Введение
Фиброз поджелудочной железы — морфологический феномен, который может развиваться как при физиологической возрастной инволюции поджелудочной железы, так и при различных патологических процессах, прежде всего воспалительных и неопластических. В последних случаях фиброз, являясь следствием основного заболевания, как правило, усугубляет его течение, потенцируя функциональную недостаточность органа или прогрессирование онкологического заболевания [1—3]. Механизмы этого процесса достаточно изучены и связаны с тем, что в результате хронической альтерации железистой паренхимы происходит ее замещение соединительной тканью. Избыточное развитие фиброзной ткани приводит к гипоксии с последующим некрозом или апоптозом клеток паренхимы, сопровождающимся высвобождением цитокинов (в том числе факторов роста), стимулирующих пролиферацию миофибробластов и дальнейшее развитие фиброзной ткани, замыкающее этот порочный круг [2—6].
В связи с высокой распространенностью заболеваний поджелудочной железы, сопровождаемых фиброзом, с прогностической и терапевтической целью возникла необходимость в точной оценке степени фиброза органа. В настоящее время рабочая группа по изучению хронического панкреатита пришла к согласию по некоторым аспектам, касающимся системы оценки степени фиброза поджелудочной железы. Однако окончательно не решена проблема использования систем оценки степени фиброза ткани поджелудочной железы в рутинной клинико-диагностической практике, а существующие системы оценки фиброза поджелудочной железы не утверждены для клинического использования [1]. Кроме того, известно о существовании так называемого бессимптомного фиброза у пациентов без клинико-инструментальных признаков хронического панкреатита. С другой стороны, возможно отсутствие признаков фиброза в биоптате у пациентов с «ранним» хроническим панкреатитом, когда, возможно, имеется фокальный характер процесса. Другая сложность — дифференциальная диагностика индуративного панкреатита и фиброза, ассоциированного с опухолью поджелудочной железы [7].
В связи с этим цель обзора заключается в обобщении современных сведений о системах оценки фиброза ткани поджелудочной железы.
Для раскрытия темы осуществлены поиск, отбор и анализ систематических обзоров, метаанализов и оригинальных статей в международных и отечественных электронных базах данных PubMed, Scopus, Web of Science и E-library с использованием следующих ключевых слов: fibrosis of the pancreas, fibrosis in chronic pancreatitis, fibrosis at pancreatic cancer, evaluation of pancreatic fibrosis, degree of fibrosis of the pancreas, фиброз поджелудочной железы, фиброз при хроническом панкреатите, фиброз при раке поджелудочной железы, оценка фиброза поджелудочной железы, степень фиброза поджелудочной железы. Заданная глубина поиска библиографических источников — период с 1990 по 2023 г.
Патогенетические аспекты фиброза поджелудочной железы
В развитии фиброза ведущую роль играет продукция коллагена, в первую очередь I, III и V типов, фибробластами в ответ на гипоксию, возникающую при заболеваниях поджелудочной железы. Прогрессирующее развитие фиброзной ткани, возникая первоначально перилобулярно, сдавливает протоки и ухудшает экзокринную функцию органа, далее, распространяясь интралобулярно, замещает паренхиму, снижает способность к регенерации и ухудшает эндокринную функцию [8, 9]. Таким образом, в зависимости от локализации фиброзной ткани в паренхиме поджелудочной железы выделяют перилобулярный фиброз, характеризующийся развитием фиброзной ткани в междольковых пространствах и часто сопровождающий обструкцию протоков, и интралобулярный фиброз, при котором фиброзная ткань полностью или частично замещает ацинарные структуры. Последний вид фиброза развивается при токсическом воздействии, в том числе при алкоголизме [4, 10].
Наиболее распространенной причиной фиброза поджелудочной железы является воспалительный процесс. Хронический панкреатит — полиэтиологический комплексный воспалительно-фибропластический процесс, в развитии которого принимают участие многочисленные патофизиологические механизмы. Для понимания механизмов развития и стратегий лечения выделяют аутоиммунный, имеющий свои морфологические особенности, и неаутоиммунный хронический панкреатит. К последнему относят алкогольный, метаболический, наследственный, обструкционный, парадуоденальный и идиопатический виды панкреатита, имеющие схожие морфологические проявления [1, 6, 10, 11]. Фиброз поджелудочной железы сопровождает такие заболевания, как сахарный диабет, хроническую почечную недостаточность и некоторые другие.
