CC BY
52
УДК 616.33-002.44
Т. К. Гаскина, В. Н. Горчаков, Е. В. Мельникова, А. Г. Катковская
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПАРТМЕНТОВ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ ЖЕЛУДКА ПРИ ЯЗВЕННОМ ПРОЦЕССЕ
Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии СО РАМН, Новосибирск
Новосибирский государственный университет
В последние годы увеличивается число больных язвенной болезнью, что диктует необходимость углубленного изучения патогенеза и разработки действенных лечебных мероприятий. Это не только медицинская задача, но и общегосударственная [1]. Несмотря на постоянно расширяющийся объем знаний о патогенезе язвенной болезни, многие вопросы, касающиеся структурных механизмов возникновения и прогрессирования этой патологии, остаются открытыми [2]. Для правильного понимания сущности язвенной болезни желудка необходимо знание конкретных механизмов ее формирования с точным представлением о структурно-функциональных перестройках слизистой оболочки желудка в общепатологическом плане. Недостаточно изучено состояние компартментов слизистой оболочки желудка в динамике язвенного процесса. При этом важна интегральная оценка происходящих изменений в слизистой оболочке желудка, которая возможна при использовании новых методических подходов.
Цель настоящего исследования — дать морфологическую оценку состояния ком-партментов слизистой оболочки желудка в условиях эрозивно-язвенного повреждения при использовании матричного статистического метода.
Материалы и методы. Исследование в клинических условиях лимитируется трудностями методического характера, и более целесообразно изучение именно в эксперименте патогенетических механизмов развития патологии.
Эксперимент проведен на 80 белых крысах-самцах *^81аг в соответствии с «Правилами работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к приказу Министерства здравоохранения СССР от 12.08.1977 № 755). Животные содержались в помещении вивария и получали при свободном доступе к воде стандартную диету (экструдированный комбикорм ПК-120-1). Формирование язв желудка проводили путем однократного внутрибрюшинного введения адреналина в дозе 2-3 мг/кг, определяющего стадийное развитие язвенного процесса [3]. Существование известной модели язвы желудка определило сроки исследования (2, 5, 10-е сутки) в эксперименте и не менее 20 животных на каждый срок в контрольной и опытной группах.
По окончании эксперимента забирались участки желудка для светомикроскопического исследования. Изучаемые кусочки органа фиксировались в 10 %-ном нейтральном формалине, затем обезвоживались и заливались в парафин для получения гистологических срезов с последующей их окраской гематоксилином и эозином. При оценке изменений слизистой оболочки желудка использовалась морфометрическая методика [4-6],
© Т. К. Гаскина, В. Н. Горчаков, Е. В. Мельникова, А. Г Катковская, 2009
включающая измерение толщины слизистой оболочки желудка — СОЖ (расстояние от внутренней поверхности muscularis mucosae до вершины желудочной ямки), высоту желез (расстояние от основания желез до дна ямки) и глубину ямок (расстояние от дна до их вершины). В последующем рассчитывалось среднее арифметическое по каждому показателю и определялись их отношения: 1) длина компартмента покровно-ямочного эпителия/длина компартмента секреторного эпителия (ПЯЭ/СЭ); 2) длина компартмента покровно-ямочного эпителия/толщина слизистой оболочки (ПЯЭ/СОЖ); 3) длина компар-тмента секреторного эпителия/толщина слизистой оболочки (СЭ/СОЖ).
Подсчет основных клеток фундальных желез (главные клетки, обкладочные (париетальные), слизистые) проводили на стандартной площади по усовершенствованной методике [7-9]. При получении цифровых данных осуществлялась их стандартизация с помощью матричного статистического метода [10, 11]. В матричном методе использовалась операция «нормирование признаков» по формуле: Np=(Xp-Xk)/Sd, где Np — нормированное значение, Xp — действительное значение, Xk — среднее арифметическое, Sd — стандартное отклонение каждого использованного показателя. Нормированные показатели стандартизируются со знаком (+) или (-) и показывают отклонение от среднего значения данного показателя в границах ±1,0. Для каждого структурно-функционального элемента органа вычислялись нормирующиеся значения, а затем определялась зависимость между ними путем вычисления средней величины, представляющей собой общий нормированный индекс (НИМ), который дает целостную характеристику органа или системы [11]. Для статистической обработки использовался пакет анализа программы Microsoft Excel 2003 и Image-Pro Plus 4.1.
Результаты исследования. Экстремальное воздействие (адреналиновая инъекция) неблагоприятно сказывается на стромо-паренхиматозных взаимоотношениях в слизистой оболочке желудка, вызывая эрозивно-язвенное повреждение (рис. 1). При этом больший интерес вызывают изменения, которые происходят не только в области формирования язвы, но и в участках слизистой оболочки вне фокуса язвы. Изменение морфометрических показателей компартментов слизистой оболочки желудка отражает процесс образования язвы и динамику ее заживления.
