Патологические изменения мышечной ткани в стенке толстой кишки при дивертикулярной болезни

Дивертикулез толстой кишки является актуальной проблемой современного здравоохранения ввиду разнообразия клинической картины и вариантов течения данной патологии, однако точная оценка частоты его встречаемости в популяции вызывает затруднения [1]. В настоящее время показатель заболеваемости дивертикулезом толстой кишки с каждым годом увеличивается. По современным данным зарубежной и отечественной литературы [2—4], максимальная заболеваемость отмечается у пациентов старше 70 лет и варьирует в разных странах от 40,2 до 57,9%. Чаще всего дивертикулез толстой кишки протекает бессимптомно и выявляется лечащими врачами случайно при клиническом обследовании пациентов по поводу других нозологий.

Приблизительно у 25% пациентов с диагностированным дивертикулезом толстой кишки развивается дивертикулярная болезнь (ДБТК), имеющая две клинические формы: хроническое длительное приступообразное неосложненное и острое осложненное течение. У 20% пациентов с клинической манифестацией дивертикулярной болезни заболевание будет иметь рецидивирующий характер с повторными приступами клинической картины дивертикулита. Приблизительно у 12% пациентов с дивертикулитом развиваются осложнения, такие как перфорация, абсцесс или фистула [5, 6]. Осложненное течение ДБТК значительно снижает качество жизни больных, а также может приводить к летальному исходу. Смертность при экстренном хирургическом вмешательстве при осложненном течении ДБТК достигает 9,8—10,7% [7—10]. В развитых странах (страны Европы, Россия и США) заболеваемость дивертикулитом у лиц в возрасте 40—49 лет увеличилась на 132% в период с 1980 по 2007 г. [11].

Было проанализировано 68 клинических наблюдений: 26 мужчин и 42 женщины в возрасте от 27 до 94 лет (Me 60 (51; 72,5), которым была произведена левосторонняя гемиколэктомия (n=47) или резекция сигмовидной кишки (n=21).

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

Оценивались пол и возраст пациентов, распространенность фиброза в мышечной пластинке слизистой и в мышечной оболочке стенки толстой кишки, а также ультраструктурные характеристики мышечной и соединительной ткани стенки толстой кишки.

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

С помощью программного обеспечения Leica Application Suite X (version 3.7.0.; Leica Microsystems) на микрофотографиях препаратов в интерактивном режиме измерялся процент площади среза, занимаемой соединительной тканью, в мышечной пластинке слизистой и мышечной оболочке толстой кишки в гистологических препаратах, окрашенных по Маллори, в 20 полях зрения при увеличении в 200 и 400 раз с последующим вычислением среднего арифметического (M) для каждого случая.

Для трансмиссионной электронной микроскопии был использован операционный материал, полученный от пациентов с неосложненным и осложненным течением дивертикулярной болезни. В течение 30 мин после хирургической операции были получены образцы объемом 2 мм³ — стенка дивертикула (n=3), слизистая оболочка (n=3), подслизистая основа (n=3) и мышечная оболочка (n=3) стенки толстой кишки вне дивертикула, которые фиксировали 2,5% раствором глутарового альдегида на фосфатном буфере (pH 7,4), дофиксировали в 1% растворе четырехокиси осмия (OsO4), обезвоживали в этаноле по общепринятой схеме. В процессе обезвоживания образцы контрастировали 1% уранилацетатом на 70% этаноле. Заливку в смесь эпон—аралдит проводили по стандартной методике [12]. 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 [13] и исследовали в трансмиссионном электронном микроскопе JEM-100CX (JEOL, Япония). Электронограммы получали с применением камеры Gatan ES500W Erlangshen (Model 782) (Gatan Inc., США).

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

Медиана возраста пациентов, включенных в исследование, равнялась 60 (51; 72,5) годам. В ходе исследования было выявлено, что ДБТК независимо от ее течения чаще встречалась у женщин, чем у мужчин (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 (Me возраста мужчин 49 (39,5; 61) лет, женщин 66,5 (58; 81) года; U=178, p<0,001).