Фиброз является одним из показателей диагностической триады хронического панкреатита наряду с ацинарной атрофией и изменениями протоков. Другие морфологические признаки хронического неаутоиммунного панкреатита, включая формирование псевдокист, наличие эозинофильных внутриканальцевых пробок, кальцинатов, агрегацию инсулиновых островков, плоскоклеточную метаплазию, утолщение сосудистых стенок и пролиферацию нервных стволиков, являются менее воспроизводимыми, особенно на материале тонкоигольной биопсии [1, 11].
Фиброзом часто сопровождается неопластический процесс в поджелудочной железе. Рак поджелудочной железы — агрессивная опухоль с низкой выживаемостью, несмотря на современные методы хирургического и химиотерапевтического лечения [12]. В связи с этим актуальными являются поиск прогностических маркеров и разработка прогностических шкал при раке поджелудочной железы, позволяющих предсказать поведение опухоли [13]. Известно, что одним из важных факторов прогноза является наличие так называемого перитуморального хронического панкреатита, ассоциированного с фиброзом [1]. Большинство исследований доказывают, что фиброз поджелудочной железы является независимым неблагоприятным прогностическим фактором, снижающим общую и безрецидивную выживаемость таких пациентов, связанным с повышенным риском метастазирования и низкой чувствительностью к химиотерапевтическим препаратам [2, 3, 12]. Механизмы этого явления, вероятно, обусловлены гипоксией, имеющейся в фиброзированных тканях из-за избыточного отложения экстрацеллюлярного матрикса и компрессии сосудов. Гипоксия, в свою очередь, потенцирует пролиферацию фибробластов и миофибробластов, а также стимулирует эпителиально-мезенхимальную трансформацию, что приводит к развитию химиорезистентного клона, а дезорганизация кровоснабжения в этой зоне — к нарушению поступления химиопрепаратов к опухолевым клеткам [2, 3, 5, 14, 15]. Однако имеются результаты исследований, в которых негативное прогностическое влияние у больных раком поджелудочной железы отводят не фиброзу, а десмопластической стромальной реакции с повышенной экспрессией миофибробластами α-гладкомышечного актина, при этом оценивая высокую плотность стромы как благоприятный фактор [15, 16].
Системы гистологической оценки фиброза ткани поджелудочной железы
В настоящее время наиболее признанной и воспроизводимой является полуколичественная система оценки фиброза, предложенная G. Kloppel и B. Maillet (1991), в которой выделяют перилобулярный (между ацинарными дольками) и интралобулярный фиброз (при распространении фиброзной ткани с междольковых пространств внутрь ацинарных долек с частичным или полным их замещением) (рис. 1) [1]. Степень перилобулярного и интралобулярного фиброза оценивается как слабая, умеренная и выраженная. В зависимости от распространенности фиброз оценивается как фокальный или диффузный. Таким образом, перилобулярный и интралобулярный фиброз градируется от 1 (слабый фокальный) до 6 (выраженный диффузный); отсутствие перилобулярного или интралобулярного фиброза — 0. При этом под «слабым» интралобулярным фиброзом понимают замещение 10—40% ацинарных клеток, под «умеренным» — замещение 40—80% ацинарных клеток, под «сильным» — замещение более 80% ацинарных клеток. Общий суммарный показатель перилобулярного и интралобулярного фиброза, соответственно, варьирует от 1 до 12 (табл. 1).
Рис. 1. Ткань поджелудочной железы с фиброзом.
а — перилобулярный фиброз; б — интралобулярный фиброз.
Таблица 1. Система оценки фиброза поджелудочной железы по G. Kloppel, B. Maillet
| Паттерны фиброза | Оценка степени фиброза поджелудочной железы, баллы | ||
| слабая | умеренная | выраженная | |
| Перилобулярный фиброз: | |||
| Фокальный | 1 | 2 | 3 |
| Диффузный | 4 | 5 | 6 |
| Интралобулярный фиброз: | |||
| Фокальный | 1 | 2 | 3 |
| Диффузный | 4 | 5 | 6 |
Несмотря на то что данная система оценки носит достаточную долю субъективизма, на сегодняшний день она является наиболее воспроизводимой и простой.
