Working languages: English to Russian
Russian to English
| marygold
4 years in legal English; 1 - in Medical
Krym, Avtonomna Respublika Local time: 12:10 EEST (GMT+3)
Native in: Russian  | |
Dum vires annique sinunt, tolerate labores! | | Freelancer | | Translation, Editing/proofreading, Transcription, Training | | Specializes in: | | Medical (general) | Idioms / Maxims / Sayings | | Certificates, Diplomas, Licenses, CVs |
| Also works in: | | Education / Pedagogy | Law (general) |
More Less | English to Russian - Rates: 0.05 - 0.10 USD per word / 30 - 50 USD per hour
Russian to English - Rates: 0.05 - 0.10 USD per word / 30 - 50 USD per hour
| | USD | | Questions answered: 8, Questions asked: 1 | | 0 entries | | Money order | Sample translations submitted: 6 | English to Russian: Obsession Prisoners | Source text - English
July 28 1963
Obsession's Prisoners
By ALAN PRYCE-JONES
THE COLLECTOR
By John Fowles.
John Fowles is a very brave man. He has written a novel which depends for its effect on total acceptance by the reader. There is no room in it for the least hesitation, the smallest false note, for not only is it written in the first person singular, but its protagonist is a very special case indeed.
The theme of "The Collector," if bizarre, is transparent. Somewhere in his middle twenties, Frederick Clegg won $200,000 and more in the football pools. A spell in the Pay Corps and a minor job at the Town Hall had ill equipped him for life. He was an unattractive fellow, crippled by "higher aspirations," prudish, plain, dull, tasteless, victim of a noncomformist conscience and a dormant imagination. His one outlet was a collection of butterflies.
The Midas shower of gold which fell upon him did several things. It rid him of his Aunt Annie and his cousin Mabel, who had long wanted to visit the family in Australia. It bought him a van in which to search for rare fritillaries. It gave him the chance of doing something about Miranda.
Miranda was an art student, and she haunted the thoughts and the dreams of Frederick Clegg. Now that he was rich, an idea came to him. He first bought a secluded country house in Sussex, equipped it with disastrous furniture and ornaments, and fixed the cellar as a luxury prison. To begin with, he did this as a kind of dream gesture imagining Miranda as his permanent guest, imagining her coming to appreciate him, to conquer his loneliness, finally to love him. And then he decided to put the matter to the test. Chloroform pad in hand, he stalked her by night through the London streets until his opportunity came. By page 25, sick and shaken, she is in her prison. The rest of the book, up to a tragic end, shows how both of them dealt with the weeks that followed.
The fascination of what ensues depends on the fact that Miranda is an exceptional girl. With great skill Mr. Fowles makes her dilemma perfectly plausible. Once or twice she tries to escape. But she is in the hands of a monomaniac who has foreseen everything. He does not make love to her. What he asks is mutual "respect." Miranda's astonishment gets the upper hand of her sense of outrage. At times she wants to help him. At one painful moment she makes the ultimate challenge: "She stood back a step and unfastened her house-coat and she had nothing on beneath. She was stark." Fred is appalled. Too limited in outlook, too anxious to buy his way into Miranda's affections, he cannot bring himself to do anything so coarse as to avenge himself directly on her. But the slow degrees by which he destroys her, never for one moment admitting that he can possibly be in the wrong, make one of the most agonizing chapters in the whole literary history of obsession.
Mr. Fowles's main skill is in his use of language. There is not a false note in his delineation of Fred. It is almost possible to feel sorry for this small, smug madman, so exquisitely has he himself been collected as a specimen, impaled on the point of a pin, and embalmed in his own words. For entire success, however, the novel should have been shortened to the length of a nouvelle and confined to Fred's point of view. As it is, more than half its length is given over to Miranda's diary, and in the claustrophobic atmosphere of the whole a second voice is an intrusion. Furthermore, by the time we reach the diary we already know most of the facts. We also know Miranda, and we do not need to re-experience her martyrdom in her own words.
Nevertheless, in loving attention to detail, in the quick snatch of a significant inflection, there is not a page in this first novel which does not prove that its author is a master storyteller. This, in fact, is where his special gift is likely to lie. There is no need to search here for symbolic echoes. Mr. Fowles's prison has nothing in common with the distresses of Kafka or Camus. He tells, for its own sake, a horrifying yarn. And he may well turn out to be a leader in the van of those who, after long absence, will revive the fading art of fiction by bringing back to it the plain excitement of suspense.
Mr. Pryce-Jones is a British critic now living in America. | Translation - Russian
Пленники наваждения
Джон Фаулз – смелый человек. Он написал роман, смысл восприятия которого полностью зависит от угла зрения читателя. В нем нет места ни малейшему сомнению, ни единой фальшивой ноте - не только потому, что он написан от первого лица, но и потому, что рассказчик представляет собой редкий экземпляр.
Тема романа «Коллекционер» ясна, хотя и причудлива. Молодой человек лет 20 с лишним по имени Фредерик Клегг выиграл на тотализаторе огромную сумму денег. Служба в армии и мелкая должность письмоводителя в городской Ратуше не лучшим образом повлияли на становление его личности. Он непривлекательный тип с ущемленными амбициями, ханжескими понятиями и незамысловатыми интересами - скучный человек без понятия о художественном вкусе, жертва нонконформистских принципов и неразвитого воображения. Единственная его страсть – коллекционирование бабочек.
Денежный ливень, обрушившийся на его голову, вызвал в его жизни несколько крупных перемен. Деньги избавили Клегга от присутствия тетушки Энни и двоюродной сестры Мейбл, с которыми он жил до этого – они всегда мечтали навестить своих родных в Австралии. Кроме того, они позволили приобрести фургон, в котором Клегг собирался ездить по Англии в поисках редких видов фритилларий . И, наконец, деньги позволили ему воплотить в жизнь свои мечты о Миранде.
Миранда – студентка художественного училища, в которую Клегг был давно и безнадежно влюблен. Теперь, когда он стал богат, в голову ему пришла идея: он купил старинный загородный дом в Суссексе , обставил его (со всей безвкусицей, на которую способен), а в подвале, на месте древней молельни, соорудил шикарно оборудованную тюремную камеру. Поначалу это занятие имело форму игры воображения – он представлял, будто Миранда живет у него гостьей, постепенно узнает его ближе, избавляет его от одиночества и, в конце концов, влюбляется в него. Затем он решил претворить свои мечты в реальность, долго выслеживал Миранду по лондонским улицам, всегда имея в кармане маску с хлороформом – и, наконец, удобный случай представился. К 25 странице романа ошеломленная и еле живая после наркоза Миранда оказывается в заточении. Остальная часть романа посвящена действиям и переживаниям обоих героев на протяжении нескольких последующих недель – вплоть до трагической развязки.
Потрясает мужественное поведение Миранды: она оказалась необыкновенной девушкой. Писатель чрезвычайно умело изображает ее переживания. Несколько раз она пытается бежать, но ее тюремщик – маньяк, который предусмотрел абсолютно все. Он не пытается ее изнасиловать. Все, что ему нужно – ответное, как он его называет, «уважение». Когда она это понимает, ее удивление превозмогает ярость: она даже пытается помочь Клеггу. В своих попытках она обращается к его памяти, пытается достучаться до совести, до сознания – все напрасно, он тут же прячется в панцирь. Доведенная до отчаяния, Миранда идет на крайнюю меру: предпринимает попытку соблазнения. Фред оскорблен и потрясен до глубины души. Все еще лелея надежду купить когда-нибудь расположение Миранды, он не позволяет себе прямой жестокости по отношению к девушке. Но то медленное убийство, которому он ее подвергает самим заточением в подвале, лишая даже надежды на освобождение, и при этом ни на секунду не усомнившись в своей правоте, оставляет неизгладимое впечатление ужаса.
Главным козырем Джона Фаулза по праву считается язык его прозы. При создании образа Фреда писатель не допустил ни малейшей фальши. Читателю приходится даже посочувствовать этому маленькому человечку, ставшему жертвой собственной одержимости – настолько точно подобран образ «приличного молодого человека средней руки» - подобран, наколот на булавку и засушен в своем собственном мирке. Для полного успеха, однако, надо было бы сократить роман до повести, и свести повествование лишь к точке зрения Клегга. На самом деле, ровно половина романа отведена дневнику Миранды, и душная атмосфера затхлого мира Клегга разрушается этим свежим дуновением. Более того, ко 2 части, где расположен Дневник, нам уже известна большая часть событий. Мы уже знакомы с Мирандой, и нет необходимости вновь испытывать ее мучения, на сей раз изложенные ее собственными словами.
Несмотря на это, в романе не найдется ни страницы, которая бы опровергла мнение, что автор – великолепный рассказчик. В том, как он строит рассказ, заключается его главное дарование. Не стоит искать здесь символические отголоски. Тюрьма, созданная воображением Фаулза, не имеет ничего общего с безнадежностью Кафки или Камю. Фаулз рассказывает байку, ужасную, но не более того. Вполне возможно, что этот писатель скоро возглавит немногочисленную вереницу тех, кто сможет оживить угасающее искусство английской прозы, включив в художественное произведение то напряжение сюжетной линии, которое заставляет читателя глотать эту книгу залпом.
(Статья Obsession Prisoners из газеты The New York Times от 28 июля 1963 года: ревю на только что вышедшую дебютную книгу Фаулза) Автор - ALAN PRYCE-JONES, английский литературный критик, ныне живет и работает в США.
| English to Russian: Роль интерферона в формировании неспицифического иммунного ответа
General field: Medical
Detailed field: Biology (-tech,-chem,micro-) | Source text - English
http://www.learnerstv.com/video/video.php?video=924&cat=Medical – вирусология
Female Speaker: Okay. So that’s sort of the end of the basic overview of virus structure replication genetics and now I want to start going in to the more clinically oriented lectures. Are there any questions before I carry on?
So we’re going to start off with influenza virus. We’ve already gone through its life cycle and it’s an enveloped virus. It has hemagglutinin neuraminidase. Glycoprotein is inserted into the envelope and you can see those as a sort of fringe around here hence the term spikes, and influenza, true influenza is caused by influenza virus type A or influenza type B or as I’ve already mentioned briefly, influenza type C can cause infections but those are mild infections and are not a major concern here, but you often get things mislabeled as flu, febrile respiratory disease with similar systemic symptoms caused by a variety of other organisms and those can include viruses, bacteria can often very inaccurately be called flu but… so the term flu is very wildly used and I’m going to focus on true influenza.
So here’s an example of influenza from DHEC. Unfortunately, this is an old slide. They don’t publish this slide over the year, but what this shows is that this is the culture results from cultures submitted to South Carolina Department of Health and Environmental Control for typing as according to whether they actually contained influenza and if so which type of influenza was it, was it A or B. For this particular year, you can see that a large number of samples were submitted because people thought that the patient might have influenza. It turned out not to be true influenza. Many other diseases present very similarly.
The true influenza, influenza positive samples started coming in her beginning of October, late November this year, they peaked around December, and then they went down. Influenza virus in this particular year started coming up late. The actual [indiscernible 00:02:35] A versus B virus from year to year and B isn’t always later than A. This is just what happened this particular year, but what you can see is that this tends to be a seasonal disease and it tends to predominate during the winter months, and in fact, that is its original Italian name and you can ask Dr. [indiscernible 00:02:58] to pronounce this more accurately next week, but anyway, it’s malathia influenzae per le stelle or the illness influenced by the stars because they associated it with the particular time of the year when there were particular constellations high in the sky.
So it has a huge number… on a major impact, it’s frequently regarded though you know, the flue is not so serious so that with all the stuff about possible pandemic flu, particularly pandemic avian influenza this days, I think the public is getting better informed, but if you look at the deaths, in 1918, there was a strain of flu known as the Spanish flu which killed 20 million people worldwide and it killed half a million people in the US, many of whom were young healthy adults. So it was a major disaster and when you think what the population of the US was then, I don’t know what it was but it was less… considerably, it was less than a hundred million. So it’s a huge amount of illness, death, and it was really serious. Fortunately, most strains of flu are not this pathogenic, but we had another strain of flu which caused a major problem in 1957-58 and its estimated there were 70 thousand deaths in the US from that, maybe a few more.
So this can cause major problems when we have these pandemics, but even in years when we don’t have a major pandemic, on average, there are about 56 thousand deaths from influenza a year, so this is not a minor disease and there are many more hospitalizations, and actually, the more the CDC investigates it, the more these numbers tend to creep up because very frequently, the actual cause of the illness is not always recorded, so as we get better diagnostic techniques, these numbers are creeping up, and one concerning thing recently is that recently, the morbidity and mortality from influenza has been slightly creeping up and one possibility is we have an aging population and as you’re going to be practicing, you’re going to see an even more aging population. So we are entering… after the baby boom as in to the geriatric booms.
