Патологические изменения нервных ганглиев толстой кишки при различных вариантах течения дивертикулярной болезни

• Конюкова А.К.
• Михалева Л.М.
• Козлова М.А.
• Арешидзе Д.А.
• Шаповальянц С.Г.
• Михалев А.И.
• Болихов К.В.
• Шулаев А.В.
• Тихонова К.О.

Резюме

Дивертикулярная болезнь толстой кишки (ДБТК), по статистическим данным различных стран, входит в пятерку самых распространенных заболеваний желудочно-кишечного тракта во всем мире. Известно, что у 75% носителей дивертикулов заболевание протекает бессимптомно. Тем не менее в 15% случаев развиваются жизнеугрожающие осложнения, приводящие к неотложной хирургической операции, а у оставшихся 10% пациентов болезнь носит непрерывно рецидивирующий характер. Вопрос о поиске предикторов осложненного течения ДБТК остро стоит перед системой здравоохранения для своевременного выявления таких пациентов, их оптимальной маршрутизации и лечения.

Наше исследование посвящено оценке характеристик нервной системы стенки толстой кишки у пациентов с осложненным и неосложненным течением ДБТК с целью уточнения ее патогенеза и выявления морфологических предикторов осложненного течения как объективных аргументов в пользу плановой операции у ряда пациентов.

Цель - сравнительный анализ клинических данных и структурных характеристик межмышечных нервных ганглиев толстой кишки у пациентов с различным течением ДБТК, а также толстой кишки без дивертикулов для выявления морфологических особенностей осложненного течения ДБТК.

Материал и методы. Проведен ретроспективный сравнительный анализ клинических данных, патоморфологических и ультраструктурных изменений межмышечных нервных ганглиев в операционном материале от 68 пациентов, перенесших левостороннюю гемиколэктомию.

Результаты. Были комплексно проанализированы 68 клинических случаев пациентов, перенесших левостороннюю гемиколэктомию по поводу осложненного течения ДБТК (37), неосложненного течения ДБТК (19) и наблюдения без дивертикулов толстой кишки (12). Выявлено, что у мужчин данное заболевание встречается в более молодом возрасте, чем у женщин [Ме возраста мужчин - 49 (39,5; 61) лет, женщин - 66,5 (58; 81) года; U=178, p<0,001]. Показано, что глиальный индекс в случаях с ДБТК в 1,25 раза выше, чем в группе сравнения (случаи без дивертикулов толстой кишки) (p<0,05).

Заключение. Проведенное исследование демонстрирует возрастные и половые особенности ДБТК, а также значимые различия в значениях глиального индекса в группах пациентов с ДБТК и без дивертикулов толстой кишки, что показывает значимость патологии нервной системы в развитии различных вариантов течения ДБТК.

Ключевые слова: дивертикулярная болезнь толстой кишки; осложненное течение; ганглии; глиальный индекс

Дивертикулярная болезнь толстой кишки (ДБТК) является распространенным заболеванием во всем мире, особенно в западных странах (в России, странах Европы, Северной Америки). Распространенность данного заболевания - у 10% населения в возрастной группе 40 лет и возрастает до 70% у пациентов в возрасте 80 лет [1-3]. В 30% случаев ДБТК отмечается развитие таких осложнений, как острый дивертикулит, острый паракишечный инфильтрат, абсцесс, перфорация дивертикула с развитием перитонита [4]. По данным зарубежных исследователей, осложнения возникают у каждой 20-й женщины и каждого 30-го мужчины в популяции [5]. Необходимо отметить, что воспалительный процесс возникает у пациентов моложе 50 лет (15-40% из группы экстренно оперированных пациентов). При этом не менее 20% пациентов экстренно оперируются на фоне первого в жизни эпизода проявлений ДБТК [6]. Смертность при осложненном течении ДБТК, которое привело к экстренному хирургическому вмешательству, достигает 10-20% [7-9]. При этом, если в плановой хирургии ДБТК летальность составляет менее 2%, то в случае выполнения экстренного хирургического вмешательства достигает, по разным данным, 10-45% [10, 11].