Однако нет единого соглашения об оценке общего суммарного показателя [1]. Так, в интерпретации G. Kloppel и B. Maillet слабым фиброзом ткани поджелудочной железы считаются значения ≤6, умеренным — 7—9, а выраженным — 10—12. Другие авторы оценивают слабый фиброз как 1—4, умеренный — 5—8, выраженный — 9—12 (рис. 2) [2, 17, 18].
Рис. 2. Ткань поджелудочной железы.
а — без фиброза; б — со слабо выраженным фиброзом; в — с умеренным фиброзом; г — с выраженным фиброзом.
Необходимо подчеркнуть, что такая система оценки степени фиброза поджелудочной железы разработана и используется преимущественно в исследовательских целях и не применяется широко в рутинной клинической практике, в первую очередь из-за недостаточной клинико-морфологической корреляции [1].
Все приводимые далее системы по своей сути включают в себя подходы, реализованные в шкале оценки G. Kloppel и B. Maillet и дополненные гистохимическими и иммуногистохимическими маркерами фиброза.
U.F. Wellner и соавт. предложена 4-ступенчатая система градирования фиброза ткани поджелудочной железы: 0 — отсутствие фибротических изменений; 1 — слабо выраженный фиброз с разрастанием перидуктальной фиброзной ткани; 2 — умеренно выраженный фиброз междольковых пространств или интралобулярный фиброз без нарушения архитектоники ацинарных долек; 3 — выраженный фиброз с нарушением гистоархитектоники и ацинарной атрофией [2].
H. Watanabe и соавт. предлагали дополнять оценку фиброза ткани поджелудочной железы определением количества активированных звездчатых клеток путем иммуногистохимического исследования с применением антител к α-гладкомышечному актину, также используя 4-ступенчатую систему градации: 0 — отсутствие окрашивания; 1 — слабое позитивное фокальное или мультифокальное окрашивание; 2 — слабое позитивное диффузное окрашивание; 3 — выраженное позитивное диффузное окрашивание [2, 19]. Аналогичную шкалу оценки уровня экспрессии α-гладкомышечного актина предлагали M. Sinn и соавт., оценивая негативное и слабое окрашивание, как low α-SMA, а умеренное и выраженное — high α-SMA [16]. На светооптическом уровне авторы предлагали оценивать строму поджелудочной железы по 3-уровневой системе: 1) рыхлая строма с гипоклеточным матриксом; 2) умеренно плотная строма с сетью хорошо определяемых волокон соединительной ткани; 3) плотная строма с тесно упакованными волокнами. M. Sinn с соавт. предлагали использовать α-SMA как прогностический биомаркер у пациентов, прооперированных по поводу рака поджелудочной железы [16].
J.M. Lee и соавт., используя данные системы в своей работе, оперировали понятиями low-grade фиброз при значениях 0—1 и high-grade фиброз при значениях 2—3 [2].
В работах отечественных исследователей используется модифицированная полуколичественная система оценки степени фиброза ткани поджелудочной железы, с помощью которой анализировали перилобулярный, интралобулярный фиброз и их интегративный показатель (табл. 2) [18, 20].
Таблица 2. Система оценки фиброза поджелудочной железы по О.В. Паклиной и соавт. [20]
| Паттерн фиброза | Оценка, баллы | Качественная характеристика |
| Перилобулярный фиброз | 0 | Нет изменений |
| 1 | Легкая степень | |
| 2 | Умеренная степень | |
| 3 | Выраженная степень | |
| Интралобулярный фиброз | 0 | Нет изменений |
| 1 | Менее 25% ацинарных долек замещено фиброзной тканью | |
| 2 | 25—50% » » » » | |
| 3 | 50—75% » » » » | |
| 4 | Более 75% » » » » |
В зависимости от величины интегративного показателя авторы выделяли 3 степени фиброза ткани поджелудочной железы: легкая степень — 3 балла, умеренная степень — 4—5 баллов, тяжелая степень — 6—7 баллов.
При этом предлагалось дополнять оценку фиброза поджелудочной железы определением иммуногистохимическим методом уровня экспрессии коллагенов I, III и V типов в ткани. Интенсивность реакции оценивалась по 4-ступенчатой системе градации: 0 — отрицательная реакция, 1 — слабая, 2 — умеренная, 3 — выраженная [18, 20, 21].