Also, you’ve got certain diseases, patients who at one stage wouldn’t survive so well and are surviving for longer, for example cystic fibrosis, but other disease where patients who… will be prone to getting influenza now are surviving long enough to be more of a concern. There are more high risk neonates around more immunosuppressed patients. So all of these things may be increased, the number of people who are particularly vulnerable to influenza.
Okay, so look at the viruses. As I said yesterday, the pleomorphic in other words, when you look at them in the electron microscope, although they are approximately [indiscernible 00:06:11], you can find some which you’ve got rather different shapes. These are the telephone cord and the loose plastic bag type of virus and there is room for that to twist and shape and so on. There are three types and I will go into those in more detail in the minute, and they typically cause a febrile disease, respiratory illness, but you get a lot of systemic symptoms.
Okay, we went into this stretch yesterday. Notice in particular, remember these hemagglutinin and neuraminidase because they’re going to play an important role when we come to the epidemiology. Notice their segmented genome, talked about earlier on this morning, this segmented genome means the possibility of [indiscernible 00:06:55] and that’s going to be important in the epidemiology.
When it comes to determining which influenza type you have, types… all of the type A will have the same serological properties for their nuclear capsid protein and their maturation protein. So you type these viruses according to whether their nuclear protein and their maturation protein, and similarly, all type Bs will have the same serological property and all type Cs. So that’s how you determine which type you’ve got.
The outer proteins as we will see later on when we go about the epidemiology, the hemagglutinin and neuraminidase are very much more variable, so you can get type A influenza which has got rather very serologically different hemagglutinins and neuraminidase from other type A influenzas, and so those determine the subtypes, the type of hemagglutinin and the type of neuraminidase and these are subtypes of these viruses. We will be going into that in more detail in the next lecture.
Okay. So how is flu virus transmitted? It’s transmitted largely by aerosol. It is thought you can… when you sneeze, if you don’t use all the right precautions, you can emit a million virions in a droplet of aerosol. So that’s a pile of virus and even if only 10% of it is infectious, you still got a hundred thousand virions. So you can emit huge amounts of viruses. So this kind of thing is that small particle aerosols which can get down into the lungs are expanded means of transmission. However, it can also survive on surfaces so you can pick it up from surfaces. It doesn’t survive for very long, but if somebody puts their hand over their nose, sneezes, and puts it on the door and then you push the door immediately afterwards, you can pick it up. So you can pick this up from phone lines, i.e. from surfaces in the environment not for very long. It’s an envelope virus. It is not terribly stable envelope virus. It is very easy to inactivate remember, because it’s enveloped, things that affect lipids can easily inactivate it on surfaces, so you can easily wipe surfaces and get rid of it with ethanol-containing detergent-containing wipes, but you can also pick it up from surfaces if they haven’t been cleansed. So one thing is if we have serious pandemic is hand washing, cleaning surfaces can be an important part in controlling the spread as well as good nasal hygiene. So you either breathe it in or maybe you touch a surface and then touch your nose and start off the whole process, so not touching your nose is also an important part as I say, nasal hygiene both from the way out and the way in.
It has a pretty brief incubation period. This virus grows very rapidly as do many viruses, but it grows in the respiratory tracts. The symptoms come from where it initially grows so this is a very rapid procedure. So it grows very rapidly and you start getting the symptoms within a day or two of the original infection and you start shutting the virus at the same time period. So this is a very quick rapid thing. Now, I am not going to quiz you on the exams as to whether it is 18 hours or 72 hours, 96 hours, but what is important to know with these viruses is whether the symptomatology is very rapid or it takes weeks to develop, because if it’s very rapid, you haven’t activated the specific immune system. So initial events here are going to involve nonspecific immunity, whereas if it’s a slow processes, we’ll see with things like mumps and measles, very often, the symptoms are the consequence of the specific immune system responding.
So the symptoms you see are often after the viruses actually replicated the peak replication, because it’s your response that causes you to feel ill, good thing because you clear the virus, but you don’t feel so good at the time, but here, this is a very early response, so you wouldn’t have gotten the specific immune system activated. You won’t have cytotoxic T cells. you won’t have antibodies in this time period, as I say, you should [indiscernible 00:11:32], and this is just… this is actually a ferret because it turns out ferrets suffer from flu and varies in the ways to humans, but this is similar to what you would see in the human, so if you look at the mucosa of a normal trachea, you’ve got all these nice epithelial cells with the cilia and they will be beating the mucus up that is secreted by the goblet cells up towards the environment so that they continually keep the lungs clean so you’ve got this mucosal ciliary elevator that is keeping the lungs clean, but look what happens in an infected trachea. You lose all these ciliary cells and they’re going to take a time to recover. So here’s a week later and they’re starting to recover.
So one of the things that’s a problem with the influenza is the epithelial cells are no longer having that mucus ciliary elevators so things can accumulate down in the lungs. You start getting some gaps in that protective layer and so one of the problems is that you’re going to be much more sensitive to secondary infection. So a lot of problems with influenza are the secondary infections as well as primary influenza, so what you get is decreased clearance and increased risk of bacterial infection. The virus tends to stay locally in the lungs. You don’t get a viremia or at least do any rarely get a viremia with influenza virus.
So how do we recover, and now they say we start our recovery before we’ve had time to really switch on this specific immune system. So a lot of the initial period, you actually start to control the virus by nonspecific side or nonspecific immune system, and one of the important components in influenza here is interferon, and we’ll go into that in more detail in a minute, so I will forget the moment about interferon, but interferon, what will protect against the disease getting out of control, but it doesn’t clear the virus. You’re still going to get a cell-mediated immune response and that will be involved in really tiding up the infection, and one of the things is that tissue repair can take quite some time, so the symptoms can be prolonged even after the virus is clean because you’ve got to clear it, you’ve got to repair the lung surface. So I said about interferon and this is where I have to change and become that dreaded thing, an immunologist or at least I’ve never become an immunologist but I have to talk about an aspect of interferon.
Okay. So interferon can be very important nonspecific immune defense against virus. It comes into play very quickly, and so what it can do is it can keep these viruses under control until you have time to develop the specific [arm 00:14:35] with the immune system and really come in. So if we look at a kind of typical virus, if you look at the days’ post infection and this is an approximate thing, what you will see is that the virus will replicate… in the case of influenza, it replicates early and rapidly and then it will fall off and the fall off is because there is some kind of host defense going on and if you look at the specific immune system, it doesn’t get activated for a few days later. The cytotoxic T cells tend to cover [indiscernible 00:15:11] and then finally, you get antibody production. So if we’re looking at the early few days of influenza, you’d take a lot longer to develop the antibody, the cytotoxic T cells were coming after a few days and start helping, but originally, one of the important, a couple of important hormones include the natural killer cells which can kill [indiscernible 00:15:34] the infected cells and interferon, and I really want to go at the moment into this interferon.
So as I said, this is a typical response to an acute virus infection, not just influenza, but influenza is an example of where it actually plays a really important role. So here, I’ve shown some happy cells that are just going about their life, but then one of these is going to get infected with a virus and initially, this will be a happy cell, but as the virus replicates, this cell is going to be killed, but one of the things is, that the cell senses that there’s virus in it and that apparently is frequently due to double-stranded RNA. I will comeback to that in a second. So it senses that the virus is present in it and as a result of that, there’s a response which involves the release of this protein, well it makes the message for this protein and then that’s translated in the cell and then the protein is released and the protein is interferon. So this interferon can now diffuse about and it will find receptors for interferon on the adjacent cells, binds to those receptors and starts a whole [poly 00:16:52] signals going on and those signals have many effects.
So there’s a whole part of genetic changes in these cells, gene expression changes in these cells as this interferon starts signaling, and it’s estimated there’s at least a couple of a hundred and probably more genes that change in their expression as a consequence of this interferon binding to this cell and so I’m not going to talk about all of those. We don’t even know what all of them are, but one thing that this changing gene expression does to these cells is it makes them resistant to virus. So they develop an antiviral state. So as time goes on, this cell will die because it wasn’t able to develop that antiviral state in time, but these cells, when the virus senses them, they will have this antiviral state, the virus won’t be able to replicate and will go into… in a minute to some of the mechanisms. The virus won’t be able to replicate and it’s not terribly stable, so after a few… I don’t know, overnight 24 hours of a relatively short period, this virus, if it doesn’t start replicating is going to get disposed of in the cytoplasm and it will no longer be infectious and then these cells will be free of the virus and that will be good. So this cell basically, it died but as a consequence of what it did, it protected the cells around it. So the virus will disappear from these cells and they will be able to go on with life as normal.
So this is very powerful stuff. One way to think of it is it’s kind of like Paul Revere’s ride. So the initial impacted cell around here said that the British are coming, the viruses are coming and it sent out its interferon message to tell the surrounding area that the British or the viruses, whichever you want are on their way. So it doesn’t necessarily state itself, but it does help the surrounding area to be safe.
So there are lots of types of interferon that cells produce and in terms of the virus infection, mainly, what I’m going to be talking about today are type 1 interferon which is interferon alpha and interferon beta. They have very similar effects but interferon alpha tends to be produced more by leukocytes and it’s a whole family of proteins and interferon beta tends to be produced more by fibroblasts and epithelial cells, but there’s not a clear cut difference but predominantly, alpha is produced by leukocytes and predominantly, beta is produced by other types of cells.
There is another type of interferon which is called type 2 or gamma interferon and it not tends to be produced by the immune system including activated T cells and natural killer cells, but as far as virus induction of interferon goes, they normally induce these initially. Okay. So what causes interferon alpha and beta to be induced? Viral infection especially RNA viruses and double stranded RNA and one of the reasons that we think viral infection tends to cause it is if you think back to the replication it matches, we said when you replicate your RNA, you have one strand which will call arbitrarily lots of strand, that is copied into [indiscernible 00:20:39], that is copied into Watson. There’s no other way to replicate your RNA other than copying it into a complimentary strand and then copying that back into the original strand, a few single stranded or making double strand RNA copies if you will, double stranded.
So what you find is that inevitably, if you’re an RNA virus, you’re going to have both strands in the cell and the lot of the complications of RNA virus replication that I haven’t gone into seem to be involved in finding mechanisms to try and keep those two strands which would hybridize and form double stranded RNA apart from each other, and that explains quite a lot of the nitty gritty that we haven’t gone into a virus replication, but one obvious point I pointed at you is the double strand RNA in the real virus family is always in nucleic capsids, because at least that keeps that protected away from this immune response system, but all of these viruses inevitably, some of these goes a little bit wrong when you’re producing this much RNA and you get double stranded RNA and cytoplasm.
If you think back to DNA viruses, I don’t know if it would be the typical example I gave you, but if you remember that, the early gene products were after… if you think back to that green and red picture, the early green products were being translated from one strand at early times and the late products were being translated from the other strand at late times. So again, you would have complimentary RNA, the late messages and the early messages will be able to hybridize to each other. So what you tend to get is a lot of these viruses produce double stranded RNA as a consequence of their replication. While they try and split these things into early and late and try and to keep… to have all sorts of mechanisms which stop the negative and the positive strands getting together, inevitably, they eventually do. So you get, double stranded RNA is commonly seen in virus infections, and certain bacterial components, things like lipopolysaccharide will also induce these interferons and this alpha and beta have very strong antiviral properties. Interferon gamma tends to be induced by things like antigens and mitogenic stimulation of lymphocytes. We said that’s the immune one.
So I’ve already said interferon produces many proteins in these target cells, many of which we don’t know and we don’t understand why they should introduce and antiviral or even antibacterial environment, but some of them we do and I’m going to focus on three in particular which are induced by interferon alpha and beta and these have strong antiviral properties. Okay. So here, we have interferon alpha and interferon beta, they bind to the cell surface to the interferon receptor and then they send off the messages to the genome and messenger RNAs but three proteins are made and this is a protein called 2-prime 5-prime oligo A synthetase, ribonuclease, and a protein kinase called protein kinase R. 2-prime 5-prime oligo A is rather like we have poly A tails at the end of our messengers and those consist of short stretches, the A which are linked together as a regular RNA by a 3-prime bi-prime linkage on the sugars. This is a similar short length shorter than our poly A tails so it’s called oligo, but it’s not linked 3-prime, it’s linked 2-prime, bi-prime rather than 3-prime, bi-prime… so it uses the other hydroxyl group on the ribose sugar to link it. But basically it’s just a little oligo nucleotide with an unusual length, and I’ll comeback to the importance of these in a minute.