Социальный аспект проблемы также определяется необходимостью завершения экстренной операции формированием колостомы у подавляющего числа больных. Гнойно-септические осложнения ДБТК занимают 3-е место среди показаний для формирования кишечных стом в ургентной хирургии [7, 12]. Следует отметить, что среди экстренно оперированных пациентов не менее 46% остаются с невосстановленной непрерывностью толстой кишки. Это связано с тем, что около 30% больных отказываются от повторной операции в связи с нежеланием подвергаться риску от оперативного вмешательства, а 70% - по причине отягощенного соматического статуса [13].

Немаловажными являются экономические затраты на лечение болезни и ее осложнений. Ретроспективный анализ, проведенный Министерством здравоохранения США, показал, что расходы на лечение ДБТК в течение 1 финансового года составляют 5,3% общего годового бюджета на все хирургические вмешательства [14]. По данным национальной статистики по расходам стационарных больниц США в период с 1997 по 2015 г., средний расход на стационарное лечение ДБТК увеличился более чем на 100% c 1997 по 2015 г. и неуклонно продолжает расти [14].

С каждым годом заболеваемость ДБТК осложненного течения неуклонно растет в развитых странах западного мира, что снижает качество жизни пациентов с этой нозологией, создавая актуальную проблему их диагностики, маршрутизации и лечения [15, 16].

Таким образом, одним из эффективных путей улучшения результатов лечения ДБТК в целом представляется увеличение числа плановых вмешательств у больных с высоким риском развития осложнений. Это позволит отвести ряд пациентов от опасных экстренных вмешательств, перенеся их на плановый этап. Показания к плановым операциям должны быть основаны на объективных клинико-инструментальных и морфологических данных.

Материал и методы

В данном исследовании ретроспективно проанализированы 68 клинических наблюдений: пациенты (26 мужчин и 42 женщин) в возрасте от 27 до 94 лет [Ме=60 (51; 72,5)] с последовательно выполненной левосторонней гемиколэктомией (n=47) и резекцией сигмовидной кишки (n=21).

Проанализированные клинические наблюдения были разделены на 3 группы: осложненное течение ДБТК (37), неосложненное течение ДБТК (19) и случаи без дивертикулов толстой кишки (12).

Нами оценивались пол и возраст пациентов, глиальный индекс межмышечных нервных ганглиев толстой кишки, а также ультраструктурные характеристики нервной ткани стенки толстой кишки.

Операционный материал был фиксирован в 10% нейтральном забуференном растворе формалина, после гистологической проводки в автоматическом гистопроцессоре Leica ASP 300 (Leica Microsystems, Германия) его заливали в парафин на станции Leica EG 1150 (Leica Microsystems, Германия). Гистологические срезы толщиной 4 мкм окрашивали гематоксилином и эозином в автоматической станции Leica ST 5010 (Leica Microsystems, Германия). Микроскопическое исследование проводили на триокулярном микроскопе Leica DMLB (Leica Microsystems, Германия, окуляры ×10) с использованием цифровой камеры Leica DFC 420 (Германия).

Для постановки иммуногистохимической реакции гистологические срезы депарафинировали, гидратировали и обрабатывали 3% раствором перекиси водорода для блокировки эндогенной пероксидазы. Затем срезы помещали в раствор Ultra V Block фирмы Thermo Fisher Scientific (СШA), для демаскировки антигенов предварительно проводили кипячение в цитратном буфере (рН 6,0). Были проведены иммуногистохимические реакции с первичными антителами: к S100 Thermo Fisher Scientific (разведение 1:1200) и βIII-тубулин Abcam (разведение 1:1500). Срезы инкубировали с антителами в течение 60 мин при комнатной температуре. В качестве системы детекции применяли набор UltraVision Quanto Detection System фирмы Thermo Fisher Scientific (США).