В исследовании О.В. Паклиной и соавт. демонстрируется, что при прогрессировании фиброза ткани поджелудочной железы первоначально происходит увеличение доли коллагена III и V типов, характерных для молодой фиброзной ткани, с последующим накоплением коллагена I типа, характерного для плотной рубцовой ткани, и фибротические изменения становятся менее обратимыми [20].
Наиболее доступными для широкого применения являются системы, основанные на оценке рутинных гистологических препаратов (система G. Kloppel и B. Maillet и ее различные модификации). Иммуногистохимическое исследование с оценкой интенсивности экспрессии компонентов экстрацеллюлярного матрикса (α-SMA и коллагенов) кажется менее воспроизводимым для клинического применения и больше подходит для исследовательских целей.
Патоморфологическая оценка фиброза ткани поджелудочной железы является наиболее точной, но имеет многочисленные ограничения, связанные, с одной стороны, с необходимостью инвазивного вмешательства, с другой — с гистологической гетерогенностью и невозможностью морфологической оценки всего органа.
В связи с этим постоянно ведутся поиски новых лабораторно-инструментальных, и особенно неинвазивных методов, позволяющих дать объективную оценку степени фиброза поджелудочной железы [17, 18, 22—25].
Методы лабораторной диагностики фиброза поджелудочной железы
Среди лабораторных маркеров фибротических изменений ткани поджелудочной железы выделяют семейство матриксных металлопротеиназ (ММП) крови и факторов роста. К первым относятся ММП-1, ММП-2 и ММП-9, участвующие в деградации экстрацеллюлярного матрикса, количество которого всегда повышено при фиброзе, следовательно, уровень ММП положительно коррелирует со степенью фиброза. ММП — это семейство эндопептидаз, расщепляющих белки экстрацеллюлярного матрикса и участвующих в процессах регенерации, ангиогенеза и ремоделирования тканей; действие ММП блокируется тканевыми ингибиторами ММП. Наиболее выраженной активностью в отношении коллагена V типа обладает ММП-9, а в отношении коллагена III и I типов — ММП-1. В работах Л.В. Винокуровой и соавт. показано, что ММП участвуют в патогенезе фиброза ткани поджелудочной железы, и в плазме крови при хроническом панкреатите концентрация MMP-9 выше, чем у здоровых людей [24].
Таким образом, уровни ММП-1 и ММП-9, отвечающие за деградацию внеклеточного матрикса, свидетельствуют о высокой активности фибропластического процесса в поджелудочной железе и являются одним из критериев лабораторной диагностики хронического панкреатита и ассоциированного с ним фиброза [24].
Трансформирующий фактор роста β1 (ТФР-β1) высвобождается при альтерации ткани поджелудочной железы, активирует миграцию панкреатических звездчатых клеток с их последующей трансформацией в миофибробласты, продуцирующие экстрацеллюлярный матрикс. Уровень ТФР-β1 также имеет положительную связь со степенью фибротических изменений [18].
Отдельного внимания заслуживает фибронектин — белок, синтезируемый гепатоцитами и клетками ретикулоэндотелиальной системы. Он встречается в организме в нерастворимой форме в межклеточном матриксе и в растворимой форме в крови. Недавние исследования показали повышение уровня фибронектина при экспериментальном фиброзе поджелудочной железы [21, 24, 26].
Косвенными маркерами фиброза поджелудочной железы являются изменения показателей экзокринной и эндокринной функции органа, однако данные изменения чаще наблюдаются при поздних, как правило, необратимых этапах повреждения органа [8].
К настоящему времени не обнаружена лабораторно-морфологическая корреляция между уровнем перечисленных выше биомаркеров и степенью фибротических изменений ткани поджелудочной железы [24, 27]. Таким образом, лабораторные показатели могут лишь косвенно свидетельствовать о воспалительном процессе и фиброзе, не показывая в полной мере их выраженность [18].
Методы инструментальной диагностики фиброза поджелудочной железы
Среди методов неинвазивной оценки развития фиброза поджелудочной железы важное место занимают методики лучевой диагностики, прочно занимающие ведущие позиции в распознавании заболеваний поджелудочной железы.
