与PAH的CTEPH患者的支气管动脉总面积显着增加。然而,检测到远端(节段)型CTEPH和PAH之间的支气管动脉总面积没有显着差异。有趣的是,24例CTEPH组接受豌豆和21名患者最终提交给豌豆后计算断层造影血管造影,表明支气管动脉总面积显着降低。这些结果反映了我们的实验发现血栓栓塞障碍症之间的阳性相关性和支气管动脉的肥大。此外,它们说明了CTEPH中支气管动脉肥大的可逆性。
此外,在实验水平上已经表明,新生羔羊的左肺动脉结扎导致1-3年后,沿着支气管分支的全身支气管血管系统肥大,形成致密的血管丛,最终充满肺毛细血管[35].解剖分析是通过宏观观察支气管动脉树型。我们对仔猪的观察证实了这些关于支气管血管肥大的结果,甚至早在左肺动脉结扎10周后。重要的是,我们的肺静脉逆行注射绿墨水没有通过肺泡毛细血管网,而是直接进入支气管静脉,表明支气管血流和肺静脉之间存在未经过滤的联系。最近一项使用明胶微球对麻醉绵羊进行超声造影的研究证实了这一观察结果[36].根据他们的观察,P纵火et al。[36推断在肺泡毛细血管之外存在连接支气管循环和肺静脉循环的支气管肺吻合口。这些观察结果值得注意,因为C哈兰et al。[37实验表明,到迄今为止,支气管动脉血滴的主要部分流入肺循环,仅在右心脏系统上系统性地返回约13%。因此,可以想到由于系统性至毛细血管毛细血管毛细血管囊肿引起的对肺静脉的显着影响。实际上,这种机制将解释我们猪模型中所有三种形态参数的紧密相关性:由于支气管动脉流动/肥大增加,增加静脉和微血管重塑。
此外,在我们的猪模型中,我们发现支气管动脉特异性蓝色墨水填充在直接附近的小叶隔膜内的大型肌肉大小肠内填充绿色墨水肺部隔静脉,以及内脏胸膜下方。后一种观察结果与C研究结果进行了证实哈兰和Carvalho[35在他们的左肺动脉结扎模型中,他们描述了供应脏胸膜的血管增大,脏胸膜部分直接连接供应末端气道的支气管血管。这一发现特别有趣,因为在正常的人肺中支气管动脉并不位于小叶间隔内;后者包括肺静脉和淋巴管[34,38].因此,在这种情况下,可以假定肺或支气管的隔膜静脉动脉化。虽然在一些猪肺区域存在充血和轻度肺泡间隔增厚的迹象,但我们在CTEPH模型中没有发现完全生长的毛细血管瘤样区域。与人类CTEPH差异的原因可能在于我们的模型缺乏真正的慢性,因为所有的仔猪都是在10周后被处死的。
结论
我们对人类CTEPH的研究,包括与最近开发的猪模型的组织学比较,证实了PEA术后不能手术的患者或PH持续存在的患者肺部小血管或微血管疾病的重要性。我们最近发现了毛细血管后肺静脉腔室在CTEPH相关的小血管疾病中的重要作用,并能够在实验猪CTEPH中复制这些修饰。事后剖析在一个人CTEPH病例和我们的模型中,墨水注射程序使我们能够真正地将毛细血管后静脉重塑与肥厚的全身支气管血管系统连接起来。我们的结论是,支气管肺静脉分流是存在的,并可能是重要的病理生理的人CTEPH。为了进一步证实这一怀疑,并最终开发出可以量化微血管疾病的影像学工具,还需要进行前瞻性研究体内.
脚注
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- 收到了2013年9月27日。
- 接受2014年6月13日。
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