Статтю опубліковано на с. 21-26
/21.jpg)
Останнім часом значна увага до проблеми гастроезофагеальної рефлюксної хвороби (ГЕРХ) обумовлена не тільки складністю її діагностики на початкових етапах, прогресуючим перебігом і розвитком ускладнень, але й значною мірою багатофакторністю її патогенезу. До факторів, що сприяють розвитку ГЕРХ та її ускладнень, зараховують надмірну масу тіла та ожиріння [1–3].
Попередні дослідження показали, що для хворих на ГЕРХ із високим індексом маси тіла (ІМТ) характерним є дисбаланс адипокінів, зокрема, відзначається суттєве порушення відношення «лептин/адипонектин», що може бути додатковим фактором ризику розвитку ускладнень основного захворювання [2]. Разом із тим у таких хворих недостатньо вивчено морфофункціональний стан слизової оболонки (СО) стравоходу, а наявні результати досить суперечливі.
Доведено, що зміни мікроскопічної картини СО стравоходу при ГЕРХ у першу чергу залежать від запальної інфільтрації та проліферативної й апоптозної реакції епітелію у відповідь на закиди шлункового вмісту, що періодично повторюються [3, 4]. У СО стравоходу розвиваються нейтрофільна й еозинофільна інфільтрація строми та міжепітеліальне лімфоплазмоцитарне проникнення. Підвищення рівня запалення, проліферативної активності та зменшення індексу апоптозу розцінюють як маркери високого ризику малігнізації на фоні розвитку дисплазії епітелію стравоходу.
Важливою ланкою в оновленні клітин у всіх тканинах організму є апоптоз. Відомо, що апоптоз індукується через взаємодію білків із сімейства факторів некрозу пухлини (TFN) зі специфічними рецепторами. Основним представником цієї групи білків є Fas/APO-l/CD95-рецептор. Взаємодія Fas із Fas-L (лігандом) призводить до апоптозу клітини. Fas конститутивно експресується на поверхні клітин багатьох типів: тимоцитах, лімфобластах, активованих Т- і В-лімфоцитах, натуральних кілерах, а також на мієлоїдних клітинах, фібробластах, гепатоцитах, кератиноцитах [5, 6].
Одним із визнаних маркерів запалення є ЦОГ-2, індуцибельний фермент, що стимулює продукцію прозапальних простагландинів [7, 8]. На відміну від ЦОГ-1, яка конститутивно експресується практично в усіх тканинах, ізофермент ЦОГ-2 в нормальних (нетрансформованих) клітинах практично не виявляється або експресується в незначній кількості. В той же час ЦОГ-2 швидко й транзиторно активується у відповідь на дію прозапальних медіаторів і мітогенних стимуляторів: цитокінів, ендотоксинів, факторів росту, пухлинних промоторів і деяких онкогенів.
У дослідженнях останніх років продемонстрована роль порушень процесів клітинного оновлення у формуванні та прогресуванні патології шлунково-кишкового тракту. В той же час відсутні дані щодо взаємозв’язку процесів запалення СО стравоходу з процесами апоптозу та проліферації клітин при ГЕРХ.
Метою роботи було гістологічне та морфометричне дослідження СО стравоходу, імуногістохімічний аналіз експресії маркера здатності клітин до апоптозу CD95 і маркера запалення циклооксигенази-2 (ЦОГ-2) у хворих на ГЕРХ із різним ІМТ.
Матеріали та методи
Під спостереженням перебували 57 хворих на ГЕРХ із нормальним ІМТ (18,5–24,9 кг/м2), які становили 1-шу групу (n = 24); хворі з підвищеним ІМТ (понад 25 кг/м2) увійшли до 2-ї групи (n = 33).
Для морфологічного й імуногістохімічного дослідження використовували біопсійний матеріал, який отримували під час фіброгастродуоденоскопії (ФГДС) із СО дистального відділу стравоходу на 3 см вище за умовну циркулярну лінію, що поєднує проксимальні кінці складок шлунка.
