Патогенез язвенной болезни

Баранская Е.К.

Обучающие положения

• Обсуждены основные факторы агрессии и эндогенные механизмы защиты слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки от повреждений и язвообразования.
• Раскрыты патофизиологические механизмы, лежащие в основе различных повреждений слизистой оболочки и образования язв при гастриноме, приеме алкоголя, нестероидных противовоспалительных препаратов (НПВП) и инфекции Helicobacter pylori (H. pylori).
• Объяснены факторы вирулентности инфекции

H. pylori и причастность этой инфекции к развитию различных заболеваний слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки.

Основные факторы агрессии и защитные барьеры слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки

• Факторы агрессии

Общим началом в процессе образования пептических повреждений слизистой оболочки верхних отделов пищеварительного тракта следует считать нарушение равновесия между силой воздействия факторов агрессии и эффективностью противостояния им механизмов защиты.

К условно повреждающим факторам агрессии следует отнести те эндогенные химические соединения, которые и в нормальных условиях постоянно контактируют с покровным эпителием пищевода, желудка, двенадцатиперстной кишки. К ним относится желудочный сок, содержащий 0,16 N соляную (хлористоводородную) кислоту, пепсин, липазу и желчь, в состав которой в свою очередь входят гипертонические растворы различных химических соединений и олеиновая кислота, оказывающие повреждающее действие на слизистую желудка при частых рефлюксах желчи в антральный отдел желудка.

Экзогенно в пищеварительный тракт могут поступать химические вещества, обладающие прямым ульцерогенным действием, среди которых на первое место по частоте язвообразования выходят нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП). Этанол также повреждает эпителиальные клетки непосредственно при контакте, особенно если его концентрация составляет 10% и более от общего объема содержимого желудка. Никотин и другие составляющие табачного дыма прежде всего повреждают микроциркуляторное русло гастродуоденальной слизистой, делая ее менее устойчивой к вредным воздействиям. Другим механизмом действия никотина, ослабляющим защиту слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки от образования язв у курящих людей, является подавление поджелудочной железой секреции бикарбонатов. В случае уже имеющейся язвы, никотин замедляет процессы заживления, снижая выраженность компенсаторной краевой гиперемии вокруг язвы.

Некоторые заболевания являются частыми предрасполагающими факторами образования у пациентов гастродуоденальных язв - хронические обструктивные заболевания легких, эмфизема легких, цирроз печени и почечная недостаточность. Эмфизема приводит к системному ацидозу, в том числе и стенки желудка. При циррозе печени и почечной недостаточности снижается градиент pH между просветом желудка и клетками покровного эпителия за счет усиления обратной диффузии ионов H+ в слизистую. Менее распространенными факторами являются такие заболевания, как болезнь Крона, гастринома, гиперпаратиреоидизм, мастоцитоз, для течения которых также характерно развитие пептических язв желудка и двенадцатиперстной кишки.

Однако ведущей причиной образования пептических язв является инфекция гастродуоденальной слизистой оболочки, вызываемая бактерией H. pylori. Гастриты, язвенная болезнь двенадцатиперстной кишки (ЯБДК) и язвенная болезнь желудка (ЯБЖ) патогенетически связаны с этой инфекцией. Она впервые была обнаружена в слизистой антрального отдела желудка у больных с хроническим активным гастритом, который всегда сопутствует ЯБДК. Инфекция H. pylori относится к хроническому виду инфекций и персистирует на протяжении всей жизни до тех пор, пока не будет проведена эрадикация бактерий с помощью адекватной терапии антибиотиками.

• Факторы защиты

Большое разнообразие различных повреждающих веществ и агрессивных факторов неизбежно встречают на своем пути множество механизмов защиты со стороны слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки.

Концепция слизистого барьера объединяет в единое целое систему защитных механизмов, которые препятствуют скоплению ионов водорода на апикальной мембране и внутри эпителиальных клеток желудка или двенадцатиперстной кишки. Слизистый барьер включает в себя три основные линии защиты:

• Неактивный слой слизи и бикарбонатов.
• Слой эпителиальных клеток желудка, энтероцитов и гоблетовских клеток двенадцатиперстной кишки, активно продуцирующих слизь и бикарбонаты.
• Микроциркуляторное русло гастродуоденальной слизистой.

Следует подчеркнуть, что слизистый барьер - не только структурная, но, в первую очередь, функциональная система физико-химических и биохимических процессов на уровне поверхностных эпителиальных клеток, обеспечивающая в условиях нормальной микроциркуляции крови эффективную защиту слизистой желудка и двенадцатиперстной кишки.

