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)。
我们回顾性评估了从持续的pH(无效豌豆(INPEA)组)的九名患者提供的肺组织学,并从豌豆(Nopea组)移植到远端CTEPH中的八名患者。将显微镜观测的特异性与仔猪最近开发的CTEPH模型的组织学进行了比较。收集并分析了inpea和Nopea组患者的前介入性临床/血液动力学数据和病史。
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。
微血管疾病部分是由于人类和实验性CTEPH中的毛细血管重建,似乎与支气管-肺静脉分流有关。需要进一步的研究来临床评估这一发现的功能重要性。
摘要
肺静脉和全身血管系统可导致CTEPH的微血管疾病http:///wly/ygk4u.
介绍
慢性血栓栓塞性肺动脉高压(CTEPH)是一种严重的疾病,如不治疗可危及生命[1].CTEPH是最近Nice肺动脉高压分类(前Dana Point Classification)的第四组[2,3.].这种情况可能被低估了,因为临床症状可能有所不同,而且对CTEPH并无特异性[4].据报道,1-3.8%的急性肺栓塞幸存者在第一次栓塞事件发生后2年内发生CTEPH [5,6].
肺子宫切除术(豌豆)取代了肺移植,是今天唯一的CTEPH患者的治疗方法[7,8]然而,只有选定的患者才有资格接受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
我们回顾性分析了17例CTEPH患者的临床资料和组织学样本,这些患者在1994年至2010年期间在PEA和持续性PH(无效PEA(inPEA)组)或主要因CTEPH不能手术(noPEA组)后移植所有的CTEPH病例都是在肺科医生、胸外科医师和放射科医师的指导下进行的跨学科会议上讨论的,并且关于PEA可行性的最终决定已经达成共识。所有的PENA组患者都有远端阻塞性疾病,具有较高的肺阻力,但被考虑。ed为可手术。然而,PEA导致持续性PH伴右心衰。除一名患者外,所有患者均接受了心肺辅助,作为紧急情况下心肺移植的桥梁。noPEA组患者最初被认为无法手术,最终被列入移植名单。临床数据如所示表格1.
人体样本的组织学
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
处死后,收集所有动物的肺,进行大体解剖和组织学(苏木精-伊红-藏红花染色),最后用光镜分析。左肺(结扎,完全闭塞),右下叶(部分,进行性闭塞)和右上叶(非闭塞区域)被定义为感兴趣的组织学区域。结果与假手术对照组的左肺进行了比较。在每个CTEPH动物的每个感兴趣区域的一张切片上进行形态学测量,在所有假动物的左肺的一张切片上进行形态学测量。详情请参阅网上补充资料。
统计分析
数据显示为平均值±扫描电镜除非另有说明。根据变量类型,使用t检验或卡方检验对各组之间的人口统计学和医学特征进行比较。使用ANOVA单向和Tukey后检验分析对仔猪组织学的形态计量数据进行比较。当p值<0.05时,认为差异显著。统计分析使用Graphpad Prism 6(美国加利福尼亚州圣地亚哥Graphpad软件)执行is。
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格1.除术前纽约心脏协会(NYHA)等级和植入心血管装置(ICD)使用病史外,两组患者的特征相似。事实上,考虑到术前肺阻力水平和6分钟步行距离(6MWD)缩短,所有患者均为手术高危患者值得注意的是,noPEA组包括更多的NYHA IV级患者,而inPEA组有更多的患者存在无效手术(ICD使用)的风险因素。
人CTEPH的临床、血流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格1.
人类CTEPH的组织学特征
inPEA组和noPEA组肺标本的基于评分的组织学评估总结在表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),并突出小叶间隔内支气管小静脉与肺静脉之间的直接联系(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)在间隔前小静脉中(图4 f),以及改造的微血管,其被证明是毛细血管静脉(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的血流动力学特征
CTEPH组肺动脉压平均值(30.4±3.5)高于假手术组(30.4±3.5)对14±1毫米汞柱;p = 0.001)和TPR(503±45)对336±21 dyn·s·cm−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(图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(图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(图5度).
