CC BY
103
Хирургическая патология
Хирургическая патология: история и новые технологии
М.В. Самойлов1, 2, О.Д. Мишнев2, Н.Г. Гончаров1
1 Центральная клиническая больница РАН, Москва 2 Кафедра патологической анатомии Лечебного факультета Российского государственного медицинского университета им. Н.И. Пирогова
Статья посвящена истории развития хирургической патологии — исследованию биопсийного и операционного материала — от ее истоков до наших дней. Основное внимание уделено необходимости клинико-морфологического анализа материала, а также рациональному подходу к появляющимся новым методам. Молекулярно-патологические методики должны не заменять, а дополнять классические традиционные приемы диагностики, находиться с ними в органичной связи. Это требует от современного специалиста знания как новых технологий, так и классических методов клинико-анатомического анализа биопсийного и операционного материала.
Ключевые слова: биопсия, гистопатология, история развития, молекулярная патология.
В последние десятилетия термином хирургическая патология (“surgical pathology” в англоязычной литературе) в большинстве стран обозначают раздел патологической анатомии (патологии), посвященный морфологическому исследованию органов и тканей, прижизненно полученных у пациентов с диагностической и/или лечебной целью. При этом термин “хирургическая” не ограничивает ее рамки исследованием только объектов, поступивших из собственно хирургических отделений. Хирургическая патология имеет дело со всем тканевым материалом, направленным врачами любой специальности: гинекологами, урологами, отоларингологами, дерматологами и т.д. Так же и терапевт, выполнивший пункционную биопсию печени, вступает в диагностический процесс, относящийся к хирургической патологии. Применение термина “хирургическая патология” представляется целесообразным
Контактная информация: Самойлов Михаил Владимирович, mvsamoylov@mail.ru
и в российском медицинском лексиконе, хотя на сегодня в отечественной медицинской литературе и даже в нормативных документах этот раздел работы патологоанатома называют по-разному: “прижизненное морфологическое (гистологическое) исследование”, “биопсийная диагностика”, “исследование операционного и биопсийного материала”.
Хирургическая патология возникла во второй половине XIX века как абсолютно новая технология в клинической медицине. Причем эвристическое значение ее на тот момент было несоизмеримо большим, чем у многих “революционных” методик, внедряющихся в лечебно-диагностический процесс сегодня. Развитие хирургической патологии было обусловлено насущными запросами клинической хирургии. Как отмечал один из пионеров диагностических биопсий в России Михаил Матвеевич Руднев, “мы знаем множество случаев, где без микроскопа... опытнейшие хирурги признавали за рак то, что вовсе не имело раковых свойств, и такою диагностикою сму-
История медицины
щали больных и в свое терапевтическое действие вносили крайнее замешательство, вводя, кроме того, ложное учение о методах лечения” (“Основания для дифференциальной диагностики рака”, 1870).
Как и в случае многих других выдающихся технологических достижений, трудно однозначно определить конкретного пионера прижизненной гистологической диагностики. Принято считать, что первое упоминание о диагностической биопсии (исследование конъюнктивы глаза) имеется у Р. Вирхова (1858), причем биоптат был взят у пациента самим патологом. Первое исследование операционного материала и, следовательно, прижизненное описание опухоли также было произведено Вирховым в 1844 г., о чем он упомянул во втором томе своего “Учения об опухолях” (1867).
Хотя Рудольф Вирхов известен современному медицинскому сообществу в основном как патологоанатом, несоизмеримо больший вклад на первых этапах развития и внедрения прижизненной гистологической диагностики в повседневную диагностическую работу был сделан во многих странах не “академическими патологами”, а врачами лечебных специальностей, в первую очередь — хирургами и гинекологами. Так, основоположниками систематической диагностической биопсии в Европе считаются берлинские гинекологи Ruge, Veit (инцизии новообразований шейки матки, 1878 г.) и Schroder, выполнивший в 1876 г. исследование соскоба полости матки.