В период интенсивного образования язвы в желудке (2-е сутки) происходит определенная трансформация слизистой оболочки желудка.
Именно здесь локализуются те изменения, которые характеризуют развитие язвенного процесса и зависят от локальных гуморальных, гормональных и нервных влияний.
Прежде всего изменения касаются компартментов слизистой оболочки в пределах и вне язвенного дефекта СОЖ (табл. 1). На месте развития язвы происходят дистрофически-некротические изменения слизистой оболочки желудка (см. рис. 1).
Морфогенез язвенного дефекта сопровождается утратой структур
Рис. 1. Дистрофические и некротические изменения слизистой оболочки желудка с нарушением соотношения компартментов. Инфильтрация. Стадия интенсивного язвообразования. Срок исследования 2-е сутки. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение ок. 7, об. 8
Показатели компартментов и индексы слизистой оболочки желудка в разные сроки язвенного процесса
Срок исследования ПЯЭ СЭ СОЖ ПЯЭ/СЭ ПЯЭ/СОЖ СЭ/СОЖ НИМ
1 Контроль 17,4±0,6 31,9±1,1 44,3±1,87 0,54±0,01 0,39±0,01 0,72±0,01
2 2-е сутки, язва желудка 12,5±0,37* 22,9±0,95* 36,7±0,9* 0,55±0,01 0,4±0,009 0,72±0,01 -0,24
3 5-е сутки, язва желудка 13,5±0,29* 27,7±0,54* 39,6±0,81 0,49±0,01* 0,34±0,009* 0,7±0,01 -0,29
4 10-е сутки, язва желудка 16,9±0,42 33,0±0,65 47,8±1,02 0,51±0,01 0,35±0,009 0,69±0,01 -0,1
* Р 1-2, 3, 4 < 0,05.
слизистой оболочки желудка на ограниченном участке. Морфометрия такого участка не показательна из-за отсутствия компартментов.
Вне фокуса язвы на 2-е сутки исследования зафиксированы отрицательные нормированные значения для длин компартментов секреторного эпителия, покровно-ямочного эпителия и толщины всей слизистой оболочки желудка. Происходит статистически значимое уменьшение в 1,4 раза компартментов покровно-ямочного эпителия, секреторного эпителия, в 1,2 раза толщины слизистой оболочки при нормированном значении -0,80, -0,82, -0,41 соответственно. Общий нормированный индекс компартментов желудка составил -0,24 для данного срока исследования. Отрицательное значение показателей указывает направление структурных преобразований. При этом величина индексов соотношения ком-партментов изменяется мало, демонстрируя сохранение основных пропорций элементов,
составляющих слизистую оболочку желудка вне фокуса язвы.
В стромальном компартменте слизистой оболочки отмечалось кровонаполнение сосудов микро-циркуляторного русла. Постоянно наблюдался отек поверхностных отделов собственной пластинки слизистой оболочки. Отмечаются геморрагии (рис. 2). Клеточная инфильтрация была достаточно плотной, особенно в области собственной мышечной пластинки, и состояла преимущественно из лимфоцитов. В период активного язвообразования выявляются морфологические признаки нарушения дренажной функции лимфатической системы. Лимфатические сосуды были сужены или расширены. Это связано
Рис. 2. Кровоизлияние в подслизистой основе желудка, инфильтрация собственной мышечной пластики. Кровона-полнение. Стадия интенсивного язвообразования. Сроки исследования 2-е сутки. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение ок. 7, об. 10
Рис. 3. Восстановление соотношения компартментов слизистой оболочки желудка. Распределение клеток в железе желудка. Расширенные интерстициальные пространства. Стадия начальной репарации язвы. Срок исследования 5-е сутки. Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение ок. 7, об. 4
с реактивными изменениями формы эндотелиоцитов с частичной их деструкцией, сдавлением лимфатических капилляров пери-капиллярной отечной жидкостью, появлением в просвете капилляров цитоплазматических отростков, скопления клеток. Имеет место развитие динамической недостаточности лимфатических сосудов, чем обусловлено затруднение дренажа интерстициальных пространств в компартментах слизистой оболочки желудка.
