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脑动静脉畸形血管形态构筑及相关生物学研究
中文名称: 脑动静脉畸形血管形态构筑及相关生物学研究
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论文编号: 3122129收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: Study on the Vascular Morphology, Angioarchitecture and Related Bioresearch of Brain Arteriovenous Malformation
学位类型: 博士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 神经外科学
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 脑动静脉畸形 供血单元 血管构筑 微观形态学 铸型 毛细血管 体视学 周边脑组织 组织病理学 转化生长因子-β1 受体 基质金属蛋白酶 水通道蛋白-4
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论文简介:第一部分脑动静脉畸形的微观形态及空间构筑学研究 目的: 通过对脑动静脉畸形(Brainarteriovenousmalformation,BAVM)的微观形态及空间构筑学进行系统研究,了解其相关临床症状发生的结构学基础;并探讨处理对策。 方法: 1.应用常规HE病理染色及Masson's和弹性纤维特殊形态学染色、透射电镜及原子力显微镜(Atomicforcemicroscope,AFM),观察30例BAVM血管的病理组织学及微观形态学改变;分析其DSA影像学资料,了解其构筑特点。对10例直径在2cm以上、切除相对完整的标本进行大体解剖观察。 2.选择畸形血管团大小合适(直径>3cm)的5例BAVM患者在获取术前DSA影像学资料后行血管内栓塞治疗,栓塞后手术切除畸形血管团,其中3例行切除标本的3D计算机辅助扫描技术成像,2例标本行体外灌注铸型,铸型标本行扫描电镜观察。 3.因正常脑组织难以获取,故选取15例原发性癫痫病人的手术标本为正常对照;取1例尸头灌注后相对应部位血管作铸型对照。 结果: 1.影像学资料及脑血管铸型结果表明BAVM血管空间结构虽极其复杂,但AVM畸形血管团是由一个或几个相对独立的畸形单元所组成,“供血单元”是其基本组成单位;多支动脉供血的畸形血管团各供血单元之间存在细小的血管沟通。 2.HE及Masson's染色结果显示畸形血管的管腔大小不一,管壁厚薄不均,血管壁各层排列紊乱,胶原纤维断裂,平滑肌纤维不完整; 3.畸形团内供血动脉端至引流静脉端全血管的HE和弹性纤维染色结果表明:畸形血管团是由相对正常的动脉、过渡区血管和较为异常的静脉所组成。 4.透射电镜扫描在栓塞与未栓塞的病巢血管壁均显示胶原纤维蛋白束排列紊乱,内皮细胞间紧密连接欠完整,BAVM存在反复出血表现;扫描电镜见畸形团内血管迂曲缠绕,血管粗细不均,变化突兀;扫描电镜及AFM观察均见血管内皮表面形态不规则,高低不平,存在“火山口样”和“弹坑样”改变;正常脑血管走行具有一定的规律性,粗细变化平缓。畸形血管内皮表面平均粗糙度为67.562±2.982,均方根粗糙度为74.679±4.751;与对照组血管内皮表面平均粗糙度18.898±2.418,均方根粗糙度23.188±2.268相比差异具有统计学意义(P<0.001,P<0.001)。 5.大体解剖及病理组织学观察结果:10例解剖标本中共发现3例脑AVM畸形血管团内有动脉瘤样变,瘤内有血栓形成,有的已发生机化,瘤顶部血管壁较薄弱。 6.病理组织学及影像学观察结果表明:正丁基-2-氰基丙烯酸酯(N-butyl-2-cyanoacrylate,NBCA)可以引起周边脑组织炎症反应,在畸形团内可以达到较好地弥散,但是这种弥散是非全部填充式的,被血液分割开,所弥散的最小血管直径在600μm左右。 7.30例BAVM中有8例在手术中即看到畸形团附近有含铁血黄素沉积,其中5例以癫痫为首发症状,其他3例以出血为首发症状,3例中有2例伴有癫痫发作,另外以癫痫为首发症状的2例病例中有1例在行病理切片时发现含铁血黄素沉积。 结论: 1.BAVM是一种血管结构非常复杂的疾病,其基本组成单位为“供血单元”,各“供血单元”之间存在细小的血管沟通。 2.与海绵状血管瘤一样,BAVM也存在反复、少量的非症状性出血。3.BAVM畸形血管团是由相对正常的动脉样血管、短暂的过渡区血管以及较为异常的静脉样血管所组成的、以“静脉畸形”为主的血管畸形。 4.内皮细胞与血管壁结构发育缺陷与破坏,及血流湍流冲击造成畸形团内存在许多潜在的薄弱点,以及微小动脉瘤的存在,可能是BAVM存在反复出血的原因,出血后局部脑组织中含铁血黄素沉积可能是导致癫痫发生的主要诱因。 5.NBCA可引起局部脑组织炎症反应,其在畸形血管内可以达到影像学上较好地弥散,弥散方式不是全部填充式,而是部分填充。 