Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,252

РОЛЬ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ГЛАДКОМЫШЕЧНЫХ КЛЕТОК ДЕТРУЗОРА И ПРЕДСТАТЕЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗЫ В РАЗВИТИИ ГИПЕРАКТИВНОГО МОЧЕВОГО ПУЗЫРЯ

Лушникова Е.Л. 1 Непомнящих Л.М. 1 Неймарк А.И. 1 Исаенко В.И. 1 Молодых О.П. 1 Колдышева Е.В. 1 Жук А.Г. 1 Лихачев А.Г. 1
1 НИИ региональной патологии и патоморфологии СО РАМН, Новосибирск
Изучен характер структурной реорганизации гладкомышечных клеток детрузора гиперактивного мочевого пузыря и предстательной железы при ее доброкачественной гиперплазии. Показано, что ремоделирование гиперактивного детрузора и предстательной железы в значительной степени обусловлено дистрофически-атрофическими изменениями и элиминацией гладкомышечных клеток с развитием компенсаторной гипертрофии сохранившихся клеток и заместительным диффузным или очагово-диффузным фиброзом. К важной патоморфологической особенности гиперактивного мочевого пузыря относится очаговая или диффузная лимфоцитарно-плазмоцитарная инфильтрация всех оболочек детрузора. Эти изменения коррелируют с выраженным ремоделированием гландулярного и фиброзно-мышечного слоев предстательной железы. В детрузоре гиперактивного мочевого пузыря и предстательной железе при доброкачественной гиперплазии выделены стереотипные формы внутриклеточной реорганизации гладкомышечных клеток, которые отражают как компенсаторно-приспособительные реакции (гипертрофированные клетки с малоизмененной ультраструктурой), так и типы повреждений гладкомышечных клеток («темные» клетки с высокой электронной плотностью и «светлые» клетки с выраженным лизисом миофиламентов и дискомплексацией органелл). Установленные типы внутриклеточной реорганизации гладкомышечных клеток гиперактивного детрузора и предстательной железы могут быть использованы в качестве критериев выраженности ремоделирования мочевого пузыря.
гиперактивный мочевой пузырь
доброкачественная гиперплазия предстательной железы
патоморфология
ультраструктура
1. Аляев Ю.Г., Гаджиева З.К., Петровский Н.В. Гиперактивный мочевой пузырь у пациентов с инфравезикальной обструкцией, обусловленной аденомой предстательной железы // Урология. – 2010. – № 6. – С. 10–15.
2. Неймарк А.И., Неймарк Б.А., Клыжина Е.А., Батанина И.А. Особенности микроциркуляции мочевого пузыря у женщин с гиперактивным мочевым пузырем // Урология. – 2010. – № 6. – С. 28–29.
3. Непомнящих Л.М. Регенераторно-пластическая недостаточность сердца: Молекулярно-биологические механизмы и морфологические основы // Арх. патол. – 2007. – Вып. 3. – С. 3–12.
4. Непомнящих Л.М., Бакарев М.А. Морфогенез метаболических повреждений скелетных мышц: Стратегия ограничения повреждения // Вестн. РАМН. – 2009. – № 7. – С. 13–19.
5. Пушкарь Д.Ю., Раснер П.И. Опыт применения холинолитиков в лечении больных с аденомой предстательной железы с симптомами нижних мочевыводящих путей // Урология. – 2011. – № 2. – С. 80–85.
5. Andersson K.-E., Arner A. Urinary bladder contraction and relaxation: physiology and pathophysiology // Physiol. Rev. – 2004. – Vol. 84. – P. 935–986.
6. Chang S., Gomes C.M., Hypolite J.A. et al. Detrusor overactivity is associated with downregulation of large-conductance calcium- and voltage-activated potassium channel protein // Am. J. Physiol. Renal Physiol. – 2010. Vol. 298. – P. F1416–F1423.
7. DiSanto M.E., Stein R., Chang S. et al. Alteration in expression of myosin isoforms in detrusor smooth muscle following bladder outlet obstruction // Am. J. Physiol. Cell Physiol. – 2003. – Vol. 285. P. C1397–C1410.
8. Fisher S.A. Vascular smooth muscle phenotypic diversity and function // Physiol. Genomics. – 2010. – Vol. 42A. – P. 169–187.
9. Fry C.H., Sui G.P., Severs N.J., Wu C. Spontaneous activity and electrical coupling in human detrusor smooth muscle: implications for detrusor overactivity? // Urology. – 2004. – Vol. 63 (Suppl. 1). – P. 3–10.
10. Imamura M., Negoro H., Kanematsu A. et al. Basic fibroblast growth factor causes urinary bladder overactivity through gap junction generation in the smooth muscle // Am. J. Physiol. Renal Physiol. – 2009. Vol. 297. – P. F46–F54.
11. Li L., Jiang C., Hao P. et al. Changes of gap junctional cell-cell communication in overactive detrusor in rats // Am. J. Physiol. Cell Physiol. – 2007. – Vol. 293. P. C1627–C1635.
12. Sacco E., Bientinesi R., Marangi F. et al. Overactive bladder syndrome: the social and economic perspective // Urologia. – 2011. – Vol. 78. – P. 241–256.
13. Yoshida M., Masunaga K., Nagata T. et al. The forefront for novel therapeutic agents based on the pathophysiology of lower urinary tract dysfunction: pathophysiology and pharmacotherapy of overactive bladder // J. Pharmacol. Sci. – 2010. – Vol. 112. – P. 128–134.
14. Zhang E.Y., Stein R., Chang S. et al. Smooth muscle hypertrophy following partial bladder outlet obstruction is associated with overexpression of non-muscle caldesmon // Am. J. Pathol. – 2004. Vol. 164. P. 601–612.

