Глава 3. Концепция сторожевого лимфатического узла*
Данная глава, на наш взгляд, представляет особую актуальность. В доступной отечественной литературе этот раздел отражен не достаточно полно, нет рекомендаций по тактике лечения больных исходя из оценки состояния СЛУ. Материалы, которыми мы располагаем, легли в основу обновленной теории метастазирования рака на примере РМЖ. В историческом плане первой публикацией, которая заложила учение о СЛУ, является статья R.M. Cabanas (Cabanas R.M. An approach for the treatment of penile carcinoma // Cancer. 1977. Vol. 39. №. 2. P. 456-459), который выдвинул концепцию СЛУ. Она была сформулирована на основании углубленного обследования 100 больных раком полового члена. Доказательная база была построена на данных лимфангиографии и анатомических срезов удаленных регионарных лимфатических узлов. На основании полученных материалов было высказано мнение, что у больных раком существует «лимфатический центр», обозначенный как «СЛУ». Автор предполагал, что этот «центр» осуществляет в первую очередь отток лимфы от опухоли и в нем реализуются первые метастазы. Последующие научные работы были направлены на методы визуализации лимфатических узлов, включая рентгенологические и радиоизотопные. В 1991 г. D.L. Morton и соавт. провели исследование, направленное на разработку специального лимфотропного красителя для визуализации СЛУ во время хирургического вмешательства. Было установлено, что СЛУ окрашиваются через 30-60 мин после введения препарата по периметру опухоли, что делало возможным использовать предложенный метод непосредственно перед операцией (Morton D.L., Wen D.R., Wong J.H. et al. Technical detals of intraoperative lymphatic mapping for early stage melanoma // Arch. Surg. 1992. Vol. 127. № 4. P. 392-399).
* В данной главе использованы материалы диссертации на соискание ученой степени канд. мед. наук Ванесян А.С. «Улучшение результатов хирургического лечения и качества жизни больных раком молочной железы центральной и медиальной локализации», выполненной под научным руководством д-ра мед. наук, проф. Ганцева Ш.Х. в 2011 г.
Следующим шагом в развитии концепции СЛУ явились исследования J.C. Alex и соавт. (Alex J.C., Krag D.N., Harlow S.P. et al. Localization of regional lymph nodes in melanomas of the head and neck // Arch. Otolaryngol. Head Neck Surg. 1998. Vol. 124. № 2. P. 135-140), которые предложили использовать вместо рентгеноконтрастного вещества радиоактивный лимфотропный коллоид, способный проникать сквозь стенки лимфатических капилляров. Рак полового члена стал той локализацией, которая легла в основу теории лимфогенного метастазирования с учетом СЛУ. В последующем исследователи определили и другие локализации, где СЛУ также значимы, как при раке полового члена. Это меланома, рак вульвы, РМЖ, рак толстой кишки и др. В Российской Федерации сложилось несколько научных школ, которые активно изучают особенности метастазирования рака, роль СЛУ в этом процессе, совершенствуют лечебные походы в зависимости от масштаба поражения лимфатического аппарата (Л.З. Вельшер, М.И. Давыдов). Среди зарубежных онкологических школ лидерами являются онкологи Японии, США, Германии. В отличие от отечественных ученых зарубежные исследователи рассматривают СЛУ в контексте с лимфатической картой определенной зоны, что важно с точки зрения системного подхода. Обобщая литературные данные, материалы научных конференций, можно констатировать, что за прошедшие годы (с 1977 г.) достигнуты определенные успехи, связанные с теорией о роли СЛУ, особенностях лимфогенного метастазирования и тактикой лечения больных со злокачественными новообразованиями. Но в то же время появление в последние годы новых диагностических технологий дает повод переосмыслить роль СЛУ при раке и предложить иные трактовки патогенеза диссеминации рака.
В качестве реплики о приоритете отечественных научных школ по вопросу СЛУ можно сослаться на протокол заседания Московского общества онкологов (№ 474), на котором разгорелись жаркие споры. Так, проф. А.И. Пачес отметил, что они уже в 1960-х годах пользовались термином «сигнальные лимфатические узлы» при описании особенностей новообразований околоушной железы.
И публично задал вопрос: «Есть ли смысл вводить новый термин «сторожевые»? С иным мнением выступил проф. С.В. Ширяев, который категорически был за термин «сторожевые». Л.З. Вельшер и Д.Д. Пак пользуются термином СЛУ и предлагают следующее его определение. Сторожевым называется лимфатический узел, в который в первую очередь осуществлялся отток лимфы от опухоли - именно этот узел, следовательно, должен был в первую очередь оказаться пораженным. В литературе можно встретить две особенности, характеризующие СЛУ. Первая - это ближайший к опухоли лимфатический узел и вторая - этот узел поражается метастазами в первую очередь. Эти характеристики в большей степени количественные и в меньшей - качественные. Нам представляется, что информация об очередности и метастатическом поражении в современных условиях уже недостаточна как с прогностической точки зрения, так и с тактической. Даже с учетом состояния регионарного лимфатического аппарата в целом. Мы полагаем, что необходимо продолжить исследования, которые могли бы дать дополнительные сведения об особенностях строения СЛУ и его месте в распространении (изоляции) раковых клеток.