Для гістологічного аналізу застосовували забарвлення гематоксиліном і еозином та пікрофуксином за ван Гізоном. Подальше дослідження проводили на препаратах СО з ознаками рефлюкс-езофагіту та порівнювали їх з препаратами незміненої СО стравоходу, отриманими під час проведення ФГДС у хворих без клінічних ознак ГЕРХ (n = 12), яку оцінювали за відсутністю макроскопічних проявів запалення при ендоскопії та будь-яких ознак патологічних змін епітелію, видовження сосочків, склерозу, набряку та клітинного інфільтрату при гістологічному аналізі (контрольна група).
Експресію CD95 і ЦОГ-2 виявляли на парафінових зрізах завтовшки 5 мкм непрямим імуногістохімічним пероксидазним методом із використанням моноклональних антитіл до антигенів CD95 (Сорбент, РФ) і ЦОГ-2 (ThermoScientific, Великобританія). Для диференціювання структур тканин зрізи додатково забарвлювали гематоксиліном Майєра. Візуалізацію проводили з використанням системи детекції UltraVision LP (ThermoScientific, Великобританія). Поширеність експресії досліджуваних маркерів оцінювали за показником відносної площі імунопозитивних структур (%).
Препарати вивчали на світловому мікроскопі Micros (Австрія). Для отримання фотографії тканин використовували цифрову відеокамеру САМ 2800 при світловій мікроскопії (об’єктив ×40, окуляр ×10). Морфометричний аналіз товщини епітелію, висоти сосочків і визначення поширеності експресії проводили за допомогою комп’ютерної програми BioVision.
Статистичну обробку проводили за допомогою комп’ютерної програми SPSS 13. Статистичний аналіз даних здійснювали із заданою вірогідністю (0,95), отримані результати вважали вірогідними, якщо р < 0,05. Дані наведені у вигляді М ± m (М — середнє арифметичне, m — стандартне відхилення).
Результати та обговорення
Дослідження гістологічних характеристик біоптатів стравоходу хворих на ГЕРХ із нормальним та високим ІМТ виявили суттєве порушення стану СО стравоходу в обох групах. У більшості випадків відзначались реактивні зміни багатошарового епітелію СО стравоходу, що найчастіше проявлялись паракератозом, проліферацією базальних клітин і акантозом.
Крім того, в набряклому підепітеліальному просторі спостерігалась різного ступеня лімфогістіоцитарна і лейкоцитарна інфільтрація з переходом запального інфільтрату на покривний багатошаровий плаский епітелій. У випадках ерозивного езофагіту — лейкоцитарна інфільтрація СО стравоходу досягала максимуму, аж до формування мікроабсцесів.
Запальний інфільтрат більшою мірою представлений клітинами лімфогістіоцитарного ряду. Інфільтрати розташовувались як у ділянці сосочків, так і в більш глибоких шарах під епітелієм, провокуючи розшарування колагенових волокон і м’язових клітин. Клітинний склад інфільтрату був поліморфний із переважним домінуванням моноцитів, плазматичних клітин, лімфоцитів, макрофагів і фібробластів. Базальна мембрана епітелію нерівномірно потовщена, гомогенна. Морфологічна картина проявів ГЕРХ подана на рис. 1–4.
При морфометричному дослідженні виявлено суттєве збільшення товщини базального шару епітелію та висоти сосочків (табл. 1).
Збільшення товщини базального шару непрямо відображує підвищення проліферації його клітин. За літературними даними, довжина сполучнотканинних сосочків при ураженнях стравоходу може сягати до 75,0 % епітеліального шару, а її зростання перш за все зумовлено виділенням при запаленні медіаторів, що стимулюють проліферацію фібробластів, ендотелію та гладком’язових клітин. За нашими результатами, у хворих на ГЕРХ, незалежно від маси тіла, відзначається потовщення епітеліального шару та підвищення висоти сполучнотканинних сосочків (р < 0,05). При цьому вірогідних відмінностей у морфометричних показниках гістологічного стану СО дистального відділу стравоходу у хворих на ГЕРХ між групами пацієнтів із нормальним та високим ІМТ не виявлено.
