PTU - Polskie Towarzystwo Urologiczne

ANGIOARCHITEKTONIKA RAKA NERKI - ANALIZA ODLEWÓW MIKROKOROZYJNYCH NACZYŃ KRWIONOŚNYCH W SKANINGOWYM MIKROSKOPIE ELEKTRONOWYM
Artykuł opublikowany w Urologii Polskiej 1987/40/3.

autorzy

Andrzej Bugajski
Z Katedry i Kliniki Urologii AM im. M. Kopernika w Krakowie Kierownik Katedry i Kliniki: prof. zw. dr med. Jan Leńko
Z Pracowni Mikroskopii Skanningowej
przy Klinice Otolaryngologii AM im. M. Kopernika w Krakowie Kierownik Kliniki: prof. dr hab. med. Jan Sekuła Kierownik Pracowni: doc. dr hab. med. Jan Kuś

streszczenie

Przedstawiono wyniki badań morfologii łożyska naczyniowego raka
nerki metodą replikacji iniekcyjnej. Szczegółowa analiza odlewów mi-
krokorozyjnych naczyń w skanningowym mikroskopie elektronowym
SEM
ki i korelację jej poszczególnych elementów, tj. tętnic, żył i kapilar.

Zainteresowanie rozwojem unaczynienia oraz organizacją mikrokrą-żenia tkanek złośliwych ? nowotworów, zwłaszcza litych, datuje się od dawna. Rak nerki należy do guzów ekspansywnie rosnących i szerzy się z reguły drogą układu naczyniowego (14, 18).

Mikrokrążenie w guzach ma podstawowe znaczenie dla metabolizmu oraz specyficznego zachowania się tkanki nowotworowej. Od czasu fun­damentalnych badań Folkmana w 1971 roku (6) przyjmuje się, że guzy produkują substancję naczyniotwórczą, dzięki której są one zdolne do tworzenia nowego, specyficznego dla guza łożyska naczyniowego (4).

Wzrostowi masy guza, towarzyszy bardzo często pojawienie się mar­twicy w jego części centralnej. Jest to następstwem postępującej niewy­dolności angiogenetycznej oraz czynnościowej sieci naczyń guza, a także jednocześnie degeneracji naczyń w guzie. Współistnienie obu tych pro­cesów, które są charakterystyczne dla systemu naczyniowego guzów po­woduje, że rozłożenie przestrzenne żywej tkanki guza powtarza w zasa­dzie wzorzec przestrzenny czynnego łożyska naczyniowego (2, 18, 19). Nie jest zatem zaskakującym fakt, że możliwość blokowania angiogenezy jest w stanie zahamować wzrost nie tylko guza pierwotnego lecz także prze­rzutów (1, 2, 5, 9, 12).

W piśmiennictwie światowym nie przedstawiono dotychczas badań dotyczących mikrokrążenia w tego rodzaju guzach u człowieka, a wia­domości dotyczące systemu naczyniowego w raku nerki są oparte głów­nie na wynikach badań rentgenoangiograficznych, które mimo ich istot­nego znaczenia diagnostycznego, nie pozwalają na uwidocznienie mikro­krążenia (3, 17).

Celem pracy jest przedstawienie badań umożliwiających poznanie mor­fologii łożyska naczyniowego raka nerki, metodą replikacji iniekcyjnej.

MATERIAŁ I METODA

Do badań wstępnych użyto guzy ludzkiej nerki w liczbie pięciu. Prze­

ciętna średnica guzów wynosiła 7 do 10 cm. .

Rozpoznanie przedoperacyjne, umiejscowienie guzów, tak w zakresie prawej jak i lewej nerki oraz ich zasięg w stosunku do sąsiednich struk­tur oceniano w oparciu o klasyczną urografię i angiografię nerkową. (Ba­danie angiograficzne wykonano w Zakładzie Radiologii AM w Krakowie. Kierownik: prof. dr hab. med. Olgierd Billewicz).

Guzy wraz z nerką w której on wzrastał, usuwano operacyjnie razem z torebką tłuszczową. Z uwagi na bezwzględny wymóg metodologiczny badań, jakim jest nienaruszenie ciągłości łożyska naczyniowego nowo­tworu i nerki, pobierano do badania histopatologicznego z wyciętej nerki tylko niewielkie wycinki z samego guza. Histologicznie guzy wychodzące z miąższu nerki, zweryfikowano jako raki jasnokomórkowe (badanie w Zakładzie Patomorfologii Instytutu Patologii AM w Krakowie, Kierownik Instytutu i Zakładu: prof. dr hab. med. Anna Urban).

