Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,118

ПАТОМОРФОЛОГИЯ ЭРЕКТИЛЬНОЙ ДИСФУНКЦИИ

Гервальд В.Я. 1 Климачев В.В. 1 Неймарк А.И. 1 Лепилов А.В. 1 Музалевская Н.И. 1 Пашков А.Ю. 1 Насонов Т.Г. 1 Гервальд И.В. 1 Сивоконева Ю.М. 1
1 Алтайский государственный медицинский университет Минздрава РФ
Проведено функциональное и гистологическое исследование 43 пациентов с эректильной дисфункцией (ЭД). Методы исследования: ультразвуковое исследование и лазерная допплеровская флоуметрия полового члена (ПЧ), биопсия кавернозных тел. Биоптаты окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофуксином, резорцин-фуксином по Вейгерту, проводили импрегнацию стромы по Гомори, определяли кислые белки ядрышковых организаторов по Daskal Y. в модификации Боброва И.П. и соавт. (2010), определяли экспрессию коллагенов III (клон HWD 1.1) и IV (клон COL-94) типов в кавернозных телах ПЧ. При изучении функциональных и гистологических изменений в ПЧ выявлено: снижение скорости кровотока, сократительной способности пенильных сосудов и индекса эффективности микроциркуляции (пиковая систолическая скорость кровотока ПЧ в фазу полной эрекции составила 34,3 ± 2,5 см/с – контрольная группа, а при ЭД – 23,40 ± 1,20 см/с.; индекс резистентности в кавернозных артериях – 0,6 ± 0,2 у.е. (контрольная группа) и при ЭД – 0,81 ± 0,20 у.е.; индекс эффективности микроциркуляции – 1,20 ± 0,11 у.е. (контрольная группа) и 0,62 ± 0,08 у.е. у пациентов с ЭД, очаговый и диффузный склероз кавернозных тел. В кавернозных телах отмечено снижение количества содержания гладкомышечных клеток (ГМК) и эластических волокон, увеличение содержания коллагеновых волокон с увеличением коллагенов III (ЭД – 20,09 ± 4,25 %, группа сравнения 17,20 ± 4,94 %) и IV типов (ЭД – 17,87 ± 5,52 %, группа сравнения – 14,01 ± 5,52 %). В ПЧ отмечено изменение белково-синтетической функции в фибробластах, ГМК, эндотелиальных клетках: увеличение белково-синтетической функции фибробластов, снижение активности эндотелиальных клеток как возможное проявление эндотелиальной дисфункции.
патоморфология
эректильная дисфункция
половой член
ядрышковые организаторы
коллагены III и IV типов
1. Бобров И.П., Авдалян А.М.,. Климачев В.В, Лазарев А.Ф., Гервальд В.Я., Долгатов А.Ю., Самуйленкова О.В., Ковригин М.В., Кобяков Д.С. Модификация гистохимического метода выявления ядрышковых организаторов на гистологических срезах // Архив патологии. – 2010. – № 3. – С. 35–37.
2. Гервальд В.Я. Патоморфологический анализ и патогенетические особенности органической эректильной дисфункции и болезни Пейрони: автореф. дис. … канд. мед. Наук. Новосибирск, 2011. – 21 с.
3. Дмитриев Д.Г. Состояние кавернозной вегетативной иннервации и гемодинамики у больных с фибропластической индурацией полового члена и эректильной дисфункцией / Д.Г. Дмитриев, О.В. Пермякова // Урология. – 2005. – № 5. – С. 40–43.
4. Живов А.В. Кавернозный фиброз и эректильная дисфункция: растущая актуальность проблемы для урологов и пути ее решения / А.В. Живов, В.Ю. Плеханов // Андрология и генитальная хирургия. – 2004. – № 4. – С. 36–40.
5. Климачев В.В., Неймарк А.И., Гервальд В.Я. и др. Возрастные особенности соединительнотканных структур полового члена человека // Морфология. – 2011. – Т. 140, № 4. – С. 42–45.
6. Abdulmaged M. Thraish. Androgens Play a Pivotal Role in Maintaining Penile Tissue Architecture and Erection: A Review // J. Androl. – 2009. – Vol. 30. – P. 363–369.
7. Aversa A., Rossi F., Francomano D. et al. Early endothelial dysfunction as a marker of vasculogenic erectile dysfunction in young habitual cannabis users // Inter. J. Impot. Res. – 2008. – V. 20. – P. 566–573.
8. Dall’Era J. E., Meacham R. B., Mills J.N. et al. Vascular endothelial growth factor (VEGF) gene therapy using a nonviral gene delivery system improves erectile function in a diabetic rat model // Inter. J. Impot. Res. – 2008. – Vol. 20. – P. 307–331.
9. Daskal Y., Smetana K., Buch H. Evedence from studies on segregated that nucleolar silver stained proteins C23 and B23 are in fibrillar components // Exp. – 1980. – Vol. 127. – P. 285–291.
10. Ji-Hong Liu, Jun Chen, Tao Wang. Effects of tetrandrine on cytosolic free calcium concentration in corpus cavernosum smooth muscle cells of rabbits // Asian. J. Androl. – 2006. – Vol. 8. – P. 405–409.
11. Nafiu Amidu, William KBA Owiredu, Eric Woode et al. Prevalence of male sexual dysfunction among Ghanaian populace: myth or reality? // Inter. J. Impot. Res. – 2010. – Vol. 22. – P. 337–342.
12. Wespes E. Smooth muscle pathology and erectile dysfunction // Inter. J. Impot. Res. – 2002. – Vol. 14. – P. 17–20.