Імуногістохімічне дослідження складалось з вивчення експресії маркера здатності до апоптозу CD95 та маркера запалення ЦОГ-2 (рис. 5, 6).
Проведені нами дослідження експресії CD95 показали вірогідне зростання проапоптотичної активності в клітинах СО стравоходу при рефлюкс-езофагіті у хворих як із нормальним ІМТ, так і високим ІМТ. Наприклад, експресія CD95 в препаратах СО стравоходу хворих 1-ї та 2-ї груп сягала (13,3 ± 1,1) % і (14,9 ± 1,2) %, що значно більше порівняно з рівнем експресії у групі контролю — (8,8 ± 0,9) %, р < 0,05 і р < 0,05, відповідно. Отримані дані свідчать про існування надмірної або хронічної антигенної стимуляції у цих хворих, що підвищує готовність клітин СО стравоходу до Fas-залежного апоптозу.
Імуногістохімічне дослідження імунореактивності ЦОГ-2 виявило суттєво вищий її рівень при рефлюкс-езофагіті порівняно з контролем (p < 0,05), що свідчить про збільшення вмісту ЦОГ-2 внаслідок патологічних реакцій у СО стравоходу при ГЕРХ. У контрольних препаратах експресія виявлялась тільки у 2 випадках, при цьому поширеність експресії не перевищувала 1,3 %. Експресія ЦОГ-2 залежала від трофологічного стану пацієнтів і була найбільш вираженою у хворих із високим ІМТ (p < 0,05). Так, поширеність імунопозитивного забарвлення у хворих із низьким та високим ІМТ становила (7,8 ± 0,7) % та (10,5 ± 1,1) % відповідно. Суттєве підвищення експресії ЦОГ-2 в СО стравоходу у хворих на ГЕРХ із високим ІМТ без адекватного зростання проапоптотичної активності може бути однією з ланок патогенетичного впливу ожиріння на ризик формування стравоходу Барретта.
Згідно з сучасними уявленнями, підвищений рівень ЦОГ-2 у неопластичних і стромальних клітинах досягається внаслідок активації цілого ряду внутрішньоклітинних сигнальних механізмів. Відзначають тісний взаємозв’язок зростання експресії ЦОГ-2 і таких прозапальних протеїнів як індуцибельна NO-синтаза та васкулоендотеліальний ростовий фактор [9]. В умовах запалення експресія ЦОГ-2 залежить від балансу прозапальних і протизапальних цитокінів і пригнічується глюкокортикоїдами, нестероїдними протизапальними препаратами [10, 11]. S.I. Abdalla та співавт. вважають, що, незважаючи на наявність прозапального клітинного інфільтрату в тканинах стравоходу, запалення не є первинною чи основною причиною збільшення експресії ЦОГ-2 при ускладненнях ГЕРХ [12].
В інших роботах відзначають суттєве підвищення експресії мРНК ЦОГ-2 в дистальному відділі стравоходу при ГЕРХ. Автори припускають, що підвищення експресії мРНК ЦОГ-2 при ГЕРХ залежить від кислотопродукуючої функції шлунка та не залежить від ендоскопічних і гістологічних ознак захворювання [9].
Отримані нами результати щодо зростання експресії ЦОГ-2 у хворих із високим ІМТ та дисбалансом адипонектинів узгоджуються з даними дослідження [13], в якому процеси запалення та розвиток метаплазії пов’язують з рівнем експресії лептину у СО стравоходу та шлунка.
У наш час вірогідно встановлено, що фермент ЦОГ-2 бере участь у канцерогенезі, впливаючи відразу на декілька ключових молекулярних процесів, відповідальних за його реалізацію, а саме, посилюючи клітинну проліферацію (при одночасному пригніченні апоптозу), патологічний неоангіогенез і клітинну інвазію. Пригнічення ЦОГ-2 індукує апоптоз та блокує проліферацію клітин аденокарциноми [10].