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(图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所述epke -Z阿坝等[18.]的最新报告显示,这些患者的肺栓塞和DVT史发生率高得惊人(分别为74.8%和56.1%),这可能是因为参与中心对血栓栓塞的认识增加。我们的研究回顾了17例CTEPH患者的图表,这些患者经历了无效的PEA或因远端无法手术的疾病而接受了移植。由于所有病人都不适合做手术(如。PEA),我们可能选择了以微血管疾病为主、近端梗阻性病变较少的患者。因此,肺栓塞史的低发生率符合我们本次研究的选择标准(表格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 m, NYHA III或IV,既往无血栓栓塞病史和/或使用icd。两组患者手术的风险都很高,但考虑到NYHA状态,noPEA组的风险更高。
人类组织学的发现
我们报告患有远端肌肉型肺动脉和微血管的涉及,从CTEPH患者肺样本中发出静脉重塑和肺原鼠样焦点。我们的研究结果表明外周毛细血管毛细血管毛细血管毛细血管毛细血管血管系统的致病贡献。我们将研究结果与最近建立的CTEPH的猪模型进行了比较,并报告了与增加的支气管扩张血管分流的CTEPH的所谓小血管疾病的显着血清受累。
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.)在对31例CTEPH患者的描述性分析中,M奥泽和B地下室[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B地下室[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,这种静脉和毛细管图案首次在人CTEPH中描述。
肺内全身血管
来自Inpea和Nopea组的所有肺部都发出了支气管血管和vasa vasorum的肥大。Peri-支气管动脉显示出肌肉增厚,并扩大了全身动脉和静脉。在我们的墨水注射的情况下,我们发现支气管系统性容器以蓝色或绿色突出显示。我们的实验证实了已知的内容:支气管血管直接连接到毛细血管后肺血管[25].然而,我们的墨水实验表明,大(绿色)支气管/肺静脉位于支气管外膜内,直接毗邻(蓝色)支气管动脉。我们没有发现发育良好的“支气管毛细血管床”,这可能表明这些连接或多或少类似于支气管小动脉和肺静脉之间的直接连接/吻合,只是在必要时才显著增加和高度功能性,如。支气管动脉肥大。有组织肺动脉栓子内的再通血管,以及显示偏心内膜纤维化的周围肺动脉,显示绿色和蓝色墨水混合,表明不仅体动脉和肺动脉之间存在直接联系,而且体动脉和肺静脉之间也存在直接联系,换句话说,肺动静脉分流术。虽然我们不会广泛讨论这一点,因为这些发现在我们的分析中很少出现,但这种现象已经在运动条件下的人类和动物身上得到了证实[26- - - - - -28].系统支气管动脉的肥大和扩大的模式在CTEPH中是众所周知的[25,29].据推测,阻碍后肺动脉压力降低以及支气管动脉和肺动脉之间的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术的开放[30,31].有趣的是,我奥森等[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.
猪组织学发现
在左肺和右下叶,所有CTEPH动物(n = 5)均表现出重要的肌肉肥厚,支气管动脉和血管血管增多和增多。微血管肌肉化经常出现,而在右上叶和假对照中仅零星出现。假手术动物肺、CTEPH动物右上叶(无闭塞)、右下叶(部分及进行性闭塞)、左肺(结扎、第1天完全闭塞)组间比较,肺静脉重塑程度差异有统计学意义。支气管动脉肥大和微血管肌化,提示这三种血管变化的功能一致。这三种形态参数的变化峰值出现在结扎后的全肺动脉闭塞区域,而部分和进行性闭塞通过反复栓塞产生相同的变化,但程度较小。这个观察,至少对于支气管动脉重塑,与Shimizu等[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].通过宏观观察支气管动脉树铸造进行解剖学分析。我们对年轻仔猪的观察结果有关于支气管血管的肥大的结果,即使早在肺动脉连接后10周。重要的是,我们的肺部静脉逆行注射绿色油墨未通过肺泡毛细管网络,但直接进入支气管静脉,表明支气管血流和肺静脉的未过滤连接。通过最近使用明胶微旋钮进行回声对比的近期对麻醉绵羊的回声研究认可的观察。36].根据他们的观察,P纵火等[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哈兰等[37]的研究表明,到目前为止,大部分支气管动脉血液流入肺循环,只有大约13%的血液系统地返回右心。因此,由于全身和肺毛细血管后吻合,血流对肺静脉的显著影响是可以想象的。事实上,这一机制可以解释在我们的猪模型中所有三个形态学参数的密切相关性:由于支气管动脉流量的增加/肥厚,静脉和微血管重构的增加。
此外,在我们的猪模型中,我们发现支气管动脉特异性的蓝墨水填充在小叶间隔内的大型肌化血管中,这些血管位于绿色墨水填充的肺间隔静脉附近,以及内脏胸膜下方。后者的观察结果与C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。事后剖析在一例人类CTEPH病例和我们的模型中,墨汁注射程序允许我们将毛细血管重建后的血管重建与肥大的全身支气管血管系统连接起来。我们得出结论,支气管肺静脉分流存在,并且可能在人类CTEPH的病理生理学中具有重要意义。需要进行前瞻性研究为了进一步证实这一怀疑,并最终开发可量化微血管疾病参与程度的成像工具在活的有机体内.
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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