So what does ribonuclease R do, it degrades messenger RNA, and what does protein kinase R do, it inhibits protein synthesis by inhibiting initiation of the ribosomes. So what happens is if you got a cell which is expressing these proteins, the message will be degraded and even if it’s still around, the ribosomes will be inhibited from binding to it to making proteins. So when these are fully activated, your message is being degraded, your proteins are not being synthesized. Now, these don’t distinguish between viral messages and host cell messages, so the host cell will also suffer from having its message degraded and its protein at synthesis being inhibited, but one of the things is that if this just last for a brief period of time, the host cell can frequently hold on whereas the virus, if it doesn’t get it putting in the cell will soon be degraded.
So the idea here is that you degrade all the RNAs and inhibit protein synthesis for a short period of time and the virus and now you switch back on and you’re okay, but basically, it’s toxic to the host cell and so one thing is these are not made as the active proteins because if they were made at the active proteins, you’d inhibit RNA… you’d inhibit RNA translation in all the cells that are affected by interferon and you’d also degrade all their message and that’s not going to be a good thing in the long term. So you only want this to be transiently expressed while the virus is dead, but when the virus hits the cell, you want to be ready to express it. You don’t want to have to make so you’ve made the message and translated it. So what happens is these proteins are made as inactive form, all three of them and then what happens is when a virus comes to you, you get double stranded RNA in itself and these are all activated directly or indirectly by double stranded RNA. So this 2-prime 5-prime oligo A synthetase is not active until there is some double stranded RNA in the cell. That is going to only occur when the virus. So it knows the virus is around, it’s made these proteins, but the virus isn’t actually going to activate this until it actually enters itself, and the similar thing for the protein kinase R. It is activated by double stranded RNA.
So as soon as you get double stranded RNA in the cell, this will become active and will inhibit protein synthesis. This will become active and it will make 2-prime 5-prime oligo A and the 2-prime 5-prime oligo A can now bind to the ribonuclease L which was made as an inactive form and activate it and then the messenger RNA will be degraded. So if we go back to the Paul Revere thing, if Paul Revere got there before the British troops and said, hey the British are coming, what you do is you get all the people in the right place, you get your arms, you set up… your ambushes whatever, you get ready, but you don’t start firing your bullets until the British actually arrive, because if you do that, it’s just crazy, you’re just going to kill each other. You’re not going to do any damage to the British and it’s just a waste of resources. So this is kind of like that. You’ve got everything ready to go, everything is in place, but you don’t actually let it go until you get the virus coming and then you let the double stranded RNA activates this and as I say, that type… this activation of the 2-prime 5-prime oligo A activates the ribonucleic, then you degrade the RNA, then you degrade the protein, and also you only express this for a limited amount of time because once the virus is gone, there’s no point in keeping on with this warfare and what you want to do is get back to normal life, so this tends to be a transient response. It’s made and after a relatively short time, it goes away. The interferon goes back down again. So most cells, you don’t normally express interferon in your cells so that you’re always prepared to react against viruses because this is potentially too dangerous.
So what you have is you usually just activate the interferon pathways when there’s a threat and then when the real thing arrives, these inactive proteins activate it and you really do the whole thing.
So many cells will survive this because as I say, they can hold on much longer than the virus, but in some cases, actually, the activation of these will actually kill the cell as well but the general attitude is if the cell dies, it’s not going to pass on the virus through other things so death may be preferable to passing the virus on. Any questions? Okay…
So these are just three of the proteins that these interferons activate. There are many more but this is the pathway that we particularly note about and what it does show is the way in which you have multistage control thing so that cells don’t just fire off randomly. They really wait until the situation is correct. So as I said, they are only made when needed, partly because of these toxic side effects.
So what else do interferons do? They… all types of interferons, alpha, beta, and gamma, increase MHC1 expression so that means that the antigens are much more efficiently presented into the cytotoxic T cells. They all activate natural killer cells so they improve the ability of your natural killer cells which of course are not part of the nonspecific immune system and react very quickly. They increase their ability to kill already infected cells. So this is an important part of the nonspecific immune system.
Interferon gamma has some different properties as well and it can also increase MHC2-type expression on the antigen presenting cells, so it actually increases and help the T cells as well and activates those or indirectly by improving antigen presentation, and it also increases the antiviral potential of macrophages. It increases what’s called the intrinsic antiviral state. Macrophage is sort of innately… viruses do not go well in macrophages. Macrophages tend to have some of these antiviral mechanisms being expressed, but in the presence of interferon gamma, those are up regulated.
Macrophages also have what is called extrinsic antiviral effects, in other words they can go and kill cells that are other cells, and so that is called their extrinsic activity and it increases these. So the macrophages become much more resistant to virus themselves and much more activated in terms of their other effect.
So interferons have got some therapeutic uses. They use this antivirals. You will hear about this in the hepatitis lectures next week. They can also be used for diseases in which activation of macrophages would be an advantage. In that case, you use interferon gamma. They have been used to try and improve some anti-tumor therapies and there has been some limited use of those. Currently, they are also being used in multiple sclerosis. They seem to have some positive effects there, but… but viruses can respond to these, so what you may find as viruses may actually interfere with the interferon system. They may block interferon binding, they may inhibit the function of those interferon-induced protein so they may inhibit that protein kinase R and they may inhibit the ribonuclease, they may inhibit natural killer’s function, they may interfere with MHC1 or MHC2 expressions so that those are actually down regulated rather than up regulated, they may block activation compliment. They may inhibit hepatosis.
The viruses have got mechanisms that may tend to overwrite some of these. Fortunately, [indiscernible 00:33:07] influenza does not seem to overcome the interferon response, advantage of the small virus, it doesn’t have too many genes to kind of fight back, but there are some disadvantages of interferons and one of those or several of those, they tend to cause elevated temperature, fever, they tend to make you feel pretty lousy, you get malaise, you feel very tired, and you frequently get muscle pain and if you think about these, these are relatively called the symptoms of influenza and it seems that many of the symptoms of influenza are actually due to the interferon. So next time you have influenza and you feel really grotty, you can at least blame the interferons which gets me back to influenza, but we will pick that up in the next lecture. | Translation - Russian
Целью данной лекции является закончить общий обзор генетических структур размножения вирусов и приступить к клинике вопроса. Есть ли вопросы перед началом лекции?
Начнем с вируса гриппа. Мы уже изучили его жизненный цикл и знаем, что это оболочечный вирус. Он содержит гемагглютинирующую нейраминидазу. Гликопротеины клетки встраиваются в оболочку вируса и видимы как торчащие из её поверхности ворсинки, отсюда термин «шипы».
«Грипп»
• Истинный грипп
o вирус гриппа А или В
o (вирус гриппа С – намного слабее)
• Фебрильные респираторные заболевания с системными симптомами, вызываемые многими микроорганизмами других типов и ошибочно называемые «гриппом»
Возбудителями истинного гриппа служат вирусы гриппа А или В, а также уже упоминавшийся вирус гриппа С, который хотя и вызывает заболевание, но протекает оно гораздо легче, поэтому не является основной темой данной лекции. Часто встречаются острые фебрильные состояния, сопровождаемые респираторными и системными симптомами; возбудителями этих заболеваний являются другие микроорганизмы – вирусы и бактерии - но их тоже ошибочно причисляют к «гриппу». Итак, понятно, что термин «грипп» имеет весьма широкое толкование, но в данной лекции мы сосредоточимся на вирусе истинного гриппа.
Перед вами информационная сводка Департамента Охраны Общественного Здоровья и Окружающей Среды (ДООЗОС) о заболеваемости гриппом – к сожалению, сведения на слайде устарели [1996-1997 гг.], а публикуются они не каждый год. Сведения основаны на анализе культур, полученных ДООЗОС штата Южная Каролина; предметом исследования было типирование культур – то есть определение типа вируса – был ли то вирус гриппа, и если да, то какого типа, А или В. Зимой 1996-97 года, как видите, многие культуры, отправленные на анализ по подозрению на вирус гриппа, не показали наличия истинного гриппа. Такая же картина наблюдается при анализе уровня заболеваемости прочими вирусными заболеваниями.
Образцы грипп-позитивных анализов начали поступать в том году в начале октября, их количество возросло к концу ноября, в декабре достигло высшей точки и затем пошло на спад. Собственно истинный грипп типа А пришел в том году поздно. Обычно эпидемия гриппа типа В не запаздывает относительно вируса А, но вот так сложилась конкретная эпидемическая картина в отдельно взятом году. Итак, мы видим, что истинный грипп – сезонное заболевание, доминирующее в зимние месяцы. Розовым цветом написано итальянское название типа заболеваемости – прошу прощения за возможные ошибки в произношении - malathia influenzae per le stelle, что в дословном переводе означает «заболеваемость гриппом в зависимости от созвездий», что следует понимать как сезонное заболевание, проявляющееся в такое время года, когда по небу проходят определенные созвездия.
Эффект пандемии гриппа
Смертность:
1918-19 «Испанский грипп» - 500 000 жертв в США
20 000 000 жертв в мировом масштабе
1957-58 «Азиатский грипп» - 70 000 жертв в США
Как видите, грипп по числу жертв имеет основания называться тяжелой пандемией. В общественном сознании, однако, укоренилось мнение о гриппе как о нетяжелом заболевании. Сегодня, конечно, уровень информированности населения значительно возрос, в особенности в связи с вероятной пандемией «птичьего гриппа». Но если взглянуть на смертность 1918 года, когда свирепствовал штамм «испанского гриппа», мы увидим, что он унес жизни 20 млн. человек в общемировом масштабе, а только по США от него погибло полмиллиона человек, многие из которых не были в группе риска по ослабленному здоровью, а напротив, были молодыми здоровыми взрослыми. А если принять во внимание плотность населения США на то время – точных данных я не знаю, но это было явно меньше 100 млн. человек, становится понятно, что пандемия гриппа несет с собой огромную волну заболеваемости с летальным исходом, так что эта болезнь по-настоящему тяжелая. К счастью, большинство штаммов вируса гриппа не так патогенны, как испанский грипп, но зимой 1958-59 года появился новый штамм, вызвавший тяжелую пандемию – по имеющимся сведениям ее жертвами стали 70 000 человек в США, хотя данные могут быть немного занижены.
Итак, пандемия гриппа – насущная проблема, но даже при отсутствии пандемии по США смертность от гриппа составляет 36 000 человек в год, что никак не сочетается с общественным мнением о гриппе как о несерьезном заболевании.
Эффект гриппа
В среднем по США по причине гриппа ежегодно регистрируется:
• 36 000 смертей в год
• 114 000 госпитализаций в год
Что интересно, чем больше центры по контролю и профилактике заболеваний исследуют грипп, тем выше растут показатели заболеваемости за счет того, что не всегда фиксируются реальные причины заболевания. Итак, с развитием диагностических методик повышаются показатели заболеваемости.
Эффект гриппа
Возможные факторы отмечаемого возрастания показателей
заболеваемости и смертности от гриппа
• старение населения
• увеличение продолжительности жизни пациентов с муковисцидозом
• увеличение подверженности риску токсического гриппа у новорожденных
• увеличение числа пациентов с ослабленным иммунитетом
В последнее время отмечается рост заболеваемости и смертности от гриппа. По каким причинам? Среди возможных факторов первым является увеличение количества пациентов пожилого возраста – когда вы начнете собственную практику, вы убедитесь, что на смену возросшей рождаемости идет гериатрический бум. Кроме того, существует ряд тяжелых хронических заболеваний, выживаемость больных при которых увеличилась; примером может служить возросшая продолжительность жизни пациентов с муковисцидозом, да и с некоторыми другими заболеваниями, повышающими предрасположенность к гриппу. Новорожденные, рожденные в среде населения со сниженным иммунитетом, также подвержены большему риску развития у них тяжелых форм гриппа. Итак, среди населения возрастает восприимчивость к гриппу.
Ортомиксовирусы
• плеоморфные
• вирус гриппа типов А,В и С
• фебрильные респираторные заболевания с системными симптомами
Давайте посмотрим на эти вирусы. Они плеоморфны, то есть, как вам известно из прошлой лекции, при наблюдении под электронным микроскопом они могут различаться по форме, быть не только сферическими. Вирусы могут напоминать шнур, или пустой пластиковый пакет, поскольку здесь у них есть возможность для изменения формы. У таких вирусов существует три серозных типа (об этом я расскажу чуть позже), и все они вызывают фебрильные респираторные расстройства с системными симптомами.
