CC BY
62
Морфофункциональное состояние апудоцитов желудка у больных сахарным диабетом 2 типа
А.М. Мкртумян, И.В. Маев, К.И. Баирова
Московский государственный медико-стоматологический университет, Москва
(ректор — д.м.н., проф. О.О. Янушевич)
Цель исследования. Изучить содержание гастроинтестинальных гормонов в плазме крови, морфофункциональное состояние G- и D- клеток у пациентов с патологией желудка в сочетании с сахарным диабетом 2 типа (СД2).
Материалы и методы. Под наблюдением находились 84 пациента (46 — с СД2) с язвенной болезнью желудка (ЯБЖ) и хроническим гастритом (ХГ). Для полуколичественной оценки степени инфицированности H.pylori желудка применяли гистологический метод. Подсчет подкрашенных G- и D-клеток осуществляли при увеличении в 400раз в 10 полях зрения каждого из препаратов. Хромогранин А, сомато-статин и гастрин исследовали иммуногистохимически. Определение гастрина-17и соматостатина-14 производили иммуноферментным анализом. Контрольную группу составили 10 практически здоровых добровольцев.
Результаты. При сочетании ЯБЖ или ХГ с СД 2 по сравнению с изолированной патологией желудка отмечено уменьшение количественной плотности G- и D-клеток, снижение уровня гастрина и соматостатина (р<0,05). В биоптатах больных СД2, инфицированных H.pylori, увеличена плотность G-клеток (p<0,05) и уменьшена плотность D-клеток (p<0,05) по сравнению с группой неинфицированных больных. Количество гастрин-иммунопозитивных клеток у больных СД 2 с патологией желудка было достоверно больше при второй степени инфицированности, меньше — при третьей степени инфицированности. Количество эндокринных клеток слизистой оболочки желудка (СОЖ) меньше у больных СД2 по сравнению с контрольной группой (23% и 56% соответственно, p<0,05). При длительности СД2 более 10лет значимо снижается плотность эпителиоцитов желудка.
Заключение. Метаболические нарушения, локальные нарушения трофики, ускорение экструзии эпителиоцитов, колонизация H.pylori, нарушение регенерации у больных СД2 приводят к атрофии СОЖ с нарушением количества и соотношения G- и D-клеток.
Ключевые слова: апудоциты, цитокины, гастрит, язвенная болезнь желудка, соматостатин
Mkrtumyan A.M., Maev I.V., Bairova K.I.
Morphofunctional characteristic of gastric adipocytes in patients with type 2 diabetes mellitus
Aim. To measure gastrointestinal hormones in plasma, evaluate morphofunctional state of G- and D-cells in patients with gastric pathology and concomitant type 2 diabetes mellitus (DM2).
Materials and methods. A total of 84 patients with gastric ulcer (GU) and chronic gastritis (CG) were available for observation including 46 with DM2. Semi-quantitative evaluation of stomach infection by H.pylori. was performed by a histological method. Stained G- and D-cells were counted under 400x magnification in 10 fields of vision for each medicinal preparation used in the study. Chromogranin A, somatostatin, and gastrin were detected by im-munohistochemical methods, gastrin -17 and somatostatin -14 by the respective immunoassays. Control group comprised 10 practically healthy volunteers. Results. Patients with combined GU (or CG) and DM2 pathology had smaller density of G- and D-cells, lower plasma gastrin and somatostatin levels than those without DM2 (p<0.05). Biopsies from DM2 patients infected with H.pylori showed higher density of G-cells (p<0.05) and lower density of D-cells (p<0.05) than those from non-infected ones. The number of gastrin-positive cells in patients with DM2, gastric pathology, and grade 2 infection was significantly greater than in case of grade 3 infection. Endocrine cells in gastric mucosa of DM2patients were less abundant than in controls (23 and 56% respectively, p<0.05). The density of gastric epitheliocytes significantly decreased in patients with the duration of DM2 above 10 years. Conclusion. Metabolic disorders, local trophic disturbances, accelerated extrusion of erythrocytes, H.pylori colonization, and impaired regeneration in patients with DM2 cause atrophic changes in gastric mucosa, alter the number and ratio of G- and D-cells.