Неактивный слой

Первая линия защиты представлена тонким (100-200 м) гомогенным слоем слизи и растворимыми в ней бикарбонатами (НСО3-). Слой выстилает 98% поверхности желудка изнутри и внутреннюю поверхность двенадцатиперстной кишки на всем ее протяжении. Единственными непокрытыми областями являются ямки желудочных желез, из которых кислый желудочный сок истекает под давлением 17 мм рт. ст. в просвет желудка. В этом слое осуществляется химический процесс нейтрализации инов водорода (Н+) желудочного сока, поэтому слой называют неактивным. Слизь сама по себе не может нейтрализовать Н+ ионы, но в нее постоянно секретируются анионы НСО3- из клеток поверхностного эпителия и образуется концентрированный буферный раствор бикарбонатов. Они являются главными анионами, способными нейтрализовать ионы Н+ непосредственно у поверхности эпителиальных клеток.

По своему коллоидному состоянию слой представляет собой водный гель и поэтому не может служить достаточно мощной физической преградой для обратной диффузии ионов Н+. Этот слой создает частично проницаемый барьер для низкомолекулярных соединений, (например, кислот) и более эффективную преграду от макромолекулярных веществ и бактерий.

Очень важной характеристикой неактивного слоя является его гидрофобность, так как большинство факторов агрессии и повреждающих агентов желудка водорастворимы. Гидрофобность слизи обеспечивают входящие в ее состав поверхностно-активные фосфолипиды, которые по своему составу сходны с сурфактантом легких.

Слизь представляет собой смесь органических веществ, секретируемых высоким столбчатым эпителием желудка, дуоденальными эпителиоцитами и гоблетовскими клетками. Гастродуоденальная слизь состоит из сульфатированных гликопротеинов с большой молекулярной массой, которые соединены кислородными связями и формируют клейкий вязкоэластичный водный гель, смазывающий поверхность эпителиальных клеток. Слизь также содержит поверхностно-активные фосфолипиды, придающие ей гидрофобные свойства, и трефойловые пептиды, которые контролируют единство строения слизистой оболочки желудка. Кроме того, быстрый процесс физиологической регенерации эпителия, постоянно добавляет к слизи десквамированные распадающиеся эпителиальные клетки.

Слизь секретируется путем экзоцитоза с поверхности эпителиальных и гоблетовских клеток. Непосредственная регуляция выброса осуществляется внутриклеточными вторичными медиаторами, к которым относится циклическая АМФ, фосфатидил инозитол и Ca2+, которые в свою очередь активируются под воздействием эндогенных нейротрансмиттеров (нейротензина и ацетилхолина) или паракринных веществ (простагландина, вазоактивного ингибитора пепсина - VIP, секретина), связывающихся с соответствующими рецепторами базальной мембраны секретирующих клеток. Секреция слизи подавляется атропином сульфатом и НПВП. Контакт слизистой с легкими раздражителями (соляной кислотой, олеиновой кислотой или этанолом) вновь стимулирует продукцию слизи с помощью местных нейротрансмиттеров, паракринных веществ и вторичных медиаторов. У здорового человека существует равновесие между постоянной продукцией слизи гастродуоденальными слизистыми клетками, с одной стороны, и протеолитическим действием пепсина и трипсина, разрущающих целостность слоя гликопротеинов и пептидов слизи в просвете желудка и двенадцатиперстной кишки - с другой.

Таким образом, защитные функции слизи осуществляются следующими путями:

• концентрируя и удерживая анионы НСО3- у поверхности париетальных клеток в неактивном слое, препятствуя их дальнейшей диффузии в просвет желудка;
• предотвращая контакт клеток покровного эпителия с пепсином и желудочной липазой;
• обволакивая свежие, только что проглоченные частички пищи, смазывая покров желудка и предохраняя его таким образом от повреждений грубой пищей;
• частично нейтрализуя ионы Н+ с помощью отрицательно заряженных гликопротеинов и пептидов слизи;
• захватывая бактерии, поступившие в просвет желудка и двенадцатиперстной кишки.

Защитный слой эпителиальных клеток

Ряд гастродуоденальных эпителиальных клеток, выстилающих просвет желудка и двенадцатиперстной кишки, сам по себе создает своеобразную непроницаемую защитную мембрану и является следующей линией защиты слизистого барьера. Морфологическими структурами, способствующими осуществлению этой функции, служат бислойные фосфолипидные апикальные мембраны клеток, плотно покрывающие их со стороны просвета желудка и непроницаемые плотные соединения между соседними клетками эпителия, в обычных условиях предотвращающие обратное поступление кислого желудочного сока из просвета желудка в клетки и через околоклеточное пространство в интерстициальную ткань. Эти межклеточные соединения представлены множеством (около 15) белковых тяжей, которые, как ремнями, стягивают клетки между собой. Под электронным микроскопом не было обнаружено видимых дефектов в плотных протеиновых стяжках между клетками на замороженных срезах слизистой. Соединения клеток в фундальном отделе желудка более плотные, чем аналогичные связи в антральном отделе и двенадцатиперстной кишке, куда происходит меньший выброс кислоты.