Схема строения ортомиксовирусов
В прошлой лекции мы подробно рассмотрели строение ортомиксовирусов. особенно прошу запомнить гемагглютинин и нейраминидазу, поскольку именно они будут играть особую роль, когда мы будем изучать эпидемиологию. Обратите внимание на сегментированный геном, о котором мы уже говорили в прошлой лекции: этот сегментированный геном сигнализирует о возможности генетической рекомбинации, и это тоже будет важно для нас в аспекте эпидемиологии.
Когда дело доходит до определения типа гриппа, все типы А будут иметь одинаковые серологические свойства белков нуклеокапсидов и созревающих вирионов. Итак, серологически тип вируса зависит от типа нуклеокапсида и белка, упаковывающего созревший вирион.
«Внешние» белки, как мы потом убедимся в курсе эпидемиологии (я имею в виду гемагглютинин и нейраминидазу) гораздо более изменчивы. Поэтому серологические показатели гемагглютининов и нейраминидаз разных видов гриппа одного типа, скажем, А, могут различаться. Это помогает определить подтип вируса. Подтипами вируса мы подробно займемся на следующей лекции.
Распространение вируса гриппа
• аэрозольный путь – от 100 000 до 1 000 000 вирионов в капельке мокроты
• инкубация– от 18 до 72 часов
• контактно-бытовой путь
Как же распространяется вирус гриппа? Основной путь распространения – воздушно-капельный, путем вдыхания мельчайших частиц мокроты, зависающих в воздухе при кашле и чихании вирусоносителя. При чихании, если не принимать никаких гигиенических мер предосторожности, выделяется до миллиона вирионов в каждой капельке слюны, слизи и мокроты. Это очень высокая плотность, и даже если только 10% вируса было бы болезнетворно, все равно в организм попадали бы десятки тысяч вирионов. Причем капельки в аэрозоле настолько микроскопичны, что могут попадать напрямую в легкие, что повышает вероятность распространения вируса. Более того, вирус выживает и на поверхности, поэтому можно заразиться вирусом контактно-бытовым путем, «путем грязных рук». Выживаемость вируса вне организма непродолжительна, но если больной человек чихнет, прикрывая нос рукой, а затем этой рукой прикасается к дверной ручке – можно заразиться вирусом при немедленном контакте с ручкой. Таким образом, можно заразиться вирусом гриппа при пользовании одним и тем же телефонным аппаратом, если воспользоваться им сразу после вирусоносителя. Выживаемость вирусов на поверхности непродолжительна. Это оболочечный вирус. Он не очень стабилен, поэтому его легко инактивировать. Помните, что его легко удаляют жидкости, так что можно очистить поверхности от вируса, просто протерев их спиртосодержащим или мыльным раствором. Однако при несоблюдении гигиенических мер предосторожности риск заражения высок. Итак, вывод – при пандемиях гриппа особую значимость приобретают гигиена рук и носовой полости и регулярная влажная уборка помещений.
Итак, входные ворота инфекции – эпителий дыхательных путей. Мы его либо вдыхаем, либо касаемся поверхностно инфицированной рукой слизистой оболочки носа.
Инкубационный период довольно короткий – от 18 до 72 часов. Вирус бурно размножается в организме, и уже через день-другой после инфицирования появляются первые симптомы. Вы должны твердо знать: грипп – стремительная инфекция в плане симптоматики. Специфический иммунитет человека просто не успевает сформироваться при такой скорости развития заболевания, поэтому организму приходится использовать резервы неспецифического иммунного ответа, тогда как в случае реакции иммунной системы на «медленные» инфекции, типа свинки или кори, иммунный ответ будет специфическим. Симптомы, которые мы ощущаем при вирусных заболеваниях, начинаются при достижении вирусом пика ауторепродукции. Именно иммунный ответ организма заставляет нас чувствовать недомогание, так что яркие симптомы – это даже хорошо, ведь именно таким образом организм носителя пытается избавиться от вируса, сигнализируя об этой работе ухудшением общего самочувствия. Но инфекция эта стремительна, еще не успевает подготовиться специфическая иммунная система, нет цитотоксических Т-лимфоцитов, нет еще антител.
Перед вами цитологическая картина изменений в организме хорька. Оказывается, хорьки болеют гриппом и переносят это заболевание людям. Процессы аналогичны тем, которые происходят в организме человека. Посмотрите на слизистую оболочку трахеи в норме (картинка сверху) – вы видите ровные реснички эпителиальной ткани. Они передают слизь, вырабатываемую бокаловидными клетками, на поверхность, таким образом способствуя постоянному очищению легких. Теперь посмотрите, что происходит в трахее, пораженной вирусом гриппа (внизу слева). Продуцирующие слизь клетки угнетены, им потребуется время для восстановления. Теперь внимание на последнюю картинку (внизу справа). С момента заражения прошло 7 дней, и бокаловидные клетки начинают восстанавливаться.
Одним из основных симптомов гриппа является угнетение слизеподъемной активности эпителиальных клеток, а значит, защита легких уменьшается, инфицирование может проникать ниже по дыхательным путям. В системе образования слизи эпителия верхних дыхательных путей образуются бреши, и по этой причине организм становится гораздо более восприимчивым к вторичным инфекциям. Основной проблемой заболевания гриппом является присоединение вторичной инфекции наряду с существованием первичной, собственно вирусным заболеванием. Снижается защита от заражения нижних отделов дыхательных путей – повышается риск присоединения бактериальной инфекции.
• Сниженная очистка дыхательных путей
• Повышение риска присоединения бактериальной инфекции
• Виремия – в редких случаях
Сам вирус обычно локализуется в легких. Виремия при гриппе обычно не отмечается.
Выздоровление
• Интерферон – побочные эффекты включают в себя:
o лихорадку, миалгию, утомляемость, недомогание
• Клеточный иммунный ответ
• Восстановление тканей (требует времени)
Теперь о том, как мы выздоравливаем. Кстати, стоит напомнить, что собственно выздоровление начинается с включением специфической иммунной системы. В начальной стадии заболевания в основном борьба с вирусом происходит за счет неспецифической иммунной системы. Одним из важных компонентом неспецифической иммунной системы является интерферон. Он не выводит вирус из организма, это функция клеточного иммунного ответа, который организму нужно подготовить. Еще один важный момент в том, что организму понадобится время для восстановления целостности тканей, поэтому симптомы могут продолжаться еще некоторое время после освобождения организма от вируса.
Иммунологическое отступление
Интерферон
Теперь поговорим об аспектах выздоровления с точки зрения иммунологии. Интерферон – очень важное неспецифическое средство иммунного ответа на вирусную атаку. Его функция – быстрое реагирование и контроль над размножением вируса с тем, чтобы обеспечить возможность организации специфического иммунного ответа. Посмотрим на типичный случай протекания вирусной инфекции, мы видим, что вначале вирус активно размножается, затем его концентрация падает благодаря определенной защите организма носителя, в то время как специфический иммунный ответ еще только формируется (он не вступает в действие на протяжении нескольких дней). Затем формируются специфические цитотоксические Т-лимфоциты и наконец, начинается производство антител. Если посмотреть на начальную стадию заболевания гриппом, нам бы понадобилось намного больше времени для образования антител, затем через пару дней после начала заболевания подоспели бы цитотоксические Т-лимфоциты, но вообще наиболее важные гормоны включают в себя натуральные клетки-киллеры (NK-клетки), убивающие инфицированные клетки, а также интерферон. Теперь обратимся к интерферону.
На слайде изображен график протекания типичной острой вирусной инфекции, не только гриппа, но грипп является прекрасной иллюстрацией заболевания, где интерферон играет очень значительную роль.
Я изобразила веселые клетки – они здоровы, все хорошо. В одну из них внедряется вирус. Сначала все по-прежнему хорошо, но по мере воспроизведения вируса клетка начнет умирать. Однако клетка чувствует, что в нее внедрился вирус (как правило, это происходит за счет двухцепочечной РНК). Я сейчас объясню в деталях. Итак, клетка чувствует присутствие в себе вируса, реагируя на это высвобождением этого белка, который называется интерферон. Этот интерферон рассеивается вокруг и находит рецепторы интерферона в окружающих клетках, связывается с этими рецепторами и начинает посылать особые сигналы, которые производят сложный эффект.
Иными словами, в окружающих клетках происходит комплекс изменений генного выражения после того, как они приняли сигнал от интерферона первой клетки. Достоверно неизвестно, но по меньшей мере несколько сотен генов меняют выражение вследствие связывания интерферона с этими клетками, хотя не это сегодня нас интересует. Нам даже неизвестны пока все гены, которые меняют выражение, но главным эффектом этого процесса становится то, что окружающие клетки становятся устойчивыми к вирусу! У них развивается противовирусное свойство. Конечно, первая клетка со временем погибнет, потому что она не успеет развить это свойство у себя, однако клетки с измененным генным выражением уже невосприимчивы к вирусу, а значит, вирус будет неспособен в них размножаться. Как вы помните, вирус гриппа нестоек, а значит, в пределах 24 часов он будет выведен в цитоплазму и белее не будет опасным. Значит, клетки освободились от вируса, а это хорошо. Первая зараженная клетка погибла, но в результате того, что она высвободила интерферон, спаслись от гибели остальные клетки. Они освободились от вируса и могут продолжать нормальную жизнедеятельность.
Итак, интерферон – это очень мощный механизм активации неспецифического иммунитета. Процессы, происходящие в первой зараженной клетке, напоминают подвиг Пола Ревера [герой американской революции, символ самопожертвования во имя нации – прим.пер.]. Первая инфицированная клетка сообщает: «Британцы, то есть вирусы, идут!» путем посылания сообщения посредством высвобождения интерферона. Она вероятнее всего не спасется сама, но зато спасет окружающие клетки.
Типы интерферона
• Тип 1
o альфа-интерферон (лейкоцитарный интерферон, около 20 соотносящихся белков)
лейкоциты и т.д.
o бета-интерферон (фибробластный интерферон)
фибробласты, эпителиальные клетки и т.д.
• Тип 2
o гамма-интерферон (иммунный интерферон)
определенные активированные Т-клетки, натуральные клетки-киллеры (NK-клетки)
Существует несколько типов интерферона, производимого клетками. В условиях вирусной атаки вырабатывается альфа- и бета-интерферон. Разница между ними нечеткая – в основном то, что альфа-интерферон вырабатывается лейкоцитами (целая семья белков), а бета-интерферон вырабатывается фибробластами и эпителиальными клетками. Кроме того, есть еще второй тип интерферона, гамма-интерферон. Хотя он называется иммунным интерфероном, он не вырабатывается иммунной системой человека, включая активированные Т-лимфоциты и NK-клетки, но после того, как происходит выброс интерферона в связи с вирусной атакой, индуцируется производство интерферона второго типа.
Индукция интерферона
• Альфа- и бета-интерфероны
o вирусные инфекции (особенно РНК-вирусы), двухцепочечная РНК, некоторые бактериальные компоненты
• Гамма-интерферон
o антигены, митогенетическая стимуляция лейкоцитов
Что вызывает выработку альфа- и бета-интерферонов? Вирусная инфекция, особенно РНК-вирусы и вирусы с двухцепочечной РНК. Одна из причин того, что мы так считаем – в том, что когда происходит репликация вируса, одна цепочка РНК произвольно вызывает образование многих цепочек, затем по правилу дополнения Ватсона-Крика они дублируются. Нет других способов реплицировать РНК, кроме как скопировав ее в виде дополнительной цепочки, а затем скопировав обратно в исходную цепочку, получая таким образом несколько одноцепочечных РНК или двухцепочечную.
Обе цепочки РНК-вируса заняты в клетке. Задача вируса заключается в том, чтобы найти механизмы сохранения этих двух цепочек во время гибридизации и формирования двухцепочечной РНК независимо друг от друга. Двухцепочечные РНК-вирусы являются истинными представителями семейства вирусов, покрытых нуклеокапсидами, что обеспечивает защиту их от воздействия иммунного ответа организма носителя. Но в процессе массированного воспроизводства РНК так или иначе получается двухцепочечная РНК и цитоплазма.
Если вспомнить ДНК-вирусы, то ранние продукты переводились из одной цепочки на начальной стадии репликации, а зрелые продукты переводились из другой цепочки на конечных стадиях. И опять появляется вспомогательная цепочка РНК, а зрелые и новые единицы генетического кода могут совершать гибридизацию. Итак, многие вирусы вследствие процесса репликации производят двухцепочечную РНК. Поэтому при вирусных инфекциях обнаруживаются двухцепочечные РНК, и некоторые бактериальные компоненты, липополисахариды, также индуцируют эти интерфероны, а альфа- и бета-интерфероны обладают мощным противовирусным действием. Гамма-интерферон индуцируется антигенами и митогенетической стимуляцией лейкоцитов. Мы назвали его иммунным интерфероном.
