Morphometrische Untersuchungen der Lunge von Patienten mit Bronchopulmonaler Dysplasie

Abstract

Das Krankheitsbild der Bronchopulmonalen Dysplasie (BPD) ist Folge einer multifaktoriellen Schädigung der Lunge bei Frühgeborenen mit Respiratory Distress Syndrome (RDS) und wird derzeit eher als ein chronischer Krankheitsprozess der Lunge interpretiert, der mit einer Störung der Lungenentwicklung und Veränderung der Lungenstruktur, des Lungenwachstums, und vor allem auch der Gefäßarchitektur einhergeht. Eine häufige Todesursache ist die Dekompensation im Cor pulmonale. Es ist derzeit nicht geklärt, ob die Schädigung der Lunge nur eine assoziierte Schädigung der Gefäßentwicklung und einen konsekutiven Gefäßumbau bewirkt oder ob das pulmonale Gefäßsystem unabhängig hiervon in besonderem Maße betroffen ist. Das Ziel der Arbeit war es daher, die Frage zu beantworten, ob die BPD zu einer Entwicklungsstörung der azinären Gefäße führt und ob Luftwege, Parenchym, Interstitium und Gefäße gleichermaßen oder proportional unterschiedlich geschädigt werden. Hierzu erfolgte eine histopathologische, quantitativ morphometrische und mikroangiographische Analyse des Lungengewebes am Autopsiegut von fünf im Alter von 2–13 (Median: 5,2) Monaten an BPD verstorbenen frühgeborenen Kindern der 26. bis 28. Schwangerschaftswoche mit einem Geburtsgewicht von 560 – 1135 (Median: 770) g, welches mit dem Lungengewebe zweier akut verstorbener Kinder verglichen wurde. Das Gewichtsverhältnis (Fulton-Ratio) des linken Ventrikels (inklusive Septum) zum rechten Ventrikel war bei vier der fünf Patienten unter den kritischen Wert von 2.3 verringert, was den Befund der Rechtsherzhypertrophie erhärtete. Mikroangiographisch konnte bei dem zwei Monate alten Patienten eine deutliche Verringerung der peripheren Vaskularisierung der Lunge nachgewiesen werden. Die quantitativ an Serienschnitten erhobenen morphometrischen Befunde an mehr als 190.000 Messpunkten zeigten eine Zunahme des Anteils an Bindegewebe in der Lunge bei drei von fünf Patienten mit BPD. Die Oberflächendichte und die Gesamtoberfläche der Alveolen waren deutlich reduziert. Bei einer Überlebensdauer von zwei Monaten war die Anzahl der präkapillären Widerstandsgefäße deutlich vermindert, bei den länger überlebenden Patienten war dieser Unterschied nicht nachweisbar. Alle Patienten zeigten eine verstärkte Muskularisierung auch kleiner Pulmonalarterien von 25-75 μm Durchmesser. Die vorgelegten Daten belegen, dass - rein zahlenmäßig - die pulmonalen Widerstandsgefäße der Lunge bei langer Überlebensdauer > 2 Monaten nicht überproportional vermindert sind. Eine verstärkte Muskularisierung der Gefäßwand wie sie in der vorliegenden Arbeit nachweisbar war und funktionell vasokonstriktorische Komponenten spielen daher möglicherweise eine größere Rolle bei der Entstehung des Cor pulmonale als bisher angenommen werden konnte.

Bronchopulmonary Dysplasia (BPD) is the effect of a multifactorial damage of the lung in preterm infants with respiratory distress syndrome (RDS). It is currently considered rather a chronic disease of the lung going along with a pulmonary arrest and changes in structure growth and especially in vascular architecture. Chronic cor pulmonale is one of the leading causes of death in these patients. It is not clear so far, whether the lung damage is just an associated injury of the vascular development causing a consecutive vascular remodeling or the pulmonary vascular system is independently significantly affected. The aim of this study was to find out whether BPD leads to a developmental disorder of acinary vessels and whether airways, parenchyma, interstitium and vessels are damaged equally or differently. An autopsy study with histopathologic, quantitative morphometric and microangiographic analysis of the lung structures was performed on 5 preterm infants who had died due to BPD with a survival age of 2-13 (median: 5,2) months at 26-28 weeks of gestation, birth weight 560-1135 (median 770 g). Two infants that died acutely without mechanical ventilation or known lung disease (age 2 and 5 months) were used as controls. An increased ratio of right ventricle to left ventricle + intraventricular septum muscle mass (Fulton ratio) under the crucial value of 2,3 was present in 4 of 5 patients confirming the diagnosis of right ventricular hypertrophy. In the patient surviving 2 months microangiographic analysis showed a considerable decrease in peripheral vascularisation of the lung. Morphometric analysis of the lung structures (serial sections, more than 190.000 point measurements) showed increased connective tissue proportion in 3 of 5 patients with BPD. The alveolar surface density and the total alveolar surface area were considerably reduced. The preterm infant surviving 2 months showed a considerable reduction in number of pulmonary arteries. The four other patients surviving 5-13 months showed no difference in number of pulmonary arteries compared to the control. Muscularisation of pulmonary arteries was increased in the peripheral small arteries of 25-75 µm diameter in all patients. The presented data show that in terms of quantity the pulmonary arteries of the preterm infants surviving > 2 months are not reduced disproportionately. An increased muscularisation of the arterial wall as detectable in the presented data and functional vasoconstrictive factors may play a major role in the pathogenesis of cor pulmonale in these infants.