Przygotowanie odlewów mikrokorozyjnych łożyska naczyniowego ner­ki wraz z guzem wykonywano według metody podanej przez (Ganno-na ? 7), (Miodońskiego ? 15), (Murakamiego ? 16). Łożysko naczynio­we wypełniano żywicą o niskiej lepkości o nazwie fabrycznej Mercox CL-2 (Japan Vilene Comp., Ltd., Tokyo). Dalszą obserwację wraz z do­kumentacją fotograficzną prowadzono przy pomocy skaningowego mi­kroskopu elektronowego (SEM) typ JSM-35-C (Jeol) przy wartościach na­pięcia 20?25 kV (8, 10, 11, 13, 15, 16).

WYNIKI

Raka nerki zalicza się do nowotworów bogato unaczynionych. Roz­wijając się zmienia prawidłowy obraz sieci naczyniowej narządu w któ­rym wzrasta na przymusowy, charakterystyczny dla schorzenia jednak nie patognomoniczny (14).

Angiografia jest podstawowym źródłem wiadomości o makroskopowej organizacji unaczynienia ekspansywnych guzów nerek. Obrazy angio­graficzne nerek w których wzrasta guz stanowią ilościową kombinację różnych elementów takich, jak komórki nowotworowe, podłoże tkanek w których wzrasta, sieć naczyniowa oraz ogniska martwicy, które nadają każdemu guzowi charakter guza hyper, hypo, a nawet awaskularnego (14). Z uwagi na powyższe w prezentowanym materiale wykorzystano dwie odmiany guzów, które angiograficzne zinterpretowano jako guzy hyper i hypowaskularne.

Przykład kliniczny 1. Chora K. S., lat 57, (nr hist. chor. 150/86). Uro­graficznie stwierdzono: prawidłowe wydzielanie środka cieniującego. Po­szerzenie dolnego bieguna nerki prawej. Grupa kielichów dolnych mode­lowana, zepchnięta, bez cech zastoju. Angiografia nerkowa (opis własny ? podano pod ryciną 1).

Przykład kliniczny 2. Chory W. L., lat 63, (nr hist. chor. 284/86). Urograficznie stwierdzono: prawidłowe wydzielanie środka cieniującego przez obie nerki. Po stronie prawej grupa kielichów górnych rozsunięta, zepchnięta w stronę miedniczki nerkowej, z częściową amputacją grupy kielichów górnych. Selektywna angiografia nerki prawej (opis własny ? podano pod ryciną 2).

ANALIZA PREPARATÓW MIKROKOROZYJNYCH NERKI

Uzyskane preparaty mikrokorozyjne unaczynienia nerek wraz z ros­nącym w nich guzem (rakiem jasnokomórkowym) pozwalają na uwidocz­nienie odmienności sieci naczyniowej nowotworu.

Stwarza to warunki pozwalające porównać obrazy angiograficzne, a za­tem dynamiczne czynnościowo, z odpowiadającym im substratem morfo­logicznym, zreplikowanym w postaci odlewów łożyska naczyniowego ner­ki i guza.

W SEM można analizować wstępnie na poziomie makroskopowym od­lewy trójwymiarowej sieci naczyniowej, przy zastosowaniu powiększeń rzędu 10?20 razy, z jednoczesną możliwością oglądania interesującego nas fragmentu tej sieci lub poszczególnych naczyń pod odpowiednio du­żym powiększeniem.

Analiza makroskopowa pozwala na dobrą ocenę lokalizacji ogniska nowotworowego' w obrębie nerki. Uwidacznia ona obecność oraz stopień rozwoju obwodowej otoczki naczyniowej guza (ryc. 3, ryc. 4, ryc. 5, ryc. 6).

Obraz angioarchitektoniczny wnętrza guza charakteryzują obszary wysoko wybujałych naczyń i stanowią rodzaj przegrody oddzielającej przestrzenie beznaczyniowe (ryc. 7, ryc. 8, ryc. 9, ryc. 10).