Если соляная кислота все же проникает в цитоплазму, эпителиальные клетки способны противостоять небольшой закисленности с помощью механизма ионного Na+/H+ обмена и обратного поступления НСО3- в цитоплазму через Na+/НСО3- каналы. Непроницаемость апикальных мембран и околоклеточных соединений для кислоты делают эти механизмы достаточными для поддержания внутри клеток значений показателя pH на нормальном уровне (pH 7).

В условиях физиологической регенерации эпителиальных гастродуоденальных клеток (в норме период их полужизни составляет 2 дня) или при их гибели под воздействием токсических веществ (НПВП, алкоголь и др.), они слущиваются в неактивный слой и быстро замещаются мигрирующими эпителиальными клетками, поднимающимися из генеративной зоны области шеечных желез. Этот процесс обновления эпителиальных клеток, следующий за их гибелью, называется "реституция" (восстановление).

Секреция бикарбонатов в желудке

Секреция бикарбонатов (анионов НСО3-) клетками поверхностного эпителия осуществляется с помощью процессов внутриклеточного метаболизма, а выделение их в просвет желудка - активным трансцеллюлярным ионообменным путем через апикальные поверхности клеточных мембран.

Внутриклеточная карбоангидраза превращает СО2 и Н2О в НСО3- и H+. NaНСО3 поступает в клетки с током крови из интерстициальной ткани, добавляя буферные вещества к внутриклеточному пулу бикарбонатов. Через НСО3-/Cl--ионоoбменники апикальной мембраны происходит выделение НСО3- в неактивный слой слизи. У здоровых взрослых людей аболютная продукция ионов НСО3- составляет 1 ммоль/ч. Ионообменники базолатеральной мембраны в свою очередь поддерживают внутриклеточную концентрацию ионов Н+, Na+ и К+ на постоянном уровне.

Объем секреции бикарбонатов слизистой желудка составляет не более 10% выброса соляной кислоты. Принимая во внимание, что желудок секретирует 100 ммоль HCl, продукция бикарбонатов составляет 10 ммоль НСО3- в сутки. Следовательно, такой объем базальной продукции бикарбонатов не может нейтрализовать раствор кислоты с pH равной 1. В то же время, если желудок секретирует 10 ммоль HCl в сутки, для нейтрализации достаточно секреции 10 ммоль НСО3-. Таким образом, базальной секреции бикарбонатов достаточно для нейтрализации раствора кислоты с pH равной 2.

Эффективность работы слизистого барьера по нейтрализации кислоты отражает градиент pH между просветом желудка, поверхностью клеток эпителия, цитоплазмой этих клеток и кровью. Если у здоровых людей pH в просвете желудка составляет 2, на поверхности слизистых клеток pH 6, внутри слизистой pH равняется уже 7, а в кровотоке - 7,4. Когда секреция НСО3- подавляется или усиливаются процессы протеолиза слизи (что наблюдается при приеме НПВП), внутриклеточный ацидоз может привести к некрозу клеток слизистой.

Секреция бикарбонатов в двенадцатиперстной кишке

Энтероциты тонкой кишки, так же как эпителиальные клетки желудка, секретируют НСО3- в неактивный слой посредством описанных активных ионообменных механизмов. Однако в отличие от эпителия желудка эпителиальные клетки двенадцатиперстной кишки могут дополнительно секретировать бикарбонаты еще двумя пассивными проводниковыми путями: 1) через проводники апикальной мембраны из цитоплазмы в просвет кишки и 2) по межклеточным проводникам из интерстициальных тканей в просвет кишки. Последний путь возможен благодаря менее плотным по сравнению с желудком соединениям между соседними клетками эпителия. В двенадцатиперстной кишке 40% объема продукции бикарбонатов приходится именно на проводниковый путь секреции. Эти множественные процессы позволяют дуоденальной слизистой секретировать на несколько порядков больше анионов НСО3- на грамм ткани, чем секретирует слизистая желудка. И, наконец, соседние органы пищеварения добавляют НСО3- ионы в просвет кишки в составе желчи и панкреатического сока. Поджелудочная железа и печень секретируют по 60 ммоль НСО3- в сутки каждая. Таким образом, просвет двенадцатиперстной кишки получает примерно столько же анионов НСО3- в день, сколько в него поступает из желудка катионов Н+. Соответственно значение pH в просвете пилорического сфинктера может быть равным 2, но уже через несколько сантиметров внутри просвета двенадцатиперстной кишки pH поднимается до 7-8.

