- 病理学(第4版)(全国高等学历继续教育“十三五”(临床专科)规划教材)
- 阮永华 赵卫星
- 5652字
- 2020-08-28 13:38:27
第一节 动脉粥样硬化
动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)是心血管系统中最常见的疾病之一。AS主要累及大动脉和中动脉,基本病变是动脉内膜的脂质沉积、内膜灶状纤维化和粥样斑块形成,使动脉壁变硬、管腔狭窄,并引起一系列继发性改变,常导致心、脑等器官缺血性病变。本病多见于老年人和中年人,其发病率随年龄增长而增高。在我国,AS的发病率有明显上升的趋势。
AS属于动脉硬化性疾病的一种。动脉硬化(arteriosclerosis)是指一组以动脉壁增厚、变硬和弹性减退为特征的动脉硬化性疾病,主要包括三种类型:①动脉粥样硬化(AS),发生于大、中动脉,最常见与最重要;②动脉中层钙化(Mönckeberg medial calcific sclerosis),较少见,好发于50岁以上人群的中等肌型动脉,表现为中膜的钙盐沉积,并可发生骨化;③细动脉硬化(arteriolosclerosis),常与高血压和糖尿病有关,其基本病变主要是细动脉的玻璃样变与小动脉纤维性硬化。
一、病因和发病机制
(一)危险因素
AS的病因至今仍不十分清楚,下列因素被视为危险因素。
1.高脂血症(hyperlipidemia)
是指血浆总胆固醇(total cholesterol,TC)和(或)甘油三酯(triglyceride,TG)的异常增高。高胆固醇血症(hypercholesterolemia)和高甘油三酯血症(hypertriglyceridemia)是AS的最主要危险因素。对高脂血症没有绝对的定量标准,一般以超过所在人群总体平均值5%~10%为异常增高。实验证明,高脂饮食可诱发动物实验性AS斑块形成。流行病学研究表明,AS的严重程度随血浆胆固醇水平的升高呈线性加重;血浆胆固醇浓度与冠心病(coronary heart disease,CHD)危险程度及其死亡率呈正相关。长期控制血胆固醇在合适的水平,可预防AS;降低血胆固醇可以减少动脉粥样斑块的形成。血脂以脂蛋白(lipoprotein,Lp)的形式在血液循环中进行转运,脂蛋白分为乳糜微粒(chylomicron,CM)、极低密度脂蛋白(very low-density lipoprotein,VLDL)、低密度脂蛋白(low-density lipoprotein,LDL)、中等密度脂蛋白(intermediate density lipoprotein,IDL)和高密度脂蛋白(high-density lipoprotein,HDL),因此高脂血症实际上是指高脂蛋白血症。目前认为,低密度脂蛋白(LDL)或低密度脂蛋白胆固醇(LDL-cholesterol,LDL-C)是AS和CHD的主要致病因素。此外,极低密度脂蛋白(VLDL)和乳糜微粒(CM)也与AS的发生有密切关系。而高密度脂蛋白(HDL)或高密度脂蛋白胆固醇(HDL-cholesterol,HDL-C)具有抗AS和CHD发病的作用。近年来研究发现,LDL被动脉壁内细胞氧化修饰(ox-LDL)后,具有促进粥样斑块形成的作用。
2.高血压(hypertension)
是AS的主要危险因素。高血压患者与同年龄、同性别的无高血压者相比,AS发病较早,病变较重。AS发生于大、中型动脉,尤其在血管分叉口及弯曲处病变出现早而且严重,这些部位承受的血流压力较高。高血压时,血流对血管壁的机械性压力和冲击作用较强,可引起内皮损伤和(或)功能障碍,使内膜对脂质的通透性增加。与高血压发病有关的肾素、儿茶酚胺和血管紧张素等可改变动脉壁代谢,导致血管内皮损伤,从而造成脂蛋白渗入内膜增多、血小板和单核细胞黏附、中膜平滑肌细胞(smooth muscle cells,SMCs)迁入内膜等变化,促进AS发生和发展。另一方面,高血压患者常有高胰岛素血症及胰岛素抗性,均可促进AS发生。
3.吸烟
