CC BY
56ОСОБЕННОСТИ КОЛЛАГЕНООБРАЗОВАНИЯ В СТРОМАЛЬНО-СОСУДИСТОМ КОМПОНЕНТЕ ТКАНЕЙ ГРЫЖЕВЫХ ВОРОТ И ГРЫЖЕВОГО МЕШКА У БОЛЬНЫХ С ПОСЛЕОПЕРАЦИОННЫМИ ВЕНТРАЛЬНЫМИ ГРЫЖАМИ
PECULIARITIES OF COLLAGEN FORMATION IN THE STROMAL-VASCULAR TISSUE COMPONENENTS OF HERNIAL RING & HERNIA SAC IN PATIENTS WITH INCISIONAL HERNIAS
I Николай Николаевич Деркач1 ■Nikolai Nikolaevich Derkach
Эвелина Рустемовна Кондратюк1 - кандидат медицинских наук lEvelina Rustemovna Kondratiuk - Candidate of Medical Sciences
Сергей Геннадиевич Гривенко1 - кандидат медицинских наук |Sergei Gennadievich Grivenko1 - Candidate of Medical Sciences
Резюме
Цель: установить характер нарушений коллагенообразования в стромально-сосудистом компоненте тканей грыжевых ворот и грыжевого мешка при послеоперационных вентральных грыжах. Материалы и методы: изучены 60 гистологических препаратов у 16 больных с послеоперационными вентральными грыжами с использованием иммуногистохимических методик. Забор материала осуществлялся интраоперационно.
Результаты: при послеоперационных вентральных грыжах отмечается инволюция соединительной ткани, проявляющяяся нарушением соотношения коллагеновых и эластичных волокон. Нарушение биосинтеза и морфогенеза коллагена приводит к структурной недостаточности соединительной ткани, а, следовательно, и к ее функциональной неполноценности.
Выводы: особенностью коллагенообразования в тканях грыжевых ворот является усиление синтеза молодого интерстициального коллагена III типа и нарушение его созревания в более зрелый коллаген I типа, что диктует необходимость коррекции этих нарушений метаболизма соединительной ткани. Ключевые слова: коллаген, послеоперационные вентральные грыжи.
Summary
Purpose: To establish the nature of defects in collagen formation in the stromal-vascular tissue components of hernial defect & hernia sac in patients with incisional hernias.
Materials and methods: 60 histological preparations were studied in 16 patients with incisional hernias, using immunohistochemical techniques. Study material was collected intraoperatively.
Results: In cases of incisional hernia, involution of the connective tissue was noticed, manifested by change in ratio of collagen and elastic fibers.The disturbance in collagen biosynthesis and morphogenesis results in structural failure of the connective tissue, and, consequently, to its functional disability. Conclusion: Characteristic pecularity of collagen in the tissues of the hernial ring is enhanced synthesis of a young interstitial type III collagen, and decreased or non-maturation into a more mature - type I collagen, which dictates the need for correction of these disorders of connective tissue metabolism. Key words: collagen, incisional hernia.
Введение
Анализ исследований последних лет показал, что одна из главных причин образования грыжи — это врожденная дисплазия соединительной ткани (ДСТ), которая возникает при наличии нарушений в генетическом аппарате. В геноме человека выделяют до 50-ти генов, кодирующих образование более чем 20-ти типов коллагеновых волокон, различающихся по функциональному значению и положению в тканях [1]. Ряд исследователей с помощью иммуногистохимических методов пришли к выводу о низком количественном соотношении зрелого коллагена I типа и незрелого коллагена III типа у больных с грыжевым анамнезом, тем самым продемонстрировав связь генерализованного нарушения созревания коллагена с образованием грыжи [2]. Причина ДСТ может состоять в абнормальном синтезе и/или сборке коллагена, чрезмерной его деградации, нарушениях структуры коллагеновых волокон при недостаточной поперечной сшивке, аналогичных аномалиях эластических волокон, аутоиммунных механизмах деструкции соединительной ткани и
innova-journal.ru
др. [1,3]. Многочисленными исследованиями установлено значительное снижение соотношения колагена I/III в фасциально-апоневротических образованиях, грыжевом мешке, коже и крови пациентов с грыжами различных локализаций, связанное с относительным увеличением содержания колагена III типа, который характеризуется тонким диаметром волокон и низкой механической прочностью. Выявленные нарушения могут явиться ведущей причиной образования грыж [4-8]. Вместе с тем, остаются не изученными особенности коллагенообразования в стромально-сосудистом компоненте тканей грыжевых ворот и грыжевого мешка при послеоперационных вентральных грыжах.
