Введение к работе
Актуальность темы. Острый панкреатит представляет собой одну из самых насущных проблем в ургентной патологии органов брюшной полости – у 20 – 25% больных его развитие носит деструктивный характер, определяя высокие показатели летальности (Савельев В.С. и др., 2008; Flint R. et al., 2004; Al Mofleh I.A., 2008). Отечную (интерстициальную) форму острого панкреатита, на долю которой приходится 75 – 80% случаев, принято рассматривать как самоограничивающийся и, при устранении причинного фактора, полностью обратимый процесс.
В последнее время, однако, представление об обратимости острого панкреатита начинает меняться – новые знания, касающиеся роли генетических факторов (Gorry M.C. et al., 1997), а также более глубокое понимание механизмов его рецидивирования и возможной трансформации (Talamini G. et al., 2000) позволяют рассматривать острый и хронический панкреатиты как единый воспалительно-дегенеративный процесс c широким спектром конечных проявлений, развивающийся в ответ на действие этиологического фактора при наличии у индивидуума комплекса факторов риска и триггеров, активирующих патогенетические механизмы (Губергриц Н.Б., Христич Т.Н., 2000; Маев И.В., Кучерявый Ю.А., 2008; Whitcomb D.C., 2004; Aoun E. et al., 2007).
Большинство исследователей согласны, что инициирующим событием острого панкреатита является нерегулируемая активация трипсина внутри ацинарной клетки (Whitcomb D.C., 1999; Lerch M.M., Gorelick F.S., 2000; Halangk W., Lerch M.M., 2004), однако где именно, почему и каким образом эта активация происходит, до конца не ясно. Практически полное отсутствие анализа ранних ультраструктурных модификаций ацинарных клеток при остром панкреатите не позволяет судить о структурных механизмах формирования первичного аффекта при действии инициирующих факторов.
Наименее изученными в проблеме острого и хронического панкреатита остаются аспекты сопряженной патологии органов панкреатодуоденальной зоны. Для более глубокого понимания данных патологических процессов критически важным является учет внутри- и межорганных взаимодействий в рамках дуоденопанкреатического комплекса – тесно интегрированной системы, обеспечивающей адаптацию моторной и секреторной активности пищеварительной системы к качественному и количественному составу принятой пищи (Уголев А.М., 1978; Коротько Г.Ф., 2005).
Анатомические связи сосудистых и лимфатических систем, значительная плотность невральных и гормональных структур в дуоденальной стенке, а также широкий спектр сигнальных и модулирующих функций панкреатических ферментов определяют высокую вероятность развития сочетанной дизрегуляторной патологии органов дуоденопанкреатического комплекса при повреждающем воздействии (Восканян С.Э. и др., 2003; Коротько Г.Ф., 2007, 2011; Hofer D. et al., 1999). В экспериментальных исследованиях показано, что в условиях операционной травмы и воспаления дуоденальной стенки невральные структуры подслизистого сплетения двенадцатиперстной кишки инициируют и опосредуют регуляторные влияния, приводящие к развитию панкреатической гиперсекреции и нарушениям интрапанкреатической микроциркуляции (Корсаков И.Н., 2005).
Помимо специфических качеств, обусловленных ее центральной ролью в дуоденопанкреатическом комплексе, двенадцатиперстная кишка обладает морфологическими и функциональными признаками, характерными для тонкой кишки в целом, и вместе с ней подвергается воздействию многочисленных патогенных факторов, к ведущим из которых при остром панкреатите относится нарушение висцерального кровообращения. Ишемия, ацидоз и истощение запасов АТФ в слизистой оболочке вызывает повышение проницаемости кишечного барьера (DeMeo M.T. et al., 2002; Flint R.S., Windsor J.A., 2003). Выявление структурных эквивалентов данного состояния имеет большое значение, поскольку именно этому патологическому синдрому в настоящее время отводится ведущая роль в развитии системной воспалительной реакции и полиорганной недостаточности при остром панкреатите (Zhang X.et al., 2007; Koh Y.Y. et al., 2012).
Таким образом, структурный анализ основных компонентов дуоденопанкреатического комплекса при остром и хроническом панкреатите, раскрывая широкий спектр структурно-функциональных перестроек, может способствовать пониманию сущности полиорганного патологического процесса и компенсаторных реакций в системе пищеварения. Решение этой задачи требует комбинированного подхода с применением экспериментального моделирования (для изучения инициирующих событий на уровне ацинарной клетки), современных методов визуализации (для оценки роли протоковой системы поджелудочной железы), комплексного морфологического анализа – для оценки состояния слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки и выявления структурных маркеров нарушения барьерной функции.