Ниже приводится извлечение из Международного руководства по стадированию РМЖ по критерию pN с целью в полной мере быть в рамках международного стандарта, а там, где это не удается, ставить вопросы и искать на них ответы. К слову, в международной практике используется термин СЛУ.
• pN1: метастазы в 1-3 подмышечных лимфатических узлах и (или) внутригрудных лимфатических узлах с микроскопическим поражением, выявленным при исследовании СЛУ, но не определяемым клинически**.
• pN1mi: микрометастазы (размерами более 0,2 мм, но не более 2,0 мм).
• pN1a: метастазы в 1-3 подмышечных лимфатических узлах.
• pN1b: метастазы во внутригрудных лимфатических узлах с микроскопическим поражением, выявленным при исследовании СЛУ, но не определяемым клинически**.
• pN1c: метастазы в 1-3 подмышечных лимфатических узлах и внутригрудных лимфатических узлах с микроскопическим поражением, выявленным при исследовании СЛУ, но не определяемым клинически**. При метастатическом поражении более трех подмышечных лимфатических узлов поражение внутригрудных лимфатических узлов классифицируется как pN3b.
• pN2: метастазы в 4-9 подмышечных лимфатических узлах или клинически* выявляемое поражение внутригрудных лимфатических узлов при условии отсутствия метастазов в подмышечных лимфатических узлах.
• pN2a: метастазы в 4-9 подмышечных лимфатических узлах (при размере как минимум одного кластера более 2,0 мм).
• pN2b: клинически* выявляемое поражение внутригрудных лимфатических узлов при условии отсутствия метастазов в подмышечных лимфатических узлах.
• pN3: метастазы в 10 и более подмышечных лимфатических узлах, или в подключичных лимфатических узлах, или в клинически* выявляемых ипсилатеральных внутригрудных лимфатических узлах (узле) при условии наличия одного или более пораженных метастазами подмышечных лимфатических узлов, или при наличии более трех пораженных метастазами подмышечных лимфатических узлов при условии микроскопического метастатического поражения (выявленного при исследовании СЛУ) в клинически интактных внутригрудных лимфатических узлах, или в ипсилатеральных надключичных лимфатических узлах.
• pN3a: метастазы в10и более подмышечных лимфатических узлах (при размере как минимум одного кластера более 2,0 мм) или метастазы в подключичных лимфатических узлах.
• pN3b: метастазы в клинически* выявляемых ипсилатеральных внутригрудных лимфатических узлах (узле) при условии наличия одного или более пораженных метастазами подмышечных лимфатических узлов; или при наличии более трех пораженных метастазами подмышечных лимфатических узлов при условии микроскопического метастатического поражения (выявленного при исследовании СЛУ) в клинически интактных внутригрудных лимфатических узлах.
• pN3c: метастазы в ипсилатеральных надключичных лимфатических узлах.
*Клинически выявляемое поражение - диагностируемое с помощью осмотра или инструментальных методов исследования (за исключением лимфосцин-тиграфии).
**Клинически не выявляемое поражение означает не диагностируемое с помощью осмотра или инструментальных методов исследования (за исключением лимфосцинтиграфии).
При РМЖ важная роль принадлежит физикальному исследованию первичной опухоли и путей лимфатического оттока. Результаты пальпации молочной железы и окружающих тканей определяются стадией рака. В то же время пальпаторно неизмененные лимфатические узлы могут быть поражены метастазами рака и, наоборот, увеличенные могут оказаться без признаков опухолевой патологии.
В клинической практике для рентгенологического исследования аксиллярных лимфатических узлов разработана специальная укладка - аксиллография. Применение аксиллографии позволяет у небольшой части пациентов (1/5) определить непальпируемые метастатически пораженные лимфатические узлы. Пневмоаксиллография повышает результативность рентгенологического исследования, за счет более четкого отражения тени лимфатического узла. Определенные надежды исследователи связывали с возможностями непрямой лимфографии для верификации лимфатического аппарата подмышечной области.
В настоящее время ультразвуковые методы диагностики широко применяются не только для оценки первичной опухоли, но и для детального обследования лимфатического аппарата аксиллярной области.