Цель исследования. Установить характер нарушений коллагенообразования в стромально-сосудистом компоненте
УДК:617.55+616 - 007.43+611 - 018.2
URL: http://innova-journal.ru/issues/2016-4-5/files/06.pdf
DOI: https://doi.org/10.21626/innova/2016.4/06
Для корреспонденции: С.Г. Гривенко [email protected]
1 ФГАОУ ВО «Крымский Федеральный Университет имени В.И. Вернадского»
innova-journal.ru
тканей грыжевых ворот и грыжевого мешка при послеоперационных вентральных грыжах.
Материалы и методы
Изучены гистологические материалы у 16 больных с послеоперационными вентральными грыжами с использованием иммуногистохимических методик.
Биопсийным материалом служили иссекаемые при операции тканевые фрагменты зоны грыжевых ворот и грыжевого мешка, представленные подкожной жировой клетчаткой, апоневрозом и мышечной тканью. Забор материала осуществлялся интраоперационно. Всего изучено 60 гистологических препаратов.
Иммуногистохимическое исследование проводили на парафиновых срезах, толщиной 5-6 мкм непрямым методом Кунса по методике Brosman [9]. Коллагены типировали моноклональными антителами (МКА) к коллагенам I, IV типов (Novocastra Laboratories Ltd., UK) и коллагену III типа (IMTEK, Ltd, Россия). В качестве люминесцентной метки использованы F (ab) - 2 - фрагменты кроличьих антител против иммуноглобулинов мыши, меченных ФИТЦ. Препараты изучали в люминесцентном микроскопе ЛЮМАМ-ИЛ2 с использованием светофильтров: ФС-1-2, СЗС-24, БС-8-2, УФС-6-3. Оптическую плотность иммунофлюоресценции коллагенов определяли способом количественного определения содержания антигена в биологических жидкостях [10] с помощью микроскопа «Olympus» BX-41.
Статистическая обработка данных проводилась с использованием програмного пакета StatSoft Statistica 6.0 и Microsoft® Office Excel. Определяли среднее арифметическое вариационного ряда (М) и среднее квадратичное отклонение (о). Достоверность различий оценивалась с использованием t-критерия Стьюдента.
Результаты и обсуждение
Иммуногистохимическое исследование особенностей коллагенообразования в строме и стенках сосудов тканей грыжевых ворот и грыжевого мешка позволило более точно определить морфогенез гистологических и гистохимических изменений этих тканей. В результате исследования были выявлены интерстициальные коллагены I и III типов в структуре всех вышеописанных тканей. При этом в грубоволокнистом соединительнотканном компоненте с выраженными признаками дистрофии и некроза оба коллагена выявлялись в виде свечения разной интенсивности - от слабой до сильной. Локализовались эти коллагены как в сохранившихся коллагеновых и ретикулярных волокнах, так и в зонах фибриноидного некроза. В структуре коллагеновых волокон преобладал коллаген I типа, тогда как в зоне фибриноидного некроза выявить преобладающий тип коллагена не представляется возможным (рис.1).
Оценив количественно интенсивность свечения этих коллагенов в грубоволокнистом компоненте тканей грыжевых ворот и грыжевого мешка, обнаружено, что как в первом, так и во втором случае преобладал коллаген I типа (табл.1). При этом в тканях грыжевого мешка этот показатель был достоверно выше, чем в зоне грыжевых ворот (Р<0,001). Тогда как в отношении коллагена III типа отмечается обратная картина - интенсивность свечения коллагена III типа достоверно выше в тканях грыжевых ворот и меньше - в тканях грыжевого мешка ( Р<0,001).