Эректильная дисфункция (ЭД) – наиболее точный из употребляемых терминов импотенции, определяющий последнюю как неспособность достижения и поддержания эрекции, необходимой для удовлетворения сексуальных партнеров [10, 8].

До 1970 г. ЭД считалась общим симптомом психогенных нарушений или изменения метаболизма тестостерона. Впоследствии было доказано, что психогенный фактор может обуславливать развитие ЭД, но ведущими в развитии нарушений эрекции являются органические изменения в механизме эрекции. Гипоксия, гипергликемия приводят к фенотипическим изменениям в кавернозных телах (КТ), а именно к усилению синтеза и накоплению коллагена с исходом в кавернозный фиброз, развитием кавернозной недостаточности [3]. Кавернозный фиброз является основным звеном в морфогенезе ЭД [4].

Цель исследования – функциональными и морфологическими методами изучить изменения КТ полового члена (ПЧ) у мужчин с органической ЭД.

Задачи:

1) проанализировать изменения пенильного кровотока и характер капиллярного кровообращения у мужчин с ЭД;

2) определить изменения мышечных, коллагеновых, эластических и аргирофильных волокон, а также изменения ядрышковых организаторов (ЯОР) гладкомышечных (ГМК), эндотелиальных клеток (ЭК) и фибробластов (ФБ) КТ.

3) определить взаимоотношения коллагенов III и IV типов в КТ ПЧ.

Материалы и методы исследования

Функциональное исследование было проведено 43 пациентам с ЭД с последующей биопсией КТ. Возраст пациентов с ЭД колебался в широком диапазоне от 34 до 74 лет (средний возраст составил 54 ± 11 лет). Продолжительность болезни от 2 до 25 лет (в среднем 6 лет).

В качестве контрольной группы для исследования пенильного кровотока и изучения характера капиллярного кровообращения были подвергнуты функциональному исследованию 27 добровольцев в возрасте от 21 до 35 лет (средний возраст 29 ± 4 лет).

В качестве условно контрольной группы для сравнения морфологической картины биопсийного материала исследовали аутопсийный материал от 20 мужчин в возрасте до 40 лет (средний возраст 29 ± 6 лет). Аутопсийный материал забирали не позднее 4 часов после смерти.