В 1975 г. Willey впервые предложил использовать ультразвуковые датчики с частотой 5 МГц для оценки состояния лимфатических узлов, хотя большинство исследователей на протяжении последующих 20 лет не испытывали удовлетворения от возможностей этого метода. Появление высокочастотных датчиков 7,5-13 МГц открыло возможности выявления лимфатических узлов малых размеров (менее 5 мм). Современные технологии УЗИ позволяют выявить и неолимфангиогенез, характерный для рака, и метастатическое поражение лимфатических узлов.
Поистине прорывом в диагностике лимфатического аппарата при РМЖ явились КТ и МРТ. МРТ дает возможность получить качественное изображение регионарных зон метастазирования в любой плоскости.
Основа сцинтиграфического диагноза - зрительное качественное и количественное выявление очагового усиленного накопления высокомолекулярного катионного комплекса РФП в органе.
В диагностике первичных опухолей и метастазов имеется два вида накопления РФП: либо регистрация «горячих» очагов, когда патологическая ткань проявляет способность повышенного накопления РФП (туморотропные или канцеротропные РФП), либо - «холодных» очагов, возникающих в связи с утратой части паренхимы органа способности к выполнению своих функций (органотропные РФП).
Применение в качестве специфичного туморотропного РФП цитрата галлия-67 или блеомицина, меченного индием-111, позволяет визуализировать только пораженные лимфатические узлы без отображения сохранной части.
Широко применяется сцинтиграфия скелета, позволяющая по очагам накопления РФП выявить на доклиническом этапе метастазы в костно-суставной системе благодаря использованию неспецифического туморотропного препарата (фосфат технеция-99111), накапливающегося в связи не с активностью метаболизма раковых клеток, а с очагами нарушения минерального обмена. При этом обязательным условием таких результатов обследования становится получение более достоверных данных другим методом (рентгенологическим или при КТ, МРТ).
Особая сфера применения систем ОФЭКТ - выполнение непрямой радионуклидной лимфографии (ОФЭКТ-лимфография) с применением мелкодисперсных радиоактивных коллоидов. РФП вводится внутрикожно или подкожно и усваивается лимфатическими сосудами и узлами, что позволяет получать их сцинтилляционное изображение.
Роль данного раздела радионуклидной диагностики чрезвычайно высока, так как лимфография дает ценную информацию о СЛУ для индивидуальной оценки необходимости выполнения лимфодиссекции в ограниченном объеме или для выбора других лечебных пособий. Такой прием необходимо использовать во всех случаях первичных моноцентрических опухолей молочной железы размерами до 25 мм без явных признаков аксиллярного метастазирования, если при этом нет каких-либо препятствий для введения и распространения РФП.
Технологически процедура состоит в введении РФП по периметру первичной опухоли с выполнением ОФЭКТ через 2-24 ч после этого. При соответствующем оснащении клиники следующим этапом является выполнение хирургического вмешательства с навигацией СЛУ с помощью контактной радиометрии, производимой специальным прибором, дающим графическую, визуальную и (или) звуковую информацию о радиоактивности изучаемого участка. Накопление РФП в СЛУ начинается примерно через 1,5-2 ч после введения, длится в течение 1 сут, интенсивность накопления РФП в них примерно в 3 раза выше, чем в остальных (несторожевых) узлах.
По состоянию СЛУ аксиллярной области можно судить о состоянии всего подмышечного лимфатического коллектора с точностью выше 90%. По последним данным, развитие блока СЛУ, неоангиогенез, неолимфангиогенез и другие компоненты патологической перестройки вызывают изменения в регионарной лимфатической системе, что является существенным моментом при планировании комбинированного лечения.
Лимфангион - это структурно-функциональная единица лимфатического сосуда и в значительной мере определяет ток лимфы благодаря наличию клапанного аппарата. Благодаря ему в афферентных лимфатических сосудах обеспечивается антеградный ток лимфы, предотвращая ее ретроградный рефлюкс и регургитацию. Соответственно, лимфоотток от первичной опухоли более чем в 98% случаев направляется в определенную группу лимфатических узлов, чем и определяется направление вероятного лимфогенного метастазирования.
Признаки метастатического блока аксиллярных лимфатических узлов - отсутствие или неравномерность в них накопления РФП с тяготением к образованию «холодной зоны» в их центральной части или с нарастающим охватом ею периферии, а также накопление РФП в одном-двух СЛУ при отсутствии накопления в лимфатических узлах второго порядка. Главное достояние ОФЭКТ-лимфографии - возможность почти с абсолютной точностью исключить наличие лимфогенного метастазирования в первичной регионарной лимфатической системе. Интраоперационная радиометрия позволяет взамен тотального удаления всего подмышечного лимфатического блока выполнять прецизионную биопсию подозреваемых лимфатических узлов с точностью прицельной навигации не менее 95%.