Для оценки межмышечных и субмукозных нервных сплетений был использован глиальный индекс (отношение количества глиальных клеток к количеству эффекторных нейронов). Для трансмиссионной электронной микроскопии был забран операционный материал от пациентов с неосложненным и осложненным течением дивертикулярной болезни. В течение 30 мин после проведенной хирургической операции были получены образцы размером 2 мм³ - стенки дивертикула (n=3), слизистой оболочки (n=3), подслизистой основы (n=3) и мышечной оболочки (n=3) стенки толстой кишки вне дивертикула фиксировали 2,5% раствором глутарового альдегида на фосфатном буфере (рН 7,4), дофиксировали в 1% растворе четырехокиси осмия (OsO₄), обезвоживали в этаноле по общепринятой схеме. В процессе обезвоживания контрастировали образцы 1% уранилацетатом на 70% этаноле. Проводили заливку в смесь эпон-аралдит по стандартной методике [17]. Для выбора оптимальных участков полутонкие срезы (1 мкм толщиной) окрашивали 25% раствором толуидинового синего (Sigma, США). Ультратонкие срезы толщиной 60-90 нм получали на ультратоме LKB-III (LKB Produkter, Швеция), окрашивали цитратом свинца по Рейнольдсу [18] и исследовали в просвечивающем электронном микроскопе JEM-100CX (JEOL, Япония).

При статистической обработке данных использовалась программное обеспечение IBM SPSS Statistics version 23 (США), jamovi (Version 2.3, open-source). Для оценки нормальности распределения данных каждой группы использовали критерии Колмогорова-Смирнова и Шапиро-Уилка. Для описания тенденций величин с распределением, отличным от нормального, использовались медиана и квартили [Me (Q1; Q3)]. Для сравнения групп с распределением, отличным от нормального, применялись U-критерий Манна-Уитни, Н-критерий Краскела-Уоллиса с дальнейшим проведением апостериорных попарных сравнений Дваса-Стила-Кричлоу-Флигнера. Результаты считались значимыми при p<0,05.

Результаты

Медиана возраста пациентов, включенных в исследование, равнялась 60 (51; 72,5) годам. В ходе исследования было выявлено, что ДБТК чаще встречалась у женщин, чем у мужчин, независимо от варианта течения (61 против 39% соответственно). Была выявлена значимая связь между полом и возрастом групп пациентов с ДБТК: у мужчин данное заболевание встречалось в более молодом возрасте, чем у женщин [Ме возраста мужчин - 49 (39,5; 61) лет, у женщин - 66,5 (58; 81); U=178, p<0,001].

Частота встречаемости воспалительных осложнений ДБТК распределялась следующим образом: дивертикулит (n=7, 18,9%), абсцедирование (n=16, 43,2%), перфорация стенки дивертикула (n=14, 37,8%).

Для оценки межмышечных и субмукозных нервных сплетений использован глиальный индекс. Было отмечено, что в случаях без дивертикулов толстой кишки медианный глиальный индекс равнялся 6,4 (5,9; 6,6), что соответствует норме [19]. В наблюдениях с неосложненным и осложненным течением ДБТК медианный глиальный индекс равнялся соответственно 8,1 (7,8; 8,1) и 7,9 (7,9; 8,2), однако при сравнении данных групп пациентов не было выявлено статистически значимых различий (p>0,05) (рис. 1).

Нейроны межмышечного нервного сплетения в группе пациентов с неосложненным течением ДБТК характеризуются наличием вакуолей значительного размера с мелкозернистым содержимым неравномерной электронной плотности (рис. 2).

В случае осложненного течения ДБТК для ганглиев необходимо отметить присутствие в нейронах значительного числа вакуолей (рис. 3).

Кроме того, в обеих группах было выявлено значительное число зрелых, дегранулирурованных и "опустошенных" тучных клеток по периферии интрамуральных ганглиев (рис. 4).

