СОСТОЯНИЕ МИКРОЦИРКУЛЯТОРНОГО РУСЛА И КЛЕТОЧНОГО СОСТАВА СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ ТОЛСТОЙ КИШКИ ПРИ ВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ КИШЕЧНИКА У ДЕТЕЙ Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

DOI: 10.31146/1682-8658-ecg-167-7-29-33

Состояние микроциркуляторного русла и клеточного состава слизистой оболочки толстой кишки при воспалительных заболеваниях кишечника у детей*

Федулова Э. Н., Шумилова О. В., Халецкая О. В., Прахов А. В.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Приволжский исследовательский медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Н. Новгород, Россия

The state of the microvasculature and the cellular composition of the colon mucosa in inflammatory bowel diseases in children*

E. N. Fedulova, O. V. Shumilova, O. V. Khaletskaya, A. V. Prakhov

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Volga Research Medical University" of the Ministry of Health of the Russian Federation, (FSBEI HE "PIMU" of the Ministry of Health of Russia), 603005, pl. Minin and Pozharsky. 10 / 1, Nizhny Novgorod, Russia

Для цитирования: Федулова Э. Н., Шумилова О. В., Халецкая О. В., Прахов А. В. Состояние микроциркуляторного русла и клеточного состава слизистой оболочки толстой кишки при воспалительных заболеваниях кишечника у детей. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2019;167(7): 29-33. DOI: 10.31146/1682-8658-ecg-167-7-29-33

For citation: Fedulova E. N., Shumilova O. V., Khaletskaya O. V., Prakhov A. V. The state of the microvasculature and the cellular composition of the colon mucosa in inflammatory bowel diseases in children. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2019;167(7): 29-33. (In Russ.) DOI: 10.31146/1682-8658-ecg-167-7-29-33

Федулова Эльвира Николаевна, главный научный сотрудник отдела «Ревматологических и других системных заболеваний», д.м.н., fedulova04@mail.ru

Шумилова Ольга Владимировна, младший научный сотрудник отдела «Ревматологических и других системных заболеваний», к.м.н., shumilovaolya0502@mail.ru

Халецкая Ольга Владимировна, заведующая кафедрой госпитальной педиатрии, д.м.н., ovh14@mail.ru Прахов Андрей Валерьевич, профессор кафедры госпитальной педиатрии, д.м.н., a.v.prakhov@gmail.com

Elvira N. Fedulova, Doctor of Medical Sciences, Chief Researcher of the Department of Rheumatological and Other Systemic Diseases; ORCD: http://orcid.org/0000-0002-1774-0692

Olga V. Shumilova, Candidate of Medical Sciences, Junior Researcher at the Department of Rheumatological and Other Systemic Diseases; ORCD: http://orcid.org/0000-0001-7510-4339

Olga V. Khaletskaya, Doctor of Medical Sciences, Professor, Head of the Department of Hospital Pediatrics; ORCD: http://orcid. org/0000-0002-8531-3174

Andrey V. Prakhov, Doctor of Medical Sciences, Professor, Professor of the Department of Hospital Pediatrics; ORCD: http:// orcid.org/0000-0002-7978-3831

И Corresponding author: Федулова

Эльвира Николаевна Elvira N. Fedulova

fedulova04@mail.ru

* Иллюстрации к статье - на цветной вклейке в журнал.

* Illustrations to the article are on the colored inset of the Journal.

Резюме

Актуальность: Состояние сосудистого русла слизистой оболочки толстой кишки и клеточного микроокружения при воспалительных заболеваниях у детей необходимо оценивать как возможный фактор прогнозирования течения.

Цель: оценка состояния сосудов слизистой оболочки кишечника клеток инфильтрата при разных вариантах течения язвенного колита и болезни Крона у детей

Материалы и методы: Обследовано 354 ребёнка с воспалительными заболеваниями кишечника (265 с ЯК и 89 с БК) в возрасте от 1 года до 18 лет.

Гистологический, гистоморфометрический и иммуногистохимический анализ биоптатов слизистой оболочки толстой кишки

Результаты и обсуждение: Получены новые данные о характере повреждения сосудов микроциркулярного русла в собственной пластинке слизистой оболочки. Так, если при язвенном колите их изменения ассоциировались с полнокровием и повышенной проницаемостью (у 96,2% пациентов против 31,2% при БК, р=0,0001), то при болезни Крона достоверно чаще определялся деструктивный васкулит с перикапиллярным склерозом (в 68,8% наблюдений против 3,8%, р=0,0001), что во многом является причиной нарушения кровоснабжения и может ухудшать течение регенерации.