Таблица 1. Интенсивность свечения интерстициальных коллагенов в тканях грыжевых ворот и грыжевого мешка при послеоперационных вентральных грыжах (условные единицы) Тип коллагена Грыжевые Грыжевой
ворота мешок Коллаген Грубоволокнистая ткань 1,350±0,005 1,430±0,004* 1типа Грануляционная ткань 0,190±0,004 0,210±0,004* Соединительная ткань 1,210±0,005 1,290±0,005* мышцы
Коллаген Грубоволокнистая ткань 1,090±0,001 0,980±0,004* III типа Грануляционная ткань 0,730±0,003 0,530±0,006* Соединительная ткань 0,830±0,004 0,930±0,003* _мышцы_
Таблица 2. Интенсивность свечения коллагенов в сосудистых стенках ткани грыжевых ворот и грыжевого мешка при послеоперационных вентральных грыжах (условные единицы)
Материал Коллаген IV типа Коллаген III типа
Грыжевые 0,270±0,006 0,430±0,005
ворота
Грыжевой 0,220±0,005* 0,570±0,006* мешок_
В зоне грануляционной ткани, локализующейся как в тканях грыжевых ворот, так и грыжевого мешка, также выявлены оба типа интерстициальных коллагена с заметным преобладание коллагена III типа, который выявлялся в виде линейного прерывистого свечения умеренной интенсивности в зоне локализации ретикулярных волокон и очагов в перицеллюлярных пространствах (рис. 2).
Коллаген I типа отмечался в виде слабого свечения, преимущественно перицеллюлярно. Сравнивая показатели интенсивности свечения коллагенов в грануляционной ткани, обращало внимание, что интенсивность свечения коллагена I типа была достоверно выше в грануляциях грыжевого мешка, а коллагена III типа - в грануляционной ткани грыжевых ворот (Р<0,001).
Оба интерстициальные коллагены выявлены и в составе мышечного компонента. Локализовались коллагены между миоцитами в интерстициальной ткани, а также в зонах склероза. В интерстиции между миоцитами преобладающий коллаген не выявлен, т.к. интенсивность свечения коллагена I типа соответствовала таковой для коллагена III типа и
Рисунок 1. Неравномерное свечение коллагена I типа в коллагеновых волокнах соединительнотканного компонента тканей грыжевого мешка. Непрямой метод Кунса с МКА к коллагену I типа, х 600._
innova-journal.ru
Рисунок2. Коллаген III типа в зоне локализации ретикулярных волокон и в перицеллюлярных пространствах в грануляционной ткани в зоне грыжевых ворот. Непрямой метод Кунса м МКА к коллагену III типа, х 400.
Рисунок 3. Яркое свечение коллагена I типа в зоне склероза мышечного компонента грыжевого мешка. Непрямой метод Кунса с МКА к коллагену I типа, х 600.
Рисунок 4. Неравномерное свечение коллагена IV типа в базальных мембранах сосудов тканей грыжевого мешка. Непрямой метод Кунса с МКА к коллагену IVтипа, х 900._
оценивалась как слабая, местами умеренная. В зонах склероза преобладал коллаген I типа, как в зоне грыжевых ворот, так и в зоне грыжевого мешка (рис. 3).
Определив усредненный показатель интенсивности свечения этих коллагенов в изученной мышечной ткани, обнаружено, что количество коллагена I типа в мышечной ткани грыжевых ворот было меньшим, по сравнению с мышечной тканью грыжевого мешка. Интенсивность
свечения коллагена III типа также оказалась меньшей в зоне грыжевых ворот.
В сосудистых стенках изученных тканей выявлено свечение коллагена IV типа в составе базальных мембран сосудов. Обращало на себя внимание неравномерное свечение базальных мембран сосудов изученных препаратов. Преобладало умеренное свечение линейного характера, однако часто отмечались зоны очень слабого свечения, что указывает на обеднение коллагеном IV типа базальных мембран сосудов (рис. 4).