Интерферон
• индуцирует синтез различных белков в клетках-мишенях
• последствия его действия полностью еще не изучены
Как уже было сказано, интерферон производит многие белки в клетках-мишенях, многие из них нам неизвестны, а действие многих еще не изучено. Однако известны три основные последствия интерферона альфа- и бета-типа, тех самых, у которых есть сильное противовирусное свойство.
Итак, есть интерферон альфа и бета, они связываются с клеточной поверхностью интерферон-рецептора и рассылают сообщение геномам и матричным РНК, но ведь производятся эти три белка: белок 2прим-5прим-олигоА-синтетаза, белок рибонуклеаза и белок протеинкиназа R. У 2прим-5прим-олигоА-синтетазы имеются множественные А-хвосты на конце мессенджеров, а они состоят из коротких отрезков А, которые соединены между собой по типу обычной РНК с помощью 3прим-2прим-связи на сахарах. Это обычная короткая связь, короче, чем А-связь, поэтому она называется «олиго», но она присоединена не с помощью 3-прим, а 2-прим. Итак, она использует другую гидроксильную группу на сахаре рибозы для образования связи. Но вообще-то это просто небольшой олигонуклеотид с необычной длиной, а о его важности я расскажу чуть позже.
Действие рибонуклеазы R заключается в разрушении матричной РНК, а протеинкиназа R ингибирует синтез белка путем ингибирования инициации рибосом. Значит, что происходит, если имеется клетка, выделяющая такие белки? Сообщение будет подавлено и, даже если оно и дойдет до адресата, рибосомы ингибированы от образования связей для производства белка. Когда этот механизм вступает в силу, сообщение пропадает, и белки не синтезируются. Он не делает различия между сообщениями вируса и клеток хозяина, так что клетки-хозяева тоже пострадают от подавления своих сообщений и ингибирования синтеза белков. Но важно то, что длится этот процесс недолго, и клетки-хозяева выживают, а вирус, если ему так и не удастся внедриться в клетку, вскоре погибает.
Смысл в том, что подавляются все матричные РНК и ингибируется синтез белков на короткий отрезок времени, вирус погибает, и затем все механизмы включаются опять. Но вообще-то этот механизм оказывает токсическое воздействие на клетку-хозяина. Поэтому данные белки не являются активными белками, потому что в противном случае они бы ингибировали РНК во всех клетках, подвергающихся действию интерферона, и блокировали бы все сообщения между клетками, что при долговременном воздействии привело бы к плачевным результатам. Поэтому важно, чтобы данный механизм включался кратковременно, когда вирус погибает, и был всегда наготове на случай вирусной атаки. Нет необходимости постоянно передавать одно и то же, сообщение передано и принято. Эти белки имеют неактивную форму. В момент вирусной атаки клетка принимает в себя двойную РНК и это активирует, прямо или косвенно, кратковременное действие данных белков. Это механизм опознания вируса, и запускается действие этих белков одновременно с внедрением в клетку-хозяина двухцепочечной РНК вируса.
Итак, когда в клетке обнаруживается двухцепочечная РНК, активируется защитный механизм и прекращается синтез белка. Если проложать аналогию с Полом Ревером, то его заслуга не в том, что он всех переполошил, а в том, что заблаговременно предупредил о начинающемся вторжении британцев. Если бы революционные войска сразу же ополчились и начали стрелять, британцам от этого никакого урона бы не было – американцы бы просто убили друг друга сами. Поэтому функция того, кто приносит сообщение о вторжении – заставить остальных подготовиться к отпору и ждать собственно вторжения, а не сразу ответить массированной атакой: это бесполезный расход ресурса. Действие интерферона происходит по той же схеме. Он приносит другим клеткам сообщение о вирусной атаке, они подготовились и ждут вторжения, а когда двойная цепочка РНК внедряется в клетку, запускается весь механизм: 2прим-3прим-олигоА активирует РНК, затем блокирует ее сообщения, затем прекращается синтез белков. Все это происходит недолго, потому что как только вирус погибает, нет смысла продолжать военные действия, а нужно возвращаться к нормальной жизни. Так что это транзиторный ответ. По истечении относительно короткого периода он прекращается. Уровень интерферона снижается. Так что вообще-то наши клетки не производят интерферон в норме, но держат возможности его синтеза про запас на случай быстрого реагирования на вирусную атаку, поскольку потенциальные последствия вирусной атаки очень опасны.
Обычно клетки просто активируют интерфероновые пути при сообщении об угрозе вирусной атаки, а когда начинается массированная атака организма вирусом, инактивные белки первичной иммунной реакции активируются, и запускается механизм защиты.
Многие клетки переживут такое кратковременное «военное положение», потому что их выживаемость выше, чем у вируса. Однако в отдельных случаях клетка погибает, хотя принцип здесь следующий: лучше гибель клетки, чем захват вирусом организма. Есть вопросы? Хорошо.
На слайде перечислены лишь три белка, действие которых нам известно, а вообще-то их гораздо больше. Важно здесь объяснение причин, по которым неспецифический иммунитет дает свою симптоматику тоже не сразу: нужно подпустить врага поближе, и потом, будучи во всеоружии, ударить и победить его.
Интерфероны вырабатываются ТОЛЬКО тогда, когда они необходимы. Отчасти по причине их побочных токсических эффектов.
Прочие эффекты интерферонов
Все типы интерферонов
• Повышение выраженности главного комплекса гистосовместимости 1
o цитотоксические Т-клетки
• Активация NK-клеток
o способны убивать зараженные вирусом клетки
Гамма-интерферон
o Повышение выраженности главного комплекса гистосовместимости 2 в клетках, содержащих антиген
o Т-хелперы
• Повышение противовирусного потенциала макрофагов
o внутренний
o внешний
Что еще делают интерфероны? Все типы интерферонов повышают выражение главного комплекса гистосовместимости, иными словами, антигены представляются цитотоксическим Т-лимфатическим клеткам более эффективно. Также все типы интерферонов активируют натуральные клетки-киллеры, которые не являются частью неспецифической иммунной системы и обладают способностью быстрого реагирования. В результате повышается способность NK-клеток убивать уже зараженные вирусом клетки. Итак, интерфероны – важнейшая составляющая неспецифической иммунной системы.
Гамма-интерферон, кроме того, обладает дополнительными свойствами. Он способен повышать выраженность главного комплекса гистосовместимости 2 в клетках, содержащих антиген, так что уровень Т-хелперов повышается, и он также повышает противовирусный потенциал макрофагов, как внутренний, так и внешний. Внутренний противовирусный потенциал заключается в том, что вирусы плохо себя чувствуют в макрофагах. Гамма-интерферон регулирует эти изначально присущие макрофагам свойства. Кроме того, макрофаги обладают внешним противовирусным действием – то есть они могут целенаправленно убивать те или иные клетки, и данная активность тоже подвергается регуляции. Таким образом, макрофаги становятся более устойчивыми к собственно вирусу и приобретают повышенную активность.
Терапевтическое использование интерферона
o в качестве противовирусного средства
o например, альфа-интерферон сейчас одобрен как одно из средств при лечении некоторых острых и хронических случаев вируса гепатита С и хронического гепатита В
o как активатор макрофагов
o гамма-интерферон используется как лекарственное средство при лепроматозной лепре, лейшманиозе и токсоплазмозе
o противоопухолевое средство
o при лечении меланомы, саркомы Капози, хронического миелолейкоза
o рассеянный склероз
o бета-интерферон
Так что у интерферона есть некоторый терапевтический эффект. Его используют как противовирусное средство – лекции о гепатите вам еще предстоят. Его используют при лечении болезней, где активация макрофагов является предпочтительной, в этом случае используют гамма-интерферон. Его пытаются осторожно применять для улучшения противоопухолевой терапии. В настоящее время его также используют при лечении рассеянного склероза. Он дает положительные результаты, но на них может появиться вирусная реакция: вирусы могут блокировать связывание интерферона, ингибировать действие интерферон-инициированных белков, протеинкиназы R и рибонуклеазы, тормозить работу NK-клеток, влиять на выраженность главных комплексов гистосовместимости 1 и 2, заставляя их не повышаться, а понижаться, блокировать активацию комплемента, ингибировать апоптоз, и тому подобное.
Вирусы снабжены механизмами «перезаписи». К счастью, вирус гриппа пока не может преодолеть интерфероновый ответ, потому что у такого маленького вируса не так много для этого генов, и это одно из достоинств интерферона. Среди его недостатков – побочные эффекты в виде повышения температуры, лихорадки, недомогания, повышенной утомляемости, мышечной боли. Все вышеперечисленные симптомы принято считать симптомами гриппа, но многие из них, возможно, вызваны действием интерферона. Так что в следующий раз, когда заболеете гриппом и будете себя плохо чувствовать, вините в этом в этом интерферон, а не грипп, к рассмотрению которого мы вернемся в следующей лекции. | English to Russian: Цикл Кребса (отрывок мультимедийной лекции)
General field: Medical
Detailed field: Biology (-tech,-chem,micro-) | Source text - English
In the last step of our metabolism of carbohydrates we are going to consider today the tricarboxylic acid cycle (TCA), or the Krebs Cycle.
Now, if we look at the three stages of cellular respiration, we see that actually the first stage that we have gone through – that is glycolysis for Acetyl CoA production. We have already seen the breakdown of glucose to pyruvate. We will see now how pyruvate actually gets to Аcetyl СoA that then gets into the tricarboxylic acid cycle, which eventually leads to the production of carbon dioxide. And we have already considered the third step where we have electron transport and oxidative phosphorylation that leads to the production of ATP.
So these are actually the three stages of the production of cellular respiration, and if we consider the catabolic pathways of all the breakdown whether its amino acids or fatty acids or glucose, they ultimately lead to Acetyl CoA, which is the key component of TCA cycle that we will see.
So what happens is, that we have studied in glycolysis is: glucose is getting to pyruvate. Now the reverse of this is also possible in the process that is called gluconeogenesis. There, glucose is formed from pyruvate, it is not the exact reverse of the glycolysis steps but relatively, since it involves some of the similar enzymes, we do have the pyruvate getting back to the glucose. We also saw how the lactate is formed from the pyruvate, so we have lactate also getting to pyruvate, and amino acids have actually entry points at three points: it can get to pyruvate, you can get to Acetyl CoA, or you could get directly to TCA cycle, fatty acids getting to Acetyle CoA. OK?
So, we have considered so far the glucose breakdown to pyruvate.
Now, in general, we have these three overall steps, all of them produce ATP. Ok? That is our major concern in the production of energy. Production of energy in the form of ATP which is ultimately going to be used for the breakdown of this high energy phosphate want that is going to release a large amount of energy for our bodily functions.
So we have the first step glycolysis where from glucose we get 2 pyruvic acids molecules, here we have the Krebs Cycle that we are going to study right now, and the electron transport, that is also resulted in the production of ATP. So these are the three stages that we are going to have. Now, if you look at the two stages that have been mentioned – stage 2 and stage 3, the Krebs Cycle and the Electron Transport, they occur in the mitochondrion. Ok? (This is the picture of mitochondrion where you can recognize the inner falls called the cristae of the mitochondrion). And this, Glycolysis step, occurs in the cytosol of the cell. OK?
So, this mitochondrion is in the cell, the cytosol is where the glycolysis steps occur, and here we have, in the mitochondria, Krebs Cycle and Electron Transport. | Translation - Russian
В сегодняшней заключительной лекции нашего цикла, посвященного метаболизму углеводов, мы рассмотрим цикл трикарбоновых кислот, иначе называемый циклом Кребса.
[Слайд:
Три стадии клеточного дыхания:
Стадия 1. Гликолиз, приводящий к образованию из глюкозы ацетил-кофермента А. Ацетил-кофермент А также может образовываться из жирных кислот и аминокислот
Стадия 2. Окисление ацетил-кофермента А = цикл трикарбоновых кислот = образование истощенных электронов -транспортровщиков
Стадия 3. Транспорт электронов и окислительное фосфорилирование – окисление данных транспортировщиков и образование АТФ ]
Итак, посмотрим на три стадии клеточного дыхания. На уже изученной нами первой стадии мы видим гликолиз, ведущий к образованию ацетил -кофермента А. Мы уже подробно рассматривали расщепление глюкозы до пирувата. Теперь посмотрим, как пируват преобразуется в ацетил -кофермент А, который затем участвует в цикле трикарбоновых кислот, и наконец приводит к образованию углекислого газа (CO2).