Обсуждение

Полученные нами данные указывают на то, что у женщин ДБТК встречается чаще, чем у мужчин. При этом у женщин ДБТК встречается в более позднем возрасте, чем у мужчин [(Ме возраста мужчин - 49 (39,5; 61) лет, женщин - 66,5 (58; 81); U=178, p<0,001]. Такие результаты могут указывать на роль половых гормонов в патогенезе развития ДБТК, однако для понимания механизма их влияния необходимы дополнительные исследования. К схожим заключениям приходят и зарубежные исследователи, отмечая, что в возрастной группе старше 70 лет заболеваемость в группе женщин и мужчин выходит на один уровень, что также косвенно говорит о роли половых гормонов в патогенезе ДБТК [20, 21].

В плане исследования патологии нервной системы нами было выявлено статистически достоверное увеличение глиального индекса в группах с неосложненным и осложненным течением ДБТК при сопоставлении с группой сравнения. Однако между этими двумя группами статистически значимого различия выявлено не было, что согласуется с данными других исследователей [19]. В обеих сравниваемых группах на ультраструктурном уровне были отмечены дистрофические изменения нервных клеток межмышечных ганглиев, их вакуолизация. Схожие данные отмечают и другие авторы, которые указывают не только на качественные изменения нейронов и глии межмышечных нервных ганглиев, но и на количественные изменения в них (снижение количества нейронов в ганглиях) [22].

Помимо этого, по периферии нервных ганглиев обращает на себя внимание значительное число зрелых, дегранулированных и "опустошенных" тучных клеток. Такую тенденцию отмечают и другие исследователи [23]. Полученные данные указывают на то, что целесообразно более детально изучить особенности местного иммунитета толстой кишки у пациентов с ДБТК.

Хотя полученные нами результаты не имеют статистически значимых различий между группами пациентов с осложненным и неосложненным течением, однако указывают на патологию энтеральной нервной системы у пациентов с ДБТК, что, несомненно, играет роль в патогенезе ДБТК различных вариантов течения у пациентов с впервые выявленными дивертикулами толстой кишки [24].

Представленное исследование посвящено патологии нервной системы стенки толстой кишки как одному из звеньев патогенеза ДБТК, а также как возможному диагностическому признаку развития ДБТК у пациентов с впервые выявленными дивертикулами толстой кишки. Учитывая предшествующие исследования, в которых нами были продемонстрированы статистически значимые изменения мышечной ткани стенки толстой кишки у пациентов с ДБТК (распространенность фиброза в мышечной пластинке слизистой и в мышечной оболочке толстой кишки) [25], необходимо рассматривать представленные морфологические изменения в совокупности для объективизации критериев выявления пациентов с возможным развитием осложненного течения ДБТК.

На сегодняшний день нет единого алгоритма для определения пациентов с предрасположенностью к осложненному течению ДБТК, что затрудняет маршрутизацию больных хирургического профиля и оставляет высокий риск инвалидизации и смертности пациентов из-за экстренности хирургических вмешательствах при данной патологии. По этим причинам вопрос о поиске предикторов осложненного течения ДБТК остается актуальным и требует дальнейшего изучения [26].

Заключение

Учитывая статистически значимые различия между группами с ДБТК и группой сравнения (случаи без дивертикулов толстой кишки), можно сделать вывод, что патология нервной системы толстой кишки, в частности межмышечных нервных ганглиев, является одним из звеньев патогенеза развития ДБТК. Наличие тучных клеток вблизи нервных ганглиев толстой кишки у пациентов с ДБТК может указывать на нарушение местного иммунитета толстой кишки, что также требует более детального изучения. Наши исследования посвящены комплексной оценке морфологических изменений стенки толстой кишки при ДБТК, что в дальнейшем поможет формулировке объективных морфологических критериев (распространенность фиброза мышечной пластинки слизистой оболочки, характеристики нервных ганглиев) для врачей-патологоанатомов и хирургов для выявления пациентов, у которых с большей вероятностью разовьется осложненное течение заболевания. Полученные нами данные в дальнейшем будут способствовать своевременному выявлению пациентов с высокой вероятностью развития осложненного течения ДБТК с помощью оценки биопсийного материала, полученного при колоноскопии.