Заключение: изменение сосудистого компонента слизистой оболочки кишечника приводят к хронической тканевой гипоксии, что, в свою очередь, может способствовать разрастанию соединительной ткани и развитию неблагоприятных вариантов течения воспалительных заболеваний кишечника у детей

Ключевые слова: язвенный колит, болезнь Крона, дети, хроническая гипоксия, микроциркуляция.

Summary

Relevance: The state of the vascular bed of the mucous membrane of the colon and the cellular microenvironment in inflammatory diseases in children should be assessed as a possible predictor of the course of the course.

Purpose: assessment of the state of the vessels of the intestinal mucosa of in-filtrate cells in different variants of the course of ulcerative colitis and Crohn's disease in children

Materials and Methods: 354 children with inflammatory bowel diseases (265 with UC and 89 with CD) aged from 1 year to 18 years were examined.

Histological, histomorphometric and immunohistochemical analysis of colon mucosa biopsy specimens

Results and discussion: New data were obtained on the nature of microvascular vascular damage in the lamina propria of the mucosa. So, if, in ulcerative colitis, their changes were associated with plethora and increased permeability (in 96.2% of patients versus 31.2% in CD, p = 0.0001), then in Crohn's disease, destructive vasculitis with pericapillary sclerosis was significantly more often detected 68.8% of observations vs. 3.8%, p = 0.0001), which is largely the cause of circulatory disorders and may worsen the regeneration.

Conclusion: changes in the vascular component of the intestinal mucosa lead to chronic tissue hypoxia, which, in turn, can contribute to the growth of connective tissue and the development of unfavorable variants of inflammatory bowel disease in children

Keywords: ulcerative colitis, Crohn's disease, children, chronic hypoxia, microcirculation

Введение

Воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) являются одними из самых сложных патологий в детской гастроэнтерологии. Это обусловлено неуклонным ростом их распространенности, смещением дебюта на более ранний возраст, увеличением тяжелых, осложненных форм [1-6].

Патогенез воспалительных заболеваний кишечника до сих до конца не раскрыт [1-6].

При обоих заболеваниях недостаточно представлен механизм взаимодействия клеточных элементов, сосудов микроциркуляторного русла, соединительнотканных структур в слизистой оболочке кишечника [1-6].

Одна из гипотез возникновения язвенного колита основана на том, что резистентность слизистой оболочки снижается за счет энергодефицита в эпителиальных клетках. Этот факт и значительное увеличение клеточной плотности инфильтрата, по-видимому, способствует формированию крипт-абсцессов, что является показателем выраженного воспаления и глубокого нарушения эпителиально-стромальной системы слизистой

оболочки толстой кишки. Вазодилатация, полнокровие и стаз крови в сосудах микроциркуляторного русла, а также повышенная проницаемость их стенок, деструкция эндотелия приводит к тому, что происходят выраженные количественные и качественные изменения в слизистой оболочке толстой кишки.

Состояние микроциркуляции и клеточной популяции в слизистой оболочке толстой кишки играют существенную роль в патогенезе язвенных дефектов при ВЗК. Известно, что при этой патологии в сыворотке крови повышается уровень циркулирующих иммунных комплексов, которые фиксируются на поверхности форменных элементов, что увеличивает степень агрегации тромбоцитов, что создает предпосылки для тромбообразования в микроциркуляторном русле, а, следовательно, для некроза слизистой оболочки [7].

Изучение состояние микроциркуляторного русла и клеточного окружения в слизистой оболочке при первичном обследовании детей с ВЗК поможет определить течение заболевания в дальнейшем.

Материалы и методы

Работа выполнена в ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Минздрава России. Обследовано 354 ребёнка с воспалительными заболеваниями кишечника (265 с ЯК и 89 с БК) в возрасте от 1 года до 18 лет.

Выполнен гистологический, гистоморфометриче-ский и иммуногистохимический анализ биоптатов слизистой оболочки толстой у детей при первичной госпитализации в стационар. Материал фиксировали в 10% нейтральном формалине, обезвоживали в спиртах восходящей концентрации и заливали

в парафин. Полученный блок нарезали на срезы по 4-5 мкм и окрашивали гематоксилином и эозином, альциановым синим и реактивом Шиффа.

Обработка цифрового материала результатов исследования выполнена с использованием пакета компьютерной программы Statistica 6.0 for Windows ХР, Biostat в соответствии с общепринятыми методами медицинской статистики. Применялся специальный программный пакет статистического анализа DiaStat, основанный на алгоритмах многомерного энтропийного анализа.