Основные методы функционального исследования: ультразвуковое исследование (УЗИ) сосудов и КТ ПЧ. При этом определяли диаметр кавернозных артерий, изменение эректильной площади кавернозных тел, градиент пиковой систолической скорости кровотока и индекс эффективности микроциркуляции. Для оценки микроциркуляции методом лазерной допплеровской флоуметрии нами использовался лазерный анализатор микроциркуляции крови ЛАКК-02 (НПП «ЛАЗМА», Россия), состоящий из двух излучателей для зондирования ткани в видимой красной области спектра излучения и в инфракрасной области, фотоприёмного устройства и световодных зондов-датчиков, включавших в себя 3 световода, заключённых в общий светонепроницаемый жгут.

Для морфологического исследования все образцы ткани ПЧ фиксировали в 10 % растворе нейтрального формалина, проводили стандартной проводкой и заключали в парафин. Приготовленные стеклопрепараты окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофуксином по Ван Гизону, резорцин-фуксином по Вейгерту, импрегнация стромы по Гомори, определяли процентное содержание коллагеновых, эластических, аргирофильных и мышечных волокон в КТ.

Иммуногистохимическим методом определяли содержание коллагенов III и IV типов в КТ. Иммуногистохимическое исследование проводили с использованием мышиных первичных антител коллагенов III и IV типов фирмы DAKO – стрептавидин-биотиновым методом с применением системы визуализации BioGenex Super Sensitive Polymer-HRP Detection System с использованием хромогена DAB. Использовали мышиные антитела к коллагенам III (клон HWD 1.1) и IV типа (клон COL-94) в разведении 1:30. Предобработка проводилась пепсином 30 минут. Инкубация для коллагена III типа – 2 часа, для IV типа – 30 мин.

Ставили аргирофильную реакцию на кислые белки ядрышковых организаторов (ЯОР-белки) по Daskal Y. и соавт. [9] в модификации Боброва И.П. и соавт. [1]. Окрашенные материалы исследовали субъективным методом. Исследовали ядра клеток, с четкими очертаниями ядра, при увеличении микроскопа в 1000 раз (объектив х100, 1.25, oil, окуляр 10), с использованием иммерсионной системы. Протокол субъективного количественного подсчета ЯОР-белков в ядрах клеток проводили согласно рекомендациям Crocker J. с соавторами (1989). В каждом случае исследовали от 30 до 50 ядер ГМК, ФБ, ЭК. Суммарно подсчитывали внутриядрышковые гранулы серебра в пределах ядер клеток, при необходимости фокусируя изображение (с использованием микровинта микроскопа) по толщине среза. В случае краевого слияния близлежащих гранул (преимущественно внутриядрышковой локализации) количество вычисляли путем субъективного сравнения площадей прилежащих гранул. После субъективного подсчета ЯОР-белков в ядрах изображение с каждого поля зрения выводилось и сохранялось в цифровом варианте на жестком диске компьютера. Площадь области ядрышковых организаторов (ОЯОР) определяли морфометрическим методом.

Морфометрическое исследование проводили с использованием системы компьютерного анализа изображений, состоящей из микроскопа Lieca DNM проходящего света с подсоединенной цифровой камерой Lieca ЕС3, персонального компьютера на базе процессора Pentium 4 с тактовой частотой 3,2 Ггц и оперативной памятью 1 ГБ и программы UTHSCSA Image Tool 3.0 (разработанной в University of the Texas Health Science Center of San Antonio, Tеxas, USA, 2007, и свободно доступной в Интернете). С каждого случая делали по 10 снимков. Определяли процентное содержание коллагеновых, эластических, аргирофильных волокон, ГМК, выраженное в процентах.

Статистические расчеты проводили в статистическом пакете прикладных программ Stat Soft Statistica 6.0. Предварительно определяли характер распределения данных: соответствие или несоответствие полученных данных нормальному распределению. Для проверки на нормальность распределения применяли следующий статистический критерий: W-тест Шапиро – Уилкса для малых выборок (p < 0,05, то гипотеза о нормальности распределения отклоняется) и тест Колмогорова – Смирнова для больших выборок. Вычисляли значение средних величин (М) и стандартное отклонение (σ). Если данные соответствовали нормальному распределению данных, применяли параметрический критерий для сравнения двух выборок – t-критерий Стьюдента для независимых выборок. При отсутствии нормального распределения данных применяли непараметрические критерии для сравнения двух независимых выборок – U-критерий Манна – Уитни и критерий Вальда – Вольфовица. Значимость между средними величинами и независимыми переменными считали статистически достоверной, если значение «р» было менее или равно 0,05–95 % (уровень безошибочного суждения). Степень корреляции оценивали с использованием непараметрического метода – рангового коэффициента корреляции Спирмена (r), а для часто повторяющихся данных (например, числовые значения гранул серебра в ядрышках) использовали корреляцию гамма.