В период начальной регенерации язвенного дефекта (5-е сутки) сохраняется определенная дезорганизация в строении слизистой оболочки желудка. Она характеризуется отрицательными нормированными значениями. Произошло уменьшение в 1,2—1,3 раза компартментов покровно-ямочного эпителия, секреторного эпителия, толщины слизистой оболочки, что дает низкие нормирующиеся значения для компартментов покровно-ямочного эпителия и секреторного эпителия (см. табл. 1). Общий нормированный индекс для данного срока исследования составляет -0,29 и указывает на остаточные явления диспропорций в компартментах слизистой оболочки желудка (рис. 3). В стромальном компартменте сохраняется кровонаполнение и клеточная инфильтрация, расширенные интерстициальные пространства на фоне имеющихся признаков дискинезии лимфатических сосудов.
По мере завершения периода репарации язвенного дефекта в желудке (10-е сутки) достигают контрольных значений морфометрические параметры длин компартментов слизистой оболочки желудка (см. табл. 1). При этом нормированные значения очень низкие по своей величине. Зафиксировано уменьшение индексов ПЯЭ/СОЖ, СЭ/СОЖ, свидетельствующих об относительном увеличении отдельных компартментов в слизистой оболочке желудка. Возможно, отмеченные изменения в строении СОЖ являются остаточными после перенесенного язвенного процесса. Общий нормированный индекс составил -0,1 при степени колебания показателей в пределах до 10 % от контрольного уровня. В условиях полной репарации язвы это указывает на физиологический характер существующих изменений в СОЖ при данном сроке исследования (10-е сутки).
Динамика величины компартментов слизистой оболочки желудка сопровождается изменением числа клеток в зависимости от срока исследования язвенного процесса. В фундальных железах слизистой оболочки желудка изменяется численный состав клеток в динамике язвенного процесса (табл. 2). В период активного язвообразования (2-е сутки) число главных, париетальных клеток уменьшается в 1,2—1,3 раза, а число шейных муко-цитов изменяется статистически недостоверно. При этом нормированное значение для главных и париетальных клеток имеет отрицательную величину. Слизистые клетки сохраняют положительное нормированное значение.
Количественные показатели клеток слизистой оболочки желудка и общий нормированный индекс в разные сроки язвенного процесса
Срок исследования Клетки фундальных желез желудка НИМ
Главные Париетальные Слизистые
1 Контроль 19,75±0,63 4,83±0,23 14,21±0,19
2 2-е сутки, язва желудка 16,78±0,35* 3,72±0,27* 15,09±0,26 —0,16
3 5-е сутки, язва желудка 17,6±0,34* 4,31±0,16 15,2±0,22* —0,01
4 10-е сутки, язва желудка 17,2±0,32* 4,8±0,17 14,72±0,29 —0,05
* P 1 — 2, 3, 4 < 0,05.
К 5 суткам язвенного процесса в фундальных железах желудка имеет место тенденция к восстановлению числа главных и париетальных клеток (см. табл. 2). Общий нормированный индекс для всех клеток фундальной железы желудка составил —0,01, что объясняется отрицательным нормированным значением для париетальных и главных клеток при высоком положительном нормированном значении (0,54) для слизистых клеток.
В условиях завершенной стадии репарации язвы желудка (10-е сутки) в составе клеток фундальной железы желудка остается уменьшенным число главных клеток, увеличенным число шейных мукоцитов и соответствует контрольному значению число париетальных клеток (см. табл. 2). Наблюдаемая равномерность распределения числа клеток сопровождается величиной общего нормированного индекса, равной —0,05. Факт повышенного числа слизистых клеток свидетельствует об усилении слизеобразования. Это является защитным фактором в разные периоды эрозивно-язвенного повреждения слизистой оболочки желудка.
Обсуждение. При язвенной болезни желудка степень выраженности и динамика структурных изменений слизистой оболочки вне зоны ульцерации заключается в изменении уровня функциональных взаимоотношений клеток и размерности компартментов, что является приспособительной реакцией. Морфологические изменения при язвенной болезни складываются из повреждений, компенсаторных и продуктивных сдвигов. Их соотношение и характер определяют фазовость и продолжительность изменений в слизистой оболочке желудка [12] и, конечно, имеет свой морфологический эквивалент, соответствующий сроку исследования. По-видимому, структурная перестройка слизистой оболочки желудка завершается по мере заживления язвенного процесса со стабилизацией морфологических параметров, не всегда достигающих контрольных величин (остаточные явления).
Согласно современным представлениям, ведущим в патогенезе язвенной болезни считается нарушение равновесия между агрессивными свойствами желудочного сока и резистентностью слизистой оболочки желудка, что является необходимым условием язвоо-бразования. Происходит ряд патогенетических изменений в слизистой оболочке, связанных с нарушением локальных механизмов регуляции и разрушением защитного слоя слизи [1, 13, 14]. Ведущим является развитие синдрома регенераторно-пластической недостаточности [15], сопровождающегося атрофией эпителиального компартмента, снижением метаболических и пролиферативных процессов в клеточных популяциях стенки желудка. В период активного язвообразования нормированный индекс для компартментов СОЖ составил отрицательную величину (см. табл. 1), что указывает направление структурных преобразований, связанных с деградацией тканевых структур на фоне дисрегуляции тканевых процессов [16].