Эндоскопическая ретроградная холангиопанкреатография — инвазивный метод, позволяющий оценить топографию, дилатацию или стриктуру протоков, однако не позволяет оценить структуру паренхимы и обладает рядом побочных эффектов [17], в связи с чем в настоящее время применяется, в основном, только в лечебных целях.
Несмотря на широкое распространение ультразвукового метода диагностики (УЗД) в панкреатологии, его возможности для оценки фиброза поджелудочной железы остаются ограниченными [28]. Однако в классификациях Cambridge (1984) и Rosemount (2008) приводятся косвенные признаки развитого фиброза, отражающие тяжесть течения хронического панкреатита [29]. Следовательно, ориентироваться на результаты УЗД можно лишь при выраженных формах панкреатического фиброза [30].
Эндоскопическое ультрасонографическое исследование (ЭУС) обладает высокими показателями эффективности диагностики хронического панкреатита, что нашло применение в классификации Rosemont [31]. Сочетание ЭУС с эластографией сдвиговой волны обладает наиболее высокой чувствительностью для диагностики фиброза поджелудочной железы [6]. К основным недостаткам, не позволяющим широко применять метод для диагностики панкреатического фиброза, относятся его относительная инвазивность и ограниченность диагностического поля. Последнее требует стандартизации обследования, что также часто затруднено из-за анатомо-топографических особенностей органа. Это делает сочетание ЭУС с эластографией сдвиговой волны субъективным подходом по сравнению с томографическими методами [32].
Компьютерная томография (КТ) является ведущим методом диагностики заболеваний поджелудочной железы, также предоставляющим более полную информацию о состоянии ткани поджелудочной железы по сравнению с УЗД и эндосонографией, в том числе за счет возможности оценки динамики накопления в железе контрастного препарата и высокого пространственного разрешения КТ [33]. Y. Yamashita и соавт. обращают внимание на то, что непосредственная визуальная оценка результатов КТ с внутривенным контрастированием не обладает достаточными диагностическими возможностями для оценки фиброза поджелудочной железы [17]. Использование КТ для оценки фиброза поджелудочной железы возможно только после обработки результатов исследования. Этот подход используется для прогнозирования развития панкреатической фистулы в раннем послеоперационном периоде у пациентов после операций на поджелудочной железе. Рядом авторов обнаружена связь между характером накопления контрастного препарата поджелудочной железой и риском развития панкреатической фистулы, причем в основе проведенных авторами исследований лежит именно математическая обработка результатов денситометрического анализа результатов КТ с внутривенным контрастированием [34—37].
Второй точкой приложения денситометрического анализа для оценки фиброза является определение плотности ткани поджелудочной железы и опухоли в ней с целью прогнозирования эффективности медикаментозного лечения, как это показано в исследовании R.J. Torphy и соавт. [38].
Отдельного упоминания заслуживает оценка панкреатического фиброза в контексте развития саркопении при хроническом панкреатите и раке ПЖ с помощью методики КТ-волюметрии. Исследователями не выявлена прямая связь между выраженностью фиброза ПЖ и саркопенией, однако полученные данные показали значительную связь между более высокой степенью фиброза и развитием экзокринной недостаточности ПЖ и сахарного диабета [39].
В недавно опубликованной работе I.E. Khatkov и соавт. для оценки фиброза поджелудочной железы у пациентов, подвергшихся хирургическому лечению различных новообразований железы, использован принцип денситометрического анализа результатов КТ с внутривенным контрастированием и последующим патоморфологическим исследованием неохваченных опухолью участков ткани. В предоперационных исследованиях КТ до и после внутривенного контрастирования измерялись плотностные характеристики поджелудочной железы, на основании которых рассчитывались соотношения контрастирования в участках визуально неизмененной ткани поджелудочной железы, которые планировались к удалению вместе с новообразованием (рис. 3). Обнаружены статистически значимые зависимости между показателями соотношения контрастирования поджелудочной железы и степенями выраженности фиброза по результатам патоморфологического исследования [40].
Рис. 3. Пример выбора участка для измерения плотности ткани поджелудочной железы вне опухоли.
Мультиспиральная компьютерная томография в артериальной фазе контрастирования, аксиальная плоскость. Красным кругом выделена область изменения, красной линей — граница между опухолью и интактной тканью поджелудочной железы.