Результаты исследования и их обсуждение

По нашим данным диаметр кавернозных артерий в состоянии покоя составил 0,08 ± 0,04 см, в состоянии тумесценции достигал 0,15 ± 0,04 см (группа здоровых лиц), в то время как в группе мужчин с ЭД данный показатель составил – 0,06 ± 0,01 см в покое и 0,09 ± 0,10 см в фазу тумесценции соответственно (параметр увеличения диаметра артерии был необходим как показатель эластичности стенки). Диаметр кавернозных тел в фазу эрекции в группе контроля составил 3,3 ± 0,1 см, в группе мужчин с ЭД – 2,3 ± 0,2 см. У всех пациентов эхоструктура КТ была представлена мелкими гиперэхогенными включениями от 1 до 3 мм в диаметре в различной степени выраженности: от единичных, расположенных ближе к головке полового члена до диффузных, занимающих всю кавернозную ткань. Такая неоднородность ткани может соответствовать фиброзу КТ [2].

Пиковая систолическая скорость кровотока ПЧ в фазу полной эрекции составила 34,3 ± 2,5 см/с в контрольной группе, а в группе мужчин с ЭД 23,40 ± 1,20 см/с. Индекс резистентности в кавернозных артериях ПЧ во время фазы полной эрекции составил 0,6 ± 0,2 у.е. в группе контроля и 0,81 ± 0,20 у.е. у мужчин с ЭД. Индекс эффективности микроциркуляции составил 1,20 ± 0,11 у.е. в контрольной группе и 0,62 ± 0,08 у.е. у пациентов с ЭД.

В КТ ПЧ при ЭД происходило увеличение содержания коллагеновых волокон и снижение ГМК, на что ранее указывали и другие авторы [6]. В КТ нам удалось выявить достоверное увеличение содержания коллагеновых волокон в отличие от группы сравнения (ЭД – 25,86 ± 1,82 %, группа сравнения – 20,21 ± 1,44 %, p = 0,03). Причем у 81 % пациентов с ЭД морфологическими методами удалось зафиксировать очаговые фиброзные изменения в кавернозных телах (рисунок).

При этом количество ГМК в КТ достоверно снижалось у пациентов с ЭД и составило 38,90 ± 2,94 %, в то время как в группе сравнения – 44,61 ± 1,37 %. Нами также отмечены их дистрофические изменения в виде вакуолизации цитоплазмы и сморщивания ядра. Эластические волокна в КТ значительно снижались по сравнению с контролем до 3,12 ± 0,31 % (контрольная группа 11,03 ± 1,27 %), волокна при этом были фрагментированы, раздвоены, «крючковидной формы», имели не только количественные изменения, но и качественные. Объем волокон в трабекулах КТ при ЭД – 18,78 ± 3,29 % (контрольная группа 16,29 ± 1,74 %, различия достоверны при p < 0,001).

pic_21.tif

Световая микроскопия. Микрофотография кавернозного тела ПЧ при ЭД. Окраска пикрофуксином по Ван Гизону. Замещение гладкомышечных клеток волокнистой соединительной тканью, очаговый фиброз

При проведении морфометрических измерений процентного содержания коллагена III типа в КТ ПЧ у пациентов с ЭД отмечено увеличение его процентного содержания – 20,09 ± 4,25 % (контроль 17,20 ± 4,94 %), коллаген IV типа определяли в базальных мембранах каверн, в экстрацеллюлярном матриксе мышечных трабекул, базальных мембранах ГМК, где отмечали его умеренную или выраженную экспрессию, а также в медии артерий ПЧ и в экстрацеллюлярном матриксе эндотенония. Процентное содержание коллагена IV типа в КТ при ЭД составило 17,87 ± 5,52 % (контрольная группа 14,01 ± 5,52).