При морфометрическом анализе мышечной пластинки слизистой оболочки толстой кишки была подсчитана площадь, занимаемая соединительной тканью. В гистологических препаратах стенки толстой кишки без дивертикулов соединительнотканные волокна занимали 3,3% (3,07%; 3,81%) от площади мышечной пластинки. В наблюдениях с неосложненным течением ДБТК площадь равнялась 20,8% (17,8%; 24,5%), а в случаях с осложненным течением заболевания достигла 70,1% (64,7%; 76,4%) (рис. 1). При сравнении групп исследования были выявлены статистически значимые различия между всеми группами (p<0,001), при попарном сравнении групп были также выявлены достоверные отличия: между пациентами с осложненным течением ДБТК и неосложненным течением ДБТК (W=6,32, p<0,001), пациентами с осложненным течением ДБТК и лицами без дивертикулов толстой кишки (W= –5,23, p<0,001), пациентами с неосложненным течением ДБТК и лицами без дивертикулов толстой кишки (W= –7,15, p<0,001).

Рис. 1. Мышечная пластинка слизистой оболочки толстой кишки при дивертикулярной болезни.

а, б — мышечная пластинка слизистой оболочки толстой кишки без дивертикулов; в, г — мышечная пластинка слизистой оболочки толстой кишки при неосложненном течении дивертикулярной болезни; д, е — мышечная пластинка слизистой оболочки толстой кишки при осложненном течении дивертикулярной болезни. а, в, д — окраска гематоксилином и эозином; б, г, е — окраска по Маллори. ×400.

При морфометрическом анализе мышечной оболочки толстой кишки была подсчитана площадь, занимаемая соединительной тканью. В гистологических препаратах стенки толстой кишки без дивертикулов соединительнотканные волокна занимали 0,3% (0,2%; 0,5%) от площади поля зрения. В наблюдениях с неосложненным течением ДБТК площадь равнялась 3% (2,5%; 7%), а в случаях с осложненным течением заболевания достигла 15% (10%; 17,5%) (рис. 2). При сравнении групп исследования выявлены статистически значимые различия между всеми группами (p<0,001), при попарном сравнении групп были также установлены достоверные отличия: между пациентами с осложненным течением ДБТК и неосложненным течением ДБТК (W=7,00, p<0,001), пациентами с осложненным течением ДБТК и лицами без дивертикулов толстой кишки (W= –7,18, p<0,001), пациентами с неосложненным течением ДБТК и лицами без дивертикулов толстой кишки (W= –8,25, p<0,001).

Рис. 2. Мышечная оболочка толстой кишки при дивертикулярной болезни.

а, б — мышечная оболочка толстой кишки без дивертикулов; в, г — мышечная оболочка толстой кишки при неосложненном течении дивертикулярной болезни; д, е — мышечная оболочка толстой кишки при осложненном течении дивертикулярной болезни. а, в, д — окраска гематоксилином и эозином; б, г, е — окраска по Маллори. ×200.

При анализе данных электронной трансмиссионной микроскопии выявлено, что при неосложненном течении ДБТК в мышечной оболочке толстой кишки гладкомышечные клетки (ГМК) как продольного (рис. 3, а), так и поперечного слоя (рис. 3, б) при сохранении нормальных размеров (толщина около 8 мкм) имели извитую поверхность, наблюдалось нарушение их продольной и взаимной ориентации.

Рис. 3. Нарушение ориентации и извитость поверхности гладкомышечных клеток мышечной оболочки толстой кишки при неосложненном течении дивертикулярной болезни.

а — продольный слой мышечной оболочки; б — поперечный слой. Стрелками указана извитая поверхность гладкомышечных клеток. Трансмиссионная электронная микроскопия, а — ×10 000; б — ×8000.