Синдром гиперактивного мочевого пузыря (ГАМП) характеризуется ургентными позывами к мочеиспусканию с недержанием мочи или без него, учащенным мочеиспусканием и ноктурией, что значительно снижает качество жизни пациентов [2, 9, 13]. У мужчин одной из ведущих причин возникновения ГАМП считается обструкция нижних мочевых путей при доброкачественной гиперплазии предстательной железы (ДГПЖ) [1]. В то же время взаимосвязь между ГАМП и простатической обструкцией мочевых путей до настоящего времени остается недостаточно изученной. Длительные наблюдения (свыше 10 лет) за пациентами показали, что тяжесть симптомов ГАМП с возрастом ухудшается, хотя обструкция при этом может не усиливаться [6]; примерно у 40% мужчин нарушения мочеиспускания сохраняются после оперативного устранения обструкции мочевых путей [1]. Степень дисфункции и ремоделирования мочевого пузыря при ДГПЖ может значительно варьироваться, однако в настоящее время отсутствуют достаточно надежные и информативные клинические критерии для оценки выраженности такого ремоделирования.

При изучении патофизиологических механизмов ГАМП в последнее время особое внимание уделяется системным и местным нейрональным нарушениям, иммунным сдвигам, дисфункции гладкомышечных клеток (ГМК) детрузора. В то же время следует отметить, что характеристике структурно-функциональных изменений ГМК мочевого пузыря и предстательной железы (ПЖ) при разных патологических процессах уделяется мало внимания. ГМК при ДГПЖ практически не бывают объектом самостоятельного исследования, что не позволяет судить о вкладе разных вариантов их структурно-функционального ремоделирования в развитие патологии нижних мочевых путей. Неудовлетворительные результаты лечения ГАМП связаны с недостаточным пониманием структурно-функциональных изменений нижних мочевых путей у больных с ДГПЖ и, как следствие, выбором неадекватных подходов к лечению.

Цель исследования - изучить основные типы повреждений и ремоделирования ГМК детрузора и ПЖ при ГАМП на фоне ДГПЖ.

