ウ サ ギ の 実 験 的 動 脈硬化症 にお け る内膜 病 変 の 超 微 構 造 的研究
金沢大 学 医 学 部 病理学 第一 講 座 (主任: 梶川 欽 一郎 教授)
勝 田 省 吾
( 昭和5 0年1 2 月2 6 日受 付)
動脈 硬 化症の発 生 機序に関しては形 態 学 的及 び生 化 学 的研 究に基い て , 幾 多の仮 説が提唱 さ れて いる. そ の主な ものは内膜への血奨 浸潤 を重 視す る血 奨 浸潤 説
l )
, 壁 在 血 栓の器 質 化を重 視 する血 栓 説2). 内 膜の脂 肪 沈 着を重 視 する脂 肪 説告 及 び酸 性ム コ多 糖の 増 加を 重 視するム コ多 糖 説4)等であ る.
し か し動 脈 硬化 症の最も基 本 的 現 象は内 膜にお け る 結 合組 織 線 推成 分の病 的増 加であ り. 動 脈硬化症の病 理発生の問 題はこ の緑 綬形 成の機 序を解 明す ることに
帰 着す る と思わ れ る.
近年, 動 脈 硬化 症の初発 現 象と して血 管 壁の透過性 冗 進が注 目さ れ5)〜了), 内膜 水 腫, 酸 性ム コ多 糖及 び基 底 膜様 物 質の増 加につづい てコ ラゲン線 経と弾 力 線 維
の新生が起こること は多くの研 究に よっ て確か め ら れ
て いる8 ト 朋. 又, これ らの線 維の形 成にあ づ か るの は
内 膜へ侵 入し た申膿 平 滑筋 細 胞であ ること も多くの研 究 者のは ぼ 一 致し た意 見であ る‖〜13)
し か し, 内膜 水 腫が線線 形 成に対して有す る病理的 意 義, 酸 性ムコ多 糖や基底 膜 様 物 質と線 推 形 成との関 係, コテゲン線経と弾 力線 推の形 成の調 節な どの基 本 的な諸 問題は ほ と ん ど未解 決であ る. 本研究はウ サギ 総 頸動 脈の実験 的 動 脈 硬化 症の発 生過程にお け る内 膜
の変化を電 顕 的に観 察し, 上 記 諸 問題の形 態 学 的解 明 を試み たもの であ る.
実 験材 料と方 法
ウ サギ( 体 重1.5〜 2 kg) の 一 側 総 頚 動 脈を周囲組 織か ら剥 離し, 銀 板 円 筒によ る披 包 狭 窄を施こし… 手 術 後2 日目よ り36過 日にわ た り, 被 包 辺縁に生じ た 動 脈 壁肥厚 部を切り出し, 材 料と して用いた.
､組織は2.5 % ダルクー ル ア ル デ ヒ ド(0.1 M カコ ジル
酸ソー ダ緩 衝 液pH 7.4) 申に1時 間固 定 後. 2 % オス ミ ウ ム酸 (0.1 M カコジル酸ソ ー ダ緩 衝 液pH 7.4) で
40C, 9 0分, 後 固 定を行なった. 次で エ タノ ー ル 系 列で脱 水, エボ ン8 12で包埋し た.
試 料は ガラ ス ナイフを 用い, L K B ウルト ラ トー ム で
超 薄 切 片を作製し, 酢 酸ウ ラニ ー ル , 硝 酸 鉛の 二重染 色を行なった.
酸 性ム コ多糖及 び糖 蛋 白の検 出にはルテニ ウム レ ッ
ド(R R ) 染 色】5)及 び 過ヨ ー ド酸リンクングス テ ン 酸 (P A P) 染 色冊 を 用いた. ま たェ ラ ス チンの同 定のた め, タン ニ ン酸固 窪 法川, 及 び タ ン ニ ン酸 染 色 法川) と, エ ラ スタ ー ゼ消 化 試験巷併用 し た. ェ ラ スター ゼ
消 化 試 験は次の方 法で行なっ た.