Заслуга развития обязательного систематического патолого-анатомического исследования всего операционного и биопсийного материала в нашей стране во многом принадлежит Ипполиту Васильевичу Давыдовскому (с 1931 г. — заведующему кафедрой патологической анатомии 2-го ММИ). С конца 1920-х годов он использовал для нормативного закрепления правил работы с прижизненно полученным тканевым материалом свой огромный
профессиональный авторитет и задействовал все доступные административные ресурсы. Это быстро принесло свои плоды. Если в 1925 г. в клиниках Девичьего поля было исследовано 52 биопсии, то уже в 1935 г. в Москве было исследовано 20 тыс. объектов. В 2007 г., согласно отчету патоло-го-анатомической службы Департамента здравоохранения г. Москвы, в отделениях патологической анатомии только городского подчинения было исследовано более 2,3 млн. единиц биопсийного и операционного материала от сотен тысяч пациентов.
С первых шагов своего развития прижизненное морфологическое исследование стало методом специальной клинической диагностики, успех и эффективность которого невозможны без клинико-анатомического анализа полученных данных. Более того, в большинстве первых биопсийных исследований клиническая часть (операция и взятие биопсий) и морфологическая составляющая (микроскопическое исследование, а зачастую и приготовление препаратов) находились в одних руках — чаще всего в руках лечащего врача. Известный австралийский патолог R. Cooke в книге, посвященной 100-летию Международной академии патологии, пишет, что “еще в 20-х годах прошлого века собственный микроскоп имел практически каждый студент-медик, как обязательный атрибут в течение учебного процесса и, в перспективе, в дальнейшей собственной практике”. Но тут же с грустью отмечает, что “большинство выпускников ... даже не взглянули в микроскоп со дня окончания университета”.
Основные технологические процессы, заложившие основы сегодняшней рутинной хирургической патологии, были разработаны к началу ХХ века. В области микроскопической техники были сконструированы ахроматический (1784), сложный многолинзовый (1824) и, наконец, апохроматиче-ский (1878) объективы. В 1860— 1880-х годах были разработаны физико-химические
Хирургическая патология
технологии, принципиально улучшившие качество микроскопических препаратов и позволившие значительно повысить точность и достоверность патогистологического диагноза. В этот период был создан и усовершенствован микротом (Гис, Тома, Райхерт, Юнг, Шанц), была апробирована парафиновая (Клебс) и целлоидиновая (Дюваль) заливка тканевых объектов. В 1890 г. для фиксации препаратов был впервые использован водный раствор формальдегида (формалин). В 1865 г. Бемером в гистологической практике для окраски препаратов был впервые использован гематоксилин. Именно на этой методической основе и по сей день осуществляется абсолютное большинство повседневных биопсийных исследований, хотя, конечно, оснащение современных патогистологических лабораторий шагнуло далеко вперед.
Таким образом, уже к началу ХХ века сформировался технологический процесс, который до сегодняшнего дня используется во всех отделениях хирургической патологии всего мира. Он включает: формалиновую фиксацию тканей, спиртовое обезвоживание, уплотнение и пропитку материала путем заливки в парафин, приготовление срезов толщиной около 5 мкм и, наконец, исследование препаратов, окрашенных гематоксилином и эозином. Juan Rosai (2004) справедливо отметил, что большинство новых специальных методов, дополняющих этот классический путь, закономерно проходят три последовательных этапа. Сначала — период повального увлечения, затем обычно следует этап не менее категоричного критического отношения к появившейся технологии, и, наконец, новый метод находит свое место и применяется в избранных, более или менее ограниченных ситуациях (что особенно важно, всегда в сопоставлении с данными традиционной морфологии). Так, еще в позапрошлом веке метод заморозки ткани (разработанный даже несколько раньше парафиновой пропитки) нашел свое более
узкое, но каждодневное применение при проведении срочных интраоперационных исследований, где он является оптимальным и сегодня.
Место, которое может занять новая технология в хирургической патологии, определяется несколькими факторами. Наряду с основными (смысловой значимостью и диагностической информативностью) большую роль играют: адекватная стоимость, достаточная быстрота, воспроизводимость, допустимость работы с длительно хранящимся материалом, реальная возможность для большинства лечебных учреждений иметь соответствующую технику и персонал для применения данной технологии.
Первым этапом, расширившим возможности “гематоксилин-эозиновой” гистологии, стала разработка гистохимических окрасок, позволяющих с той или иной специфичностью выявлять различные по химическому составу компоненты тканей и клеток. До середины ХХ века это был практически единственный способ как-то конкретизировать и делать доказательными феномены, видимые в рутинных препаратах. Сотни специальных окрасок описаны в классическом руководстве В. Яошйб, выдержавшем к 1989 г. 17 (!) изданий. В последние годы гистохимические методики в значительной степени вытеснены намного более специфичными иммуногистохими-ческими (ИГХ) реакциями, хотя ряд традиционных специальных окрасок остаются в составе обязательного диагностического набора любого патолого-анатомичес-кого отделения.