Мы с вами также успели рассмотреть и третью стадию гликолиза, на которой происходит транспорт электронов и окислительное фосфорилирование, приводя к образованию аденозинтрифосфата (АТФ).
Итак, клеточное дыхание осуществляется трехступенчато,
[Слайд:
Катаболические пути
Гликоген →глюкоза → пируват →ацетил-коферментА → цикл трикарбоновых кислот
лактат → пируват
аминокислоты → (ацетил-коферментА) →пируват → цикл трикарбоновых кислот
жирные кислоты → ацетил-коферментА → пируват → цикл трикарбоновых кислот]
и если мы рассмотрим катаболические пути любого расщепления – будь то аминокислоты, жирные кислоты, или глюкоза, они все ведут к итоге к ацетил –коферменту А, основному субстрату цикла трикарбоновых кислот, который является темой данной лекции.
Итак, происходит следующее: как нам уже известно из предыдущих лекций, гликолиз представляет собой расщепление глюкозы до пирувата. Возможна также обратная реакция, и данный процесс носит название глюконеогенеза. Смотрите, вот так глюкоза образуется из пирувата; этот процесс не является обратным повторением шагов гликолиза, но благодаря участию в нем сходного набора ферментов из пирувата образуется глюкоза. Мы также рассматривали процесс расщепления лактозы до пирувата. Нам известно, что аминокислоты имеют три пути вхождения в реакцию расщепления: они могут преобразоваться в пируват, в ацетил-кофермент А , или войти прямиком в цикл трикарбоновых кислот. Что касается расщепления жирных кислот, они преобразуются в ацетил-кофермент А. Понятно?
Итак, на данный момент мы рассмотрели расщепление глюкозы до пирувата.
Итак, в общем плане мы видим три шага, каждый из которых в результате производит АТФ. Ясно? Ведь главная задача рассматриваемых процессов – производство энергии. Под производством энергии здесь мы понимаем синтез АТФ, которая будет использоваться как источник энергии для физиологических процессов организма.
Итак, первый шаг – это гликолиз, в процессе которого мы из глюкозы получаем две молекулы пировиноградной кислоты (ПВК), затем идет цикл Кребса, который мы и разберем в ходе лекции, и транспорт электронов, в результате которого тоже образуется АТФ. Вот те три стадии, которые нам предстоит изучить. И если вы обратите внимание на две вышеупомянутые стадии – вторую и третью, т.е. цикл Кребса и стадию транспорта электронов, вы увидите, что обе они происходят в митохондрии. Это понятно? (На слайде вы видите изображение митохондрии, у которой вы можете опознать вертикальные полоски – кристы).
А эта стадия - стадия гликолиза - имеет место в цитоплазме клетки. Ясно?
Итак, вот – митохондрия в клетке, вот цитоплазма, где происходит гликолиз, а вот здесь, в цитоплазме, происходит цикл Кребса и транспорт электронов. | English to Russian: Химиотерапевтически индуцированная кардиомиопатия
General field: Medical
Detailed field: Medical: Cardiology | Source text - English
http://videos.med.wisc.edu/videoInfo.php?videoid=7527
Steve Ewer: Good morning. I am Steve Ewer for those of you who do not know me. Thanks for coming to hear me speak this morning on a slightly off the beat in path topic. I would like to talk today about "Chemotherapy Related Cardiomyopathy" which is something I think cardiologist know a little bit about but it is something that interest me and I hope to convince you that we could probably do a better job of optimizing care for this unique group of patients. My goals today are to discuss the main player which is anthracycline cardiotoxicity but also trastuzumab which has a lot of interesting features including some interactions with anthracyclines and I just outlined an approach to these patients typically on the early end rather than after they have an ejection fraction of 20% and we know how to treat that pretty well but outcomes are poor and also to convince you that oncologists and cardiologists can work more closely together to optimize care for these patients. I won disclosure from Sanofi-Aventis but I will not be talking about any of their agents.
Here is the good news and it is that oncologists are doing a great job of treating cancer. Mortality rates have dropped quite a bit over the last 2 decades despite raising incidence. The other side of the coin is that cardiotoxicity is notoriously late finding and I mean this is going out to 12 years here and we are still seeing the curves diverge and putting those 2 together, it is a growing population of patients that we have to deal with. Some of the complications within this field are that the chemotherapeutic agents have a narrow therapeutic index given the nature of what they are suppose to do.
Cancer involves multi-organ systems and so does the treatment. Both oncologist and cardiologist treat older patients and that will become important and then we have individual pharmaceutical agents which have particular toxicities. We have interaction between these agents and then to complicate matters further, we have the interaction of radiation treatment that involves the heart. Just briefly, I am not going to focus on all these but here are some of the spectrums of cardiovascular toxicity that these agents can demonstrate. The first ischemia which is typically a vasospasm type of thing with capecitabine which is an oral agent people, especially those who have underlying coronary disease had significant risks for vasospasm. Some of the agents can cause arrhythmias such as arsenic with long QT. The aromatase inhibitors can cause dyslipidemia and it is still little unclear whether that involves a higher cardiac risk over the long term. Some agents can cause hypertension like Avastin and there is a hypotension reaction which is more of like a serum sickness type of reaction and some of the monoclonal antibodies were the cytokines themselves such as interleukin-2 and interferon can cause that. Treatment for that is general supportive and it is kind of treated like an allergy in the future and now I want to focus on of course is cardiomyopathy.
These are the drugs generally involved. The major important classes anthracyclines. Mitoxantrone is a related agent and then there are some of these others ones I am going to mention which cause a very different type of cardiomyopathy. This group here I am not going to spend a whole lot of time with but their role is that they caught as minimal cardiomyopathy alone but interactions which anthracycline to make it worse. So anthracyclines are effective against the broad spectrum of malignancies. They are anti-cancer mechanism involves intercalation into DNA, interaction with topoisomerase-II and DNA destruction. Doxorubicin is the prototypical agent which is the best studied. These are some of those cancers that are currently being treated with anthracyclines and the two most important are leukemia and lymphoma and breast cancer. The cardiotoxicity is felt to involve a different mechanism and now the important later on its -- the most likely mechanism involved the iron-dependent free radical generation with all the subsequent damage that goes on after that and the mitochondrial are particularly susceptible. I would like to say that this is somewhat controversial and that there are many other proposed mechanisms for the cardiotoxicity. Here are the few of them. One of involves DNA damage just like its oncologic mechanism, proteolysis of titin which is a structural sacromeric protein, alteration and calcium handling, suppression of transcription factors, and the accumulation of mitochondrial DNA mutations.
So on the pathologic level, what happens when hearts were exposed to anthracyclines, you get a lot of vacuole formation. The next step is myofibrillar disarray, eventually you get drop out and if it is severe, you will frank necrosis. This is a typical electron micrograph of a patient with serve stage disease and demonstrated by a lot of vacuolization. This is one the late stages where you have direct mild fibrillar damage. It is not typical to see how this would lead to cardiomyopathy. Why is the heart susceptible? Well, first of all, it is terminally differentiated tissue. It is post-mitotic and it handles necrosis less well but also it lacks the biochemical ability to handle free radicals including catalase and easily depleted glutathione peroxidase. So anthracycline cardiotoxicity use to separated into three distinct temporal patterns. The first was in acute phase. It was hours to days following infusion. It is associated with ECG changes, ectopy and A-Fib and sometimes nonsustained ventricular tachycardia who was felt to be a myo-pericarditis type injury and sometimes you got elevated biomarkers and for a long time, this was felt not to be necessarily related to the later more important cardiomyopathy however more recent information including this interesting study demonstrated that that is not probably not true. This is looking at troponin that was drawn either immediately after infusion or in the first few hours after infusion on the first dose of doxorubicin and troponins were positive and a significant number of these patients and those who had a positive troponin you know at 7 months. Seven months later demonstrated remarkably increase risk for cardiomyopathy. They had bigger end -diastolic volumes, remarkably bigger end –systolic volumes and of course, the EF is lower. So it does seem pretty clear that early effects of anthracyclines are connected to later cardiomyopathy.
So the subacute form is the one that we call care about. It involves LV dysfunction, you can have a clinical heart failure and it occurs anywhere between a few months after the first dose up to decades later. The late anthracycline cardiotoxicity is a more rare entity and it is more controversial. It typically occurs in children but in general, it is probably the same entity. It just reflects a different population that has a significant amount of cardiac reserve and when they developed subsequent insults later in life, it is brought out.
One of the classic clinical features of anthracycline cardiotoxicity is the cumulative dose relationships. So here is the cumulative dose of doxorubicin and the incidence of clinical heart failure and this red curve is the classic Von Hoff [10:20] curve which was discovered in the 1970s realizing that you had minimal cardiotoxicity at the early dose at lower doses but once you exceeded about 400 mg/m2, your risk went up exponentially and this data was later confirmed that the slightly lower cut off from a different group. And Von Hoff back at the time thought that generally a 5% risk of cardiomyopathy was generally acceptable and so he set and recommended a cut off of 450 mg/m2 to minimize the risk and given it this data, it is general thought to be 400 mg/m2. That is for a very long time, there was puzzling why there is this market threshold effect and we wondered with this threshold of damage or threshold of detection and I have already told you about that data with early troponins being associated with later cardiomyopathy that is after a single dose which is generally 50 or 60 mg/m2, immediately after infusion, you get the troponin which predicts cardiomyopathy 7 months later. But also helpful is data from biopsies. Keep in this 200 to 400 mg/m2 is a group of patients that is on average has a minimal risk of cardiomyopathy yet this biopsy grade of 1 is markedly abnormal, 0 is normal and by a time you get to a biopsy grade of 1, you have significant vacuolization and a little bit of myofibrillar drop out. So in a group that on average has minimal change in their ejection fraction, they had markedly abnormal cardiac biopsies and further data showed that biopsy's grade predicted later cardiomyopathy which is not surprising. So obviously, it is more likely to be a threshold for detection and that is a reflection of the fact that the heart has lots of reserves that the vasculature compensates and that it is long time before we see a drop in the EF which is a late finding. So this is a typical monitoring schedule for anthracycline. You check obviously before you start. You give 300 mg/m2 and check again and if you are going give anymore then you check every 1 to 2 cycles depending on their risk. And then you monitor them for a few years afterwards. I just want to put them out this out there. These are the published guidelines for childhood cancers and based on the age, how young the child was during treatment, how much cumulative anthracycline dose they got and whether or not they got radiation exposure affects how often you are suppose to check their ejection fraction and some of these are fairly aggressive. Every year, they need to be checked. So I think I have said most of this already but the decrease in the ejection fraction is a late finding. It is not useful for detecting early preclinical disease although if you see it early, it is an obvious warning sign to stop treatment. Biopsy is useful for predicting damage before you see an EF drop but it is invasive and impractical and we do not do it on a routine basis. So there is a search for different techniques that might be able to pick this up. I already mentioned the troponin which was useful though a lot of other Echo based parameters that were used especially diastolic function. Some of these -- these are all small studies and the data has not [indiscernible 14:59] it’s been mixed, but the ones that seems to show the best promise are Tissue Doppler isovolumic relaxation time, changes with the Dobutamine stress and then the troponin.
There is a downside to early detection. Early detection means stopping your anti-cancer therapy but preserving LV function or at least trying to. Obviously the downside is that you are going to have higher cancer mortality so this means to be balanced and need to have discussions with oncologists regarding overall benefits of the agents before we discount them because of their risk. So you know, just because we see slight change in some wacky echo parameter, we may not want to withhold treatment.