Материал и методы исследования

Образцы ПЖ и детрузора (размерами 0,5-1,0 см), полученные в диагностических целях у 87 пациентов с ДГПЖ (средний возраст 66,3 ± 0,6 лет), фиксировали в 10%-м нейтральном формалине, заключали в парафин, срезы окрашивали гематоксилином и эозином, по ван Гизону. Все исследования выполнены с информированного согласия пациентов и в соответствии с этическими нормами Хельсинской декларации (2000 г.).

Для получения полутонких и ультратонких срезов образцы фиксировали в 4%-м параформальдегиде, постфиксировали в 1%-м четырехокиси осмия, после дегидратации заливали в смесь эпона и аралдита. Полутонкие и ультратонкие срезы получали на ультратомах LKB III и Leica ULTRACUT EM UC7 (Leica, Германия). Полутонкие срезы окрашивали азуром II, ультратонкие - контрастировали уранилацетатом и цитратом свинца. Парафиновые и полутонкие срезы исследовали в универсальном микроскопе Leica DM 4000B, фотографировали с помощью цифровой камеры Leica DFC320 с использованием компьютерной программы Leica QWinV3. Ультратонкие срезы анализировали в электронном микроскопе JEM1400 (Jeol, Япония) при ускоряющем напряжении 80 кВ, фотографировали с помощью цифровой камеры Veleta при использовании программного обеспечения iTEM (Olympus, Япония, Германия).

С помощью тестовой решетки (256 точек) оценивали объемную плотность соединительной ткани, ГМК, их ядер. Количественные данные сравнивали с образцами мочевого пузыря, взятыми при аутопсии из аналогичных с прижизненными исследованиями локализаций у 12 мужчин (средний возраст 67,5 ± 0,8 лет), умерших от различных причин и не имевших ДГПЖ. Количественные данные обрабатывали с помощью компьютерной программы SPSS. Для анализа межгрупповых различий применяли t-критерий Стьюдента; значимыми считали различия при p < 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

У больных ДГПЖ выявлялись симптомы ГАМП: поллакиурия (более 8 микций за сутки), ноктурия (1-2 микции за ночь), императивные позывы. Характерными были комбинированные расстройства мочеиспускания, увеличение уровня простатспецифического антигена в крови (до 1,29 ± 0,19 нг/мл), которое всегда сопровождалось увеличением объема ПЖ (до 43,34 ± 2,02 см3).

Во фрагментах детрузора мочевого пузыря присутствовали, как правило, все слои. Слизистая оболочка была покрыта переходным эпителием (уротелием), часто образовывала складки, формируя псевдоэпителиальные выросты. Отмечались умеренные и выраженные дистрофические изменения эпителиоцитов с формированием вокруг ядер зон «опустошения». В собственной пластинке слизистой оболочки часто регистрировался выраженный отек, лимфостаз; отмечалось формирование многочисленных лакунообразных щелей, что придавало собственной пластинке ячеистый вид. В собственной пластинке всегда наблюдалась диффузная или очаговая мононуклеарная (лимфоцитарно-плазмоцитарная) инфильтрация; в некоторых образцах присутствовали крупные лимфоидные фолликулы.

В подслизистой оболочке (основе) разрозненные ГМК и/или их пучки были оплетены утолщенными пучками коллагеновых волокон. Отмечались как дистрофически-атрофические, так и гипертрофические изменения ГМК. Лимфоцитарно-плазмоцитарная инфильтрация была очаговой (преимущественно периваскулярной) или диффузной, очень выраженной. Мышечная оболочка мочевого пузыря была образована пучками ГМК, которые располагались под разными углами друг к другу. К важным патоморфологическим характеристикам ГМК при ГАМП следует отнести их выраженную фенотипическую гетерогенность (полиморфизм, разнообразие). В составе мышечных пучков находились дистрофически и некробиотически измененные ГМК (с вакуолизацией, конденсацией и литическими изменениями саркоплазмы) и гипертрофированные ГМК. О гипертрофии ГМК косвенно свидетельствовало уменьшение их ядерно-цитоплазматического соотноше- ния - на 25% (с 0,036 ± 0,003 в группе сравнения до 0,027 ± 0,001, p < 0,05).