В КТ ПЧ пациентов с ЭД в ГМК мы обнаруживали от 1 до 3 кольцевидных ядрышек на одно ядро. В процентном соотношении содержание ГМК с 1–3 ядрышками показало, что при ЭД появляется большое количество клеток, содержащих 2 и 3 ядрышка. При этом в группе пациентов с ЭД также отмечалось увеличение количества гранул на одно ядро ГМК. При измерении площади ОЯОР выявили увеличение их суммарной площади в ГМК у пациентов с ЭД (p < 0,05). Среди ФБ отмечена аналогичная тенденция. В группе пациентов с ЭД происходит увеличение в процентном содержании клеток с двумя ядрышками на 1 ядро и увеличение количества гранул на 1 ядро. Количество ядрышек на 1 ядро ЭК составило от 1 до 3 в контрольной группе, а у пациентов с ЭД количество гранул серебра на 1 ядро колебалось в широком диапазоне от 1 до 6 гранул (морфометрические данные приведены в таблице).

Морфометрические изменения ОЯОР ГМК, ФБ и ЭК

Показатели

Контрольная группа

ЭД

ГМК

ФБ

ЭК

ГМК

ФБ

ЭК

n

%

n

%

n

%

n

%

n

%

n

%

Количество ядрышек на 1 ядро

1

286

89,9

278

92,7

322

88,7

812

78,5

868

96

905

91,1

2

32

10,1

22

7,3

37

10,2

197

19

36

4

86

8,7

3

4

1,1

2,5

2

0,2

Количество гранул на 1 ядро

1

193

60,7

234

78

110

30,3

368

64,7

585

64,7

593

59,7

2

107

33,7

66

22

162

44,6

167

29,3

270

29,9

278

28

3

16

5

48

13,2

30

5,3

47

5,2

64

6,4

4

2

0,6

37

10,2

4

0,7

2

0,2

54

5,4

5

5

1,4

3

0,3

6

1

0,3

2

0,2

Среднее количество гранул на 1 ядро

1,46 ± 0,62*

n = 318

1,22 ± 0,41*

n = 300

2,09 ± 1,00*

n = 363

1,61 ± 0,92* n = 1035 p = 0,004

1,41 ± 0,61*

n = 904

p = 0,007

1,59 ± 0,88*

n = 993

p = 0,005

Средняя площадь ОЯОР, мкм2

1,47 ± 0,58*

n = 318

1,22 ± 0,33*

n = 300

2,16 ± 0,96*

n = 363

1,65 ± 0,79* n = 1035 p = 0,0000001

1,49 ± 0,54*

n = 904

p = 0,0000001

1,66 ± 0,76*

n = 993

p = 0,02

Примечания:

▪ – значения показателей представлены в виде M ± s, где M – среднее значение величин; s – стандартное отклонение;

n – количество измерений.

Мы решили условно разделить ФБ и ЭК на высоко и слабо активные по количеству гранул серебра на 1 ядро. Таким образом, получилось, что фибробласты с количеством гранул серебра более 2 на 1 ядро у пациентов с ЭД 5 %. Количество ФБ с количеством гранул серебра от 1 до 2 в группе 100 %, у пациентов с ЭД 94 %. ЭК с количеством до 3 гранул серебра на 1 ядро мы условно отнесли к слабоактивным, а клетки с количеством гранул серебра на 1 ядро больше трех – высокоактивные. Таким образом, в группе контроля ЭК слабоактивных – 88 %, а высокоактивных – 12 %. У пациентов с ЭД слабоактивных клеток – 94 %, высокоактивных – 6 %.

Между количеством высокоактивных ЭК КТ у пациентов с ЭД и высокоактивными ФБ была обнаружена взаимосвязь. Коэффициент корреляции Гамма составил – r = –1,0, Z = –2,038, p = 0,04. Коэффициент корреляции Гамма между высокоактивными ФБ и ГМК составил у пациентов с ЭД – r = –1,0, Z = –2,153, p = 0,03.