Na powierzchni naczyń żylnych obserwuje się bardzo liczne silnie zróżnicowane pod względem kształtu, średnicy i długości wypustki na­czyniowe, które rozwinęły się wtórnie jako wyraz czynnego procesu proliferacyjnego w guzie (ryc. 11, ryc. 12).

OMÓWIENIE 1 WNIOSKI

1.Metoda replikacji iniekcyjnej łożyska naczyniowego nerki tak pra­ widłowego, jak i patologicznie zmienionego stanowi istotne ulepszenie klasycznych metod iniekcyjnych. Analiza odlewów naczyń krwionośnych w skaningowym mikroskopie elektronowym daje praktycznie trójwy­ miarowy obraz tej sieci. Pozwala rozróżniać tętnice, żyły i kapilary na podstawie replik pozostawionych przez śródbłonki naczyń.

2.Rak nerki, guz rosnący ekspansywnie, wykazuje właściwości two­ rzenia własnego, specyficznego systemu naczyniowego. Obecność licz­ nych grzybkokształtnych, bułkowatych wypukleń na powierzchni odle­ wów naczyń żylnych i kapilarnych stanowi dowód dla czynnego procesu proliferacji i ich śródbłonków. Jak stwierdzono w niniejszych badaniach są one kolejnymi stadiami dynamicznego procesu prowadzącego w wyniku fuzji naczyniowej do adaptacji i poszerzenia ich światła.

3.Rak nerki charakteryzuje obecność bardzo bogatej obwodowej otoczki naczyniowej guza zbudowanej głównie z licznych, patologicznie zmienionych naczyń żylnych i kapilarnych. Sieć naczyniowa raka nerki zbudowana jest nie tylko z naczyń nowopowstałych, lecz także z na­ czyń narządu oraz żył gwiaździstych.

4.Sieć naczyniową raka nerki charakteryzują obszary beznaczyniowe o różnej średnicy, które otaczają gęste sploty kapilarne. Obszary te są podzielone między sobą przez systemy wysoko wybujałych naczyń, przyj­mujących formę blaszek naczyniowych, pozostających w związku z krą­żeniem własnym nerki oraz obwodową otoczką naczyniową guza.

5.W częściach centralnych raka nerki stwierdza się obecność obsza­ rów objętych martwicą, która jest efektem ucisku oraz niewydolności pro­ cesu nowotworzenia naczyń na tych obszarach.

6.System naczyniowy raka nerki charakteryzują bardzo liczne pa­ tologicznie zmienione naczynia żylne i kapilarne oraz mniej liczne, nie wykazujące zmian patologicznych naczynia tętnicze, nie podlegające na­ ciekaniu i inwazji przez komórki raka. Szerzenie się procesu nowotwo­ rowego zachodzi głównie drogą naczyń żylnych.

7.Łączność systemu naczyniowego raka nerki z jego obwodową otocz­ ką naczyniową, do której zostają włączone i poszerzone, patologicznie zmienione żyły gwiaździste, stanowić może ważną drogę szerzenia się nowotworu do tkanek i sąsiednich struktur.

8.Charakter guzkowo-zrazikowy raka nerki wskazuje na to, że je­ dynie części obwodowe guza, leżące bezpośrednio w sąsiedztwie powierz­ chownej otoczki naczyniowej guza, będą stanowić najżywotniejsze ob­ szary tkanki nowotworowej, z uwagi na najkorzystniejsze warunki meta­ boliczne.

9.Arteriografia stanowi nadal jedyną metodę diagnostyczną pozwa­ lającą przeżyciowo uwidocznić system naczyniowy raka nerki, w zakresie jego makronaczyń, obwodową otoczkę naczyniową, obecność unaczynio­ nego krążenia obocznego, względnie wciągnięcie w zakres dorzecza guza naczyń narządów sąsiadujących. Arteriografia nie pozwala na uwidocz­ nienie mikrokrążenia guza, ze względu na sumacyjny charakter obrazu trójwymiarowej sieci naczyniowej. Liczne zmiany naczyniowe w angio­ gramie nie odpowiadają realiom fizjo-patologicznym.

