Морфофункциональные изменения слизистой оболочки желудка при ее колонизации Helicobacter pylori в зависимости от генотипа возбудителя и хозяина Поморгайло, Елена Геннадьевна

Введение к работе

Актуальность проблемы

Исследования по проблеме реактивности тканей составляют часть более широкой общебиологической проблемы реактивности организма. Конкретные формы проявления тканевой реактивности, изменений клеточного дифферона, механизмы регуляции этих процессов составляют важную и перспективную задачу гистологии (Клишов А. А., 2010). На самые разнообразные воздействия ткани реагируют, прежде всего, трансформацией регенерации с изменением пролиферативной активности клеток, а затем и апоптоза. Степень изменения этих показателей зависит как от свойств хозяина, так и от свойств самого повреждающего фактора. Особенно если этот фактор является биологическим, например, таким как бактерия Helicobacter pylori.

С наличием в организме человека Helicobacter pylori связывают развитие хронического воспаления и нарушение клеточного обновления слизистой оболочки желудка. В 1994 году Helicobacter pylori был объявлен Международным агентством по изучению рака канцерогенным фактором I типа для рака желудка человека. Однако Helicobacter pylori инфицирована почти половина человечества, а в России – 70-80 % населения, что делает нереальной всеобщую эрадикацию (удаление) инфекта в качестве основного метода борьбы с раком желудка и необходимость тотальной эрадикации сомнительна.

В последнее время появились данные о том, что не столько свойства бактерии определяют развитие реактивных изменений слизистой оболочки желудка, сколько генетические особенности инфицированного человека («хозяина») (Аруин Л. И., 2004; Кононов А. В., 2006, 2009; Day A. S., Sherman P. M., 2000; El-Omar E. M., 2001-2008; Peek R. M., 2008; Farshad S. et al., 2010). Функциональный полиморфизм генов, ответственных за распознавание патогена и реализующих свое действие на начальных этапах воспаления, влияет на характер протекания защитных реакций и физиологию слизистой оболочки желудка (Симбирцев А. С., Громова А. Ю., 2005). Предполагают, что высокий уровень интерлейкина (ИЛ) - 1 определяет выраженное воспаление в слизистой оболочке, а также снижает секрецию соляной кислоты в желудке (El-Omar E. M., 2006). Эти свойства цитокина обусловливают развитие в желудке гипохлоргидрии и распространение инфекции из антрального отдела в тело желудка с нарушением регенерации (развитием атрофии) в обоих отделах, что является «стартовой площадкой» опухолевого роста. Следовательно, генетические особенности инфицированного Helicobacter pylori организма, которые определяют уровень секреции ИЛ-1, могут объяснить биологию взаимодействия инфекта и хозяина. Исследования полиморфизма гена ИЛ-1 при Helicobacter pylori-ассоциированной патологии начаты в Америке (El-Omar E. M. et al., 2000). В дальнейшем подобные исследования были проведены в различных странах мира, но получены весьма противоречивые данные (Camargo M. C. et al., 2006; Loh M. et al., 2009; Xue H. et al., 2010; Persson C. et al., 2011; Zhang B. B. et al, 2012). В России такие исследования буквально единичны (Чернова О. А. и др., 2005; Иванов В. П. и др., 2006; Маев И. В. И др., 2008; Штыгашева О. В. И др., 2010).

Таким образом, вопрос о том, как факторы вирулентности Helicobacter pylori и генетический полиморфизм хозяина влияет на системное функционирование и, особенно на регенерационную способность слизистой оболочки желудка человека, остается до сих пор открытым. Сегодня представляется важным сформировать парадигму адаптации тканевых элементов слизистой оболочки желудка к Helicobacter pylori с учетом генетических особенностей, как бактерии, так и инфицированного человека.

Цель исследования

Определить особенности адаптации тканевых элементов слизистой оболочки желудка при взаимодействии с Helicobacter pylori, определяемые генетическими характеристиками бактерии и хозяина.

Задачи исследования

1. Провести сравнительный анализ гистоархитектоники слизистой оболочки желудка и параметров физиологической регенерации эпителия слизистой оболочки желудка и ее репаративной регенерации при инфицировании Helicobacter pylori.