Усредненный показатель интенсивности свечения коллагена IV типа в тканях грыжевых ворот и грыжевого мешка приведены в табл.2 Склеротические процессы сильнее выражены в сосудах
Рисунок 5. Коллаген III типа в стенках сосудов и периваскулярной ткани грыжевых ворот. Непрямой метод Кунса с МКА к коллагену III типа, х 400._
грыжевого мешка, на что указывает достоверно больший показатель интенсивности свечения коллагена III типа (P<0,001). Обращает на себя внимание меньший показатель в тканях грыжевого мешка. В то же время в стенках некоторых сосудов выявлялось очаговое яркое свечение коллагена III типа, интерстициального коллагена, не характерного в норме для сосудистых стенок (рис. 5).
Таким образом, в изученных тканях передней брюшной стенки при послеоперационных вентральных грыжах отмечается инволюция соединительной ткани, проявляющаяся изменением соотношения коллагеновых и эластичных волокон, что, по всей видимости, связано с нарушениями механизмов местной ауторегуляции процессов биосинтеза и распада коллагена. Выявленные нарушения со стороны коллагенообразования, связанны, как особенностями интерстициальных коллагенов I и III типов, так и коллагена IV типа, т.н. коллагена базальных мембран. Особенности интерстициального коллагенообразования заключаются в нарушении процессов созревания коллагена III типа в коллаген I типа, тогда как синтез фибробластами коллагена I типа усилен (возможно, как компенсаторно-
приспособительная реакция, направленная на компенсацию нарушенных процессов созревания, возможно вследствие
хронической гипоксии). Активизация коллагенообразования I типа приводит к развитию склеротических процессов, как в зоне грыжевых ворот, так и особенно в зоне грыжевого мешка. Нарушение биосинтеза и морфогенеза коллагена приводит к структурной недостаточности соединительной ткани, а, следовательно, и к ее функциональной неполноценности.
Поэтому необходим комплексный подход к лечению пациентов с послеоперационными вентральными грыжами. Параллельно с хирургической коррекцией лечебные мероприятия следует дополнять новыми способами лекарственной и нелекарственной корекции нарушенного метаболизма соединительной ткани. С этой целью нами предложен и апробирован способ коррекции проявлений синдрома недифференцированной дисплазия соединительной ткани при грыжах передней брюшной стенки (положительное решение от 01.11.2016 о выдаче патента Украины по заявке № и2016 05826 от 09.06.2016). Изучение ближайших и отдаленных результатов его эффективности будет предметом наших дальнейших исследований.
innova-journal.ru
Выводы
1. Установленные иммуногистохимические закономерности нарушений коллагенообразования в стромально-сосудистом компоненте тканей грыжевых ворот и грыжевого мешка при послеоперационных вентральных грыжах указывают на имеющиеся нарушения метаболизма соединительной ткани, приводящие к снижению ее прочности.
2. Особенностью коллагенообразования в тканях грыжевых ворот является усиление синтеза молодого интерстициального коллагена III типа и нарушение его созревания в более зрелый коллаген I типа.
3. Выявленные нарушения коллагенообразования в стромально-сосудистом компоненте тканей грыжевых ворот и грыжевого мешка при послеоперационныхвентральных грыжах диктуют необходимость включения в комплекс лечебных мероприятий новых способов лекарственной и нелекарственной корекции нарушенного метаболизма соединительной ткани.
Список литературы
1. Чайкин Д.А., Черданцев Д.В. Новые данные о патогенезе паховых грыж (обзор литературы) // Медицина и образование в Сибири. - 2015. - №3. - С. 23.
2. Федосеев А. В., Чекушин А. А. Недифференцированная дисплазия соединительной ткани как один из возможных механизмов образования наружных вентральных грыж // Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. - 2010. -№ 3. - С. 125 - 130.
3. Торшин И.Ю., Громова О.А. Дисплазия соединительной ткани, клеточная биология и молекулярные механизмы воздействия магния // Русский Медицинский Журнал. - 2008. - № 4. - С. 63 - 69.
4. Богдан В.Г., Гаин Ю.М. Патогенез послеоперационных грыж: изменения метаболизма соединительной ткани - причина или следствие? // Новости хирургии. - 2011. - Т.19, №6. - С. 29 - 34.
5. Collagen I / III and matrix metalloproteinases (MMP) 1 and 13 in the fascia of patients with incisional hernias / U. Klinge, Z.Y. Si, H. Zheng [et al.] // J. Invest. Surg. - 2001. - Vol. 14, №1. - Р. 47 - 54.