肥厚し た内 膜を厚さ 0.5m m 以下に薄 切し. 2.5 % グ ルタ ー ル ア ル デ ヒ ド(0.1 M カコ ジル酸ソ ー ダ緩 衝 液p H 7.4) で 40C . 3 0分 間 定 後1 4 ㌧Cで1 2時 間 同 緩 衝液 で洗 浄し た後, エラ ス タ ー ゼ (S igm a. Ty pe Ⅲ, 1
m g /mi , 0 .1 M Tris‑H C l 緩衝液. pH 8.0) を 3 70C で3 〜 9 時 間作 用さ せ た. 又, Bod ley 等= ) の方 法
に従って超 薄切 片に エラ スタ ー ゼを 1 〜6 0分 作用後,
タン ニ ン酸 染 色を施こし た.
電 顔 試 料は 日立H U‑1 1 A 型. 目 立 H UTl 卜 D S 型, 日 立H U‑1 2型, 日本 電 子JE M‑7 A型, 日本 電 子JE M ‑1 0 0 B 型電 顕で直接 倍 率3 ,000 〜30,0 0 0で撮 影し た.
光 顕 的 観察 : 披 包 部辺縁を1 0 % 中 性ホ ル マ リ ンで
固 定, パ ラ フィ ン切 片と してI H ･ E, ア ル シアン青,
P A S , 鍍 銀t ァザン, エ ラ ス チ カ . ワンギ ー ソン染 色 を施こし観察し た.
結 果
Ⅰ. 正常の総頸 動脈の構 造
ウ サギ総頚 動 脈の正常構 造は従 来の報 告14)20)と は ぼ 同 様であ るの で簡 単な記載に止め る. 血 管 内 壁は 一 層 の扁 平な内皮 細 胞で被わ れ, 隣接す る細 胞 間は iⅢte,
r m ed iate ju n ctio n ま た は tight ju n ctio n で結 Ultr a structu r al study of intim al le sio ns in e x pe rim ental art erios cle r osis of r ab b its.
Shogo K atsuda, Depa rtm e nt of Pat holo g y (Ⅰ),(D ire cto r : Prof. K. K aji ka w a), School Of M edicin e, Ka n a z a w a Univ e r si ty.
ウサギの実 験 的動 脈 硬 化症にお け る内膜 病 変の超 徴 構 造的 研 究
合 する･ inte r m ed iate ju n ctio n では細 胞は約1 0 0
〜200Aの細 胞 間隙を隔たて て接 合して いる . 内 皮細 胞の核は楕円形で処々陥凹 を示す. 原形 質には粗 面小 胞体や糸 粒 体が同定さ れ, 管 腔 面や細 胞 基 底面に小空 胞が豊 富であ る. 少 数の原 形 質 内 mic r o丘Ia m e nt が散 在 する.
内 皮細 胞の基 底 面は基 底 膿 ( 幅的5 0 0 A ) で被わ れ て いる が. 処々断 裂して いる. 基 底 勝と細 胞 基 底 面と の問に狭い Ia min a lu cida ( 幅 約1 50A) が識 別さ れ る.
内皮 細 胞と内弾 性 板との間は微 粒 子とフィ ラ メ ン ト か ら成る網 状の礎 質で満た さ れ, その中に直 径 約1 0 0
A の mic r o丘bril と少 数の弾 力 線経とコ ラゲ ン線 継
が散 在す る. mi c r o丘bril は弾 力線 維の周 囲に多く
みら れ る. 内弾 性 板には所々 に有志が 認 め ら れ る. 内 弾 性 板の申膜 側は 比較 的平 滑で あ る が. 内膜 側では多 数の小 突 出が み ら れ る.