В ряде случаев наблюдалось частичное либо полное разрушение щелевидных контактов. В отдельных ГМК отмечались глыбчатая конденсация маргинально расположенного ядерного хроматина, деформация и фрагментация ядер, изменение структуры митохондрий, проявляющееся в виде их набухания, просветления матрикса и частичной дезорганизации крист (рис. 4).

Рис. 4. Гладкомышечные клетки мышечной оболочки толстой кишки при неосложненном течении дивертикулярной болезни.

Белая стрелка — разрушение щелевидного контакта; синяя — набухшие митохондрии с просветленным матриксом и деструкцией крист. Трансмиссионная электронная микроскопия, а — ×8000; б — ×14 000.

Наблюдался значительный отек перимизия и эндомизия, при этом в обеих упомянутых соединительнотканных оболочках отмечено разрастание эластических волокон (гиперэластоз) (рис. 5).

Рис. 5. Перицеллюлярный отек и гиперэластоз мышечной оболочки толстой кишки при неосложненном течении дивертикулярной болезни.

Перицеллюлярный отек отмечен звездой, гиперэластоз — треугольником. Трансмиссионная электронная микроскопия, а — ×10 000, б — ×14 000.

В ряде участков образцов выявлены выраженная некротическая деструкция миофибрилл ГМК (рис. 6), обширный периваскулярный отек, присутствие лимфоцитарного инфильтрата, единичных активных фибробластов. В сосудах отмечалось умеренное увеличение толщины эндотелиоцитов.

Рис. 6. Некротические изменения в участке мышечной оболочки толстой кишки при неосложненном течении дивертикулярной болезни.

Трансмиссионная электронная микроскопия, ×10 000.

В случае осложненного течения ДБТК в образцах мышечной оболочки толстой кишки пациентов морфологическая картина несколько отличалась. При сохраненной структуре и ориентации ГМК, неизменном строении ядер, отсутствии признаков отека наблюдалось разрастание соединительной ткани в перимизии и эндомизии (рис. 7). Также отмечалось значительное количество активных фибробластов в полях зрения (рис. 8).

Рис. 7. Мышечная оболочка толстой кишки при осложненном течении дивертикулярной болезни.

Разрастание соединительной ткани в перимизии и эндомизии, структура и ориентация гладкомышечных клеток сохранены. Белые треугольники — соединительная ткань между пучками гладкомышечных клеток. Трансмиссионная электронная микроскопия, а — ×8000; б — ×6700.

Рис. 8. Фибробласты в мышечной оболочке толстой кишки при осложненном течении дивертикулярной болезни толстой кишки.

Трансмиссионная электронная микроскопия, а, б — ×8000.

В отличие от неосложненного течения ДБТК, где преобладали эластические волокна, в данном случае наблюдалось образование грубых разнонаправленных пучков коллагеновых волокон (рис. 9).

Рис. 9. Скопление пучков коллагеновых волокон в перимизии и эндомизии мышечной оболочки толстой кишки при осложненном течении дивертикулярной болезни.

Трансмиссионная электронная микроскопия, а — ×8000; б — ×20 000.

При анализе ультраструктурных особенностей кровеносных сосудов в полях зрения определялись в основном артериолы, для которых были характерны уменьшение объема цитоплазматической части эндотелиоцитов, выбухание их ядер в просвет сосуда и высокая электронная плотность цитозоля (рис. 10).

Рис. 10. Изменения сосудов мышечной оболочки толстой кишки при осложненном течении дивертикулярной болезни.

Объяснение в тексте. Трансмиссионная электронная микроскопия, а — ×6700; б — ×14 000.

В нашем исследовании показано, что ДБТК чаще встречается у женщин, чем у мужчин, что соотносится с данными зарубежных исследователей [14]. Выявлены значимые различия возраста пациентов в группах по полу: у мужчин данное заболевание встречается в более молодом возрасте, чем у женщин (Me возраста мужчин 49 (39,5; 61) лет, женщин 66,5 (58; 81) года; U=178, p<0,001). На наш взгляд, учитывая возрастные тенденции в группах, можно сделать предположение, что уровень стероидных гормонов в крови может влиять на развитие ДБТК, о чем также упоминали другие исследователи [15].