是AS的一个确定的危险因素,是心肌梗死主要的独立的危险因子。大量吸烟导致内皮细胞损伤和血内一氧化碳(carbon monoxide,CO)浓度升高,碳氧血红蛋白增多。血中CO的升高刺激内皮细胞释放生长因子,促使中膜SMCs向内膜迁入、增生。大量吸烟可使血中LDL易于氧化,氧化LDL(oxidized LDL,ox-LDL)有更强的致AS的作用。吸烟可引起血管壁SMCs增生、增强血小板聚集功能,升高血中儿茶酚胺浓度及降低HDL水平。这些都有助于AS发生。
4.致继发性高脂血症的疾病
①糖尿病患者血中TG、VLDL水平明显升高,而HDL水平降低。高血糖可致LDL糖基化和高甘油三酯血症,后者易产生小颗粒致密低密度脂蛋白(sLDL)并被氧化,促进血中单核细胞迁入内膜而转化为泡沫细胞。②高胰岛素血症(hyperinsulinemia)可促进动脉壁SMCs增生,使血中HDL含量降低,CHD发病率和死亡率增高。③甲状腺功能减退和肾病综合征均可引起高胆固醇血症,使血浆LDL明显增高。
5.遗传因素
CHD的家族聚集现象提示遗传因素是AS发病的危险因素。家族性高胆固醇血症、家族性脂蛋白脂酶缺乏症等患者AS的发病率较高。已知有400多种突变的等位基因与家族性高胆固醇血症有关,影响LDL受体蛋白的合成、运输、结合、集聚和受体的再循环,导致血浆LDL极度升高,年龄很小就可发病。
6.其他因素
①年龄:动脉内膜随着年龄增长而逐渐增厚。AS检出率和病变程度的严重性随年龄增加而增高,并与动脉壁的年龄性变化有关。②性别:女性绝经前HDL水平高于男性,LDL水平低于男性,患CHD概率低于同龄组男性。绝经后,两性间发病率差异消失。这可能与雌激素可使HDL水平增高有关;③肥胖:肥胖人群易患高脂血症、高血压和糖尿病,从而间接促进AS的发生;④感染:血清流行病学研究指出,病毒可能是AS发生的一个因素。
(二)发病机制
AS的发病机制尚未完全阐明,学说很多,目前倾向于认为AS是一种由动脉内皮细胞损伤启动的动脉壁的慢性炎症反应,主要表现为:①慢性内皮损伤:通常轻微,结果使内皮细胞功能丧失,通透性增强,白细胞黏附,血栓形成;②脂蛋白,主要是LDL-C渗入动脉壁;③病灶处的脂蛋白氧化修饰;④血液中的单核细胞(和其他白细胞)黏附于内皮,随后移入内膜,转化为巨噬细胞和泡沫细胞;⑤血小板黏附;⑥活化的血小板、巨噬细胞或者血管细胞释放因子引起中膜SMCs移入内膜;⑦SMCs在内膜增生并合成细胞外基质,导致胶原和蛋白聚糖积聚;⑧脂质在巨噬细胞和SMCs内和外进一步积聚(图5-1)。
图5-1 动脉粥样硬化发病机制模式图
LDL:低密度脂蛋白;VLDL:极低密度脂蛋白;ox-LDL:氧化的LDL;HDL:高密度脂蛋白。内皮细胞损伤,LDL渗入内皮下间隙并氧化修饰成ox-LDL;单核细胞移入内膜,转化为巨噬细胞;血小板和单核细胞释放生长因子,导致中膜SMCs迁移入内膜与增生,产生细胞外基质;巨噬细胞通过VLDL受体和清道夫受体,SMCs通过LDL受体,识别、摄取ox-LDL,形成泡沫细胞
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脂蛋白在AS发病中的作用
LDL或LDL-C是AS和CHD的主要致病因素,至少有15种LDL亚型,尤其是LDL亚型中小颗粒致密低密度脂蛋白(small dense low-density lipoprotein,sLDL)水平被认为是判断CHD的最佳指标。此外,VLDL和CM也与AS的发生有密切关系。而HDL或HDL-C可通过胆固醇逆向转运机制清除动脉壁的胆固醇,将其转运至肝进行代谢并排出体外;同时,HDL具有防止LDL氧化的作用,并可通过竞争性抑制阻抑LDL与内皮细胞的受体结合而减少其摄取。因此,HDL和HDL-C具有抗AS和CHD发病的作用。此外,脂蛋白(a)〔lipoprotein(a),Lp(a)〕在血浆中的浓度与 AS发病率呈正相关,它是一种变异LDL,在尸检材料中已证实AS的病灶中有Lp(a)的沉积。家族和孪生子研究证明Lp(a)血浆水平有高度的遗传性,因此有人认为Lp(a)的增加是AS病因中的一个遗传性危险因子。