2. Дать сравнительную характеристику структурных компартментов мукозального иммунитета слизистой оболочки желудка в условиях инфицирования Helicobacter pylori и после эрадикации инфекта.

3. Установить зависимость репаративной регенерации эпителия слизистой оболочки желудка от генетических особенностей штаммов Helicobacter pylori.

4. Оценить зависимость дифференцировки эпителия слизистой оболочки желудка от уровня мукозального иммунитета, генетических особенностей штаммов Helicobacter pylori и генетической регуляции цитокинового ответа хозяина.

5. Проследить эволюцию преобразований эпителиального дифферона слизистой оболочки желудка через 1-2 и 12 месяцев после эрадикации инфекта в зависимости от генетической характеристики цитокинового ответа хозяина.

6. Установить зависимость морфологических эквивалентов мукозального иммунитета от особенностей генетической регуляции цитокинового ответа хозяина при инфицировании Helicobacter pylori и через 1-2 и 12 месяцев после успешной эрадикации инфекта.

Новизна исследования

Впервые с помощью иммуногистохимических методов с детекцией молекул клеточной дифференцировки определены закономерности строения эпителиального дифферона слизистой оболочки желудка и особенности регенерационного гистогенеза при воздействии биологического фактора (Helicobacter pylori). В условиях взаимодействия двух функциональных систем организмов – эпителия слизистой оболочки желудка и Helicobacter pylori (с его генетическими штаммовыми вариантами) установлена перманентная пролиферация и апоптоз эпителия, расширение пролиферативного компартмента, его транслокация в направлении просвета желудка либо в направлении дна желез, в сочетании с выраженным апоптозом покровно-ямочного эпителии и эпителия желез.

Уточнена топография эпителиальных клеток, продуцирующих белки, отражающих уровень их дифференцировки, в условиях колонизации Helicobacter pylori: белок Shh (условно считающийся маркером желудочной дифференцировки эпителия) присутствует в клетках, выстилающих желудочные ямки и валики, а также в эпителии глубоких отделов фундальных и пилорических желез, MUC5AC (желудочный протекторный муцин) – вырабатывается клетками покровно-ямочного эпителия желез и отдельными клетками перешеечной зоны, MUC6 (желудочный протекторный муцин) – локализуется в клетках слизистой оболочки желудка исключительно в базальной части желез. Топография этих клеток отличается от расположения в неизмененной слизистой оболочке, что отражает изменение функционирования эпителиального дифферона при биологическом (Helicobacter pylori) воздействии.

Установлены особенности межклеточных взаимоотношений (эпителий – лимфоциты - макрофаги) и определена их роль в адаптивной изменчивости организации слизистой оболочки желудка при инфекционном воспалении, вызванном бактериями с разными генетическими штаммовыми характеристиками. Выделена генетическая основа индивидуального иммунного ответа через определение взаимосвязи между полиморфными аллелями генов цитокинов и структурными характеристиками мукозального иммунитета. При анализе взаимоотношений клеток выявлена положительная корреляционная связь между числом пролиферирующих и апоптозных клеток и уровнем лимфо-макрофагальной инфильтрации слизистой оболочки желудка.

Определена взаимосвязь регенерационного гистогенеза слизистой оболочки желудка со штаммоспецифическими особенностями Helicobacter pylori: увеличение пролиферации и апоптоза покровно-ямочного и железистого эпителия слизистой оболочки желудка отмечается при инфицировании хозяина cagA(+) и babA2(+) штаммами Helicobacter pylori; значительное увеличение только индекса апоптоза в эпителиальном диффероне типично для инфицирования vacAs1(+) или vacAs2(+) штаммами Helicobacter pylori, при этом возникает дефицит клеточных форм дифферона – неполная репаративная регенерация.

Установлены закономерности структурных изменений эпителиального дифферона и мукозального иммунитета слизистой оболочки желудка после успешной эрадикации бактерии: восстановление физиологической регенерации эпителия, уменьшение числа клеток с фенотипом CD4+, CD8+, CD20+ и CD68+ и увеличение показателя соотношения популяций CD4/CD8 за счет снижения количества CD8-лимфоцитов (цитотоксических).