piśmiennictwo

  1. 1. Crum R., Szabo S. Folkman J.: A new clas of steroids inhibits angiogenesis in the presence of heparin air a heparin fragments. Science, 1985, 230, 1375. ? 2. Denecamp J.: Vasculature as a target for tumor therapy. Progres in applied microcirculation, 4, w książce: Hammersen F., Hudlicka O. Karger, Based, Miiin-chen, Paris, London, New York, Tokyo, Sydney, 1984, 28. ? 3, Ekelund L.: Angio­graphy and pharmacoangiography in human and experimental tumors, w książce: Peterson H. I.: Tumor blood circulation: angiogenesis vascular morphology and blood flow of experimental and human tumors. CRC Press Inc., Boca Raton, Flori-da, 1979, 185. ? 4. Falk P.: Angioarchitecture of rat tumors. Biblthca anat., 1977, 15, 245. ? 5. Folkman J.: How is blood yessels growth regulated in normal and neoplastic tissue? G. H. A. Clowes Memorial Award Lecture. Cancer Res., 1986, 46, 467. ? 6. Folkman J, Metler E., Abernathy C, Williams G.: Isolation of a tumor factor responsible for angiogenesis. J. exp. Med, 1971, 133, 275. ? 7. Gannon P.J.: Vascular casting, w książce: Hayat M. A.: Principles and techniques of scanning electron microscopy. O. van Noestrand Reinhold Comp., New York, Cincinati, Atlan­ta, Dallas, San Francisco, 1978, 170. ? 8. Grunt T. W., Lametschwandtner A., Adam H.; The development and degeneration of blood yessels in tumors. Int. J. Micro-circ. Clin. Exp., 1984, 3, 343. ? 9. Heuser L.S., Tylor S.H., Folkman J.: Prevention of carcinomatosis and bloody malignant ascites in the rat by an inhibitor of an­giogenesis. J. surg. Res., 1984, 36, 244. ? 10. Hodde C. K., Noweli J.A.: SEM of microcorrosion casts. Scanning Electron Microscopy. SEM Inc. AMF O'Hare, Chi­cago, 1980, 89.
  2. 11. Hodde C. K., Miodoński A., Bacher C, Weltman W.A.M.: SEM of micro-corrosion casts with special attention an arterio-venous differens and applica­tion to the rats cochlea. Scanning Electron Microscopy. I., I. T. Reasearch Insty-tute, Chicago, 1977, II, 477. ? 12. Ingber D. E., Madri J.A., Folkman J.: A possible mechanism inhibition of angiogenesis by angiostatic steroids: induction of capilary basement membrane dissolution. Endocrynology, 1986, 119, 1768. ? 13. Lametsch­wandtner A., Miodoński A., Simonsberger P.: On the prevention of specimen chorning electron microscopy of vascular corrosion casts by attaching conductive briges: Microscopie, Wien, 1980, 36, 270. ? 14. Lang E. K.: Arteriography in the diagnosis and staging of hypernephromas. Proceeding of the National Conference on Urologic Cancer. American Cancer Society Inc., Washington, 1973, 1043. ? 15. Miodoński A., Kuś J., Tyrankiewicz R.: SEM blood vessel casts analysis, w książ­ce Allen D. J., Matta P.M., Di Dio L. J. A.: Three Dimensional microanatomy of cells and surfaces. Elsevier North-Holland Inc, New. York, Amsterdam, Oxford,
  3. 1.71. ? 16. Murakami T., Ohtani O., Ohtsuka A., Kikuta A.: Injection replica-
  4. tion and scanning electron microscopy of blood yessels, w książce Hodges G. M.,
  5. Carr K. E.: Biomedical Research Application of SEM. Academic Press Inc, London,
  6. 1983, 1. ? 17. Ostea,ux M., Jeanmart L.: Kidney tumor yascularisation: morphology
  7. and angiogenesis, a microangiographic experimental study, w książce Lohr E.:
  8. Renal and adrenal tumors. Springer, Berlin, Heidelberg, New York, 1973, 67. ?
  9. 18. Shubik Ph.: Vascularisation of tumors: a review. J. Cancer Res. Clin. Oncol.,
  10. 2.103, 211. ? 19. Warren B. A., Shubik Ph., Feldman R.: Metastasis via blood
  11. stream: the method of intravasation of tumor cells in a transplantatole melanoma
  12. of the hamster. Cancer Lett, 1978, 4, 245.