Желудок не в состоянии продуцировать соляную кислоту выше предельных границ, и поэтому как в норме, так и в патологии начальная кислотность не переходит
эти границы. Механизм гиперсекреции соляной кислоты при язвенной болезни продолжает оставаться до конца не выясненным. В условиях эксперимента при нарушении сосудистой циркуляции в желудке в ответ на образование язвы происходит уменьшение числа главных и париетальных клеток. Стабильно возрастает количество шейных муко-цитов, свидетельством чего служит положительная величина нормированного значения. Считаем, что данный факт является компенсаторно-адаптивным и необходимым для снижения агрессивности желудочного сока. В то же время существует мнение, что протеолитическая активность желудочного сока не имеет самостоятельного значения в генезе язвенного процесса, как и высокая частота гиперплазии париетальных клеток [2]. Напротив, результаты морфометрии слизистой оболочки желудка свидетельствовали о большой частоте случаев заболевания с увеличением количества главных клеток [2]. Очевидно, существует определенная связь между массой париетальных и главных клеток при язвенном процессе в желудке.
Таким образом, морфологический анализ с использованием статистического матричного метода позволяет выявить высокую достоверность наблюдаемых изменений в компартментах слизистой оболочки желудка, оцениваемых определенной величиной нормированного индекса в зависимости от срока исследования. При эрозивно-язвенном повреждении желудка и в период последействия механизмы морфофункциональной перестройки характеризуются своеобразием патологических, компенсаторно-адаптивных реакций, соотношение которых определяет структурную гетерогенность компартментов слизистой оболочки, фазность их изменений. В условиях естественного течения язвенного процесса структурные механизмы, направленные на восстановление слизистой оболочки, достаточно затратны и истощают резервы структурного обеспечения органа.
Литература
1. Филимонов Р. М. Гастродуоденальная патология и проблемы восстановительного лечения. М.,
2005.
2. Самсонов В. А. Язвенная болезнь: Новые материалы к патоморфологии осложненных ее форм. Петрозаводск, 1975.
3. Белостоцкий Н. И., Амиров Н. Ш., Астафьева О. В. Изменение гормональной регуляции при экспериментальной адреналиновой язве желудка // Эксперим. и клинич. гастроэнтерол. 2002. № 5. С. 110—112.
4. Автандилов Г. Г. Проблемы патогенеза и патолого-анатомической диагностики болезней в аспектах морфометрии. М., 1984.
5. Мозговой С. И., Кононов А. В. Эрадикация Helicobacter pylory: возможность обратного развития атрофии слизистой оболочки желудка и персистенция воспалительного инфильтрата // Эксперим. и клинич. гастроэнтерол. 2004. № 1. С. 101—113.
6. Ruiz B., Garay J. Morphometric evalution of gastric antral atrophy: improvement after of Helicobacter pylory // Amer. J. Gastroenterol. 2001. Vol. 96. № 12. P. 3281—3287.
7. AbercrombieM. Estimation of nuclear population from microtome sections //Anat. Rec. 1946. Vol. 94. № 2. P. 239—247.
8. Card W. I. The relation between the acid output of the stomach following «maximal» histamine stimulation and the parietal cell mass // Clin. Sci. 1960. Vol. 9. № 1. P 147—163.
9. Cox A. J., Barnes V. R. Experimental hyperplasia of the stomach mucosa // Proc. Soc. Exp. Biol. 1945. Vol. 60. № 1. P 118—120.
10. Земсков А. М. Перспективные подходы к оценке иммунного статуса человека // Лаборат. дело. 1986. № 9. С. 544—547.
11. Златев С. П., Димитров И. Д. Анализ и оценка иммунного статуса при помощи матричного статистического метода // Иммунология. 1991. № 2. С. 46—49.
12. Меерсон Ф.3. Адаптация, стресс и профилактика. М., 1981.
13. Панченко Л. Ф., Маев И. В., Гуревич К. Г. Клиническая биохимия микроэлементов. М.,
2004.
14. Shils M. E., Olson J. A., Shike M. Modern nutrition in health and disease. Vol. 1. Philadelphia; Baltimore; Hong Kong et al., 1994. P. 112—286.
15. Непомнящих Д. Л. Хронический гепатит: патоморфология печени и желудка при регенераторнопластической недостаточности: Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. Новосибирск, 1998. 58 с.
16. Крыжановский Г. Н. Дизрегуляционная патология. М., 2002.
Статья принята к печати 17 декабря 2008 г