不同脂蛋白在AS发病中的作用不同,这与其结构蛋白质——载脂蛋白(apolipoprotein,apo)有关。CM、VLDL、LDL、中间密度脂蛋白(IDL)的主要载脂蛋白为apoB-48或apoB-100,HDL的主要载脂蛋白为apoA-Ⅰ。目前认为LDL、IDL、VLDL、TG和apoB的异常升高与HDL、HDL-C及apoA-Ⅰ的降低同时存在,是高危险性的血脂蛋白综合征,可称为致AS性脂蛋白表型,对AS发生发展具有极为重要的意义。
二、病理变化
(一)基本病变
AS主要发生于大(如主动脉)、中动脉(如冠状动脉、脑基底动脉、肾动脉和四肢动脉),最常见于腹主动脉,其次依次为冠状动脉、降主动脉、颈动脉和脑底Willis环,以这些动脉的分叉、分支开口、血管弯曲凸面为好发部位。AS的典型病变的发生发展可分为四个阶段。
1.脂纹、脂斑(fatty streak)
是AS肉眼可见的最早病变。肉眼观,为帽针头大小斑点及宽约1~2mm、长短不一的黄色条纹,平坦或稍微隆起于内膜表面,常见于主动脉后壁及分支开口处(图5-2)。光镜下,脂纹处内皮细胞下有大量泡沫细胞(foam cell)聚集。泡沫细胞圆形或椭圆形,体积较大,胞质内有大量小空泡(为在制片过程中被溶解的脂质)(彩插图5-3)。此外,可见少量淋巴细胞,中性粒细胞等。泡沫细胞来源于巨噬细胞和SMCs,吞噬渗入内膜的脂质后形成,苏丹Ⅲ染色脂质呈橘红色。
图5-3 动脉粥样硬化脂纹之泡沫细胞
脂纹处内皮细胞下有大量泡沫细胞聚集
脂纹与脂斑阶段的病变对机体无明显影响,而且尚未发生纤维组织增生,故当病因去除后病变可消退。这种病变十分常见,据尸检观察,9岁以下儿童的主动脉脂纹检出率约10%。
2.纤维斑块(fibrous plaque)
泡沫细胞的坏死导致细胞外脂质形成,加之SMCs大量增生,产生胶原、弹性纤维及蛋白多糖,使病变演变为纤维斑块。肉眼观,为隆起于内膜表面的不规则斑块,随着斑块表层的胶原纤维不断增加及玻璃样变,斑块由灰黄色逐渐变为瓷白色,如蜡滴状。光镜下,病变表层为纤维帽,由密集的胶原纤维并发生玻璃样变、SMCs、巨噬细胞以及少量弹力纤维和蛋白聚糖组成。在纤维帽之下可见数量不等的泡沫细胞、细胞外脂质、SMCs和炎细胞。
图5-2 主动脉粥样硬化
主动脉粥样硬化,黄色脂纹脂斑在分支开口处明显
3.粥样斑块(atheromatus plaque)
亦称粥瘤(atheroma),纤维斑块纤维帽之下泡沫细胞坏死崩解后,其胞质内的脂质被释放出来,成为富含胆固醇酯的脂质池,并释放出许多溶酶体酶,促进其他细胞坏死崩解,纤维斑块逐渐演变为粥样斑块。肉眼观,为明显隆起于内膜表面的灰黄色斑块。切面,表层的纤维帽呈瓷白色质较硬,深部为由脂质和坏死崩解物质混合而成质软的黄色粥糜样物质(图5-4)。光镜下,表层纤维帽的胶原纤维玻璃样变,SMCs被分散埋藏于细胞外基质之中。深部为大量无定形坏死物质,其内富含细胞外脂质、胆固醇结晶、钙化等,斑块底部和边缘可见肉芽组织、少许泡沫细胞和淋巴细胞(彩插图5-5)。胆固醇结晶在HE片中为针形或梭形空隙(彩插图5-6)。病变严重者中膜SMCs因斑块压迫而萎缩变薄。外膜可见新生毛细血管、结缔组织增生及淋巴细胞、浆细胞浸润。
图5-4 主动脉粥样斑块(粥瘤)
隆起于内膜表面的灰黄色斑块,切面,表层的纤维帽呈瓷白色质较硬,深部为质软的黄色粥糜样物质
图5-5 主动脉粥样斑块
主动脉内膜灶性增厚,表层为纤维帽并发生玻璃样变,纤维帽下为一些泡沫细胞,深部为大量细胞外脂质、胆固醇结晶,↑为肉芽组织
图5-6 粥样斑块的胆固醇结晶
胆固醇结晶HE染色呈针形或梭形空隙
4.复合性病变(complicated lesion)
是指在纤维斑块和粥样斑块的基础上继发的病变,包括:
(1)斑块破裂:
斑块破裂常形成溃疡(粥瘤性溃疡)及并发血栓形成;坏死性粥样物质可排入血流而造成胆固醇栓塞。斑块破裂常见于腹主动脉下端、髂动脉和股动脉。