Key words: apudocytes, cytokines, gastritis, gastric ulcer, somatostatin
Скоплениями апудоцитов в слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) продуцируется более 30 цитокинов, влияющих на различные процессы жизнедеятельности организма. Гастрин образуется в G-клетках антральной части желудка и, кроме того, в небольшом количестве синтезируется в слизистой оболочке тонкой кишки [1]. Высвобождение гастрина из G-клеток подчинено механизму обратной связи: в ответ на действие различных факторов высвобождается гастрин, стимулирующий секрецию соляной кислоты (HCL), а ее избыток ингибирует дальнейший выброс гастрина. Гастрин относится к важным эндогенным гормонам, от которого зависят не только физиологические функции желудка, но и развитие патологического процесса в нем, в том числе и язвообразования. Повышение уровня гастрина в крови коррелирует с повышенной продукцией кислоты в желудке. У больных с язвенной болезнью желудка (ЯБЖ) в подавляющем большинстве случаев обнаруживается гипергастринемия [1—3].
Соматостатин выявляется в d-клетках ЖКТ и поджелудочной железы. В желудке эти клетки располагаются в собственном слое слизистой оболочки антрального отдела, преимущественно в непосредственной близости от клеток, продуцирующих гастрин, что подтверждает влияние соматостатина на секрецию этого гормона. Своеобразие распределения этих клеток, а именно их разбросанность среди других эндокринных клеток ЖКТ и поджелудочной железы представляет морфологическую основу для высвобождения и местного действия гормона на соседние клетки-мишени [2—4].
Существуют работы [2—7], в которых прослеживается связь между повышением уровня гастрина и снижением уровня со-матостатина в крови со степенью инфицированности слизистой оболочки желудка (СОЖ) H.pylori. По мнению ряда авторов [5—8], Helicobacter pylori является стимулятором выработки гастрина в антральном отделе желудка.
Целью настоящего исследования явилось изучение содержания гастроинтестинальных гормонов в плазме крови,
46
2/2<
Таблица 1
Количественная плотность нейроэндокринных клеток и концентрация регуляторных пептидов у пациентов всех клинических групп
Показатели ЯБЖ n=34 ХГ n=46
Среднее значение (вариабельность) Среднее значение (вариабельность)
1А n=17 2А n=17 1Б n=25 2Б n=21
Гастрин (пг/мл) 19,96±1,1* 46,7±1,2 2,8±0,7 27,6±1,1**
Соматостатин (пг/мл) 8,4±0,4* 15,2±0,3 0,9±0,1 3,6±0,4**
Э-Э клетки (число в 10 полях зрения) 18,7±3,4* 32,5±2,9 10±2,7 21,2±3,2**
0-к 0 клетки (число в 10 полях зрения) 6,2±0,98* 10,3±1,2 7,4±2,8 12,4±3,2**
*р<0,05 достоверность различий между А группами **р<0,05 достоверность различий между Б группами
морфофункционального состояния О- и Б-клеток у пациентов с патологией желудка в сочетании с сахарным диабетом 2 типа (СД2).
Материал и методы исследования
Под нашим наблюдением находились 84 больных (муж. —
33, жен. — 51) с ЯБЖ и хроническим гастритом (ХГ) в возрасте от 49 до 70 лет (средний возраст 65 лет). У 46 пациентов указанные заболевания протекали на фоне СД 2. Пациенты с СД 2 были включены в две исследуемые группы — 21 пациент в 1А (ЯБЖ+СД) группу и 25 — в 1Б (ХГ+СД) группу. Средняя продолжительность СД составила 9,5±0,9 лет. Средний уровень гликированного гемоглобина (НЬл1с) — 11,2+0,6%. Группы сравнения были представлены больными без СД 2: 17 пациентов с ЯБЖ — 2А и группа из 21 больного с ХГ — 2Б группа. Во всех группах пациенты были сопоставимы по полу и возрасту Из 21 больного ЯБЖ в сочетании с СД 2 из-за грубых нарушений целостности стенки лишь у 17 пациентов в периульцероз -ной зоне удалось верифицировать апудоциты.
Для полуколичественной оценки степени инфицирован-ности Н.pylori желудка применяли гистологический метод.