При морфометрическом исследовании мышечной пластинки слизистой оболочки толстой кишки была отмечена тенденция к увеличению площади, занимаемой волокнами соединительной ткани от группы сравнения (случаи без дивертикулов) к случаям с неосложненной и осложненной ДБТК. В случаях осложненной ДБТК площадь фиброза превышала значения в группе неосложненной ДБТК в 3,5 раза, а в группе без дивертикулов — в 21 раз.

Был выявлен выраженный фиброз между пучками мышечных волокон в мышечной оболочке толстой кишки в большей степени в случаях с осложненным течением ДБТК, в меньшей — с неосложненным (занимает в 75 и 15 раз большую площадь среза соответственно при сопоставлении с группой без дивертикулов толстой кишки). Похожие данные о фиброзе мышечной оболочки толстой кишки получили и другие исследователи [16,17]. Однако мы отметили, что в первой группе наблюдений (осложненное течение) в составе соединительной ткани преобладали коллагеновые волокна, в то время как во второй группе (неосложненное течение) — эластические волокна.

При анализе ультраструктурных характеристик мышечного слоя толстой кишки обращали на себя внимание следующие изменения: при осложненном течении ДБТК отмечалось визуальное уменьшение размеров миоцитов, при неосложненном течении размеры миоцитов соответствовали нормальным (средняя толщина около 8 мкм), однако определялось разрушение щелевидных контактов и нарушение продольной ориентации миоцитов относительно друг друга, что может являться признаком гиперконтрактильности. В данных литературы [18, 19] отмечается, что у пациентов с ДБТК мышечные волокна имеют увеличенную сократительную активность и заметно сниженную способность к расслаблению после сокращения.

В случае неосложненного течения ДБТК в отдельных ГМК отмечалось набухание митохондрий с просветлением их матрикса и частичной деструкцией крист, сочетающееся глыбчатой конденсацией маргинально расположенного ядерного хроматина, деформацией и фрагментацией ядер, что в комплексе характерно для начальных этапов апоптотической гибели клеток. Для светлых миоцитов в норме описано преобладание кортикальных везикул и плотных телец в сравнении с темными [20], однако в исследованных нами случаях наблюдалась обратная картина.

Учитывая статистически значимые различия в сравниваемых группах, мы считаем, что площадь, занимаемую волокнами соединительной ткани в мышечной пластинке слизистой и в мышечной оболочке, можно рассматривать как один из предикторов осложненного течения ДБТК. Особенно актуальны полученные данные об изменениях в мышечной пластинке слизистой толстой кишки, так как эта структура может быть оценена в биопсийном материале при проведении колоноскопии у пациентов с дивертикулами толстой кишки. Однако вопрос о том, являются ли изменения в мышечном слое первичными или вторичными (т.е. следствием других патологических процессов), остается не до конца изученным. На сегодняшний день нет единого алгоритма для выявления пациентов с предрасположенностью к осложненному течению ДБТК, что затрудняет маршрутизацию больных хирургического профиля и оставляет высокий риск инвалидизации и смертности пациентов из-за экстренных хирургических вмешательств при данной патологии. По этим причинам вопрос о поиске предикторов осложненного течения ДБТК остается актуальным и требует дальнейшего изучения.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Л.М. Михалева, С.Г. Шаповальянц, А.И. Михалев

Сбор и обработка материала — А.К. Конюкова, М.А. Козлова, Д.А. Арешидзе, С.Г. Шаповальянц, А.И. Михалев, К.В. Болихов, А.В. Шулаев

Статистическая обработка — В.В. Печникова, А.К. Конюкова

Написание текста — А.К. Конюкова

Редактирование — В.В. Печникова, Л.М. Михалева, А.И. Михалев

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.