Технология интраоперационной диагностики СЛУ приведена ниже. Операция мастэктомия в большинстве случаев сопровождается удалением жировой клетчатки подмышечной области (лимфатическая диссекция) с лимфатическим аппаратом. Такая технология нами обозначена как слепая лимфатическая диссекция, так как при этом удаляются без дифференцировки все анатомические образования, которые локализуются в толще жира, лимфатические узлы и сосуды, нервы, артериальные и венозные сосуды, соединительнотканные тяжи. Для дальнейшего диагностического процесса, связанного с детальным изучением состояния лимфатического аппарата, оперирующий хирург или патоморфолог с помощью ножниц иссекает пальпируемые лимфатические узлы. Критерии качества забора материала - количество лимфатических узлов и обязательное присутствие «сигнального» лимфатического узла. У 200 больных РМЖ, у которых использовалась механическая технология лимфатической диссекции на препарате жировой ткани подмышечной области ex vivo, получено, что при 11б стадии удалось выделить в среднем 8,18 лимфатического узла, а при Шб стадии - в среднем 9. Практически во всех случаях удавалось обнаружить СЛУ. Минимальный размер лимфатического узла для успешной послеоперационной механической диссекции ex vivo составил около 0,7 см.
Успех этих манипуляций во многом зависит от плотности узлов, объема иссеченной жировой клетчатки, характера предоперационного лечения. После химиотерапии и особенно после лучевой терапии эти манипуляции затруднены. Механическая лимфатическая диссекция с раздельным иссечением лимфатических узлов не позволяет смоделировать лимфатическую карту аксиллярной области у конкретной больной и не дает гарантии на адекватное стадирование РМЖ по критерию N, так как на детальное исследование иссекается только 1/3 узлов, расположенных в этой области.
Для физической диссекции мы рекомендуем аппараты SCULPTURE и Ly Sonix 3000® с PulseSelectTM. Они в полной мере соответствуют требованиям удаления жировой ткани и формирования лимфатической карты. Аппарат SCULPTURE нами применен у небольшого числа пациенток с целью стадирования РМЖ по критерию N ex vivo. Первоначальный эффект диссекции убедил нас в правильности выбора аппарата для обработки послеоперационного препарата. Последующие наши исследования были выполнены с использованием аппарата Ly Sonix 3000® с PulseSelectTM. Сведения о технике выполнения сонолиподеструкции для лимфатической диссекции при стадировании РМЖ по критерию N ex vivo в литературе отсутствуют, поэтому нами эмпирически рассмотрены два типа лимфатических диссекций:
• от пальпируемого наиболее крупного лимфатического узла;
• вне зоны расположения лимфатических узлов.
Чаще нами использовался первый тип. Он оказался наиболее простым, технически легко выполнимым. Исследование проводится по принципу от первого узла к последующим, соблюдается анатомический принцип (рис. 1, см. цв. вклейку).
Для оценки масштаба метастазирования РМЖ принципиальным считается вопрос состояния СЛУ. Принимая во внимание, что частичный, а тем более полный блок СЛУ ведет к нарушению транспорта лимфы и ее логистики. Эти процессы связаны со вторичными изменениями микрососудистого лимфатического русла как приносящего звена, так и уносящего. Наш опыт работы и научных исследований позволил сформулировать классификацию уровней метастазирования, который включает следующие этапы:
• I - локальный уровень (паратуморальный лимфатический бассейн, аноикоз);
• II - локально-регионарный уровень (СЛУ, подмышечный уровень, зональный);
• III - регионарно-системный уровень;
• IV - системный уровень.
Мы полагаем, что такое распределение по уровням метастатического процесса облегчает задачу клинициста при определении тактики и объема лечения. Даже при упрощенном подходе к практической реализации этой классификации можно легко рассматривать варианты лечения, когда достаточно локальных методик и когда нужны более активные и системные мероприятия.
Ниже нами представлены результаты исследований, которые выполнялись с привлечением микрохирургических технологий и специалиста в этой области (канд. мед. наук М.А. Татунов) и имеют большое значение с точки зрения прогноза развития метастатического процесса на локально-регионарном уровне (II уровень). При изучении клапанного аппарата афферентных лимфатических сосудов в норме и патологии методом антеградной цветной лимфографии использовался афферентный лимфатический сосуд первого уровня (длиной 30-35 мм.). Данные лимфатические сосуды выделялись микрохирургическим способом от капсулы лимфатического узла в ретроградном направлении. Данному методу исследования подверглось афферентные лимфатические сосуды при РМЖ с метастазами и афферентные лимфатические сосуды здоровых женщин. Исследование проводилось путем инъекции метиленового синего в лимфатический сосуд ex vivo под оптическим увеличением х30.