При сравнении полученных данных в случае большой выборки и правильного распределения признаков пользовались критерием Стъюдента, описательная статистика признака включала среднюю арифметическую (М), стандартную ошибку средней (т).

При небольших выборках и непараметрическом распределении признаков применялись критерии Манна-Уитни, Вальда-Вольфовица, при сравнении долей - углового преобразования Фишера, двух зависимых величин - критерий Вилкоксона. Для

выявления взаимосвязи показателей использовалась линейная корреляция Пирсона (г), ранговая Спирмена (р). Проводился расчёт относительного риска (ОР) того или иного течения заболевания, значение которого принималось во внимание, если их 95% доверительный интервал (ДИ) не включал единицу. Описательная статистика признака при непараметрическом распределении была представлена медианой (Ме), интерквартильным размахом (025-075), который не зависимо от вида распределения составлял 50% значений в выборке.

Результаты

Установлено, что число детей с агрессивным вариантом течения язвенного колита, нуждающихся в оперативном лечении в результате неэффективности консервативной терапии, выросло с 13,2% до 24,8% (р=0,04).

Для болезни Крона в последние годы отмечается отчётливое повышение её доли в структуре ВЗК (с 12,1% до 37,6%, р=0,0001), а также учащение осложненного течения до 34,3% (р=0,03), множественной локализации патологического процесса с 9,5% до 52,9% (р=0,0004), манифестации до 3-х -летнего возраста (в 16,2% случаев, р=0,04).

Установлены особенности взаимодействия эпителия, соединительнотканных структур в виде базальной мембраны, разного клеточного состава и локализации инфильтрата, а также сосудов микроциркуляторного русла в слизистой оболочке толстой кишки.

Так, язвенный колит и болезнь Крона имели значительные различия по клеточному составу воспалительной реакции в её эпителиальном пласте. Выявлено, что в первом случае инфильтрация представлена преимущественно эозинофильными гранулоцитами (3,3 [2,5-4,0] против 1,9 [1,1-2,7], р=0,0001), тогда как при болезни Крона - лимфоцитами (9,6 [8,2-11,0] относительно 6,6 [5,6-7,6], р=0,0001) и нейтрофилами (2,4 [2,3-2,5] против 0,3 [0,2-0,3], р=0,0001). Высокое содержание эози-нофильных гранулоцитов в эпителиальном пласте, по-видимому, поддерживает активность воспалительного процесса.

Характерные для нозологий изменения определялись и в собственной пластинке слизистой оболочки толстой кишки как по выраженности клеточной плотности, так и по её составу и локализации. Так, количество клеток инфильтрата при язвенном колите достоверно превышало таковое при болезни Крона (14074 [12958-16249] и 11701 [9235-13789], р=0,0001). Они были представлены преимущественно клетками-иммигрантами (7757 [7311-6305] против 7522 [6750-8573], р=0,0001). По-видимому, это связано с более высокой проницаемостью сосудов микроциркуляторного русла, которая выявлялась у 96,2% пациентов с ЯК и в 31,2% случаев при БК (р=0,0001). Кроме того, в отличие от болезни Крона, при данной патологии в большем количестве отмечались плазматические клетки (3341 [3198-3652] против 2934 [2702-3166], р=0,0001), ответственные за местный гуморальный иммунитет в связи с выработкой иммуноглобулинов

О и секретируемого иммуноглобулина А. Как и в эпителии, в собственной пластинке слизистой оболочки при ЯК преобладали эозинофильные гра-нулоциты (768 [508-975] против 683 [621-745] при БК, р=0,001], оказывающие деструктивное действие на соединительнотканные элементы слизистой оболочки.

Напротив, число лимфоцитов (3312 [2916-3708] против 4343 [4122-4564], р=0,0001) - представителей клеточного звена иммунитета, и нейтрофиль-ных гранулоцитов (305 [175-347] относительно 532 [485-579], р=0,0001) отчетливо снижалось по сравнению с болезнью Крона.

Наряду с этим при язвенном колите наблюдалось увеличение количества клеток - резидентов, ответственных за репаративные процессы в собственной пластинке слизистой оболочки. Оно статистически значимо превышало таковое при болезни Крона (5790 [5215-6305] против 4576 [4112-5067], р=0,0001) и было представлено высоким содержанием элементов фибробластического ряда (число фибробластов - 2828 [2499-3039] относительно 2094 [1932-2256], р=0,0001; фиброцитов - 1991 [1829-2521] и 1908 [1777-2039], р=0,0001). Наличие фокусов продукции соединительнотканных компонентов слизистой оболочки могло быть причиной фиброзирования и деформации крипт при ЯК, наблюдающихся в 88,5% случаев против 21,2% при болезни Крона (р=0,0001).