Большие надежды в 1950—1980-е годы были связаны с гистоферментохимическими реакциями, которые внесли большой вклад в развитие патолого-анатомической науки. Но диагностическое применение энзимной гистохимии всегда было лимитировано большой технической сложностью, во многом обусловленной возможностью работы только со свежим тканевым материа-
История медицины
лом. Другим препятствием является биологическая универсальность многих ферментативных процессов, а значит, неспе-цифичность многих ферментохимических реакций. Однако отдельные гистофермен-тохимические методики используются в практической работе и по сей день. Это касается, например, выявления ряда энзимов при диагностике миопатий, ацетилхо-линэстеразы при болезни Гиршпрунга, кислой фосфатазы.
Серьезные ожидания были связаны с электронной микроскопией, появившейся в морфологических исследованиях и в пато-лого-анатомической диагностике в середине ХХ века. Однако скоро выяснилось, что наряду с техническими и финансовыми трудностями широкому использованию электронной микроскопии препятствует ряд ее объективных ограничений как метода. Во-первых, это возможность исследовать лишь очень мелкие образцы ткани. Во-вторых, небольшой перечень действительно специфичных электронно-микроскопических структурных проявлений. В-третьих, вытекающая из этого большая вероятность субъективной ошибочной интерпретации наблюдаемых феноменов. Поэтому на сегодняшний день в большинстве областей хирургической патологии ультра-структурное исследование с успехом заменено иными методами, в первую очередь иммуногистохимическими. В то же время имеются области, в которых решающее значение электронно-микроскопической диагностики неоспоримо: например, морфологическая верификация гломерулопа-тий в биопсийном материале почек. Ценную информацию дает использование трансмиссионной и сканирующей электронной микроскопии в научно-практических исследованиях, особенно в комплексе с другими методиками, что отражают в том числе и работы, выполненные в наших учреждениях.
Важнейшее место в современной хирургической патологии заняла иммуногисто-
химическая диагностика. Можно сказать, что разработка ИГХ-диагностики стала первым революционным событием на полуторавековом пути прижизненной морфологической диагностики. Основанная на блестящей методике Coons с флюоресцирующей реакцией антиген—антитело, она приобрела широчайшее распространение благодаря последующим технологическим модификациям. Сегодня высокоспецифичные реакции с огромным спектром поли- и моноклональных маркеров (для визуализации используется универсальная пероксидазная метка) можно проводить в препаратах, полученных из рутинно приготовленных парафиновых блоков (в том числе архивных любой давности). Усилия разработчиков и производителей сделали ИГХ-исследование достаточно быстрым и технически доступным. Затраты на ИГХ-диагностику многократно окупаются высокодостоверной и специфичной информацией, которую можно получить о клеточной поверхности, ядре, цитоплазме и внеклеточных структурах. Особое значение ИГХ-диагностика приобрела в онкопатологии, где зачастую только этот метод позволяет выявить само наличие неопла-зии и метастазов, не идентифицируемых рутинными методиками, получить достоверные сведения о гистогенезе опухоли, степени ее злокачественности, пролиферативной активности и инвазивных свойствах. Назначение таргетной терапии основано на результатах ИГХ-исследования биопсийного и операционного материала. Совместно с клиницистами и фармакологами разрабатываются методы оценки чувствительности опухолей и других тканей к лекарственным средствам (в первую очередь — гормональным и химиопрепаратам) с помощью ИГХ-реакций с рецепторами гормонов, HER2/neu, EGFR и др. Применение иммуногистохимии не ограничивается онкопатологией. Так, большое практическое значение имеют исследования, посвященные рецептивности эндометрия
Хирургическая патология
при нарушении репродуктивной функции, которые проводятся в том числе и в нашей клинике в ЦКБ РАН.
Список рекомендованных для каждодневного использования антител в обычном неспециализированном отделении хирургической патологии США приближается к 50. Необходимый набор маркеров, используемых в онкологических и онкогематологических отделениях патологии, несоизмеримо больше. Перечни доступных для использования ИГХ-ре-активов составляют увесистые тома. ИГХ-диагностика всё шире распространяется и в патолого-анатомических отделениях российских больниц, но ситуация еще далека от совершенства по ряду объективных и субъективных причин.