中腹は平 滑 筋 細胞と太い弾性 板が層 状に配 列 し. 平 滑筋 細 胞と弾 性 板との問はコラゲン線 絵 素と弾 力 線 経 で革め ら れ, 処々少 量の礎質が介 在して いる. 平 滑筋 細胞は基 底 膜で被わ れ, 原形 質は筋 原 線 経で 占め ら れ, 筋 形 質は少ない.
中 腹と外 股と は外 弾 性板で境さ れ. 外膿では線 纏 芽 細 胞の間にコラゲン緑 綬束と少 量の弾 力線 維が 認 め ら
れ る.
Ⅱ. 動 脈硬化症
動 脈 硬 化の進 展の程 度は症 例によって 一様でな く ,
特に鏡 板円筒の被 包 技 術によってか な り左 右さ れ る よ う で あった. あ る場 合には, 4 〜 5 週間でか な り強い 内膜 肥 厚が生じ た が, あ る場 合に は, 披 包 後10 週を経
ても 内 膜肥厚が弱い こと が あ る. し か し何れの場合で も披 包 後1 5 〜16 週 後では強し､内 膜肥厚が認め ら れ た.
1 5 5
そこ で動 脈 硬化の進 展につ い て は. 単に手 術後の時 間
にと ら わ れ ること な く. 多 数の症 例の観 察結果 か ら総 合的に判 断し た.
動 脈硬 化 症の進 展の状 態を概観す る と. 披 包 後2 〜 3 日で内膜の水 腫が おこり, 中腰 平 滑筋 細 胞は内 弾 性 板の間隙か ら内 膜の中に侵 入す る. 5 〜 7 日で水腫 は 消 退し始め, 内膜の礎 質の酸性ムコ多糖の再 生と基底 膿 様の無 定 形物 質が沈 着 する が. 線維の形 成は み ら れ ない･ 披 包後7 日 を す ぎ る と次 第に弾 力 線経とコ ラゲ
ン線 維の過 剰 形 成が おこり. 動 脈硬 化が進行す る. そ こ で , 本論 文で は, 披包 後ま だ線 推 形 成が始ま ら ない 時 期を仮に硬 化 前期と呼び, そ れ 以後の硬 化 期と を 区 別して記 載す る. 動 脈 硬 化の進 展に伴う細 胞 間マ トリ
ックス の経 時 的 変化の概 略は図1 に示す通りで あ る. 1 . 硬 化 前 期
被 包2 〜3 日後, 内皮 細 胞ほ丈が高く な り! 管腔側
に突出し, 細 胞 間隙は部分 的に拡大す る. 核は深い陥 凹 を示し. 細 胞の上 方に位 置 する. 原 形 質 内には空 胞 が目 立ち, 粗 面 小 胞 体は拡 張し, 内 陸に架 状 物 質が み と め ら れ る. 原 形 質 内に不 規則に走る mic r o色Ia m e̲ nt( 直径 約40 〜60 A) が増 加す る.
基 底 膜は 一 般に罪 薄と な り Ia mi n a lu ci da の幅 が広く な る. し ば し ば, 基 底 膿の消 失や細 胞基 底 面に
基底 膿 様 物 質の集 積が み ら れ る. 内皮 下 腔は低 電 子 密 度の無状 物質で占め ら れ, 礎 質の網 状 構 造は消 失す る
( 写 真1).
内 弾性 板は断 裂や 凹凸が著 明にな りt 内部に低 電 子 密 度の線 状 構 造や額 粒 状 構 造が出現 す る. こ の変 化は 内 膜側によ り高 慶であ る. 注 目すべき所 見は, 内 弾 性 坂の断 裂 部ま た は内弾 性 板の有 窓を通っ て中膜か ら 平 滑筋 細 胞が内膜に侵 入す ることであ る. 中 膜平 滑筋細 胞は偽 足 様 突起を出して内弾 性 板の間 隙を通過す るこ
l: 3 5 丁日 5 1 5 2 5 35濁
図1
.動 脈 硬 化 症に おける細 胞 間マ ト トソクス の変化
と が観 察さ れ る( 写 真2).