В 25 % наблюдений через 12 месяцев после успешной эрадикации инфекта клеточная инфильтрация собственной пластинки иммунокомпетентными клетками и пролиферативная, а также апоптозная активность желудочных эпителиоцитов остается высокой. Отмечается снижение продукции желудочного протекторного муцина MUC5AC клетками покровно-ямочного эпителия, что может отражать уменьшение защитных свойств слизистой оболочки желудка в условиях длительного существующего воспаления даже в отсутствии Helicobacter pylori.

Доказана взаимосвязь полиморфизма генов цитокинов и неблагоприятного течения восстановительного периода (сохранение инфильтрации собственной пластинки иммунокомпетентными клетками) после успешной эрадикации Helicobacter pylori.

Теоретическая и практическая значимость

Данные об особенностях гистологического строения и клеточного обновления слизистой оболочки желудка в норме и при инфицировании человека Helicobacter pylori являются частью фундаментальных исследований в области гистологии, патологической анатомии и гастроэнтерологии. Результаты проведенного исследования расширяют представления о механизмах репаративной регенерации эпителия слизистой оболочки желудка, и могут использоваться в образовательном процессе биологических и медицинских ВУЗов на кафедрах гистологии и патологической анатомии, при подготовке учебных пособий, лекций по клеточной биологии, гистологии, патологической анатомии, а также могут служить основой разработки и внедрения в клиническую практику мероприятий, направленных на диагностику, лечение и профилактику хронических заболеваний слизистой оболочки желудка, связанных с инфекцией Helicobacter pylori.

Полученные данные послужат теоретической базой для разработки патогенетически обоснованной профилактики и терапии Helicobacter pylori-ассоциированных заболеваний человека. Результаты диссертационного исследования свидетельствуют о значимости диагностики генотипирования возбудителя и хозяина для изучения клеточного обновления и воспалительного процесса в слизистой оболочке желудка, а определение штаммоспецифических характеристик бактерии и генетических особенностей пациента, позволит выработать максимально возможный индивидуальный подход к прогнозу результирующего эффекта взаимодействия инфект-хозяин.

Апробация работы

Материалы диссертации доложены: на выездном заседании Проблемной комиссии 56.04 «Общая патология и экология человека» Научного совета № 56 РАМН Минздравсоцразвития РФ по медицинским проблемам Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера (Омск, 2006 г.); на совместных семинарах сотрудников ГБОУ ВПО ОмГМА Минздравсоцразвития России и ИХБФМ СО РАН (Омск, Новосибирск, 2006 - 2008 гг.); на юбилейной научной конференции «Зиновьевские чтения» (Омск, 2006 г.); на III Российской научной конференции с международным участием «Проблемы инфекционной патологии в регионах Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера» (Новосибирск, 2006 г.); на III пленуме Президиума Российского общества патологоанатомов «Актуальные вопросы молекулярной патологии» (Омск, 2007 г.); на Всероссийской научно-практической патологоанатомической конференции «Актуальные проблемы патологоанатомической службы муниципальных учреждений здравоохранения. Вопросы экологической патологии. Современные методы морфологической диагностики в патологоанатомической практике» (Челябинск, 2008 г.); на 52 осенней сессии национальной школы гастроэнтерологов, гепатологов «Энциклопедия современной гастроэнтерологии - IV» (Москва, 2008 г.); на Сибирском научном гастроэнтерологическом форуме «Новые рубежи гастроэнтерологии» (Новосибирск, 2008 г.); на III съезде Российского общества патологоанатомов «Актуальные вопросы патологической анатомии» (Самара, 2009 г.); на четвертой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов» (Новосибирск, 2009 г.); на Сибирском гастроэнтерологическом научном форуме «Новые рубежи гастроэнтерологии», посвященном 75-летию НГМУ и 40-летию СО РАМН (Новосибирск, 2010 г.), на VIII Всероссийской конференции по патологии клетки (Москва, 2010 г.), на V пленуме Российского общества патологоанатомов (Ростов на Дону, 2011).

Внедрение результатов работы

Результаты исследований и выводы диссертации используются в учебном процессе на кафедрах гистологии, цитологии и эмбриологи, патологической анатомии, педиатрии и в курсе последипломного образования Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Омская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (ГБОУ ВПО ОмГМА Минздравсоцразвития России): в лекционных курсах и на практических занятиях со студентами, клиническими ординаторами и интернами, врачами-гастроэнтерологами.