Лимфатический сосуд после заполнения его красителем представлялся прямым трубчатым образованием с неравномерными контурами, без характерных сужений лимфатического сосуда в области клапана и расширений в области клапанного синуса. Визуально наличие клапанов не отмечалось. При лигировании дистального отдела лимфатического сосуда и проведении антеградной цветной лимфографии под давлением (для выполнения данной процедуры лигирование проводили нитью пролен 8/0, аналогичной нитью проводили внутрисосудистую фиксацию иглы), наблюдалось равномерное расширение по ходу всего лимфатического сосуда, результаты эксперимента были те же самые. На цветных лимфограммах основной группы клапаны нами не обнаружены.
В контрольной группе (возраст сопоставим с основной группой) мы получили четкую картину клапанного аппарата. Нами отмечено наличие сужений, характерных для места расположения клапана и расширений, характерных для клапанного синуса, что может свидетельствовать о наличии клапанов в афферентных лимфатических сосудах в норме.
При изучении клапанного аппарата афферентных лимфатических сосудов в норме и патологии методом ретроградной цветной лимфографии также использовали микрохирургическое скелетирование афферентных лимфатических сосудов на протяжении 30-35 мм от лимфатического узла. Данным методом исследования изучены афферентные лимфатические сосуды при РМЖ с метастазами и афферентные лимфатические сосуды в контрольной группе. Проведение ретроградной цветной лимфографии в тех же условиях эксперимента на патологически измененных лимфатических сосудах привело к точно таким же результатам, как и в случае антеградной цветной лимфографии. Наблюдался свободный ток раствора в ретроградном направлении без визуализации клапанного аппарата с неравномерным окрашиванием сосуда.
Использование данного метода в тех же условиях эксперимента на неизмененных афферентных лимфатических сосудах подтвердило наличие клапанного аппарата.
Мы наблюдали стаз раствора при проведении цветной лимфографии в области клапана и расширение клапанного синуса в результате ретроградного тока красителя.
Визуальный метод исследования клапанного аппарата афферентных лимфатических сосудов с максимальным оптическим увеличением проводили по следующей методике. Лимфатический сосуд фиксировали в регулируемом микрохирургическом зажиме с приданием минимального натяжения, предупреждающего провисание. В просвет сосуда вводили пуговчатый зонд, по ходу которого проводили его продольное рассечение. Сосуд фиксировали в развернутом положении, без натяжения и изучали визуальным способом с 30-кратным оптическим увеличением с внутренней поверхности.
При тщательном визуальном исследовании внутренней поверхности афферентных лимфатических сосудов при РМЖ с тотальным блоком СЛУ визуализировать клапаны ни в одном препарате не удалось.
Наши исследования клапанного аппарата афферентных лимфатических сосудов первого порядка позволили установить и подтвердить литературные данные о наличии клапанного аппарата лимфатических сосудов в норме, а также установить факт того, что патологические изменения, происходящие в лимфатических узлах и лимфатических сосудах при метастазировании рака, приводят к недостаточности и редукции клапанов. Недостаточность клапанного аппарата может вести к перераспределению тока лимфы и ее логистики, что является негативным фактором прогноза лимфогенного метастазирования.
Таким образом, полученные нами данные свидетельствуют о редукции клапанов в афферентных лимфатических сосудах при раке с метастазами в лимфатических узлах, потере «удерживающих» лимфатический поток свойств сосудами и бесконтрольном или межрегиональном распространении раковых клеток. То есть происходит переход II уровня метастазирования на последующие (III и IV). Это свидетельствует о бесперспективности локальных методов лечения РМЖ, так как процесс уже носит регионарно-системный или системный характер.
Полученные нами на предварительных этапах данные позволили сформулировать модель лимфогенного метастазирования при РМЖ. Эта модель в ближайшей перспективе может стать базисом лечебной доктрины РМЖ. Не требует доказательств, что основные процессы формирования метастатического процесса происходят на микроуровне, на уровне микроциркуляции. Эти процессы связаны с неоангиогенезом и неолимфангиогенезом, которые являются независимыми биологическими этапами развития опухоли, инвазии и метастазирования (Arch Pathol Lab Med. 2004).
При злокачественных новообразованиях изменения показателей крови и лимфы непосредственно связаны с изменениями на уровне микроциркуляторного русла. С помощью экспериментальных методов можно определить один из показателей изменения микроциркуляции. Основываясь лишь на результатах, полученных экспериментальным путем, трудно оценить механизм и глубину нарушений микроциркуляторных процессов, лимфодинамики.
Сопоставление экспериментальных данных с результатами моделирования позволяет понять механизмы метастазирования и нарушения на уровне лимфоциркуляторного русла. Физико-математическое моделирование микроциркуляции позволяет лучше понять сложные взаимосвязанные процессы, обеспечивающие обмен веществ в перитуморальной зоне, а также выявить причины возникновения функциональных и морфометрических изменений в системе микроциркуляции и лимфодинамики.