В мышечной оболочке мочевого пузыря всегда регистрировалась разной степени выраженности диффузная и/или мелкоочаговая лимфоцитарно-плазмоцитарная инфильтрация. Анализ выраженности мононуклеарной инфильтрации в разных оболочках стенки мочевого пузыря свидетельствовал о том, что распространение инфильтрата происходило от слизистой к мышечной оболочке начиная с периваскулярных зон. Во всех образцах выявлен выраженный межпучковый и межволоконный (межклеточный) фиброз, иногда со значительными разрастаниями соединительной ткани, объемная плотность которой достоверно возрастала на 142% (от 10,31 ± 1,95% в группе сравнения до 24,96 ± 3,67%, p < 0,01). При этом объемная плотность ГМК достоверно снижалась на 39% (с 50,63 ± 0,78 до 41,02 ± 1,44%, p < 0,05).

Патоморфологический анализ фрагментов ПЖ при ее доброкачественной гиперплазии свидетельствовал о значительных изменениях архитектоники органа - ремоделировании как железистого, так и фиброзно-мышечного отделов. В железистом отделе нарушения эвакуации простатического секрета и кистозная трансформация концевых отделов желез с метаплазией эпителия сопровождались очаговой и/или очагово-диффузной лимфоцитарно-плазмоцитарной инфильтрацией с деструкцией в таких участках гладкомышечного каркаса и развитием выраженного заместительного фиброза. В малоизмененных участках развивалась компенсаторная гипертрофия ГМК. Ремоделирование фиброзно-мышечного слоя определялось сочетанием дистрофически-атрофических и гипертрофических изменений ГМК, значительной диффузной и/или очагово-диффузной мононуклеарной инфильтрацией и выраженным межпучковым и межволоконным фиброзом.

По данным ультраструктурного анализа, выраженная фенотипическая гетерогенность ГМК в детрузоре при ДГПЖ была обусловлена характером внутриклеточных изменений и размерами клеток. Выделены три субпопуляции ГМК: клетки с малоизмененной ультраструктурой; «темные» клетки с высокой электронной плотностью и компактным расположением ультраструктур; «светлые» клетки с выраженным лизисом миофиламентов, их редукцией и дискомплексацией органелл. ГМК с малоизмененной ультраструктурой были, как правило, гипертрофированными; в их саркоплазме присутствовало большое количество гранул гликогена и рибосом; часто наблюдалась секвестрация гликогена. Практически всегда в ГМК присутствовали вакуоли разных размеров, иногда с небольшим количеством хлопьевидного содержимого или остаточными тельцами, отмечались очаговое расширение и дегрануляция гранулярной саркоплазматической сети.

В «темных» ГМК отмечалась компактная упаковка миофиламентов, в результате чего их электронная плотность значительно повышалась, очень плохо различались другие органеллы; митохондрии были единичными. Отличительной особенностью этих клеток от клеток двух других типов было присутствие в их саркоплазме огромных вакуолеподобных расширений (рис. 1), «опустошений», чаще в околоядерной зоне. В таких опустошенных зонах саркоплазмы регистрировались лишь отдельные остаточные тельца. В «светлых» ГМК с выраженными литическими изменениями присутствовали редкие миофиламенты, значительно расширенные профили гранулярной саркоплазматической сети и немногочисленные мелкие митохондрии, в которых отмечался лизис матрикса. В большинстве светлых клеток значительным литическим изменениям подвергалась околоядерная зона.

В ПЖ, как и в образцах мочевого пузыря при ДГПЖ, также выявлены три структурно-функциональных типа ГМК: малоизмененные (преимущественно гипертрофированные), «темные» и «светлые» клетки с литическими изменениями миофиламентов. Важной особенностью внутриклеточной реорганизации ГМК при ДГПЖ было появление в их саркоплазме многочисленных вакуолей, размеры которых значительно варьировались (рис. 2). «Темные» ГМК имели такое же строение, как и в детрузоре, но с более выраженными деструктивными изменениями митохондрий. «Темные» гладкомышечные клетки и их ядра характеризовались выраженным полиморфизмом, который, наряду с отслоением базальных мембран, может свидетельствовать о повреждениях их цитоскелета. В совокупности подобные ультраструктурные изменения, вероятно, отражают необратимые дегенеративные изменения и свидетельствуют о гибели клеток. В «светлых» ГМК отмечался как очаговый лизис и разрежение миофиламентов, так и диффузный, иногда значительный, лизис миофиламентов. В биоптатах ПЖ соотношение «темных» и «светлых» клеток заметно варьировалось.