Метод включал в себя производство парафиновых срезов с биоптатов СОЖ края язвы (периульцерозной зоны), антрального и фундального отделов желудка, с последующей их окраской по Гимзе по стандартному протоколу. В случае обнаружения инфекции H.pylori в гистологических препаратах, полуколичественную характеристику обсеменения данными бактериями СОЖ проводили следующим образом. При наличии не более 20 микробных тел в поле зрения микроскопа при увеличении 630, оценивали как слабую степень обсеменения (+), средняя степень обсеменения (++) имела место при количестве H.pylori до 50 в поле зрения, высокую степень контаминации (+++) определяли при количестве H.pylori более 50 в поле зрения.
Иммуногистохимическое (ИГХ) исследование проводили в соответствии со стандартным протоколом. Был использован набор маркеров: хромогранин А, соматостатин и гастрин.
Подсчет окрашенных G и D клеток осуществляли при увеличении в 400 раз под микросколпом «Ампливал» (Герма-
Таблица 2
Количественное соотношение эпителиоцитов у пациентов в зависимости от наличия H.pylori
Показатели СД 2 Контрольная группа
ЯБЖ ХГ ЯБЖ ХГ
n= 17 n= 25 n= 17 n=21
G-кл D-кл G-кл D-кл G-кл D-кл G-кл D-кл
Нр+ 21,3±1,2** 2,3±0,2** 15,6±1,1** 3,1±0,4** 33,3±1,1 4,2±0,4 25,6±0,6 7,8±1,1
Нр- 14,2±0,5* 6,1 ±0,3* 7,6±0,4* 6,5±0,4* 18,1 ±0,8* 11,3±0,4* 14,3±0,3* 13,3±0,3*
*р<0,05 между Нр+ и Нр- группами
**р>0,05 между исследуемой и контрольной группами
35
30
25
20
| | G-клетки
11 D-клетки
1A группа 2A группа
Б группа 2Б группа
Рис. 1. Количественная плотность Э- и 0-клеток в исследуемых группах
ния). Их количество определяли в 10 полях зрения каждого из препаратов.
Определение гастрина-17 и соматостатина-14 производили иммуноферментным анализом. Контрольную группу составили 10 практически здоровых лиц, у которых исследовали средний нормальный уровень гастрина и соматостатина натощак.
Статистическую обработку данных проводили с использованием статистического пакета программы 81айз11са уеге.6 с использованием непараметрического критерия Манна-Уитни. Статистические данные приведены как среднее арифметическое М+5, где 5 — среднеквадратичное отклонение.
Результаты и обсуждение
На рис.1 и в табл.1 представлены результаты количественной плотности клеток О и Б у пациентов с сочетанной патологией и их функциональное состояние.
Согласно полученным данным (см. табл. 1), концентрация регуляторных пептидов у больных с ЯБЖ и ХГ значительно колебалась. У пациентов с СД2 в сочетании с ЯБЖ и ХГ уро-вени гастрина и соматостатина оказались низкими и при оценке результатов на основании статистического анализа
9
47
ЯБЖ и СД 2 типа
СД 2 типа и ХГ
а и X е а « 100
X а л 0 с 80
О
а 60
к 0 <й кл
0 л и и Т 40
20
0
p>0,05
38,6
34,6
| | G-клетки D-клетки
ІГI
а и X е а « 50
X а л 0 с 40
О
а 30
к 0 <й кл
0 л и и Т 20
10
0
Hp 0 Hp +1 Hp +2 Hp +3
Рис. 2. Количественная плотность эпителиоцитов в зависимости от плотности H.pylori
p>0,05
Hp 0
hp -
Hp +2
I I G-клетки
II D-клетки
Hp +3
были выявлены достоверные различия между уровнями гастроинтестинальных гормонов у больных СД2 и пациентами сравниваемых групп (p<0,05).
Согласно приведенным данным, количественная плотность эпителиоцитов СОЖ, иммунопозитивных к гастрину была достоверно снижена у пациентов СД2. Аналогичная картина наблюдалась и у пациентов с ХГ в обеих группах.
Содержание эпителиоцитов, иммунопозитивных к сома-тостатину, также было достоверно (p<0,05) снижено в группах пациентов СД2 (см. табл. 1 и рис. 1).