При БК среди клеток-резидентов отмечалось повышение тучных клеток (302 [241-363] против 256 [218-459], р=0,0001), что, по-видимому, является компенсаторной реакцией, учитывая, что они относятся к координаторам макрофагально-фи-бропластической активности и оказывают регулирующее влияние на созревание соединительной ткани в зоне воспаления.

При ЯК у детей соотношение клеток-иммигрантов и клеток-резидентов было меньше, чем при болезни Крона (1,37 [1,23-1,40] и 1,67 [1,62-1,71], р=0,0001).

Впервые при ВЗК выявлены особенности распределения клеточной плотности в собственной пластинке слизистой оболочки толстой кишки, обуславливающие повреждение эпителиального пласта. Так, при язвенном колите инфильтрат располагался преимущественно под эпителием (15842 [14249-16249] против 12447 [12958-14249] в основании крипт, р=0,001). Это могло повлиять на структуру и целостность базальной мембраны,

снижая тем самым её регулирующую функцию на формирование эпителиального пласта, способствуя проникновению клеток-иммигрантов через базальную мембрану и образованию крипт-абсцессов, количество которых статистически значимо было повышено при данной патологии (у 88,5% и 15,2% пациентов, p=0,0001). Кроме того, у больных ЯК отмечено сокращение числа специализированных бокаловидных клеток (9,5 [8,3-13,4] против 15,6 [14,4-16,9], p=0,0001) и эндокриноцитов (0,5 [0,4-0,6] относительно 2,7 [2,4-3,0], p=0,0001], ответственных за неспецифическую защиту слизистой оболочки.

Напротив, при болезни Крона высокая клеточная плотность инфильтрата регистрировалась преимущественно в глубоком отделе собственной пластинки слизистой оболочки толстой кишки вблизи камбиальной зоны крипт (13808 [1034614126] против 9595 [9235-10346] под эпителием, p=0,0001). Известно влияние этой области собственной пластинки слизистой оболочки на регенерацию эпителия. Действительно, у данной категории пациентов определялась минимальная его высота (29,3 [28,7-30,0] мкм против 32,0 [26,3-34,0] мкм при язвенном колите, p=0,001). Выявленная ситуация на фоне скопления лимфоидной ткани в областях нахождения так называемых М-клеток снижает мукозальный иммунитет, способствует образованию эрозий эпителия (в 95,6% и 3,9% случаев соответственно, p=0,0001) и, вероятно, является предпосылкой образования щелевидных язв.

Значительной перестройке подверглись сосуды микроциркулярного русла в собственной пластинке слизистой оболочке. При язвенном колите они характеризовались полнокровием и повышенной проницаемостью (у 88,5% пациентов против 15,6%, p=0,0001) (рис. 1.), при болезни Крона в 68,8% случаев (p=0,0001) выявлялся деструктивный васкулит (рис. 2.) с перикапиллярным склерозом, что во многом определяло нарушение кровоснабжения и препятствовало физиологической регенерции.

Характер изменений микроциркуляторного русла слизистой оболочки толстой кишки при рецидивирующем и непрерывном течении болезни не

имел принципиальных отличий. Вазодилатация, полнокровие и стаз форменных элементов крови в сосудах микроциркулярного русла, а также повышенная проницаемость их стенок, деструкция эндотелиоцитов приводили к выраженному лей-кодиапедезу, повышению клеточной плотности в собственной пластинке слизистой оболочки за счёт клеток-иммигрантов.

Известно, что болезнь Крона протекает по трём вариантам: воспалительному, стенозирующему и пенетрирующему (свищевому). Благоприятным, неосложненным, является только воспалительный тип заболевания. Два других - неблагоприятные, осложненные, варианты, часто требующие хирургического вмешательства. При манифестации заболевания довольно трудно предсказать её дальнейшее течение, поэтому выявление ранних прогностических критериев очень важно для определения тактики ведения пациентов с целью предотвращения осложнений. Изменения на уровне ткани по времени опережают клинические и эндоскопические признаки болезни, что для раннего прогноза очень важно.

Выявлено, что при неблагоприятном варианте болезни Крона помимо

сниженного количества сосудов микроциркуляторного русла, в значительном проценте случаев выявлялся деструктивный васкулит (у 83,3% пациентов против 13,3%, p=0,0003). Это может быть рассмотрено в качестве одного из механизмов развития осложнений в условиях нарушения кровоснабжения поврежденных тканей, их гипоксии (ОР 6,3 (95% ДИ (3,8-10,4)).