По результатам диссертационного исследования Федеральной службой по надзору в сфере здравоохранения и социального развития Российской Федерации утверждена новая медицинская технология «Молекулярно-генетическая методика прогноза и патоморфологический мониторинг риска развития рака желудка кишечного типа при Helicobacter pylori инфекции» (ФС № 2010/220 от 10 июня 2010 г.).

Основные положения, выносимые на защиту по результатам исследований

1. Взаимодействие клеток Helicobacter pylori и клеток покровно-ямочного эпителия слизистой оболочки желудка запускает репаративную регенерацию эпителия, проявляющуюся модификацией дифференцировки и изменением скорости клеточного обновления в пределах эпителиального дифферона, которые определяются генетическими характеристиками патогена.

2. Колонизация слизистой оболочки желудка, как правило, осуществляется одновременно несколькими штаммами Helicobacter pylori, и изменения в эпителиальном диффероне являются результирующей комбинации продуктов генов бактериальных штаммов и уровня мукозального иммунитета, детерминированного генами цитокинов хозяина.

3. Структурные проявления локального иммунитета, при инфицировании Helicobacter pylori, характеризуются абсолютным увеличением количества иммунокомпетентных клеток. У носителей аллеля Т полиморфного локуса C -511 T гена ИЛ-1 нарастает преимущественно количество клеток с фенотипом CD20+, CD4+ и CD8+. При заражении агрессивными штаммами Helicobacter pylori (cagA(+) и babA2(+)) в сочетании провоспалительным генотипом хозяина (ИЛ-1 -511 ^*T) отмечены самые значительные показатели структурных эквивалентов мукозального иммунитета перечисленных выше.

4. Вне зависимости от биологических свойств бактерии неблагоприятное течение восстановительного периода (12 месяцев после успешной эрадикации Helicobacter pylori) развивается у хозяина, имеющего комбинацию аллелей ИЛ-1 -511 ^*Т / ИЛ-1RN ^*2 и ИЛ-1 +3953 ^*Т / ИЛ-1RN ^*2. У носителей комбинации аллелей ИЛ-1 -511 ^*С / ИЛ-1RN ^*4 и ИЛ-1 +3953 ^*С / ИЛ-1RN ^*4, напротив, через 12 месяцев после эрадикации бактерии репаративная регенерация эпителия сменяется на физиологическую.

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 15 научных статьях, из них в журналах по перечню ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации - 12.

Структура и объем диссертации

Похожие диссертации на Морфофункциональные изменения слизистой оболочки желудка при ее колонизации Helicobacter pylori в зависимости от генотипа возбудителя и хозяина

Структурные изменения слизистой оболочки верхнечелюстного синуса при его механической травме (экспериментальное исследование)Едранов Сергей Сергеевич

Структура и механизмы изменения клеточной оболочки растений при невесомости и клиностатированииНедуха, Елена Макаровна

Структурно-функциональные изменения слизистой оболочки верхнечелюстной пазухи при хронических одонтогенных синуситах и их хирургическая коррекцияБайдик, Ольга Дмитриевна

Морфологическая характеристика изменений в зоне имплантации эпоксиобработанного ксеноперикарда и амниотической оболочкиСидельникова, Алевтина Анатольевна

Морфология слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки мышей при гастродуоденопатиях и их коррекции производным фосфорилацетилгидразидаЛитюшкина Александра Александровна

Участие регуляторных пептидов в поддержании тканевого гомеостаза слизистой оболочки желудкаЖивотова Елена Юрьевна

Особенности регенераторного процесса слизистой оболочки желудка человека в различные возрастные периодыБигельдина Наталья Александровна

Структурно-функциональная организация слизистой оболочки желудка у больных бронхиальной астмой различного генеза [Электронный ресурс]Носенко Ксения Александровна

Особенности постнатального морфогенеза мышечной оболочки фундального отдела желудка белых крыс при длительном потреблении диспергированной пищиКондратенко Юлия Николаевна

Влияние гидрологического режима и факторов деятельности человека на экологию первого промежуточного хозяина возбудителя описторхоза (на примере Обь-Иртышского бассейна)Поцелуев, Анатолий Николаевич