Секреция бикарбонатов дуоденальной слизистой усиливается в 3 раза при прямом контакте клеток с ионами Н+, однако у пациентов с дуоденальными язвами эта реакция ослаблена.

В основе регуляции секреции бикарбонатов лежит центральная парасимпатическая стимуляция ацетилхолином, высвобождающимся при раздражении вагуса. Кроме того, гастродуоденальная секреция НСО3- стимулируется местным высвобождением простагландинов, допамином и VIP в ответ на первичное раздражение соляной кислотой. При этом наиболее мощным стимулом секреции бикарбонатов является снижение pH в просвете желудка ниже 2. Секреция бикарбонатов подавляется симпатической нервной стимуляцией.

Микроциркуляция крови в слизистой оболочке

Третью линию защиты эпителия желудка и двенадцатиперстной кишки создает микроциркуляторное русло крови. Слизистая оболочка желудка обильно снабжена ветвящейся сетью кровеносных капилляров.

Микроциркуляторное русло гастродуоденальной слизистой обеспечивает снабжение эпителиальных клеток водой, кислородом, питательными и буферными веществами, без которых клетки не могли бы секретировать НСО3- и слизь. При этом ток крови направлен таким образом, что эпителиальные клетки получают кровь, которая уже прошла в непосредственной близости от париетальных клеток. Секреция соляной кислоты париетальными клетками в просвет желудка усиливает кровенаполнение слизистой и вызывает мощной приток с кровью щелочных соединений, что обеспечивает адекватную секрецию бикарбонатов клетками поверхностного эпителия. Капиллярная сеть осуществляет и дренирующую функцию, отводя в общий кровоток ионы Н+, проникшие в слизистую.

Если стимуляция желудочной секреции вызывает значительное усиление местного кровоснабжения, то уменьшение кислотной продукции снижает местный кровоток и, теоретически, делает слизистую оболочку более уязвимой к воздействию факторов агрессии, что со всей очевидностью подтверждается в клинической практике.

b-Адренергическая стимуляция, гистамин, вазоконстрикторы и окись азота являются основными стимуляторами кровенаполнения слизистой. Напротив, a-адренергическая стимуляция, вазоконстрикторные простагландины, индометацин, тромбаксан, лейкотриен В4 и фактор, активирующий тромбоциты, снижают кровоток в слизистой оболочке желудка. Любое резкое уменьшение тока крови, например при геморрагическом шоке, вызывает острую местную ишемию слизистой, что является основным механизмом образования острых стрессорных язв желудка при кровопотерях. Тяжелая и длительная ишемия, продолжающаяся около 30 мин, опустошает сосуды гастродуоденальной слизистой, вызывает некрозы и десквамацию эпителиальных клеток, выстилающих просвет желудка и двенадцатиперстной кишки.

Цитопротекция

В узком смысле этот термин был предложен A. Robert в 1979 г. при открытии и изучении способности простагландинов предотвращать или смягчать повреждения слизистой желудка, вызванные некротизирующими факторами. В последующем цитопротекцией стала называться способность и других эндогенных веществ (глютатион, окись азота и др.) или лекарственных препаратов (мизопростол, сукралфат, антациды, препараты висмута и др.) предотвращать или смягчать повреждения гастроинтестинальной слизистой, вызванные различными вредными или ядовитыми химическими веществами (этанол, НПВП, гипоксия и др.).

Арахидоновая кислота, которую синтезируют эпителиальные клетки желудка, является исходным соединением для синтеза простагландинов с помощью фермента циклооксидазы и синтеза лейкотриена с помощью липооксидазы. Цитопротекция PGs определяется их способностью стимулировать продукцию НСО3- и слизи, усиливать кровоток в слизистой оболочке, подавлять обратную диффузию ионов Н+ из просвета желудка в клетки эпителия и стимулировать реституцию поверхностного эпителия, вызванную повреждением. Кроме того, PGs доказали способность усиливать приток серозной жидкости к тканям слизистой оболочки желудка, при их повреждениях. Это приводит к своеобразному растворению или разведению концентрации токсических веществ в тканях стенки желудка и является еще одним механизмом защиты слизистой с помощью так называемой "гистодилюции".