Магнитно-резонансная томография (МРТ) позволяет неинвазивно оценить состояние паренхимы поджелудочной железы и ее протоковой системы. Применяя радиочастотные МР-последовательности, усиливающие сигнал от медленно текущей жидкости, МР-холангиопанкреатография позволяет получить полноценные данные о состоянии протоковой системы поджелудочной железы. Хотя состояние протоковой системы позволяет косвенно судить о развитии фиброза поджелудочной железы в виде деформации протоков, МР-холангиопанкреатография не дает непосредственной информации о состоянии паренхимы железы [6, 41].
В исследовании MINIMAP проанализированы паренхиматозные и протоковые признаки фиброза поджелудочной железы при хроническом панкреатите посредством комплексного анализа МРТ [42]. В результате данного исследования, продлившегося более двух лет, выделены три количественных параметра: время продольной релаксации (Т1), объем внеклеточной фракции и сигнал от жировой фракции, позволяющие повысить эффективность МР-диагностики хронического панкреатита и фиброза поджелудочной железы [43].
Оценить панкреатический фиброз можно также по продольному времени релаксации и картам измеряемого коэффициента диффузии (ИКД). Пороговые значения для распределения пациентов по группам высокой и низкой степени фиброза составляют 170 единиц интенсивности сигнала для продольного времени релаксации (Т1) и 1,316×10–3 мм2/с для ИКД [39, 44]. Сочетанная оценка ИКД на уровне предполагаемого края резекции поджелудочной железы и коэффициента интенсивности T1-взвешенного сигнала при бесконтрастной МРТ позволяет выявлять ранний фиброз поджелудочной железы и прогрессирующий фиброз с высокими значениями чувствительности и специфичности (85 и 88% соответственно) [44].
Заключение
Все перечисленные выше методы оценки фибротических изменений поджелудочной железы имеют свои определенные возможности и ограничения, которые могут быть связаны не только с характером и распространенностью патологического процесса, но и с состоянием пациента, наличием сопутствующих заболеваний.
В настоящее время отсутствует универсальная система оценки фиброза поджелудочной железы с помощью одного метода, что оправдывает целесообразность комплексного подхода к установлению характера и степени развития фиброза поджелудочной железы, включающего анализ результатов лабораторных и инструментальных исследований, а также клинических данных в сопоставлении с результатами патоморфологического исследования. Использование такого подхода позволит найти пути для разработки оптимальных способов неинвазивной максимально объективной оценки фиброза поджелудочной железы.
Источники финансирования: статья подготовлена в рамках реализации научно-практического проекта в сфере медицины «Оценка степени фиброза поджелудочной железы как фактора прогноза течения ее патологии» (соглашение №2412-21/22 от 21 марта 2022 г.).
Funding Sources: The article was prepared as part of the implementation of a scientific and practical project in the field of medicine titled «Assessment of Pancreatic Fibrosis Degree as a Prognostic Factor for its Pathology Course» (Agreement No. 2412-21/22 dated March 21, 2022).
Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования — Бордин Д.С., Карнаухов Н.С., Макаренко Н.В., Никонова Ю.Б., Лесько К.А., Хатьков И.Е., Дубцова Е.А., Винокурова Л.В.
Сбор и обработка материала — Шурыгина Е.И., Лесько К.А.
Написание текста — Шурыгина Е.И., Лесько К.А.
Редактирование — Бордин Д.С., Карнаухов Н.С., Макаренко Н.В., Никонова Ю.Б., Лесько К.А., Хатьков И.Е., Дубцова Е.А., Винокурова Л.В., Хомерики С.Г.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Author contribution:
Study design and concept — Bordin D.S., Karnaukhov N.S., Makarenko N.V., Nikonova Yu.B., Lesko K.A., Khatkov I.E., Dubtsova E.A., Vinokurova L.V.
Data collection and processing — Shurygina E.I., Lesko K.A.
Text writing — Shurygina E.I., Lesko K.A.
Editing — Bordin D.S., Karnaukhov N.S., Makarenko N.V., Nikonova Yu.B., Lesko K.A., Khatkov I.E., Dubtsova E.A., Vinokurova L.V., Khomeriki S.G.