(2)斑块内出血:
斑块内新生的毛细血管破裂或斑块纤维帽破裂可形成斑块内血肿,使斑块迅速增大并突入管腔,甚至完全闭塞血管腔,导致急性供血中断引起器官梗死,如冠状动脉粥样硬化伴斑块内出血可致心肌梗死(彩插图5-7)。
图5-7 冠状动脉粥样硬化斑块内出血、钙化
冠状动脉内膜显著不规则增厚,斑块表层为纤维帽,其下为坏死物质及胆固醇结晶,并可见钙盐沉积及斑块内出血
(3)血栓形成:
为最危险的并发症,表浅的或由于斑块破裂造成的较深的内膜损伤,使动脉壁胶原暴露,引起血小板聚集形成血栓,从而加重病变动脉的狭窄,甚至阻塞管腔导致梗死形成,如心和脑的梗死。如血栓脱落,可导致栓塞。
(4)动脉瘤形成:
严重的粥样斑块由于其底部中膜平滑肌受压萎缩变薄,弹性减弱,不能承受血流压力而向外局限性扩张,形成动脉瘤(aneurysm),典型的见于腹主动脉。动脉瘤破裂可致大出血。另外,血流可从粥瘤溃疡处内膜侵入主动脉中膜,或中膜内的血管破裂出血,均可造成中膜撕裂,形成夹层动脉瘤(dissecting aneurysm)。
(5)钙化:
钙盐多沉着在纤维帽及粥瘤灶内,导致动脉壁变硬变脆,易于破裂。
AS的病变、发病机制、并发症和自然发展史总结见图5-8。
(二)主要的动脉粥样硬化病变及后果
在大的动脉,粥样斑块的形成一般不会影响血流,主要的危害是动脉管壁的破坏,但在中等肌型动脉,如冠状动脉及脑动脉,斑块及其复合性病变可使管腔狭窄甚至闭塞,引起组织缺血坏死,如心肌梗死、脑软化、足坏疽等,略述如下:
1.主动脉粥样硬化
病变好发于主动脉后壁和其分支开口处,病变严重程度依次为腹主动脉、胸主动脉、主动脉弓和升主动脉。严重者主动脉内膜广泛受累,弥漫分布不同发展阶段的病变,常见溃疡、血栓形成、钙化及出血等继发性改变。由于主动脉管腔大,粥样斑块所致管腔狭窄的症状并不明显,但复合病变常可导致严重的后果。坏死性粥样物质和血栓脱落可引起栓塞;主动脉瘤主要见于腹主动脉,破裂可发生致命性大出血。有时可发生夹层动脉瘤。有的病例主动脉根部内膜病变严重,累及主动脉瓣,使瓣膜增厚、变硬,甚至钙化,形成主动脉瓣膜病。
2.冠状动脉粥样硬化(详见本章第二节)
3.颈动脉及脑动脉粥样硬化
最常见于颈内动脉起始部、基底动脉、大脑中动脉和Willis环(图5-9)。纤维斑块和粥样斑块常导致管腔狭窄,并可因复合性病变加重狭窄甚至形成闭塞。脑部动脉粥样硬化比冠状动脉粥样硬化发生晚,一般在40岁以后才出现。长期供血不足可致脑萎缩,表现为脑回变窄,脑沟变宽、变深,脑实质变薄,重量减轻。患者记忆力和智力减退,精神变态,甚至痴呆。急速供血中断可致脑梗死(脑软化)。脑软化灶多发生在颞叶、内囊、尾状核、豆状核和丘脑等处,严重时可引起患者失语、偏瘫、甚至死亡。当血压突然升高时Willis环部小动脉瘤可破裂出血。
图5-8 AS的病变、发病机制、并发症和自然发展史总结
SMCs:平滑肌细胞;ECM:细胞外基质。斑块通常起始于少年时代,缓慢和隐匿性发展许多年,或者在此后的短期内快速发展,在中年或者老年出现临床症状。病变从脂纹/脂斑发展到纤维斑块与粥样斑块,然后出现斑块并发症引起疾病
图5-9 脑动脉粥样硬化
脑基底动脉和Willis环管壁节段性增厚、管腔狭窄、变硬
4.肾动脉粥样硬化
最常累及肾动脉开口处或主干近侧端,严重者可导致肾动脉高度狭窄,甚至因并发血栓形成而完全阻塞。前者引起肾血管性高血压;后者引起受累动脉供血区域的梗死,梗死灶机化后形成较大块的凹陷瘢痕,多个瘢痕可使肾缩小,称为动脉粥样硬化性固缩肾。
5.四肢动脉粥样硬化
下肢动脉粥样硬化较上肢为常见,且较严重。股浅动脉在内收肌腱裂孔水平处最常发生阻塞。当较大动脉管腔明显狭窄时,可因肢体缺血在行走时引起疼痛,休息后好转,再走时出现剧痛,即所谓间歇性跛行(intermittent claudication)。当动脉管腔严重狭窄,继发血栓形成而侧支循环又不能代偿时,可发生供血局部的缺血性坏死(梗死),发展为干性坏疽。
问题与思考
何谓动脉粥样硬化?它对人类健康有何影响?怎样预防动脉粥样硬化的发生?