Заключение

В заключение необходимо остановиться на вопросе этиологии язвенной болезни. За время изучения этого заболевания было предложено много различных теорий язвообразования, в том числе наибольшую популярность имели представления о том, что основную роль в возникновении гатродуоденальных язв играют психологические факторы или различные диетические пристрастия, например чрезмерное употребление острой пищи. Тем не менее ни одна из этих теорий так и не получила достаточно достоверных научных доказательств.

К настоящему времени доказаны три основные причины язвенной болезни, для каждой из которых определены и, в той или иной степени, изучены патофизиологические механизмы ее развития: 1) местная инфекция бактериями H. pylori; 2) гиперсекреторный синдром, например, при гастриноме; 3) прием НПВП.

Язвенная болезнь развивается при этом далеко не у всех лиц, подвергающихся воздействию этого этиологического фактора, а только у тех из них, у которых защитные механизмы, в силу тех или иных причин (так называемые предрасполагающих факторов), оказались недостаточными или подавленными. Нарушение равновесия между факторами агрессии и защиты вызывает острое повреждение, острое или хроническое воспаление, развитие эрозии (поверхностного повреждения слизистой) и/или образование язв (глубокого повреждения, проникающего до мышечного слоя слизистой).

Своевременная диагностика ведущего патогенетического фактора развития язвенной болезни в настоящее время позволяет осуществлять эффективное лечение этого заболевания. Эрадикация (уничтожение) инфекции у больных H. pylori, ассоциированной язвенной болезнью с помощью современных ингибиторов желудочной секреции в сочетании с антибиотиками, является доказанным эффективным подходом к лечению заболевания, так как позволяет не только добиться быстрого купирования болевого синдрома и заживления язвы, но и, что особенно важно, останавливает процесс рецидивирования, а следовательно, снижает риск развития осложнений. При этом антисекреторные препараты продолжают играть главенствующую роль в лечении больных язвенной болезнью и обязательно должны включатся в современные схемы эрадикации, где они выполняют многообразные функции. Более того, эффективность антигеликобактерной терапии напрямую связана с эффективностью и мощностью применяемого в схемах эрадикации антисекреторного препарата. Поэтому в настоящее время рекомендуется в качестве препаратов выбора включать в антигеликобактерную терапию блокаторы протонного насоса.

Выдающимся достижением в создании лекарственных средств, понижающих секрецию желез желудка, следует признать синтез производного замещенного бензимидазола - омепразола (Лосек), с которого началось изучение и применение принципиально нового типа препаратов, угнетающих функцию протонного насоса, которым является фермент - Н+ К+-АТФаза мембраны париетальных клеток желудка. Несмотря на разработку и появление новых препаратов этой группы (лансопразола, пантопразола, рабепразола), омепразол остается на сегодняшний день "золотым стандартом", с которым сравнивают эффективность других антисекреторных средств. В результате проведения многочисленных рандомизированных мультицентровых двойных слепых плацебо контролируемых клинических испытаний было доказано, что омепразол превосходит блокаторы Н2-рецепторов гистамина в отношении скорости купирования болевого синдрома, заживления язв желудка и двенадцатиперстной кишки, эффективности антигеликобактерного лечения в комбинации с антибиотиками. При лечении Н. рylori - неассоциированной язвенной болезни с выраженным гиперсекреторным синдромом и НПВП-ассоциированных гастродуоденальных язв омепразол (Лосек) в качестве монотерапии остается ведущим, наиболее эффективным лекарственным препаратом.

Литература
1. Allen A., Newton J., Oliver L. et al. Mucus and H. Pylori. Y Physiol & Pharmacol 1997; 48: 297-305.
2. Davenport H., Warner H., Code C. Functional significance of gastric mucosal barrier to sodium. Gastroenterology 1964; 47: 142-52.
3. Denker B., Nigam S. Molecular structure and assembly of the tight function. Am J. Physiol Jan 1998; 274 (1 Pt. 2): F1-9.
4. Flemstrom G. Gastric and dodenal mucosal bicarbonate secretion. In: Phisiology of the gastrointestinal tract. 2nd ed. ., edited by L.R. Johnson and J.H. Walsh. New York, Raven 1987; p. 1011-29.
5. Laboisse C., Jarry A., Branka J. et al. Recent aspects of the regulacion of intestinal mucus secretion. Proc Nutr Soc 1996; 55: 259-64.
6. Modlin I., Hunt, Poulsom R. Trefoil peptides: mitogens, motogens or mirages? J. Clin Gastroenterol 1997; 25 (Suppl. 1): S94-100.
7. Wallace J., Granger D. The cellular and molecular basis of gastric mucosal defense. FASEB J 1996; 10: 731-40.