内膜に侵 入し た平 滑筋 細 胞は紡 錘 形を 呈 し細 胞 表面 は比較 的 平 滑であ る. 核は楕 円 形を 呈 し. 原形 質には 遊 離リ ボ ゾー ムが豊 富で. 大 小の拡 張し た粗面 小 胞休 も 比較 的 多く認め ら れ る. 筋 原 線 維は疎で集 束を作ら ず, 紡 錘 形の いわ ゆ る de n s e body も み ら れ な い. 基 底膿も殆ど認め ら れ ない. 3 〜 4 日後では平滑筋細 胞の筋 原 緑 綬は集束をつ く り de n s e body が出 現
し, 細 胞の全 周が基 底 膜で包ま れ る よ うにな る. 内皮 細 胞におい て は, 隣 接す る細 胞が重な り, 下方
に位 置す る細胞が問 質に細 胞 突 起を出し. あ た か も内 皮 下に落ち込む様な観を与え ること が あ る. ま た内皮 細 胞 直下に内皮 細 胞と類似し た構 造を示す細 胞が 認 め
ら れ ること が あ る(写真3).
披 包後5 日日 頃よ り内膜 水 腫の消 退が始ま り, 内 膜 を満た して いた低 電 子 密度の架 状 物 質に代っ て髄 質の 網 状 構造の増 加が起こる( 写 真4). こ の網 状 構 造は R R 染 色標 本では直径20 0 〜4 0 0 Aの R R 陽 性の粒子
と直径50 〜150A の フィラ メ ン トか ら成る. フ ィ ラ メ ン トは 一 般に粒 子に比べて R R 染 色 性は弱い.
注 目 すべき所 見ほ内皮細 胞下及 び内膜に侵入 し た平 滑 筋 細 胞の周 囲に基 底 膜 様の無定 形物 質が多 量に沈 着 す ることであ る( 写 真4) . こ の物 質は平滑 筋 細 胞の 周 囲に特に多 く. し ば し ば平 滑筋 細 胞 基 底朕と連 続し て いる様に見え, 形態 学 的には基 底膿と輯似し, 基 底 膿と同 様に R R に対して親 和 性を示す(写真5) . し か し, P A P 染色を施 すと, 基 底勝 枝物 質は陽 性を示 すが, 本 来の基 底 膜は殆ん ど陰 性で肥厚し た基 底 膿の み が陽 性を呈する( 写真 6 ).
タン ニ ン酸染 色で は, 肥 厚し た基底 膜 及び基 底 膜 様 物 質は部 分 的に濃 染 する(写真7) . こ の基 底 膜 様 物 質の周 辺 部は髄 質の構造と重な り あって いる が. 一 般
には礎 質と明瞭に墳さ れて いる. こ の時 期では ま だコ ラゲン線 絶や弾 力 線 維の新 生が 認 め ら れ ない .
2 . 硬 化 期
披包 後1過 頃よ り内膜に侵 入し た平滑 筋細 胞の形が 不整にな りt 細 胞 周 囲の基 底 膜 練 物 質の沈着は著明に な る. 原 形 質に は筋 原 線維が豊 富で概ね細 胞の長 軸 方 向に 一致して密に配 列して いる. 遊 離リ ポ ゾー ム や糸 粒 体は散 見さ れ る程 度で粗面 小 胞 休 も 少 量であ る. 動 脈 硬 化の進 行と ともに内 膜の平 滑 筋 細 胞は数を増し,
動 脈 内腔 面に対しては ぼ垂 直に配 列し, その間に弾 力 線 経とコ ラゲン繰維の増 加が認め ら れ る. 線 推の増 加
に伴っ てt 礎 質の網状 構 造は減 少す る( 写 真8) . 披 包 後25 ‑26 過に 一 過性に内膜 水 腫の再 発が み ら れ ること が あ る. し か し, こ の場 合にほ, 硬 化 前 期と異
って水 腫を表わ す架状 物 質は内 皮 直 下に限 局し, すで に形 成さ れ た周 期の髄質や基 底 膜 様 物 質と は明 瞭に境 さ れ る. 水 腫の及 んで いない内 膜 深 部では線維が豊富 に認め ら れ る. 内 皮 細 胞の立 上り は著明で は ない が,
原 形 質 内に mic r o6 la me nt 様の 構 造が増 加す る. こ こ で も, 内皮 細 胞の重な り や, 内 膜への脱 落が み ら れ る. 時々, 内皮 細 胞の下に. そ れ と平 行に位 置す る 紡 錘 形の細胞が み と め ら れ る. 原 形 質には栂 面 小胞体 と mic r o丘Ia m e nt が豊 富で数 個の ライ ソ ゾ ー ム様 小体が み ら れ る. これ らの細 胞の周 囲には基 底 膜 様物 質が集 積し. その中にタン ニ ン酸 染色 陽 性 物 質が み ら れ る.