Risk factors for anthracycline cardiomyopathy are not surprising. They are older age although they are extremely young patients. Less than 1 year old are also at high risk. Any previous anthracycline exposure are obviously as I said a cumulative, hypertension, LVH, and basically any other structural heart disease and of course radiation that includes the heart, and generally that would be left sided breast cancer, lymphoma then involves chest radiation and patients that received total body radiation for bone marrow transplantation. Generally, anything that has damaged the heart previously or that increases the likely of augmenting damage with anthracycline exposure would be a risk factor and would just say that perhaps thinking of it or anything that might elevated or LVEDP could be thought of it as a risk factor. Treatment is same as for any other non-ischemic cardiomyopathy, ACE inhibitors, beta-blockers. Once you developed clinical heart failure with cardiomyopathy, any further anthracycline is completely contraindicated so prevention is better than treatment. What can we do to prevent it? Here are the lists of things. I only go through them. I -- first is obviously dose limitation. Here is that same curve I showed earlier. You know if you limit your dose to 240 mg/m2 which is a typical dose for treatment of breast cancer, you risk could be small for any given patient. A few will trickle through and developed toxicity but generally, you are pretty safe with that strategy. Another one is continuous infusion. Because the mechanisms of oncologic efficacy and cardiomyopathy are different, we can tease out their mechanisms and it turns out that the cardiotoxicity depends on peak plasma concentration whereas the antitumor effects are more than area under the curve or the cumulative dose. So the thought is if you could spread this out over a few days, you could markedly reduce the toxicity and this was obviously the case. This is not done much in clinical practice. It is inconvenient and generally if you stay below the 200 or 250 or 300 mg/m2, you can generally get by without doing this but this out here and it is an option, 24-hour infusion instead of the roughly infusion or even 48 hours. Once you get out to 96, it becomes impractical and other toxicities take over and it is dermatitis and things like that. Along the same line is liposomal delivery systems, it is basically the same idea. Deliver their drug over a long time and reduced the peak plasma concentration and it turns out that it also works and reduces the incidence of cardiotoxicity significantly. The oncologic efficacy appears to be preserved how ever there is a lot less data with the liposomal forms and they may have a different oncologic spectrum so for instance it is better with ovarian cancer and worst for sacromas. The main problem with this dose is that they are extraordinarily expensive.
Another option to prevent anthracycline cardiotoxicity is to use different anthracyclines. For instance, epirubicin is less cardiotoxic for the same oncologic equivalent dose. So that is another thing that can be done. In fact, you can make a chart of comparing different anthracyclines and related agents including the different dosing schedules and you can find an equivalent dose with regards to cardiotoxicity. So instead of limiting it to 450, you can give quite a bit more oncologic bang for the buck, with different administration or different agents.
Dexrazoxane is an interesting story. Because of the free radical mechanism of cardiotoxicity, a lot of different things have been tried particularly anti-oxidants and the ones that did not work were the things like vitamin E E, Coenzyme Q10 and N-acetylcysteine. Dexrazoxane did show affects though that work. Dexrazoxane is a key later similar to EDTA and it interferes with the ROS generation. This is data from their package insert clearly showing different incidence of heart failure. The problem is that there is one trial that showed that it was not had a different outcome as far as oncologic efficacy and that is drastically limited to its use and for now it is only approve for metastatic breast cancer patients who have already received 300 mg/m2 of doxorubicin and are planning to get more.
And the last one that I will talk about is ACE inhibition. Certainly this makes sense from a theoretical standpoint. This is a fairly small trial about a hundred patients in each arm but they looked at patients both that were troponin positive and troponin negative at the time of infusion and randomize them to ACE inhibitor or no ACE inhibitor and you can see on the ACE inhibitor group, there is absolutely no change in the ejection fraction to a year which is really remarkable change. Here patients with troponin positive and here the patients with troponin negative, both of those had at least some decreased in their ejection fraction and this was completely prevented with ACE inhibitor.
_______________________________________________________________________
I would like to switch gears now and talk about Herceptin or trastuzumab. This is the monoclonal antibody targeting the human epidermal growth factor receptor 2 otherwise known as HER-2. This is especially for breast cancer and more especially those breast cancers that over express the HER-2 antigen which is about a quarter of them. It has a very, very significant oncologic effect. You can see mortality reductions as high as 60% so very important agent for oncologists and of course HER-2 is express in cardiac myocytes. So the initial thought was that we should be very scared of this agent because it could have cardiotoxic effects then sure enough, this were just a brief schematic of the mechanism. Here is the HER-2 up there. There is ligand and the regulans that bind to the HER-2 dimer. You got autophosphorylation and activation of these pathways signaling pathways that regulate response to injury, survival, apoptosis, hypertrophy, etc. of the cardiac myocyte. And sure enough, when they did the first major trial with this agent which was in metastatic breast cancer, they saw a really dramatic rate of cardiac dysfunction almost 30% of folks had any cardiac dysfunction and class III to IV heart failure which is obviously severe, 1 in 5. So people were open arms about this and this was a big problem. There are some interesting features that when they look at electron micrographs from biopsies of these patients, they look great. Here is another study that shows a direction ejection fraction drop with trastuzumab but after holding it for a while, the ejection fractions improved, almost back to baseline if you gave additional trastuzumab, they did not seem too bothering that much. So they went on and did a bunch of trials with trastuzumab for adjuvant therapy and there are 6 or 7 trials over 10,000 patients were randomized to the trastuzumab arm and the incidence of class III to IV heart failure was much, much lower, 0% to 4. Ejection fraction drops greater than 10% or somewhere between 3% and 34% and they confirm that they were substantial reversibility and here is the amazing things that in all these 10,000 patients, there was one death that was due to cardiomyopathy and in the control arms, there were two so really no traumatic cardiotoxicity that was anything like we saw with anthracycline due of course had a terrible mortality.
So this slide to the sort of clinical distinction between these two entities, two different paradigms, doxorubicin lead to myocyte death whereas trastuzumab was more of myocyte dysfunction. Doxorubicin was cumulative dose related but trastuzumab was not. You could give additional trastuzumab and it would not necessarily mandate a decrease in ejection fraction. They marked ultrastructural changes with doxorubicin not so with trastuzumab and again the changes seem to be reversible.
Here is a typical monitoring schedule for trastuzumab. Trastuzumab is generally given anthracycline, now every you say pre-imposed anthracycline and then every 6 months during therapy and then for few years afterwards. The marked difference between the adjuvant data and the metastatic data led to the thought that there was synergy with anthracycline and Herceptin and this was just a schematic of anthracycline injury here with oxidative stress and all the bad things that go along with that. It is thought that this receptor ties and kinase pathway that Herceptin blocks would be protective against anthracycline cardiotoxicity so that if you interrupted this pathway with trastuzumab, you could set the heart out for further injury.
Another interesting feature when you tease out data from these adjuvant trials, well here is metastatic trial where they were given simultaneous, anthracycline and trastuzumab and we had a very, very high incidence of congestive heart failure. In these two trials, there is a 21 days separation between the [indiscernible 28:45] and anthracycline and the first dose of Herceptin and the incidence was much, much lower. The N9831 trial was at 60 days between the two agents and had a similar type of incidence of heart failure. The HERA had a 90 days separation between the agents and the incidence was as low as 0.6% and 1 final study the FinHer which is a smaller study and use a different anthracycline I think epirubicin but the interesting thing was the Herceptin was given before anthracycline and there is absolutely no incidence of heart failure.
So when should we as cardiologist recommend that the oncologist stop trastuzumab and that is a tricky question to answer because the mortality benefit at trastuzumab for an oncologic standpoint is tremendous and there is absolutely minimal long term serious morbidity or mortality from trastuzumab so do not be the one to have to stop it.
There are couple additional agents, newer agents that are related to trastuzumab that I wanted to talk about. One is Lapatinib which is an inhibitor of HER2 and EGF receptor, incidence of cardiomyopathy was about 1.6%. It was generally asymptomatic, reversible and there were no deaths reported. They use to cut off for 20% for the EF which is a little bit high so this number maybe a little higher than that. Generally, you can think of this agent as probably similar to trastuzumab.
Sunitinib is another tyosine kinase inhibitor. EF drop greater than 10% was 28% in one trial, incidence of clinical heart failure was 8% again it was reversible and there is a larger review underway that I think is going to suggest a much lower incidence. I think this agent is going to also turn out to do similar to the trastuzumab.
Imatinib is Gleevec Abl inhibitor used for CML in Philadelphia, chromosome positive ALL, symptoms of CHF happened in less than 2% and clearly attributable to Gleevec was 0.6%. This general was fluid retention in older patients with prior cardiac disease and did not seem to be big player.
So what is the best way to treat these patients from an oncologic and cardiovascular standpoint? Here is the sort of traditional at least for breast cancer patients. You give bolus doxorubicin rapid infusion with a relatively conservative dosing try to stay away from the 400mg/m2 cut off. You monitor they LVEF closely and if you see a problem, withhold additional agents and then when things get bad at the every end, we involve cardiology. I would propose a more modern approach.
Let start with identifying high risk individuals, considering a more cardioprotective regimen, doing a different type of monitoring, treating early involving cardiology early and hopefully be able to prevent the cardiotoxicity and perhaps a lot of them to receive more of the anthracycline than they would otherwise received and so both maximize the oncologic benefit and minimize the cardiac toxicity.
So for all of those that have dozed off and want some bullet points here. Now this is my personal take on all the data. This is not all the evidence for this recommendation is solid by any means. These are just some points that I would think of I had this patient in front of me. First one is like I said identify the higher risk group which is older folks, hypertension, LVF, valvular disease, or any different kind of cardiomyopathy and prior anthracycline or radiation exposure. Select those groups out for a different type of treatment plan. First make sure their hemodynamics are optimized so blood pressure needs to be normalized prior their first dose of anthracycline, make sure their volume status is normalized. And then discussed with the oncologist, various different possible treatment regiments to see if any of them could be appropriate in your patient. Monitor this group more closely including just after the first or second dose for elevated troponin, have a very, very low of threshold for ACE inhibitor in fact that once, one study suggest that perhaps even treating all covers or at least the high risk group would be beneficial at preserving their EF, long term studies and larger studies have not been done but the data is pretty convincing. And then in the individual case of HER2 breast cancer, if you have a high risk patient, discuss with the oncologist perhaps delaying the trastuzumab for a little bit before, you know, after the anthracycline to give them a chance to recover from the anthracycline injury and also consider this group as different at front because one of you main goals is to keep them eligible for the trastuzumab which has a considerable oncologic benefit and if they get anthracycline and their EF is long at the end of treatment, Don’t miss out and that is actually quite an important point because in all of the studies that they did, the incidence of patients are excluded from the trials because they had an EF drop after anthracycline was not trivial. One last thought, this is the cardiac myocyte signaling transduction pathway and there is Herceptin up here. I also want to point out a bunch of the other agents that are currently undergoing investigation in cancer therapy. This problem maybe around for a little while so stay tuned. Thanks a lot. | Translation - Russian
Доброе утро. Давайте познакомимся: меня зовут Стив Юэр. Спасибо вам за то, что пришли сегодня на презентацию, посвященную теме, немного отклоняющейся от основного направления цикла. Сегодня я хотел бы поговорить о кардиомиопатии, связанной с химиотерапией. Думаю, кардиологам известна эта проблема, и, поскольку она является предметом моего научного интереса, я надеюсь, что смогу убедить вас в необходимости оптимизации лечения этой особой группы пациентов.
Цели доклада
• Обсуждение особенностей антрациклиновой кардиомиопатии
• Обсуждение трастузумаб-индуцированной кардиомиопатии, в том числе при химиотерапии с применением сочетания трастузумаба и антрациклинов
• Описание стратегии кардиологического ведения раковых больных, принимающих курс агрессивной химиотерапии
• Приведение доказательств в пользу интеграции усилий кардиологов и онкологов с целью оптимизации лечения раковых больных
Моя цель также состоит в обсуждении основной проблемы, то есть кардиотоксичности антрациклинов, а также поговорить о действии трастузумаба (у него обнаружены некоторые интересные свойства, в частности, в сочетании с антрациклинами). Обобщив опыт лечения таких больных, я пришел к выводу, что кардиомиопатия должна подвергаться скорейшему лечению, не дожидаясь того, чтобы фракция изгнания достигла 20% показателя. Тактика лечения кардиомиопатии известна, однако качественные его результаты по-прежнему невысоки. Поэтому я хотел бы доказать, что онкологи и кардиологи могут и должны интегрировать свою работу для оптимизации лечения таких пациентов.
Кстати оговорюсь, что в 2008 году я был удостоен премии фармацевтической компании Санофи-Авентис вне связи с лекарственными препаратами, обсуждаемыми в данной презентации. Сегодняшняя тема не будет связана ни с одним из препаратов данной фирмы.
График: «Смертность от рака молочной железы в Великобритании
в период с 1971 по 2006 годы»
Посмотрите: онкология делает заметные успехи в излечении рака. При возрастающей заболеваемости показатели смертности от рака груди значительно снизились.
График: «Кардиотоксичность как отдаленное последствие химиотерапии»
Другой стороной медали является то, что кардиотоксичность является распространенным отдаленным последствием химиотерапии. Проявления застойной сердечной недостаточности, наблюдаемые у пациентов, прошедших химиотерапию, достигают 12 лет. На графике мы видим расходящиеся кривые, совместив которые, мы получим растущее число пациентов, подлежащих лечению.