Таким образом, при сочетании ЯБЖ или ХГ с СД2 по сравнению с изолированной патологией желудка отмечено:
• уменьшение количественной плотности G-клеток
• уменьшение количественной плотности D-клеток
• снижение уровня гастрина
• снижение уровня соматостатина
Известно, что инфекции H.pylori придается ведущая роль в изменении желудочной секреции и основной мишенью для H.pylori среди эпителиоцитов СОЖ служат G-клетки.
В табл. 2 представлены данные по количественному соотношению эпителиоцитов у пациентов в зависимости от инфи-цированности H.pylori.
Таким образом, в биоптатах больных СД2, инфицированных H.pylori, по сравнению с биоптатами из аналогичных зон неинфицированных H.pylori пациентов имеется очевидное увеличение плотности G-клеток (р<0,05) как в исследуемой, так и в контрольной группах. Количество
% 50
40
30
20
1A
2A
2Б
| | поверхностный гастрит 11 гастрит с поражением желез без атрофии гастрит с поражением желез с субатрофией | | гастрит с поражением желез с атрофией
Рис. 3. Характеристика морфологических форм гастритов у исследуемых групп
G-клеток у пациентов СД2 одинаково высоко в группах инфицированных в сравнении с неинфицированными пациентами СД2 и ЯБЖ.
Количество D-клеток в группе больных, инфицированных H.pylori, достоверно меньше по сравнению с группой больных, неинфицированных H.pylori (р<0,05), у пациентов СД2 и ЯБЖ. Количество D-клеток у пациентов исследуемой и контрольной групп отличались недостоверно (р>0,05). В группах пациентов с ХГ прослеживается аналогичная закономерность.
Нами проанализированы плотность иммунореактивных клеток по отношению к плотности H.pylori, результаты которого представлены на рис. 2.
В ходе анализа морфометрических показателей исследуемых эпителиоцитов СОЖ, иммунореактивных к гастрину и со-матостатину, в зависимости от степени инфицированности H.pylori выявлено, что количество гастрин-иммунопозитив-ных клеток было достоверно больше при второй степени ин-фицированности H.pylori у пациентов СД2 с патологией желудка, однако, при третьей степени инфицированности H.pylori количество G-клеток снижалось. Вероятно, это было связано с высокой частотой гастрита с поражением желез и атрофией СОЖ при СД2.
Анализ количества хромогранина А в каждой обследуемой группе показал, что у наблюдаемых нами пациентов ЯБЖ и ХГ в сочетании с СД2 достоверно меньше, количество эндокринных клеток в СОЖ в сравнении с контрольной группой: 23% против 56% соответственно (р<0,05).
Общеизвестно, что при СД в результате метаболических сдвигов формируются микроангиопатии, которые имеют генерализованный характер. Изменения сосудов обнаруживаются в различных органах и тканях, в том числе и в СОЖ. Мы предполагаем, что атрофические изменения СОЖ у пациентов сочетанной патологии являются следствием нарушения микроциркуляторного русла, снижающего при этом регенераторный потенциал СОЖ.
Из рис. 3 видно, что у пациентов с СД2 в отличие от контрольной группы достоверно чаще наблюдался гастрит с поражением желез и атрофией СОЖ (47,4% против 29,5% соответственно, р<0,05 в 1-й группе, и 43% против 18,7% соответственно во 2-й группе р<0,05) , который наиболее часто ассоциировался со значительной степенью микробной колонизации. Вероятно, это является одной из причин изменения количественной плотности эпителиоцитов, иммунопозитив-ных к гастрину, и соматостатина.
Учитывая то, что наши пациенты с сочетанной патологией имели различную давность заболевания СД2, мы решили оценить ее влияние на количественную плотность эпителиоцитов желудка. На рис. 4 представлены результаты этого исследования.
46
90
26
24
22
0
Полученные данные свидетельствуют, что пациенты СД2, с длительностью заболевания более 10 лет имеют достоверно меньшее количество эндокринных клеток. Проведенный анализ морфологического состояния апудоцитов, показал, что процентное соотношение G/D-клеток в группах пациентов СД2 в сочетании с патологией желудка изменено по сравнению с группой контроля.