Цель исследования. На основании комплексного экспериментально-клинического анализа изучить структурные особенности деструктивных и компенсаторно-приспособительных реакций ацинарного компартмента и протоковой системы поджелудочной железы, слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки при различных формах острого и хронического панкреатита.
Задачи исследования:
-
Изучить светооптические и ультраструктурные особенности деструктивных и компенсаторно-приспособительных реакций ацинарного компартмента поджелудочной железы на ранних стадиях повреждения при моделировании протоковой гипертензии.
-
Исследовать характер изменений протоковой системы поджелудочной железы при протоковых (гипертензионно-протоковой и дуктальной) и паренхиматозных формах острого и хронического панкреатита по данным эндоскопической ретроградной панкреатохолангиографии.
-
Провести комплексный (светооптический и ультраструктурный) анализ патологического процесса в двенадцатиперстной кишке при экспериментальном воспроизведении геморрагического панкреонекроза.
-
Изучить эндоскопические и патоморфологические изменения слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки при паренхиматозной (геморрагической) форме острого панкреатита.
-
Провести сравнительный анализ эндоскопических и структурных изменений слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки при дуктальной и паренхиматозной формах хронического панкреатита.
-
На основании проведенных экспериментально-клинических исследований оценить особенности деструктивных и компенсаторно-приспособительных реакций дуоденопанкреатического комплекса при различных формах острого и хронического панкреатита.
Научная новизна. Впервые на основании экспериментально-клинического исследования основных компонентов дуоденопанкреатического комплекса при остром и хроническом панкреатите установлен широкий спектр структурных перестроек, отражающих развитие сочетанного полиорганного патологического процесса и компенсаторных реакций в системе пищеварения.
Впервые, по данным ультраструктурного анализа ранних этапов повреждения ацинарных клеток при моделировании ведущего патогенетического фактора острого и хронического панкреатита (протоковой гипертензии), продемонстрированы структурные механизмы формирования первичного аффекта – солокализация зимогеновых гранул с окружающими ультраструктурами, в том числе лизосомами, с образованием крупных аутофагических вакуолей, а также тесная связь этих процессов с деструктивными изменениями митохондрий. Впервые обнаружено сохранение в экзокринном компартменте поджелудочной железы резерва компенсаторно-приспособительных реакций (камбиальные элементы, двухъядерные ацинарные клетки), а также продемонстрированы ранние этапы его реализации в ответ на повышение внутрипротокового давления – гиперплазия и гипертрофия центроацинарных клеток и эпителиоцитов выводных протоков.
При изучении состояния протоковой системы поджелудочной железы у больных острым и хроническим панкреатитом с учетом этиологических факторов и клинических проявлений заболевания показано, что выраженность гипертензионного фактора во многом определяет клинико-морфологический спектр проявлений патологического процесса. В то же время, на основании косвенных признаков, выявленных при анализе панкреатограмм больных с различными формами панкреатита, сделано заключение о единой природе воспалительно-дегенеративного процесса в поджелудочной железе.
Впервые на основании патоморфологического анализа двенадцатиперстной кишки при остром паренхиматозном панкреатите и экспериментальном геморрагическом панкреонекрозе установлена ведущая роль нарушений гемо- и лимфоциркуляции в развитии патологического процесса в слизистой оболочке. Впервые выявлен комплекс модификаций покровного эпителия слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки, который может служить структурным маркером нарушения барьерной функции эпителия гастроэнтеральной системы при остром панкреатите – дезинтеграция эпителиального пласта с разрыхлением плотных контактов и расширением интерцеллюлярных пространств, деструкция и десквамация эпителиоцитов, интенсивный трансэпителиальный диапедез, нарушение архитектоники вследствие отека и выраженной лимфангиэктазии.
Впервые показано, что спектр структурных изменений двенадцатиперстной кишки при хроническом панкреатите имеет существенные отличия в зависимости от характера патологического процесса и состояния протоковой системы поджелудочной железы. При хроническом дуктальном панкреатите характерно сочетание дистрофических и атрофических изменений эпителиальных структур с выраженным фиброзом стромы. При паренхиматозной форме интенсивность фиброзных изменений менее выражена, что указывает на относительно медленное прогрессирование патологического процесса, в дуоденобиоптатах чаще регистрируется гиперплазия кишечного эпителия и секреторных компонентов слизистой оболочки – проявления компенсаторных реакций, патогенетически связанных с развитием хронического патологического процесса и нарушением экзокринной функции поджелудочной железы.