С помощью физико-математической модели можно определить, насколько велика вероятность метастазирования раковых клеток, и на основе этого делать прогноз эффективности того или иного метода лечения.
К настоящему времени разработаны математические модели, учитывающие характер роста опухолевой ткани, но они не рассматривают характер изменений микроциркуляторного русла в перитуморальной зоне - начальном пункте метастатического процесса. На начальном этапе мы изучили вязкость и плотность лимфы. Вязкость определяли на ротационном вискозиметре - Вискотестер Haake VT550. Измерения проводили при градиентах скорости 1; 0,75 и 0,6 с-1. Плотность лимфы определяли соотношением массы m измеряемой лимфы к его объему V. Объем лимфы измеряли в пикнометре объемом 5 мл ГОСТ 7465-67. Определение объема проводили при температуре 36,8 °С. Измерение объема лимфы выполняли, наполняя пикнометр до метки на горловине, что соответствует номинальной вместимости пикнометра. Для определения массы использовали аналитические весы ВЛР-200. Цена деления делительного устройства весов 0,05 мг.
Результат взвешивания определяется по отсчетной шкале, накладными гирями, счетчиком гиревого механизма и делительным устройством. Класс точности по ГОСТ 24104-1988 при температуре 36,8 °С. Внешнюю калибровку проводили набором гирь Г2-210. Порядок определения плотности лимфы: взвешивали на весах пустой пикнометр, далее определяли массу пикнометра, наполненного лимфой объемом 5 мл, плотность лимфы соответствовала отношению разности масс пикнометра, наполненного лимфой, и пустого пикнометра к объему взвешенной лимфы. Измерения проводили 5 раз, вычисляли среднее значение и погрешность. После измерения каждой пробы пикнометр отмывали дистиллированной водой, этиловым спиртом и высушивали током воздуха.
Полученные результаты (табл. 3) позволили охарактеризовать реологические свойства лимфы при РМЖ. По литературным данным, вязкость в норме составляет 1,6 мПас. Во второй группе пациентов изучались биохимический состав периферической лимфы и венозной крови больных РМЖ. Возраст пациенток колебался от 28 до 77 лет.
Таблица 3. Зависимость вязкости от стадии рака молочной железы при разном градиенте скорости, мПа-с
Современный автоматизированный биохимический анализатор и стандартные наборы химических реактивов дали возможность одновременно производить соответствующие исследования образцов лимфы и крови. Кровь для биохимического исследования брали утром натощак из подкожной вены руки в день забора лимфы. Для определения содержания фибриногена использовали колориметрический метод. Уровень фибриногена рассчитывали путем добавления тромбина в лимфу. Фибриногеновый сгусток подвергли гидролизу, а в гидролизат добавляли биуретовый реактив и методом колориметрии определяли концентрацию белка.
Как свидетельствуют данные табл. 3, у пациенток достоверно повышается вязкость лимфы с увеличением стадии РМЖ. При малых скоростях сдвига различия существенны, при возрастании скорости сдвига различия стираются. Учитывая малую скорость тока лимфы в лимфоциркуляторном русле, для расчетов мы учитывали результаты, полученные при малых скоростях сдвига. Изменения реологических свойств периферической лимфы при раке связаны с изменением клеточного и биохимического состава лимфы, а также с усилением клеточного метаболизма, активацией процессов ангиогенеза и лимфангиогенеза.
Плотность лимфы зависит от плотности ее компонентов. Белки, углеводы, минеральные вещества повышают, а жир понижает плотность лимфы. При усиленном всасывании в лимфу из межклеточного вещества воды его плотность уменьшается. На основании расчета данных установлена плотность лимфы при I, II и III стадиях РМЖ. Корреляционная зависимость плотности лимфы от стадии рака и от вязкости лимфы не установлена. Среднее арифметическое значение плотности, по нашим данным, составляет 1,023+0,0215 г/см-3. Основные белковые фракции периферической лимфы и венозной крови приведены в табл. 4.
Таблица 4. Среднее содержание общего белка, альбумина, глобулина и фибриногена в периферической лимфе при I, II, III и IV стадиях рака молочной железы
Как видно из приведенных данных, в крови и лимфе количество общего белка и альбумина при увеличении стадии РМЖ уменьшается, а глобулинов и фибриногена увеличивается. Проведенные эксперименты позволяют сделать вывод об уменьшении разности концентрации компонентов лимфы и венозной крови с увеличением стадии заболевания. Из полученных результатов следует, что с увеличением опухолевой массы и, как следствие, с активацией процессов ангиогенеза и лимфангиогенеза увеличивается проницаемость сосудов, что приводит к процессу выравнивания компонентов лимфы и крови. Белки лимфы в основном поступают из плазмы крови, но их уровень зависит от тканевых белков. Основную роль в концентрации белка играют площадь функционирующих капилляров и их проницаемость, величина фильтрации воды и интенсивность лимфотока (Бектаев А.М., Гареев Р.А., 1979; Morris В., 1956; Wooley G., Cour-tice F.C., 1962; Courtice F.C., 1971).