Несмотря на кажущиеся безграничными возможности ИГХ-исследования, практика показала, что оно невозможно без использования традиционной “гематоксилин-эози-новой” гистологии. Анализ результатов ИГХ-реакции в принципе недопустим без параллельного изучения обычных препаратов. Более того, если результат ИГХ-окра-шивания входит в очевидное противоречие с данными, полученными рутинными клинико-морфологическими методами, это не всегда требует немедленной переоценки результатов “классической” гистологии, а скорее — дополнительного анализа выводов ИГХ-реакции.
Следующим революционным событием в хирургической патологии стала возможность использовать в диагностике методы молекулярной патологии, позволяющей идентифицировать на клеточном и тканевом уровнях приобретенные мутации и соответствующие им изменения генетически детерминированных продуктов. Высочайшая чувствительность молекулярно-биологических технологий позволяет распознавать отпечатки уникальных молекулярных повреждений. Это дает возможность максимально точной и ранней диагностики, выявления и верификации отдельных опу-
холевых клеток, оценка молекулярных прогностических факторов может играть важнейшую роль в клиническом прогнозировании у конкретного пациента и назначении адекватной индивидуальной терапии. Возможен лишь очень краткий обзор методов молекулярной патологии, доступных современным патологоанатомам.
Метод ДНК-гибридизации приобрел для хирургической патологии особое значение с появлением методик, позволяющих выполнять гибридизацию in situ (гибридиза-ционную иммуногистохимию). Она обеспечивает детекцию определенных последовательностей ДНК и РНК в гистологических срезах, цитологических препаратах, в культуре ткани и дает возможность судить о результатах реакции в конкретной клетке. В тесной связи с этим находится развитие интерфазной цитогенетики, позволяющей анализировать хромосомы в покоящихся (неделящихся) клетках.
Полимеразная цепная реакция, создающая в течение нескольких часов миллионы копий определенных последовательностей ДНК, которые интересуют патолога, является еще более чувствительным методом. Другим подходом к решению этой проблемы стали чиповые технологии (microarray), в которых пробы с денатурированными ДНК и РНК наносят на твердые носители с закрепленными олигонуклеотидами. После гибридизации с заданными последовательностями нуклеиновых кислот пробы меняют свои оптические свойства в четко определенных местах их расположения на чипе, что позволяет одномоментно анализировать многочисленные гены. Однако необходимость гомогенизации ткани существенно ограничивает информативность этих методов из-за невозможности сопоставить результаты реакции с конкретными клетками. Выходом из этой ситуации стала разработка лазерной микродиссекции, при которой из препарата вырезают микроскопические участки ткани, группы клеток и даже отдельные клетки. Эти микрообразцы воз-------------------Лечебное дело 2.2010
История медицины
можно подвергать полимеразной цепной реакции (и другим молекулярным методикам) с последующей более достоверной структурной экстраполяцией ее результатов. Наиболее близким для патологоанатомов может стать метод тканевых чипов (tissue microarray), который позволяет анализировать множественные микрообразцы ткани, полученные даже из архивного материала. Образцы располагаются на специальной подложке и морфологические проявления сопоставляются с экспрессией молекулярных маркеров.
Молекулярная патология открыла новую страницу в истории хирургической патологии и заняла большое место в комплексе современных морфологических методов исследования. Однако, анализируя данные молекулярных методов, следует всегда помнить мысль И.В. Давыдовского (1969), высказанную почти полвека назад и развитую позднее Д.С. Саркисовым (1987), о том, что болезнь, как комплекс клинико-анатомических проявлений, является результирующей действия этиологического фактора и сложного комплекса ответных реакций индивидуума, в том числе — компенсаторно-приспособительных процессов. Поэтому результаты любого нового высокотехнологичного метода исследования должны оцениваться только с учетом индивидуальных особенностей больного, а молекулярная патология должна обеспечить связь клинических и фундаментальных дисциплин (Пальцев М.А. и др., 2006).