Є декілька гіпотез, що пояснюють причини пригнічення апоптозу у відповідь на гіперекспресію ЦОГ-2. Одна з них заснована на антиапоптотичній активності простагландинів. Показано, що здатність простагландину E2 пригнічувати апоптоз є результатом селективного пригнічення активності ЦОГ-2 і супроводжується підвищенням експресії антиапоптотичного гена Bcl-2.
Друга гіпотеза полягає в тому, що арахідонова кислота (метаболічний попередник простагландинів) стимулює апоптоз, а значить, надто висока експресія ЦОГ-2 може пригнічувати апоптоз через підвищення швидкості конверсії арахідонової кислоти в простагландин. Сьогодні робляться активні спроби ідентифікувати внутрішньоклітинні про- і антиапоптотичні білки, що взаємодіють з ізоферментами ЦОГ.
Апоптоз є загальнобіологічним механізмом, відповідальним за збереження постійної чисельності клітинних популяцій, а також формоутворення та вибраковку дефектних клітин. Тому, з одного боку, підвищений апоптоз при наявності циліндричної метаплазії у хворих на ГЕРХ може мати захисні функції стосовно надмірної клітинної проліферації та пухлинного процесу, з іншого — внаслідок зростання апоптозу при зниженні активності проліферації можуть виникати атрофічні зміни та хронізація ерозії СО стравоходу.
Баланс експресії ЦОГ-2 та рівня апоптозу при ГЕРХ має принципове значення для розвитку ускладнень цього захворювання. Більше того, клітини стравоходу в нормі та при метаплазіях по-різному реагують на прояви рефлюксу. Так, під впливом жовчі клітини стравоходу (лінія HET-1A) проявляють дозозалежне зростання експресії маркерів апоптозу на відміну від ліній клітин стравоходу Барретта та езофагеальної аденокарциноми, інкубація яких із жовчю, навпаки, призводила до зниження готовності до апоптозу. На думку авторів, саме така диференційна відповідь може робити внесок у патогенез стравоходу Барретта та аденокарциноми [14].
Можна припустити наступний ланцюжок подій: тривало існуючий рефлюкс-езофагіт при дисбалансі проліферації й апоптозу на фоні хронічного запалення може ускладнитися базальноклітинною гіперплазією, дисплазією і закінчитися розвитком плоскоклітинного раку стравоходу.
Хронічне запалення може відіграти ключову роль у прогресії від доброякісних до злоякісних захворювання стравоходу. Вивчення біомаркерів запалення в стравоході при ГЕРХ буде сприяти визначенню розвитку ускладнень захворювання та шляхів запобігання їм.
Отже, при гістологічному та морфометричному аналізі біоптатів СО стравоходу хворих на ГЕРХ виявлені реактивні зміни багатошарового епітелію — гіперкератоз, паракератоз, проліферація базальних клітин, акантоз і подовження сполучнотканинних сосочків. При цьому вірогідних відмінностей морфометричних характеристик у хворих із нормальним ІМТ та надмірною масою тіла виявлено не було. Розвиток рефлюкс-езофагіту супроводжується порушенням проапоптотичної здатності клітин СО стравоходу та зростанням експресії ЦОГ-2, найбільш вираженим у хворих із високим ІМТ. Визначені порушення можуть зумовлювати механізми виникнення ускладненого перебігу ГЕРХ у цієї категорії хворих.
Висновки
1. У хворих на ГЕРХ із нормальним та високим ІМТ відзначається суттєве порушення стану СО стравоходу за гістологічними ознаками.
2. Розвиток рефлюкс-езофагіту супроводжується підвищенням проапоптотичної здатності клітин СО стравоходу незалежно від трофологічного стану хворих.
3. У хворих на ГЕРХ відзначається суттєве зростання експресії ЦОГ-2 в СО стравоходу, вірогідно більш виражене у хворих із високим ІМТ.
4. Дисбаланс експресії ЦОГ-2 та показників здатності до апоптозу у хворих на ГЕРХ із високим ІМТ може бути однією з ланок патогенетичного впливу ожиріння на ризик формування стравоходу Барретта.
