Μεταβολές των μηχανικών χαρακτηριστικών της αορτής σε υποθυρεοειδικούς και υπερθυρεοειδικούς επιμύες

Abstract

Background-Aim: It is well known the effect of thyroid hormones on the vascular system is associated with a wide clinical spectrum. The basis for these effects is the ability of thyroid hormones to exert cellular action on vascular smooth muscle cells, as well as cardiac myocytes, and endothelium. The purpose of this experimental study was to investigate the effects of hypothyroidism and hyperthyroidism on the mechanical properties and histomorphological structure of the descending thoracic aorta. Material and Methods: Sixty male Wistar rats were randomly divided in three groups. Severe hyperthyroidism was induced in 20 male Wistar rats administering L-thyroxine 0.0036% (T4) in their drinking water for 8 weeks, while moderate hypothyroidism was induced in twenty male Wistar rats by administration of 6-n propyl 2-thiouracil 0.05% in their drinking water for 8 weeks; Age-matched normal euthyroid rats (n=20) acted as controls. Animals were sacrificed and the mechanical and histomorphometrical characteristics of the descending thoracic aorta were studied. Longitudinal strips of fixed dimensions were subjected to various pre-selected levels of stress in a uniaxial tensile-testing device. Results: Stress-strain, elastic modulus-strain, and elastic modulus-stress curves were divided into three parts, referring to low, physiologic, and high stresses. The aorta of hyperthyroid animals compared with that of euthyroid ones showed an increase of the internal and external diameters (p<0.05), the media area (p<0.05), the number of smooth muscle cell nuclei (p<0.05), the collagen density (p<0.05) and a decrease in the elastin laminae thickness (p<0.05) and elastin density (p<0.05). The aortic wall of hyperthyroid rats was stiffer than that of euthyroid animals at the upper physiologic levels of stress or strain (p<0.05), but less stiff at the lower physiologic and lower levels (p<0.05). Similar results concerning the mechanical behavior of aorta with non statistically significant differences of regression parameters, compared to hyperthyroid animals, were observed in hypothyroid animals. Remodelling of the aortic wall of hypothyroid animals revealed an increase in internal and external diameter (p<0.05), media area (p<0.05), number of smooth muscle cell nuclei (p<0.05), and collagen density (p<0.05), while a decrease was found in elastin laminae thickness (p<0.05) and elastin density (p<0.05). Analysis of the mechanical curves disclosed significant differences between hypothyroid and control animals, indicative of stiffer aortas in hypothyroid animals at the upper physiologic and higher levels of pressure, and of less stiff aortas at the lower physiologic and lower levels. A correlation between the histomorphologic alterations in the aortic wall and the level of applied stress was noticed.

Εισαγωγή-Σκοπός: Η επίδραση των θυρεοειδικών ορμονών στο καρδιαγγειακό σύστημα σχετίζεται με ένα ευρύ κλινικό φάσμα και οφείλεται στη δράση των ορμονών στα λεία μυϊκά κύτταρα του αγγειακού τοιχώματος, στα μυοκαρδιακά κύτταρα και στο ενδοθήλιο. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η διερεύνηση της επίδρασης του υπερθυρεοειδισμού και του υποθυρεοειδισμού στην ιστολογική δομή και τις μηχανικές ιδιότητες της αορτής. Υλικό και μέθοδοι: Εξήντα αρσενικοί επίμυες Wistar, διαιρέθηκαν τυχαία σε τρεις ομάδες. 20 επίμυες έγιναν δευτεροπαθώς υπερθυρεοειδικοί με χορήγηση L-thyroxin sodium salt σε συγκέντρωση 0,0036 % στο πόσιμο νερό για 8 εβδομάδες, ενώ 20 ζώα έγιναν δευτεροπαθώς υποθυρεοειδικά με χορήγηση προπυλ-θειουρακίλης (PTU) στο πόσιμο νερό σε συγκέντρωση 0.05%. Τα ζώα της ομάδας ελέγχου δεν έλαβαν κάποια φαρμακευτική ουσία. Τόσο ο υπερθυρεοειδισμός όσο και ο υποθυρεοειδισμός επιβεβαιώθηκαν με κλινικό και εργαστηριακό έλεγχο κατά τη διάρκεια του πειράματος όπως επίσης από παθολογοανατομικά ευρήματα. Όλα τα ζώα ευθανατώθηκαν και η κατιούσα θωρακική αορτή αφαιρέθηκε και υποβλήθηκε σε μελέτη των μηχανικών και ιστομορφομετρικών της χαρακτηριστικών. Αποτελέσματα: Ο μορφομετρικός έλεγχος και η ιστολογική εξέταση της θωρακικής αορτής στα υπερθυρεοειδικά ζώα ανέδειξαν σημαντική αύξηση στην εσωτερική (p<0.05) και εξωτερική διάμετρο (p<0.05), στην επιφάνεια διατομής του μέσου χιτώνα (p<0.05), στην πυκνότητα σε κολλαγόνο (p<0.05), καθώς επίσης και στον αριθμό πυρήνων των λείων μυϊκών κυττάρων (p<0.05). Αντίθετα σημαντική μείωση παρατηρήθηκε στην πυκνότητα σε ελαστίνη (p<0.05) και στο πάχος των ελαστικών πετάλων (p<0.05). Τo αορτικό τοίχωμα στον υπερθυρεοειδισμό ήταν σημαντικά πιο δύσκαμπτο στα ανώτερα φυσιολογικά επίπεδα τάσης (p<0.05) και παραμόρφωσης (p<0.05), αλλά σημαντικά λιγότερο δύσκαμπτο στα κατώτερα φυσιολογικά και χαμηλότερα επίπεδα (p<0.05). Παρόμοια αποτελέσματα με αντίστοιχη κυματομορφή απεικόνισης των μηχανικών αλλαγών της αορτής και μη στατιστικά σημαντικές διαφορές ως προς την απόλυτη τιμή των παραγόντων παλλινδρόμησης, παρατηρήθηκαν στους υποθυρεοειδικούς επίμυες. Το αορτικό τοίχωμα των υποθυρεοειδικών ζώων ήταν σημαντικά πιο δύσκαμπτο από αυτό των ευθυρεοειδικών στα ανώτερα φυσιολογικά επίπεδα τάσης (p<0.05) και σημαντικά λιγότερο δύσκαμπτο στα χαμηλότερα φυσιολογικά και χαμηλότερα επίπεδα (p<0.05). Η μορφομετρική και ιστολογική εξέταση της κατιούσας θωρακικής αορτής στους υποθυρεοειδικούς επίμυες ανέδειξε στατιστικά σημαντική αύξηση στην εσωτερική (p<0.05) και εξωτερική διάμετρο της αορτής (p<0.05), στην επιφάνεια διατομής του μέσου χιτώνα (p<0.05), στην επιφανειακή πυκνότητα (p<0.05), καθώς και στον αριθμό πυρήνων των λείων μυϊκών κυττάρων (p<0.05) σε σύγκριση με τους μάρτυρες. Αντίθετα στατιστικά σημαντική μείωση παρατηρήθηκε στην σχετική επιφανειακή πυκνότητα σε ελαστίνη (p<0.05) και στο πάχος των ελαστικών πετάλων (p<0.05).