Между количеством гранул серебра на одно ядро ФБ, ГМК, ЭК и процентной долей коллагена IV типа были обнаружены следующие коррелятивные связи: количество гранул серебра в ядре ГМК и процентная доля коллагена IV типа – r = 0,52, p = 0,00001; между количеством гранул серебра на одно ядро в ФБ КТ ПЧ – r = –0,32, p = 0,0025; между количеством гранул серебра на одно ядро ФБ и коллагеном III типа КТ ПЧ при ЭД – r = 0,35, p = 0,0049.

Проведя анализ УЗИ ПЧ, мы выявили основные нарушения, приводящие к развитию васкулогенной ЭД. Это структурные изменения сосудистой стенки и КТ, которые сопровождаются гемодинамически значимыми изменениями пенильной гемодинамики: недостаточный артериальный приток в КТ в фазу максимальной эрекции, избыточный венозный дренаж в вены субтуникального подоболочечного сплетения и в систему глубокой дорсальной вены, снижение периферического сопротивления в синусах КТ, а также микроциркуляторные нарушения: снижение интенсивности перфузии кровью КТ, уменьшение объема кровотока в артериолах, явления застоя крови в венулах. В литературе данные по эффективности указанных параметров разнятся и не все исследователи считают их применение эффективным в диагностике васкулогенной ЭД [11], однако функциональные изменения, происходящие в КТ ПЧ, нашли свое подтверждение и при морфологическом исследовании. Морфометрические измерения ОЯОР клеток КТ ПЧ в группах пациентов с ЭД снижается морфофункциональная активность ЭК, повышается активность ФБ. При этом чем ниже активность ЭК, тем выше активность ФБ КТ. Снижение белково-синтетической функции ЭК может являться морфологическим эквивалентом эндотелиальной дисфункции, лежащей в морфогенезе нарушения эрекции. Обнаруженное повышение морфофункциональной активности ГМК у пациентов с ЭД относительно контроля можно интерпретировать как приспособительный механизм ГМК, направленный на компенсацию эректильной функции. Причем чем большее количество более активных субклонов ФБ появляется в КТ, тем меньше становится активных ГМК.

Это представляет ценность еще и потому, что не всегда удается зафиксировать изменения в КТ ПЧ стандартными морфологическими методами при, казалось бы, ясной и довольно четкой картине изменений, зафиксированных функциональными методами диагностики [12]. Это позволяет предположить, что основным звеном в развитии ЭД являются изменения сосудов КТ [7, 5] с последующими изменениями в них: нарастание дистрофических изменений ГМК и снижение их количества, замещение утраченных ГМК волокнистой соединительной тканью и развитием кавернофиброза.

Заключение

При васкулогенной эректильной дисфункции происходит снижение сократительной функции артерий КТ ПЧ за счет их фиброзных изменений. Нарушения микроциркуляции в тканях ПЧ приводят к необратимым и прогрессирующим изменениям в виде кавернофиброза, проявляющегося в виде очагового или диффузного увеличения коллагеновых волокон в трабекулах КТ ПЧ и нарастания дистрофических изменений ГМК с изменением их активности, а также активности ФБ и ЭК КТ.

Рецензенты:

Высоцкий Ю.А., д.м.н., профессор, зав. кафедрой нормальной анатомии человека, Алтайский государственный медицинский университет, г. Барнаул;

Талалаев С.В., д.м.н., профессор, зав. кафедрой гистологии, Алтайский государственный медицинский университет, г. Барнаул.

Работа поступила в редакцию 06.03.2015.


Библиографическая ссылка

Гервальд В.Я., Климачев В.В., Неймарк А.И., Лепилов А.В., Музалевская Н.И., Пашков А.Ю., Насонов Т.Г., Гервальд И.В., Сивоконева Ю.М. ПАТОМОРФОЛОГИЯ ЭРЕКТИЛЬНОЙ ДИСФУНКЦИИ // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 1-3. – С. 483-487;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=37043 (дата обращения: 18.12.2018).

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