Теоретическая и практическая значимость. Получены новые знания о ранних этапах развития деструктивных и компенсаторно-приспособительных реакций в ацинарном компартменте поджелудочной железы при моделировании протоковой гипертензии путем перевязки общего желчного протока. Выявленные ультраструктурные модификации ацинарных клеток могут использоваться для проведения сопоставлений между характером и последовательностью структурных изменений и данными молекулярно-биологических исследований, характеризующими изменения активности ферментов и других биологически активных веществ, вовлеченных в патогенез острого и хронического панкреатита.
Постоянное вовлечение двенадцатиперстной кишки при остром и хроническом панкреатите, указывающее на системный характер поражения органов дуоденопанкреатического комплекса, подчеркивает важность проведения эндоскопического и патоморфологического обследования больных с патологией поджелудочной железы. Анализ дуоденальных факторов прогрессирования патологического процесса, в том числе выявление структурных маркеров нарушения барьерной функции, может иметь большое диагностическое и прогностическое значение. Его результаты должны учитываться при выборе тактики лечения, что позволит влиять на развитие патологического процесса не только в самой двенадцатиперстной кишке, но и в сопряженных органах, а также контролировать кишечные механизмы развития синдрома полиорганной недостаточности.
Проведенные исследования показали, что данные комплексного эндоскопического и патоморфологического исследования, включая фиброгастродуоденоскопию, эндоскопическую ретроградную панкреатохолангиографию и дуоденобиопсию, необходимо интерпретировать во взаимосвязи с результатами клинического и биохимического обследования, что способствует более глубокому пониманию патологического процесса и дифференцированному подходу к лечению с учетом его общих механизмов и особенностей их проявления при различных формах панкреатита.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Перевязка общего желчного протока вызывает активацию аутолитических процессов в ацинарных клетках, которые первоначально возникают в базальных зонах и затем распространяются в апикальном направлении, сопровождаясь солокализацией зимогеновых гранул и лизосом с образованием крупных аутофагических вакуолей.
-
Выраженность гипертензионного фактора и характер изменений протоковой системы в значительной степени определяют клинико-морфологический спектр проявлений патологического процесса при протоковых и паренхиматозных формах острого и хронического панкреатита.
-
Ведущую роль в развитии патологического процесса в слизистой оболочке двенадцатиперстной кишки при остром геморрагическом панкреатите и экспериментальном геморрагическом панкреонекрозе играют нарушения гемо- и лимфоциркуляции.
-
Комплекс модификаций покровного эпителия слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки при остром геморрагическом панкреатите и экспериментальном геморрагическом панкреонекрозе (очаговая дезинтеграция с разрыхлением плотных контактов и расширением интерцеллюлярных пространств, интенсивный трансэпителиальный диапедез) может служить структурным маркером нарушения барьерной функции кишечника.
-
Структурные изменения двенадцатиперстной кишки при хроническом панкреатите носят стереотипный характер, однако их спектр имеет существенные отличия в зависимости от состояния протоковой системы и формы патологического процесса (дуктальной или паренхиматозной).
Внедрение в практику. Результаты исследования внедрены в клиническую практику МУЗ ГКБ № 25 г. Новосибирска и ГУ «Дорожная клиническая больница», ст. Новосибирск. Результаты исследования включены в курс лекций по хирургии и патологической анатомии в Новосибирском государственном медицинском университете МЗ РФ.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Вопросы патогенеза типовых патологических процессов» (Новосибирск, 2012); 6-й Всероссийской научно-практической конференции «Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов» (Новосибирск, 2013); межкафедральном совещании кафедры хирургических болезней и кафедры общей хирургии, анестезиологии и реанимации факультета повышения квалификации и профессиональной переподготовки врачей Новосибирского государственного медицинского университета МЗ РФ (Новосибирск, 2013); межлабораторной научной конференции в ФГБУ Научно-исследовательском институте региональной патологии и патоморфологии СО РАМН (Новосибирск, 2013).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, из них 5 – в рецензируемых журналах по списку ВАК и в системе цитирования (библиографической базе) Web of Science.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 145 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, характеристики материала и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов и практических рекомендаций. Список использованной литературы включает отечественные и иностранные источники. Работа иллюстрирована таблицами, рисунками, панкреатограммами, микрофото- и электронограммами.