6.BAVM理想治疗应是彻底消除所有供血动脉所属的“供血单元”,部分治疗能否消除其出血风险因素仍需进一步研究。 第二部分脑动静脉畸形病巢周围毛细血管的组织形态学与体视学测量 目的: 通过对BAVM畸形血管团周围毛细血管的组织形态学观察及体视学测量,了解其病理组织形态学变化规律,推测其在BAVM病理生理过程中的临床意义。 方法: 从所取30例BAVM切除标本中选择病灶周围有足够脑组织(含病灶周围5~10mm脑组织)的10例标本,行常规HE染色及透射电镜观察。每例标本随机选取5片石蜡切片行免疫组织化学染色,标记毛细血管内皮相对特异性表达的Ⅷ因子。以北航CMIAS图像分析系统获取BMP格式图像,并应用该软件进行描记与初步统计处理。测量分析毛细血管直径、圆度、数密度、体积密度和面积密度。取10例原发性癫痫病人的手术标本为正常对照。 结果: 1.HE染色结果表明BAVM畸形血管团周围毛细血管显著扩张,管周间隙增宽,红细胞有时外渗到血管周间隙内,周边脑组织水肿,脑实质中神经元固缩,表现为慢性缺血、缺氧性改变;透射电镜观察见畸形血管团周边的毛细血管管壁结构受到一定程度的破坏:可见管壁水肿、内皮细胞有空泡现象,细胞间紧密连接丧失;部分毛细血管内皮细胞胞质丢失,管壁变薄,只剩余细胞核结构,表现为一种慢性病理改变的过程;有的毛细血管血液成分外渗,脑组织肿胀,神经髓鞘结构消失。 结论: 1.BAVM血管团周围脑组织存在一定程度的组织水肿,脑实质中神经元受损,表现为一种慢性缺血、缺氧性改变。 2.畸形血管团周围毛细血管显著扩张,其直径为对照组脑组织内毛细血管直径的5倍左右,并且毛细血管数密度显著高于对照组。 第三部分脑动静脉畸形相关血管生物学研究 目的: 探讨转化生长因子β1(transforminggrowthfactorβ1,TGFβ-1)及其Ⅰ型受体Activin受体样激酶-1,5(activinlikekinase1,5;ALK-1,5)、以及基质金属蛋白酶-2,9(matrixmetalloproteinase2,9;MMP-2,9)、紧密连接蛋白Occludin和水通道蛋白4(aquaporin4,AQP-4)在BAVM血管组织中的表达,为进一步理解BAVM的发生、发展机制,并为探索新的治疗方法提供分子生物学实验依据。 方法: 1.应用免疫组织化学方法检测30例BAVM畸形团组织以及25例原发性癫痫病人脑组织中TGFβ-1、MMP-2,9与Occludin在蛋白水平的表达。 2.应用半定量RT-PCR方法检测20例BAVM畸形团组织以及15例原发性癫痫病人脑组织中TGFβ-1及其Ⅰ型受体ALK-1,5以及MMP-2,9和AQP-4在mRNA水平的相对表达情况。 结果: 1.免疫组织化学结果表明MMP-9在血管内皮细胞及平滑肌细胞中均见表达,主要表达在胞浆中,在正常对照组仅见微量表达或不表达,而在BAVM血管组织中可见高表达,差异具有统计学意义(U=10.500,P<0.001);在mRNA水平MMP-9在BAVM组织中的相对表达量与正常对照组相比亦显著性升高(t'=223.277,P<0.001)。 2.MMP-2在蛋白水平表达和mRNA水平相对表达量与对照组相比均无显著性差异(P=0.667,P=0.172);BAVM血管组织中Occludin在蛋白水平的表达低于对照组,其差异具有统计学意义(U=105.000,P<0.001)。 3.BAVM组织中TGFβ-1在蛋白水平及mRNA水平的相对表达出现相反的变化,在蛋白水平表达显著性降低(U=256.000,P=0.032),而在mRNA水平,其在BAVM中的表达显著性升高(t=16.015,P<0.001)。 4.ALK-5在mRNA水平于BAVM中的相对表达显著性高于对照组(t'=69.204,P<0.001),其mRNA相对表达量为0.589±0.034;ALK-1在畸形血管组织与正常对照中的相对表达量分别为0.174±0.036、0.761±0.035,二者差异具有显著性(t'=74.488,P<0.001)。 5.畸形血管组织中AQP-4mRNA相对表达量与正常对照相比,相对表达量升高,差异具有显著性(t'=149.560,P<0.001)。 结论: 1.TGF-β1在蛋白水平的低浓度表达反馈性诱导其在mRNA水平的高表达,同时也说明了BAVM疾病的形成具有复杂的发生机制,TGF-β1及其Ⅰ型受体ALK-1与ALK-5在该信号转导通路中的失平衡状态对BAVM新生血管的发生以及动静脉瘘(Arterivenousfistula,AVF)的形成具有重要作用。 2.MMP-9在BAVM中的高表达造成对细胞外基质的破坏以及Occludin蛋白表达的降低导致细胞间紧密连接受损,致使畸形血管发育不稳,细胞外基质遭到破坏,有利于新生血管侵入,对BAVM畸形血管的发生、复发、再生等起到了推动作用。MMP-9抑制剂的开发和应用或许对防治BAVM出血提供了新的治疗思路。 3.AQP-4在术后BAVM病灶周围脑水肿形成过程中具有不可忽视的作用。
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