Такая же ситуация имеет место и в современной хирургической патологии. Именно традиционная гистология, оставаясь “золотым стандартом” для оценки результатов новых высокотехнологичных диагностических методов, может предоставить наиболее полную и объективную информацию о характере и распространенности тканевого патологического процесса у конкретного пациента. Более того, в значительном числе случаев патогисто-
логическое заключение изначально может иметь форму нозологического диагноза. Но объективные и специальные (лабораторные, инструментальные и др.) клинические данные необходимы для правильной интерпретации морфологических феноменов, поэтому они являются обязательным разделом направления на патоло-го-анатомическое исследование любого биопсийного и операционного материала. Результаты высокотехнологичных методик, в первую очередь иммуногистохими-ческих и молекулярно-биологических, дополняют рутинное патогистологическое заключение новой уникальной информацией, а в ряде случаев позволяют решить диагностические и прогностические вопросы, недоступные традиционным морфологическим методам.
Всё это, а главное — каждодневная практика, убеждает в том, что традиционные морфологические методы в обозримом будущем не утратят своего значения, но, напротив, приобретут новую смысловую окраску. Поэтому для современного патологоанатома так же, как и прежде, требуется совершенное знание не только новых технологий, но и классической гистологии, а для лечащего врача в еще большей мере, чем ранее, необходимо активное участие в совместном клинико-анатомическом анализе биопсийного и операционного материала.
Рекомендуемая литература
Гулькевич Ю.В. История патологической анатомии // Руководство по патологической анатомии. М.: Медгиз, 1963. Т 1. С. 17—112.
Давыдовский И.В. Общая патология человека.
М.: Медицина, 1969. 610 с.
Давыдовский И.В. О практической ценности гистологического анализа биопсированного материала // Клин. мед. 1928. № 14. С. 794.
Пальцев М.А, Северин С.Е., Иванов А.А. Патологическая анатомия и молекулярная диагностика // Арх. патол. 2006. Т 68. № 4. С. 3—7.
Хирургическая патология
Самойлов М.В., Мишнев О.Д., Кудрявцев Ю.В. Трансформированные и патологические эритроциты при эндогенной интоксикации и экстракорпоральной детоксикации // Арх. патол. 2002. Т 64. № 5. С. 36-40.
Самойлов М.В., Бессмертная В.С., Мишнев О.Д. и др. Алгоритм клинико-морфологического обследования эндометрия при подготовке к лечению бесплодия методами вспомогательных репродуктивных технологий // Рос. мед. журн. 2009. № 2. С. 29-32.
Саркисов Д.С. Структурные основы адаптации и компенсации нарушенных функций. М.: Медицина, 1987. 448 с.
Rosai and Ackerman’s Surgical Pathology. 9th ed. / Ed. by J. Rosai. St. Louis: Mosby, 2004. V. 1. P. 1-92.
Samoylov M, Serebrennikova K., Bessmertnaya V. et al. Endometrial window of implantation in infertility // Histopathology. 2008. V. 53. Suppl. 1. P. 200-201.
Surgical Pathology. History and New Technologies M.V. Samoylov, O.D. Mishnev, and N.G. Goncharov
Article deals with history of the surgical pathology since it first steps until the present time. Clinico-morphological analysis is necessary for the correct diagnostic conception. Molecular-pathological methods must not exclude traditional one. It is required for modern specialist to be skilled not only in new technologies but also in classic methods of the clinic-anatomical analysis.
Key words: biopsy, histopathology, history, molecular pathology.
Книги Издательского холдинга “Атмосфера”
Ультразвуковая диагностика в неонатологии Монография / Под ред. Дворяковского И.В., Яцык Г.В.
УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДИАГНОСТИКА В НЕОНАТОЛОГИИ
В монографии представлены возможности метода ультразвуковой диагностики для оценки состояния головного мозга, органов эндокринной, пищеварительной, мочевыделительной, опорно-двигательной систем и сердца в неонатологии. Описана нормальная ультразвуковая анатомия различных органов и систем, варианты развития и основные признаки патологических состояний, характерных для новорожденных и детей первого года жизни. Отдельная глава посвящена применению эхографии при острой хирургической патологии у новорожденных. Благодаря высокому уровню ультразвуковых технологий в настоящее время ультразвуковая диагностика стала основным методом визуализации в неонатологии, позволяющим своевременно выявлять различные патологические состояния и оказывать необходимую помощь ребенку. 168 с., ил.
Для специалистов ультразвуковой диагностики, врачей-педиатров, неонатологов.
Информацию по вопросам приобретения книг можно получить на сайте www.atmosphere-ph.ru или по телефону (499) 973-14-16.