Учитывая широкую распространенность ДБТК, риск возможной инвалидизации пациентов, снижение их качества жизни, а также возможные летальные исходы заболевания, изучение патогенеза развития различных вариантов течения ДБТК и поиск предикторов ее осложненного течения остаются актуальными на сегодняшний день и требуют дальнейших исследований.

Литература

1.     Piscopo N., Ellul P. Diverticular disease: a review on pathophysiology and recent evidence // Ulster Med. J. 2020.Vol. 89, N 2. P. 83-88.

2.     Eckmann J.D., Shaukat A. Updates in the understanding and management of diverticular disease // Curr. Opin. Gastroenterol. 2022. Vol. 38, N 1. P. 48-54. DOI: https://doi.org/10.1097/MOG.0000000000000791

3.     Воронцов О.Ф., Толочик В.В., Михин И.В., Китаева А.В., Грэб К. Дивертикулярная болезнь: от традиций к инновациям // Вестник ВолГМУ. 2020. № 4 (76). С. 92-95.

4.     Ардатская М.Д., Подставкина И.С., Мордасова В.И., Коротких Н.Н., Гарушьян Г.В. Ретроспективный анализ распространенности, особенностей течения, лечения и исходов дивертикулярной болезни по данным многопрофильного стационара // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2020. Т. 176, № 4. С. 77-82.

5.     Lammert F., Jansen P.L., Lerch M.M. Weissbuch Gastroenterologie 2020/2021: Erkrankungen des Magen-Darm-Traktes, der Leber und der Bauchspeicheldrüse - Gegenwart und Zukunft. Berlin; Boston : De Gruyter, 2019. DOI: https://doi.org/10.1515/9783110642513

6.     Khalil H., Yoo J. Colorectal Emergencies: perforated diverticulitis (operative and nonoperative management // J. Gastrointest. Surg. 2014. Vol. 18, N 4. P. 865-868.

7.     Humes D.J. Changing epidemiology: does it increase our understanding? // Dig. Dis. 2012. Vol. 30, N 1. P. 6-11. DOI: https://doi.org/10.1159/000335692

8.     Левчук А.Л., Абдуллаев Э.Г., Абдуллаев А.Э. Диагностика острого дивертикулита толстой кишки и его осложнений // Вестник Национального медико-хирургического Центра имени Н.И. Пирогова. 2021. Т. 16, № 3. С. 25-32.

9.     Cameron R., Walker M.M., Thuresson M. et al. Mortality risk increased in colonic diverticular disease: a nationwide cohort study // Ann. Epidemiol. 2022. Vol. 76. P. 39-49. DOI: https://doi.org/10.1016/j.annepidem.2022.10.00 6

10. Tursi A., Scarpignato C., Strate L.L. et al. Colonic diverticular disease // Nat. Rev. Dis. Primers. 2020. Vol. 6, N 1. P. 20. DOI: https://doi.org/10.1038/s41572-020-0153-5 Epub 2020 Mar 26.

11. Swanson S.M., Strate L.L. Acute colonic diverticulitis // Ann. Intern. Med. 2018. Vol. 168, N 9. P. ITC65-ITC80.

12. Coakley K.M., Davis B.R., Kasten K.R. Complicated diverticular disease // Clin. Colon Rectal Surg. 2021. Vol. 34, N 2. P. 96-103. DOI: https://doi.org/10.1055/s-0040-1716701

13. Hallam S., Mothe B.S., Tirumulaju R. Hartmann’s procedure, reversal and rate of stoma-free survival // Ann. R. Coll. Surg. Engl. 2018. Vol. 100, N 4. P. 301-307.

14. Fialho A., Fialho A., Shuja A. Analysis of the epidemiological trends on inpatient diverticulosis admissions in the US: a longitudinal analysis from 1997-2018 // Cureus. 2023. Vol. 15, N 2. Article ID e34493. DOI: https://doi.org/10.7759/cureus.34493 Epub 2023 Feb 1.