Таким образом, на начальных стадиях развития патологического процесса при язвенном колите отмечались изменения эпителия на фоне высокой проницаемости сосудов слизистой оболочки толстой кишки, тогда как при болезни Крона они взаимосвязаны с воспалительной реакцией в ми-кроциркуляторном русле. Наличие повреждения капилляров позволяет предполагать, что БК является вариантом системного васкулита с локализацией патологического процесса преимущественно в желудочно-кишечном тракте.

Обсуждение

В последние годы воспалительные заболевания кишечника у детей характеризуются высокой частотой регистрации неблагоприятного их течения с формированием агрессивного варианта ЯК и развитием стенозов и свищей при БК.

Исследование микроокружения в слизистой оболочке кишечника может быть средством для прогнозирования осложненных вариантов течения воспалительных заболеваний кишечника у детей и, следовательно, их предотвращения.

Литература | References

1. Е.А.Конович, И. Л. Халиф, М. В. Шапина. Иммунопа-тогенез воспалительных заболеваний кишечника.// РЖГГК.-2013,№ 4. С. 69-77.

Ye.A.Konovich, I.L.Khalif, M.V.Shapina. Immunopa-togenez vospalitel'nykh zabolevaniy kishechnika. RZHGGK. 2013,no.4, pp.69-77.

2. ZhangY-Z, Li Y-Y. Inflammatory bowel disease: Pathogenesis. World J Gastroenterol. 2014, Vol.20, no.1, pp.91-99.

3. Федулова, Э.Н. Клинико-патогенетические особенности язвенного колита и болезни Крона у детей: диагностика, прогнозироание и лечение: автореф. дис. д-ра мед.наук: 14.01.08. Н. Новгород, 2013. - 32с. Fedulova, E. N. Clinical and pathogenetic features of ulcerative colitis and Crohn's disease in children: diagnosis, prognosis and treatment: author. dis. Doctor of Medical Sciences: 01/14/08. N. Novgorod, 2013; 32 p.

4. Шумилова О. В. Клинико-лабораторные и морфологические критерии различного течения болезни Крона у детей. Автореф. дис. на соиск. уч. степ.к м н. Казань - 2017.24с.

Shumilova O. V. Clinical, laboratory and morphological criteria for the different course of Crohn's disease in children. Abstract. dis. for a job. student step.k m n Kazan. 2017; 24p

5. Федулова Э.Н., Шумилова О. В., Широкова Н. Ю. Ранние морфологические критерии осложнённых форм болезни Крона у детей. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология.2017.№ 10.,(146). С. 15-19.

Fedulova E. N., Shumilova O. V., Shirokova N. Ya. Early morphological criteria for complicated crohn forms in children. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2017;146(10):15-19.

6. Маянская И.В., Маянский А. Н. Неиммунные и иммунные механизмы, участвующие в развитии хронических воспалительных заболеваний кишечника// Вопросы диагностики в педиатрии. - 2013. - Т. 5, № 4. - С. 14-23.

Mayanskaya I. V., Mayanskiy A. N. Non-immune and immune mechanisms involved in the development of chronic inflammatory bowel diseases. Diagnostic issues in pediatrics. 2013, Vol.5, No. 4, pp.14-23.

7. Рамазанова А.Х., Абдулганиева Д. И., Мустафин И. Г., Одинцова А. Х., Рамазанов Б. Р. Изменения в системе гемостаза у больных с воспалительными заболеваниями кишечника// Практическая медицина. - 2014. -Т. 1, № 4. - С. 91-93.

Ramazanova A. Kh., Abdulganieva D. I., Mustafin I. G., Odintsova A. Kh., Ramazanov B. R. Changes in the hemostatic system in patients with inflammatory bowel diseases. Practical medicine. 2014, Vol. 1, No. 4, pp. 91-93.

К статье

Состояние микроциркуляторного русла и клеточного состава слизистой оболочки толстой кишки при воспалительных заболеваниях кишечника у детей (стр. 29-33)

To article

The state of the microvasculature and the cellular composition of the colon mucosa in inflammatory bowel diseases in children (p. 29-33

Рисунок 1.

Вазодилятация, стаз. Имму-ногистохимический метод с применением Ат к эндоте-лину. Увеличение 10x10

Рисунок 2.

Некротизирующий васкулит (стрелка) при БК. Окраска гематоксилином и зозином. Увеличение 1x400