Список литературы
1. Звенигородская Л.А. Клинико-морфологические особенности гастроэзофагеальной рефлюксной болезни у пациентов с абдоминальным ожирением / Л.А. Звенигородская, Е.Ю. Бондаренко, С.Г. Хомерики // Consilium medicum. — 2010. — Т. 12, № 8. — С. 5-7.
2. Вміст гормонів адипоцитарного походження у хворих на гастроезофагеальну хворобу з різним трофологічним статусом / Г.Д. Фадєєнко, В.Ю. Гальчінська, І.Е. Кушнір [та ін.] // Сучасна гастроентерологія. — 2013. — № 5(73). — С. 55-58.
3. Anand G. Gastroesophageal reflux disease and obesity / G. Anand, P.O. Katz // Rev. Gastroenterol. Disord. — 2008. — № 8(4). — Р. 233-9.
4. Microscopic esophagitis in gastro-esophageal reflux disease: individual lesions, biopsy sampling, and clinical correlations / L. Mastracci, P. Spaggiari, F. Grillo [et al.] // Virchows. Arch. — 2009. — Vol. 454. — P. 31-39.
5. Ayhani S. Isisagi Immunohistochemical analysis of Ki-67, p53 and Bcl-2 expression related to histological features in gastroesophageal reflux disease / S. Ayhani, O. Aknalbanti // Turk. J. Gastroenterol. — 2010. — Vol. 21(3). — Р. 199-205.
6. Bile salts differentially sensitize esophageal squamous cells to CD95 (Fas/Apo-1 receptor) mediated apoptosis / S. Naran, P. Abrams, P.Q. de Oliveira [et al.] // J. Surg. Res. — 2011. — Vol. 171, № 2. — P. 504-509.
7. Prostaglandin E2/EP1 signaling pathway enhances intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1) expression and cell motility in oral cancer cells / S.F. Yang, M.K. Chen, Y.S. Hsieh [et al.] // J. Biol. Chem. — 2010. — Р. 29808-16.
8. The COX-2/PGE2 pathway: key roles in the hallmarks of cancer and adaptation to the tumor microenvironment / A. Greenhough, H.J. Smartt, A.E. Moore [et al.] // Carcinogenesis. — 2009. — Vol. 30(3). — Р. 377-86.
9. Cyclooxygenase-2 and inducible nitric oxide synthase gene polymorphisms and risk of reflux esophagitis, Barrett`s esophagus, and esophageal adenocarcinoma / H.R. Ferguson, C.P. Wild, L.A. Anderson [et al.] // Сancer Epidemiol. Biomarkers Prev. — 2008. — Vol. 17(3). — Р. 727-31.
10. Tatsuguchi A. Cyclooxygenase expression correlates with angiogenesis and apoptosis in gastric cancer tissue / A. Tatsuguchi, K. Matsui, Y. Shinji // Hum. Pathol. — 2004. — № 35. — Р. 95.
11. Wallace J.L. Emerging roles for cyclooxygenase 2 in gastrointestinal mucosal defense / J.L. Wallace, P.R. Devchand // Br. J. Pharmacol. — 2005. — № 145(3). — Р. 275-287.
12. Abdalla S.I. Effect of inflammation on cyclooxygenase (COX)-2 expression in benign and malignant oesophageal cells / S.I. Abdalla, I.R. Sanderson, R.C. Fitzgerald // Carcinogenesis. — 2005. — Vol. 26(9). — Р. 1627-1633.
13. The association of gastric leptin with esophageal inflammation and metaplasia / F. Francois, J. Roper, A.J. Goodman [et al.] // Gut. — 2008. — № 57. — Р. 16-24.
14. Bresalier COX-2 induction by unconjugated bile acids involves reactive oxygen species-mediated signaling pathways in Barrett’s esophagus and esophageal adenocarcinoma / Song Shumei, Guha Sushovan, Liu Kaifeng [et al.] // Gut. — 2007. — № 56. — Р. 1512-1521.
/23.jpg)
/24.jpg)
/24_2.jpg)