15. Peery A.F., Shaukat A., Strate L.L. AGA clinical practice update on medical management of colonic diverticulitis: expert review // Gastroenterology. 2021. Vol. 160, N 3. P. 906-911.e1. DOI: https://doi.org/10.1053/j.gastro.2020.09.059

16. Хаджи Исмаил И.А., Воробей А.В., Лагодич Н.А., Дыбов О.Г., Старостин А.М., Батурин И.К. Дивертикулярная болезнь ободочной кишки: патогенез, классификация и осложнения // Медицинские новости. 2020. № 6. С. 25-29.

17. Балканов А.С., Розанов И.Д., Голанов А.В., Гаганов Л.Е., Черников В.П. Состояние эндотелия капилляров перитуморальной зоны после адъювантной лучевой терапии глиобластомы головного мозга // Клиническая и экспериментальная морфология. 2021. Т. 10, № 1. С. 33-40. DOI: https://doi.org/10.31088/CEM2021.10.1.33-40

18. Reynolds E.S. The use of lead citrate at high pH as an electron-opaque stain in electron microscopy // J. Cell Biol. 1963. Vol. 17, N 1. P. 208-212. DOI: https://doi.org/10.1083/jcb.17.1.208

19. Wedel T., Büsing V., Heinrichs G., Nohroudi K., Bruch H.-P., Roblick U.J. et al. Diverticular disease is associated with an enteric neuropathy as revealed by morphometric analysis // Neurogastroenterol. Motil. 2010. Vol. 22. P. 407-414. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2982.2009.01445.x

20. Peery A.F., Keil A., Jicha K., Galanko J.A., Sandler R.S. Association of obesity with colonic diverticulosis in women // Clin. Gastroenterol. Hepatol. 2020. Vol. 18, N 1. P. 107-114.e1. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cgh.2019.04.058

21. Schultz J.K., Azhar N., Binda G.A. et al. European Society of Coloproctology: Guidelines for the management of diverticular disease of the colon // Colorectal Dis. 2020. Vol. 22, suppl. 2. P. 5-28. DOI: https://doi.org/10.1111/codi.15140

22. Alaburda P., Lukosiene J.I., Pauza A.G., Rysevaite-Kyguoliene K., Kupcinskas J., Saladzinskas, Z., Tamelis A. et al. Ultrastructural changes of the human enteric nervous system and interstitial cells of Cajal in diverticular disease // Histol. Histopathol. 2020. Vol. 35, N 2. P. 147-157. DOI: https://doi.org/10.14670/HH-18-136

23. Barbaro M.R., Cremon C., Fuschi D. et al. Nerve fiber overgrowth in patients with symptomatic diverticular disease // Neurogastroenterol. Motil. 2019. Vol. 31, N 9. Article ID e13575. DOI: https://doi.org/10.1111/nmo.13575

24. Kupcinskas J., Strate L.L., Bassotti G. et al. Pathogenesis of diverticulosis and diverticular disease // J. Gastrointest. Liver Dis. 2019. Vol. 28, suppl. 4. P. 7-10. DOI: https://doi.org/10.15403/jgld-551 Epub 2019 Dec 19.

25. Mikhaleva L., Konyukova A., Gutyirchik N. Fibrosis of the muscular layer of the colon as a predictor of the complicated course of diverticulosis // Virchows Arch. 2022. Vol. 481, suppl. 1. P. S1-S364. DOI: https://doi.org/10.1007/s00428-022-03379-4

26. Конюкова А.К., Шаповальянц С.Г., Михалев А.И., Болихов К.В., Шулаев А.В., Гутырчик Н.А. и др. Морфологические и генетические предикторы осложненного течения дивертикулеза толстой кишки // Клиническая и экспериментальная морфология. 2022. Т. 11, № 3. С. 5-14. DOI: https://doi.org/10.31088/CEM2022.11.3.5-14