Фенотипическая гетерогенность ГМК детрузора при ГАМП относится к наиболее часто регистрируемым феноменам структурной реорганизации мышечной оболочки мочевого пузыря как в клинических, так и в экспериментальных исследованиях [7]. Особенности внутриклеточной реорганизации ГМК ПЖ при доброкачественной гиперплазии исследованы в меньшей степени. Фенотипическая гетерогенность ГМК проявляется не только при патологических состояниях, но и в условиях нормального развития (в том числе, и в эмбриогенезе) и определяется особенностями их функционирования в разных органах. В этом аспекте ГМК принято классифицировать на два основных типа - висцеральные и сосудистые [6]. В основу этой классификации положены особенности строения мембран ГМК, генерирования потенциала действия и, как следствие, особенности сократительной активности.

Рис. 1. Малоизмененная и «темная» гладкомышечные клетки в детрузоре гиперактивного мочевого пузыря. В «темной» клетке вакуолеобразные расширения саркоплазматической сети. Ув. 25 000

Рис. 2. Значительные расширения гранулярной саркоплазматической сети в гладкомышечной клетке в предстательной железе при ее доброкачественной гиперплазии. Ув. 8 000

ГМК в висцеральных органах (желудочно-кишечном тракте, мочевом пузыре, ПЖ) относятся к так называемым «фазным» ГМК, которые электромеханически сопряжены и функционируют как единый синцитий. Потенциал действия в таком синцитии передается от одних ГМК к другим через щелевые соединения. Такие ГМК в определенной степени являются аналогами быстрых поперечно-полосатых мышц. К важным особенностям функционирования ГМК в висцеральных органах относится способность небольшого количества клеток спонтанно генерировать потенциал действия, т.е. быть пейсмейкерами. ГМК сосудов являются «тоническими», функционируют как отдельные единицы и могут рассматриваться в качестве аналогов медленных поперечно-полосатых мышц.

Выявленные нами ультраструктурные изменения ГМК в детрузоре и ПЖ, их фенотипическая гетерогенность могут отражать как процесс замещения популяции «фазных» ГМК «тоническими» в результате изменений условий функционирования, так и разные типы повреждения ГМК и развивающиеся в ответ на повреждения регенераторные и компенсаторно-приспособительные реакции. Комплекс ультраструктурных изменений «светлых» ГМК детрузора и ПЖ отражает развитие их регенераторно-пластической недостаточности, к наиболее значимым проявлениям которой относятся выраженный лизис миофиламентов и значительные расширения гранулярной саркоплазматической сети. «Светлые» клетки с лизисом миофиламентов могут представлять собой также финальные стадии регенераторно-пластической недостаточности гипертрофированных ГМК в стадии декомпенсации. «Темные» ГМК можно рассматривать в качестве аналогов контрактурно измененных кардиомиоцитов и поперечно-полосатых соматических мышечных волокон [3, 4]. «Темные» ГМК, судя по строению их ядра, и «светлые» клетки с выраженным лизисом миофиламентов, вероятно, должны подвергаться гибели и элиминации.