При моделировании мы рассматривали лимфатический сосуд с гладкими эластичными стенками, через которые происходит фильтрация жидкости из окружающей ткани (рис. 2). По результатам исследований последних лет механизмы перехода белков из кровеносного сосуда в ткани и в конечном счете в лимфатические сосуды все еще не известны (Nobuyuki Ono, Risuke Mizuno, Toshio Ohhashi, 2005). В модели предполагается, что все капилляры и сосуды одинаковы по размеру, характеристикам течения жидкости и т.д. Движение лимфы внутри сосуда направлено вдоль его оси, которая совпадает с направлением оси координат б.
Рис. 2. Схема лимфатического сосуда
В результате осреднения общих уравнений Навье-Стокса в плоскости, перпендикулярной б, получена следующая модель течения сжимаемой вязкой лимфы по лимфатическому сосуду [1]:
Здесь мы полагаем, что импульс фильтрующейся через стенки лимфатического сосуда межтканевой жидкости пренебрежимо мал по сравнению с импульсом потока, что позволяет избежать введения дополнительного слагаемого в уравнении импульса. Кроме того, вводятся предположения о том, что фильтрационный поток равномерно распределен по поверхности лимфатического сосуда, плотность лимфы постоянна (подтверждается результатами эксперимента), сечение сосуда остается круглым.
Опуская производные по времени, преобразуем систему (1) к виду, соответствующему стационарному течению:
Для получения замкнутой системы уравнений необходимо задать связь между деформацией эластичного лимфатического сосуда и избыточным давлением внутри нее. В простейшем случае небольших деформаций эта связь определяется законом Гука:
Транскапиллярный обмен описывается законом Старлинга, согласно которому скорость течения жидкости через капиллярную стенку пропорциональна разнице гидростатического и онкотического давления в кровеносном капилляре и в ткани. Процессы транскапиллярного обмена жидкости в соответствии с уравнением Старлинга определяется силами, действующими в области капилляров, которое можно выразить формулой (Е.Н. Starling - цит. по Бородин Ю.И. и др., 1990):
Белковый состав лимфы - объективный показатель проницаемости сосудов и тканей (Бородин Ю.И. и др., 1990). Исходя из результатов исследований, которые показывают увеличение коэффициента отношений биохимических элементов венозной крови и рассматриваемой лимфы, можно утверждать, что с увеличением стадии рака повышается коэффициент проницаемости капилляров. Повышение проницаемости сосудов, вероятно, обусловлен процессом ангиогенеза.
Методика определения избирательной проницаемости для белка разработана Х.Х. Айнсоном:
Тогда формула для расчета объемного расхода жидкости через стенку сосуда будет иметь вид
Исходя из результатов исследований, которые показывают увеличение коэффициента отношений биохимических элементов венозной крови и рассматриваемой лимфы, можно утверждать, что с увеличением стадии рака повышается коэффициент проницаемости капилляров. Повышение проницаемости сосудов обусловлено процессом ангиогенеза.
Из приведенных данных видно, что с увеличением стадии рака наблюдается увеличение сосудистой проницаемости. Снижение коэффициента альбумин/глобулин в сочетании со специфической интоксикацией говорит о выраженных изменениях в системе капиллярной фильтрации, выражающихся в выходе частиц альбумина из кровеносных капилляров во внесосудистое пространство, дефиците циркулирующего объема крови и отеке тканей.
Для системы (2) ставится задача Коши с начальным условием, отражающим состояние лимфатического сосуда в норме:
Задача решалась методом Рунге-Кутты четвертого порядка точности. Для численного решения использовали следующие данные, полученные экспериментальным путем, и их приблизительные изменения (табл. 5).
Таблица 5. Параметры лимфы и лимфоциркуляции в зависимости от стадии рака молочной железы
Численная реализация модели позволила получить качественные зависимости усредненного диаметра сосуда и скорости течения лимфы в сосуде от стадии рака.
Таким образом, численные результаты позволяют сделать вывод об увеличении среднего диаметра лимфатических сосудов и скорости течения лимфы при заданных изменениях параметров при увеличении стадии рака (рис. 3).