6. Abnormal primary tissue collagen composition in the skin of recurrent incisional hernia patients / B. White, C. Osier, N. Gletsu [et al.] // Am. Surg. - 2007. - Vol.73, №12. - Р.1254 - 1258.
7. Casanova A. B., Trindade E.N., Trindade M.R. Collagen in the transversalis fascia of patients with indirect inguinal hernia: a case-control study // Am. J. Surg. - 2009. - Vol.198, №1. - Р. 1 - 5.
8. Role of biomarkers in incisional hernias / J.R. Salameh, L.M. Talbott, W. May [et al.] // Am. Surg. - 2007. - Vol. 73, №6. - P. 561 - 567.
9. Brosman M. Immunofluorescencne vysetrovanie formal-parafinovego materialu // Cs. Patol. - 1979. - Vol.15, № 4. - Р. 215 - 220.
10. Губша-Вакулик Г.1., Сорокша I.В., Марковський В.Д., Кихтенко О.В., Купрiянова Л.С., Сидоренко Р.В. Споаб ктьюсного визначення вмкту антигену в бюлопчних тканинах // Патент Украши №46489. 2009. Бюл. № 24.
References
1. Chajkin D.A., Cherdancev D.V. Novye dannye o patogeneze pahovyh gryzh (obzor literatury). [New data on pathogenesis of inguinal hernias (literature review)] Novosibirsk: Medicine and Education in Siberia. 2015. №3. p. 23. [in Russian]
2. Fedoseev A. V., Chekushin A. A. Nedifferencirovannaja displazija soedinitel'noj tkani kak odin iz vozmozhnyh mehanizmov obrazovanija naruzhnyh ventral'nyh gryzh. [Undifferentiated connective tissue dysplasia how one of possible mechanism of external hernias formation] Ryazan: I.P.Pavlov Russian Medical Biological Herald. 2010. № 3. p. 125 - 130. [in Russian]
3. Torshin I.Ju., Gromova O.A. Displazija soedinitel'noj tkani, kletochnaja biologija i molekuljarnye mehanizmy vozdejstvija magnija [Dysplasia of connective tissue, cell biology and molecular mechanisms of effects of magnesium] Moscow: Russian Medical Journal. -
2008. - № 4. - p. 63 - 69. [in Russian]
4. Bogdan V.G., Gain Ju.M. Patogenez posleoperacionnyh gryzh: izmenenija metabolizma soedinitel'noj tkani - prichina ili sledstvie? [The pathogenesis of postoperative hernia: changes in connective tissue metabolism - cause or consequence?] Vitebsk: Surgery News - 2011. -T.19, №6. - p. 29 - 34. [in Russian]
5. Collagen I / III and matrix metalloproteinases (MMP) 1 and 13 in the fascia of patients with incisional hernias / U. Klinge, Z.Y. Si, H. Zheng [et al.] // J. Invest. Surg. - 2001. - Vol. 14, №1. - Р. 47 - 54.
6. Abnormal primary tissue collagen composition in the skin of recurrent incisional hernia patients / B. White, C. Osier, N. Gletsu [et al.] // Am. Surg. - 2007. - Vol.73, №12. - Р. 1254 - 1258.
7. Casanova A. B., Trindade E.N., Trindade M.R. Collagen in the transversalis fascia of patients with indirect inguinal hernia: a case-control study // Am. J. Surg. - 2009. - Vol.198, №1. - Р. 1 - 5.
8. Role of biomarkers in incisional hernias / J.R. Salameh, L.M. Talbott, W. May [et al.] // Am. Surg. - 2007. - Vol. 73, №6. - P. 561-567.
9. Brosman M. Immunofluorescencne vysetrovanie formal-parafinovego materialu // Cs. Patol. - 1979. - Vol.15, № 4. - Р. 215 - 220.
10. Gubina-Vakulik I., Sorokina I.V., Markovskij V.D., Kihtenko A.V., Kuprijanova L., Sidorenko R.V. Sposib kil'kisnogo viznachennja vmistu antigenu v biologichnih tkaninah [The method of quantitative determination of antigen in biological tissues] Patent Ukraine №46489.
2009. Bull. № 24. [in Ukrainian]