Гипертрофия ГМК, которая развивается как в ГАМП, так и в ПЖ при добро­ка­чественной гиперплазии, является уни­- версальной компенсаторно-приспособи­тельной реакцией этих клеток, развивающейся в ответ на усиление функциональной нагрузки, необходимой для преодоления обструкции, и для компенсации количественного дефицита ГМК в результате их гибели и элиминации. Гипертрофическое ремоделирование ГМК при инфравезикальной обструкции, выявляемое как в экспериментальных, так и клинических условиях [8, 12], сопровождается изменением экспрессии ряда ключевых белков, вовлеченных в процесс сокращения и ионный обмен, и, как следствие, изменениями сократительной активности ГМК [7, 8, 15]. В частности, значительное снижение экспрессии белков BK-каналов ГМК при инфравезикальной обструкции сопровождается появлением спонтанной сократительной активности ГМК детрузора [7].

Несмотря на значительные и разнообразные изменения структуры ГМК как в ГАМП, так и ПЖ, свидетельствующие об их повреждении, в обоих органах встречались ГМК со скоплениями рибосом в зонах лизиса миофиламентов, что отражало индукцию в них процессов внутриклеточной регенерации. В субсарколеммальных зонах светлых ГМК с признаками внутриклеточной регенерации плотность миофиламентов всегда была выше, что свидетельствовало о развитии восстановления ультраструктуры ГМК с периферических зон клеток. Эти данные позволяют полагать, что при устранении причин обструкции возможно частичное восстановление популяции ГМК в детрузоре.

Заключение

В детрузоре ГАМП и гладкомышечном каркасе ПЖ при ее доброкачественной гиперплазии развиваются стереотипные повреждения ГМК. Выявление однотипной внутриклеточной реорганизации (типов повреждения) ГМК свидетельствует об универсальности молекулярно-клеточных механизмов их дисфункции как в ПЖ при ее доброкачественной гиперплазии, так и в детрузоре ГАМП. Полученные данные позволяют полагать, что недостаточная эффективность консервативной терапии ГАМП α-1-адреноблокаторами и М-холиноблокаторами у пациентов с доброкачественной гиперплазией ПЖ [5] может быть обусловлена повышенной чувствительностью ГМК, изменениями характера межклеточных взаимодействий (разобщениями клеток в результате фиброза) и спонтанными сокращениями гипертрофированных ГМК [7, 10], популяция которых появляется как в детрузоре ГАМП, так и в ПЖ.

Гипертрофия ГМК может быть идиопатической или реализоваться как компенсаторно-приспособительная реакция на дистрофически-атрофические изменения и элиминацию части ГМК, которые индуцируются комплексом патогенных факторов (в том числе, и обструкцией путей выведения мочи, персистенцией инфекций, о чем свидетельствует значительная постоянно выявляемая в образцах ПЖ и мочевого пузыря лимфоцитарно-плазмоцитарная инфильтрация). В любом случае компенсаторная гипертрофия ГМК определяет ремоделирование и функциональный статус не только ПЖ при ее доброкачественной гиперплазии, но и детрузора мочевого пузыря. Определенную роль в развитии симптомов ГАМП может играть уротелий; под действием разных стимулов уротелиоциты могут продуцировать простагландины, ацетилхолин, оксид азота, факторы роста и другие вещества, повышающие чувствительность ГМК и их сократительную способность [11, 14].

Рецензенты:

  • Горчаков В.Н, д.м.н., профессор, зав. лабораторией функциональной морфологии Научно-исследовательского института клинической и экспериментальной лимфологии Сибирского отделения РАМН, г. Новосибирск;
  • Селятицкая В.Г., д.б.н., профессор, зав. лабораторией эндокринологии Научного центра клинической и экспериментальной медицины Сибирского отделения РАМН, г. Новосибирск.

Работа поступила в редакцию 30.03.2012.


Библиографическая ссылка

Лушникова Е.Л., Непомнящих Л.М., Неймарк А.И., Исаенко В.И., Молодых О.П., Колдышева Е.В., Жук А.Г., Лихачев А.Г. РОЛЬ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ГЛАДКОМЫШЕЧНЫХ КЛЕТОК ДЕТРУЗОРА И ПРЕДСТАТЕЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗЫ В РАЗВИТИИ ГИПЕРАКТИВНОГО МОЧЕВОГО ПУЗЫРЯ // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 5-1. – С. 68-73;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=29848 (дата обращения: 21.11.2017).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252