Известно, что эпителиальные клетки инфицированной СОЖ приобретают свойства макрофагов и экспрессируют DR-антигены главного комплекса гистосовместимости и секрети-руют цитокины. Цитокины, высвобождаемые СОЖ при Нр-ассоциированном гастрите вызывают нарушения функции эндокринных клеток [5]. С другой стороны, при поражениях СОЖ H.pylori снижается концентрация соматостатина. Таким образом, влияние этого «естественного ограничителя» секреции гастрина на G-клетки недостаточно. Установлено, что тормозит активность D-клеток ИЛ-8, секретируемый эпите-лиоцитами под действием H.pylori и клетками воспалительного инфильтрата слизистой оболочки желудка [4, 9].
Кроме того, при инфицировании штаммами cagA(+) отмечается повышение общего уровня пепсиногенов и уменьшение соотношения уровней пепсиногенов А/С, что повышает агрессивные свойства желудочного сока и возможно оказывает более глубокое влияние на количество и соотношение G-и D-клеток [6, 10].
Вероятнее всего, существует связь с активностью воспалительного процесса, где основную роль играют такие цитокины, как интерлейкин-1, фактор некроза опухолей (ФНО), которые выделяются клетками воспалительного инфильтрата собственной пластинки слизистой оболочки. Секреция гастрина резко возрастает при стимуляции ИЛ-1 и ФНО, для которых на мембране G-клеток имеются соответствующие рецепторы [11].
Возможным дополнительным фактором, влияющим на выработку гастрина и соматостатина, является опосредованное воздействие на G- и D-клетки локальной щелочной микросреды бактерий, обусловленной образованием аммиака. Роль соматостатина не ограничивается регуляцией продукции HCL. Показано, что он непосредственно подавляет пролиферацию H.pylori, то есть увеличивает резистентность организма к инфекции [6, 12].
Влияние H.pylori на желудочную секрецию не только прямое, но и опосредованное — вследствие развития ХГ, а его обратная эволюция требует значительного времени. При длительном течении СД 2 воспалительная инфильтрация нарастает, выявляются признаки склероза стромы и атрофические изменения. Сосудистые изменения в СОЖ, имеющие характер диабетических микроангиопатий, отмечены как в начальном периоде заболевания, так и при длительном течении болезни. Вследствие атрофических, дисрегенераторных изменений эпителиоцитов снижается синтез ферментов, сорбция на мембране эпителиоцитов дисахаридаз, пептидаз, щелочной фосфатазы. Это вызывает нарушение как полостного, так и мембранного пищеварения и сопровождается нарушением процессов гидролиза пищевых веществ, всасывания и внутриклеточного пищеварения.
H.pylori-ассоциированный гастрит при СД 2 сопровождается атрофией и кишечной метаплазией СОЖ. Более высокая частота атрофии и кишечной метаплазии СОЖ у больных СД 2 объясняется свойственными этому заболеванию вегетативными, метаболическими и микроциркуля-торными расстройствами, способствующими нарушению клеточного обновления. Нарушению микроциркуляции способствуют H.pylori-колонизации. Продуктом, необходимым для защиты H.pylori, является мочевина, которая образуется при распаде эритроцитарного гемоглобина, а эритроцитарный гемоглобин, в свою очередь, появляется на
ЯБЖ + СД2 —О ХГ + СД2
Рис. 4. Количественная плотность эпителиоцитов в зависимости от длительности СД2
поверхности эпителия при повреждении стенок кровеносных сосудов СОЖ.
Заключение
Таким образом, общую последовательность изменений в количественном составе апудоцитов СОЖ при СД2 можно представить в виде следующей схемы: метаболические нарушения, обусловленные наличием СД2 и его длительностью, осложнениями, локальные нарушения трофики, ускорение экструзии (отторжения) эпителиоцитов создают питательную среду (погибшие клетки) и возможность для колонизации Н.ру1оп, которая, в свою очередь, размножаясь, повреждает мукоциты, и тем больше, чем интенсивнее степень колонизации. Происходит нарушение регенерации, «упрощение» диф-ференцировки клеток и сбой в ней (кишечная метаплазия), что завершается в конечном итоге, атрофией СОЖ различной степени и что приводит в конечном итоге к нарушению количества и соотношения друг к другу О- и Б-клеток.