上 述の動 脈 硬化に伴う細 胞 間物 質の変 化は光顛的に も み と め ら れt 硬 化の初 期 ( 披包 後4 〜 5 週) ではア ル シ アン青 陽 性物 質が肥 厚し た内 陸の 内皮 細 胞 下や 平 滑筋 細 胞 周 囲に多 量に証 明さ れ る がt 後 期 ( 披 包 後2 0 週以 後) で はア ル シ ア ン青 陽 性物 質が減 少し. 内 膜の 問質はェ ラ ス チカ ｡ ワ ンギー ソ ン染色で陽 性を示すコ ラゲン線 維や弾 力 線維によっ て満さ れ る.
次に細 胞 間 物質, 特に弾 力 線経とコラゲン線 維の形 成について詳し く述べる.
1) 弾 力線 維の形成
成熟 弾 力線 維は周知のよ うに. 中央の無 様 達 郎 分と その周 囲の mic r o且bril と が区 別さ れ る. 通常の ウ
ラ ニ ー ル ｡鉛 染 色 標 本では無 構 造 部分は ほ とんど染 色 さ れ ないが( 写 真1 . 2 ). タン ニ ン酸固定ま た は タ
ン ニン酸 染色を施こし た標 本で は. 無 構 造 部 分が特異 的に濃 染 するの で ( 写 真8), 弾 力線 維の同 定は甚だ 容 易で あ る, 特に, タン ニ ン酸 染 色法は通 常の切 片 標 本に任 意に応 用でさ る利 点が あ るの で, 本研 究では 主 と して こ の方 法を用いた.
これ らのタン ニ ン酸処理 を施し た標 本では, 内膜に 増 殖し た平滑 筋 細 胞 周 辺の基 底 膜 様物 質の申に漉 染す る物 質が証 明さ れ る( 写 真7) . こ の物 質は ェ ラス
タ ー ゼ で選択 的に消 化さ れ るの で . エ ラ ス テ ン凝集 物 と考え ら れ る. 微 小なェ ラ ス チ ン凝 集 物は, 平 滑筋細 胞 表 面の基底 勝又 は基 底膜 様 物 質の申に直 径2 5 0 〜5 00 Aの小 円 形の構 造 物と してみ と め ら れ る ( 写真9 ) . あ る場 合には細 胞 周 辺に多数の エラ ス チ ン凝 集物が集 積し. 相 互 融合によってその大き さ を増 加す ること が 観 察さ れ る(写真18) . 注目すべき所 見は, 細 胞表 面
の微′トなェ ラ ス チ ン凝 集物の周 囲には mic r o色bril の付 着が み ら れ ない ことであ る. 少な く と･も 直径 約 1,000Aのエ ラ ス チン凝 集物でも, 周 囲に mic r o魚bril が伴わ れて いない こと が あ る. エラ ス チ ン凝集物は大 き さ を増 加 する と その 周 囲に mic r o丘bril が集 積