Рис. 3. Зависимость усредненного диаметра лимфатических сосудов и скорости течения лимфы от стадии заболевания
Реологические расстройства приводят к морфологическим изменениям лимфатических сосудов и капилляров. Лимфатическая система может выступать, как резервуар, ослабляя действие быстрого увеличения интерстициального объема жидкости, что проявляется увеличением давления по вектору тока лимфы и на стенки сосудов. Понижение белка в плазме крови и возрастание в интерстициальном пространстве вызывает усиление лимфодренажа. Когда результирующие онкотическое и осмотическое давления интерстициальной жидкости повышаются, тогда увеличивается количество образующейся межтканевой жидкости. Повышение онкотического давления в интерстициальном пространстве приводит к усиленному образованию лимфы. В дополнение к удалению объема жидкости из интерстициального пространства возросший поток лимфы также способствует удалению белков, уменьшая коллоидно-осмотическое давление интерстициальной жидкости. Увеличение содержания фибриногена, лейкоцитов и глобулинов в лимфе приводит к повышению сопротивления его оттока из зоны роста опухоли, что подтверждается повышением вязкости периферической лимфы при РМЖ. Прирост количества образованной лимфы вызывает прирост давления на стенки сосудов и, как следствие, повышение диаметра сосудов. Площадь поперечного сечения лимфатических сосудов зависит от стадии и, как следствие, от размера опухолевой массы. Согласно закону сохранения масс количество образованной лимфы соответствует количеству отведенной лимфы.
При неолимфангиогенезе образуемая лимфа отводится по новообразованным и уже имеющимся сосудам. Результатом неодинакового объема образованной лимфы при одинаковых стадиях рака является неодинаковое давление на стенки сосуда, что характеризует большой разброс среднего диаметра лимфатического сосуда.
Путем моделирования лимфооттока из зоны опухоли отмечается повышение давления жидкости на стенки лимфатических сосудов и по вектору тока лимфы с повышением стадии РМЖ. Отток лимфы из зоны опухоли затрудняется с увеличением стадии РМЖ. С увеличением опухолевой массы повышается вязкость оттекающей лимфы, что вызывает повышение давления в лимфоциркуляторном русле и, как следствие, увеличение диаметра лимфатических сосудов.
Если в начальных стадиях РМЖ сопротивление оттоку лимфы оказывает повышение вязкости, то при метастазировании опухоли причиной нарушения оттока становится метастатический блок лимфоциркуляторного русла. При РМЖ лимфодренаж характеризуется компенсаторным отведением лимфы по новообразованным лимфатическим сосудам при блокировании метастазами уже имеющихся путей лимфооттока. Результаты проведенных исследований показывают, что при РМЖ увеличивается площадь поперечного сечения лимфатических сосудов СЛУ. Увеличение суммарной площади поперечного сечения приносящих лимфатических сосудов СЛУ зависит от степени выраженности неолимфангиогенеза и компенсаторного расширения лимфатических сосудов. Диаметр приносящих лимфатических сосудов напрямую зависит от стадии РМЖ и степени выраженности неолимфангиогенеза. При блоке путей лимфооттока процесс лимфогенного метастазирования осуществляется по коллатеральным путям тока лимфы. Благодаря процессу неолимфангиогенеза открываются дополнительные, коллатеральные пути оттока лимфы. В начальных стадиях рака при отсутствии метастазов на путях оттока лимфы отмечается расширение лимфатических сосудов, что обусловлено увеличением давления на стенки лимфатического сосуда. Повышение вязкости и увеличение количества образуемой лимфы вызывают повышение давления на стенки сосудов.
Сопоставляя и анализируя показатели реологии, биохимического, клеточного состава лимфы и морфометрических показателей лимфо-циркуляторного русла, мы пришли к выводу, что степень расширения лимфатических сосудов прямо пропорционально зависит от степени неолимфангиогенеза и стадии РМЖ. Полученные данные подтверждаются морфометрическими данными и данными количественной оценки неолимфангиогенеза. Хроническое нарушение перфузии с постепенным нарастанием лимфатического блока вызывает постоянно нарастающую гипертензию в афферентном лимфатическом сосуде, которая приводит к постепенной патологической дилатации лимфатического русла. Физиологическая дилатация характеризуется увеличением диаметра лимфатического сосуда за счет повышения вязкости лимфы, что вызывает повышение давления на стенки лимфатического сосуда и, как следствие, является результатом увеличения диаметра сосудов. Нарастающий процесс неолимфангиогенеза характеризуется увеличением площади новообразованных лимфатических сосудов с большим коэффициентом проницаемости, в отличие от уже имеющихся лимфатических сосудов. Появление лимфатических сосудов с высокой проницаемостью вызывает повышение осмотического давления лимфы резорбированного в новообразованный лимфатический сосуд. Повышение осмотического давления лимфы ведет к увеличению тока межтканевой жидкости в лимфатический сосуд, вызывая увеличение объема оттекающей лимфы.
Таким образом, многие вопросы, связанные с концепцией СЛУ, феноменом лимфогенного метастазирования при РМЖ на сегодняшний день остаются открытыми, однако закономерности, установленные на сегодняшний день, позволяют индивидуализировать план лечения.