В последнее время отмечают, что больные СД2 относятся к группе риска по инфицированию Н.ру1оп, в результате нарушений моторно-эвакуаторной, секреторной функции гастродуоденальной зоны, депрессии иммунитета, неудовлетворительной компенсации, длительности заболевания более 5 лет и характерных гистологических изменений СОЖ. Особое место в поражении желудка при СД занимает аутоиммунный гастрит, развивающийся у больных диабетом. Обнаружено, что у 15—20% пациентов, страдающих СД 2, в крови выявляются ан-типариетальные антитела. У лиц, не страдающих диабетом, эти антитела выявляются в 2—3 раза реже. Антипариетальные антитела направлены против антипортера Н+/К+-АТФазы, и хроническое их воздействие на желудок может вести к развитию гипо- или ахлоргидрии, гипергастринемии, а также железо- и В12-дефицитной анемии. Действительно, у больных СД 2 с положительным титром антипариетальных антител выявляется пониженный уровень базальной секреции кислоты, коррелирующий с содержанием железа (уменьшение кислотности ведет к нарушению всасывания ионов железа). Также у этой группы больных отмечается повышение концентрации в крови гастрина, уровень которого коррелирует с титром анти-париетальных антител. Титр антител коррелирует с выраженностью и распространенностью процессов атрофии слизистой желудка. Для более подробного изучения и выявления изменений необходимо дифференцировать ультраструктуру клеток у инфицированных и неинфицированных пациентов, исследовать уровни провоспалительных цитокинов.
9
49
1. Егорова Е.Ю. Диагностика и лечение эрозий и язв желудка у больных хроническими неспецифическими заболеваниями легких. Дис... канд. мед. наук. - М. -1991 г.
2. Kaneko H, Nakada K, Mitsuma T, et al. Helicobacter pylori infection induces a decrease in immunoreactive-somatostatin concentration of human stomach. Dig Dis Sci 1992;37:409-16.
3. Макина О.В. Патология гастродуоденальной зоны и состояние окислительного стресса при сахарном диабете 1 типа. Дис.. канд. мед. наук. - М. - 2006 г.
4. Hersey SJ, Sachs GSJ. Gastric acid secretion. Physiol Rev 1995;75:155-89.
5. Lloyd KC, Wang J, Aurang K, et al. Activation of somatostatin receptor subtype 2 inhibits acid secretion in rats. Am J Physiol 1995;268:G102-6
6. Levi S, Beardshall K, Haddad G, et al. Campylobacter pylori and duodenal ulcers: the gastrin link. Lancet 1989;i:1167-8.
7. Y Liu1, G D C Vosmaer2, G N J Tytgat3, S-d Xiao4 and F J W Ten Kate1 Gastrin (G) cells and somatostatin (D) cells in patients with dyspeptic symptoms: Helicobacter pylori associated and non-associated gastritis 1996 :116-123.
Queiroz DMM, Mendes EN, Rocha GA, et al. Effect of Helicobacter pylori eradication on antral gastrin- and somatostatin-immunoreactive cell density and gastrin and somatostatin concentrations. Scand J Gastroenterol 1993;28:858-64.
9. Wu SV, Giraud A, Mogard M, et al. Effects of inhibition of gastric secretion on antral gastrin and somatostatin gene expression in rats. Am J Physiol 1990;258:G788.
10. Schubert ML, Edwards NF, Makhlouf GM. Regulation of gastric somatostatin secretion in the mouse by luminal acidity: a local feedback mechanism. Gastroenterology 1988;94:317-22.
11. Mihaljevic S, Katicic M, Karner I, et al. The influence of Helicobacter pylori infection on gastrin and somatostatin values present in serum. Hepa-togastroenterology 2000;47:1482-4.
12. Martinze V, Curi AP, Torkian Bschaeffer JM, et al. High basal gastric acid secretion in somatostatin receptor subtype 2 knockout mice. Gastroenterology 1998;114:1125.
Литература
8.
Мкртумян А.М. д.м.н., профессор, заведующий кафедрой эндокринологии и диабетологии ГОУ ВПО Московский Государственный
медико-стоматологический университет, Москва Маев И.В. д.м.н., профессор, заведующий кафедрой пропедевтики внутренних болезней ГОУ ВПО Московский Государственный
медико-стоматологический университет, Москва Баирова К.И. аспирант кафедры эндокринологии и диабетологии ГОУ ВПО Московский Государственный медико-стоматологический
университет, Москва E-mail: [email protected]