Общие положения
• Узкий терапевтический индекс противораковых лекарственных препаратов
• Мультисистемное вовлечение органов в опухолевый процесс и противоопухолевую терапию
• Основное кардиологическое заболевание (у пациентов пожилого возраста)
• Р | English to Russian: Кишечные атрезии: разработка новой гипотезы на материале клинических наблюдений в эпоху экспериментальной молекулярной биологии
General field: Medical
Detailed field: Biology (-tech,-chem,micro-) | Source text - English
http://videos.med.wisc.edu/videoInfo.php?videoid=5948
Peter Nichol: Thanks Danny. Now, I tend to speak really fast and I also tend to mumble so if you guys cannot hear me, let me know. I probably have given some variation of this talk, probably seven or eight times in the last six months. One of the nice things about switching institutions is that is that you actually have to shut down your lab for a while and really critically look at your data and think about it. And then as you do this, you start to see things you did not notice before. And, I kind of liken developing a hypothesis to being a sculpture and you start at a block of marble and you are continually refining them. I am not sure you ever really achieve perfection. So what I am going to do today, rather than blitz you with the whole bunch of scientific data and terms that most people here are not going to know. I am going to walk you through how I have evolved the hypothesis on intestinal atresia and how that has been sort of impacted by the advent of the molecular age and development of biology. So you see, a hundred years ago, all developmental biology was sort of done by histology, you know, this classic fields and also other stuff; but as we have evolved in terms of science, we now have the ability to selectively mutate genes in specific tissues which gives us a tremendous amount of power in molecularly dissecting some of these defects.
So before I get into that, I want you to give some definitions. Some of these are going to be way below your head, but the gut is the embryonic digestive tube, consisting of the foregut, the midgut, and the hindgut from which all endoderm derived organs arise including the esophagus, the lungs, the stomach, the duodenum, the pancreas, the liver, and the intestines. And the intestines, the hollow organ that originates from the gut, runs between the stomach and the anus and performs the task of digestion, absorption of nutrients, water, and bile, storage and evacuation of feces. Epithelial-mesenchymal interactions are kind of a hot catchword in research now, but it is essentially – what it means is you have two different principal tissues, like endoderm and mesoderm. They are signaling to each other and this occurring, as these tissues are forming a complex structure or organ. And the intestine requires epithelial-mesenchymal interactions from organogenesis throughout the lifetime of the individual. And then, this is my Etzo slides. This is my father-in-law, who is with Taylor, with my son, and he is an immigrant from Italy and he came here when he is 32 years old, and he likes to tell the story that I think illustrates how you can lose things in translation. And this little story goes, you know, when he came here, every week he send his mother $20. And then, a recession hit so he calls his mama. He said ma, I sent you my last $20. Etzo. Meaning that is all. And so, I do not want having questions at the end saying, Pete you got a great talk about the endoderm, but what about the epithelium? Because actually, those terms are interchangeable so I will interchange these words liberally and these words liberally; but essentially, for the purposes of this talk they mean the same thing.
So intestinal atresia is classically, as you know, are congenital obstruction in the intestine most often associated with loss of intestinal tissue and blood supply, and they are categorize based on severity ranging from a small web that exist in the middle of the intestinal lumen to this increasingly severe defects of loss of tissue and loss of mesentery. And they can occur anywhere throughout the intestine, and they can occur even in multiple regions of the intestine simultaneously. One of the types, I do not have up here, is a type 4 which is called the sausage – the link sausage defect where all these tiny little atresias in a row in as many as seven or eight of them in a single individual. So why study atresia though? Because, you know, we have a good surgical solution this is my other son, Alexandro. We have a good surgical solution for intestinal atresia. We really do. The incidence is only 1 in 5,000. And, the survival in these children is 93% and the ones who die generally do not succumb to defect as a result to intestinal atresia, but because you have other associated congenital anomalies that are more severe like heart disease.
So this is the reason why intestinal failure, which is a massive anatomical or functional loss of intestine in an individual, at the time when they limited capacity for new intestinal growth, and this leaves them with inadequate absorptive function of the intestine.
So the cause, if you have write this down for this patient’s, this IV nutritional loan is $500/day, the average approximately one hospitalization/year. Usually for a lying sepsis, a stay in the ICU would cost $140,000.
In 1998, a multi-visceral transplant, 1998, cost $219,000 for the initial admission and transplant. That does not account for all the readmissions for injection, and infection, and all the maintenance medications they need to be on.
So I believe intestinal atresias occur actually very early in intestinal development and during a period of very rapid growth of the intestines. So if you can understand the mechanisms which atresia occurs is going to provide insight into the early steps of intestinal growth which would be critical for developing regenerative therapies for patient’s who have short gut syndrome and that allows to get manage at things like stem cell technologies and tissue engineering, which people are now playing with, but we have not been able to sort of marry to this whole problem of short gut.
Because, through studying intestinal atresia, we will be able to – we could understand and recapitulate the developmental environment where the intestine has maximal intestinal growth and has meaningful growth. Meaning, when you have short gut, you do not need to grow more colon. You would be able to grow intestinal that actually can absorb nutrients. So we have to find a way to trick the intestine to doing that.
____________________________________________________________________________-
So the hypotheses for intestinal atresia are very longstanding; one is over a hundred years old. And the first one is on duodenal development and atresia formation. In normal duodenal development, the duodenum starts out as a hollow tube which is a single-layer of endoderm strung by a layer of mesoderm. And these tissues talk to each other and interact. And as they talk to each other, they start to differentiate. And the endoderm starts to become multilayer and columnar and it grows. It eventually occludes the lumen of the duodenum. And then, pockets start to form within this, what is called solid cord epithelial tissue. And after a couple of days, the duodenum recanalizes. And these are some sections from the Kyoto Embryo Collection. That was over the last year of November of human duodenums. You are going to see this meter several times throughout this talk, but these are Carnegie stages.
So this is after eight weeks in gestation. And this comparing mouse from human which are very similar in terms of Carnegie stage development. And by Carnegie stage 13, which is about 30 days of womb gestation or 11 days on mouse, as you already starting to see in human a multilayer epithelium here. And this progressively grows until it occludes. And I do not have a Carnegie stage 17 follow here, but by Carnegie stage 17 it has completely occluded the duodenum. By Carnegie stage 18, you see that this plug is formed and now these tiny pockets are starting forming which are going to eventually coalesce and reestablish the duodenal lumen. So that is the window which this plug forms.
__________________________
So Tandler hypothesize back in 1902 that what happens is that you are going to rest in this process and you fail to recanalize, and that is what results in duodenal atresia formation. So it was derived from observations in normal embryos and it occurs within a two-day period between day 42 and 44 in gestation, and so that is Carnegie stage 17.
The problem with his hypothesis is it does not really account for defects where you lose tissue. You can account for a mucosal web blocking the lumen, but the majority defects we see in the duodenum are not web-base defects. They are actually – they involve the loss of tissue and it has never been proven scientifically.
The other hypothesis is from Christian Barnard who long before he gained repute as the first person to transplant a human heart was – he was experimenting with dogs and he performed surgeries on dogs, about 12 pregnant dogs, about 12 days before they deliver on the pups. So he is doing, you know, this fetal surgery and not very successful. He only had about three survivors out of three or four liters, but he tied off the blood vessels very close to the intestinal lumen. And what he saw was, that when he did this, he developed a defect and the proximal bowel became dilated and the distal bowel became diminutive.
In one of the cases, they actually have sort of a V-shape defect and this is what led to three papers in the hypothesis that atresias are results of a vascular accident in utero [08:47]. So the problem with this is it is a surgical model. It is not a genetic model. So it is a phenocopy of a developmental event and there are a lot of models like this in the scientific literature and they do not necessarily recapitulate what is going on developmentally. Right now, there is major NIH study actually looking at myelomeningocele and they have been – that study is a clinical study based on a phenocopy, a surgical copy that was done in sheep, but they do not necessarily recapitulate development. And in humans, the problem with Barnard, he did this right before delivery.
We can detect this defect sometimes 20 weeks in gestation. So they are happening much earlier than when he would hypothesize these vascular defects to occur. And it does not explain web defects. If you look at web defects, the ones I have seen have excessive vasculature around the defect. But unfortunately, his hypothesis has permeated the thinking of number of congenital anomalies. So if you go to the Smith meeting every year, David Smith was a professor here and wrote a book called, A Recognizable Congenital Anomalies in Humans, and there is a meeting every year in his honor, and if you get up and start presenting on a defect, they are going to ask you whether this is vascular almost regardless of whatever the defect is.
So in confronting these hypotheses – this is the part of the talk I like to call, you know, tipping over the apple cart – I would be using the mouse model and the mouse is really nice because it recapitulates stage for stage most of developmental events in human. The duodenum and colon are both organized from endoderm and mesoderm just as in human and the timing of formation and differentiation of these structures is virtually identical that of a human. And I can say that personally because I wrote that both the embryo collection Kyoto, and I wrote it at the mouse embryos, and stage for stage are virtually identical. So this is the mouse duodenum and we look for a plug. That was the first thing we are going to look for in wild type animals. And we looked all with Carnegie stage 17, this plug should be occurring and you can see this duodenum.
This is actually a sagittal-cut duodenum, but the area right here is, this is a pancreatic bud coming off. This is the proximal duodenum – there is no plug. And we are not the first ones that note this. There is a publication on rat embryonic development that also shows there is no plug formation. So then we used an animal model, which has been published, to look more carefully. This animal model involves a mutation of an FGF receptor. Now the FGFs are a group 25 growth factors that are critical in development and a number of are going to be important regulating intestinal developments. When they bind to one of four different types of receptors, and these receptors – there are four genes, four receptor genes, but each gene can generate anywhere from two to eight different variations of a receptor. And the variations are created by switching out axons exchanging one for another and this affects the ability of these receptors to bind any of these ligands.
So the mutation we are looking at was an axon for the FGF receptor 2 and it was in the axon IIIB. And this receptor – this gene – this mutation, in order for it to be seen has to be, for the phenotype to come through for duodenum atresia and these other atresias these animals develop, both copies would have to be knocked out. So it is homozygous recessive. So these mice developed duodenal atresia 38% of the time. They develop a cecal atresia 100% of the time which is a defect we actually do not see in humans, and they develop a colonic atresia 100% of the time.
So what are these models – what does this model tell us right away about intestinal atresias? Well, first of all, this model is probably a good model because these embryos develop atresias in the regions human beings develop atresias, duodenum and colon. Second of all, they develop atresias in multiple locations simultaneously which argues – and one of them is the duodenum and one is the colon – which argues that there is a similar mechanism at work here causing the atresia and they occur without surgical manipulation so they really are an excellent entry point for studying both atresia formation and the development of the intestine. So what we wanted to know from this model first was, the time of duodenal formation in these embryos. Now, I have already shown you these mice normal do not form a plug.
So – but we want to know timing-wise whether the formation of the duodenal atresia in the mouse coincided with the formation of the plug in the human. And so we examine the morphology of the mouse, these mutants, as they are developing atresia, and by day 11.5, which is Carnegie stage 14, three stages before a human forms a plug in the duodenum, you already start to see changes in the mesoderm here around the epithelial tube at the duodenum proximally. So this would be the stomach, this is the distal duodenum, and this is what is going to become C-loop of the duodenum. About 24 hours later, I do not know how well you guys can see this, but the epithelial tube anterior proximally, and it starts again here distally, there is a waste of mesoderm here, but essentially, you have lost the epithelium by Carnegie stage 16. Again, this is proximal and this is distal, and this is your loop. So this atresia is not almost fully formed by Carnegie stage 16. And another eight hours later, and you have a complete atresia forming.
So in terms of developmental timing, I told you the mouse and human Carnegie stage, the Carnegie are almost identical. But in terms of the formation of this defect it happens much earlier than a plug would form in human.
So mice don’t form a plug, and it’s normal event in humans and the loss of epithelium is evident by Carnegie stage 16. Now in the human they form this up this core of epithelial tissue – a plug. So the epithelium never disappears in the human being, at least during normal development.
So what about that vascular hypothesis. Somebody else is thinking about – along the same lines we were which is that – this probably not correct, and they took this animal model that also develops this colonic atresias and cecal atresias and they did intercardiac injections of India Ink to look at the vasculature at the time these atresias were forming or before. And what they found was the vasculature was present, this is wild type animal, this is a mutant, this is the cecum, this is internal ileum, this the colon, this is your blood supply and this is your mutant animal and here is the internal ileum, this is colon, the cecum starting involute.
You can see the vasculature is present and I would say actually almost excessive in this region during this atresia formation, they also looked at the colon at the time before they really are over changes in the mesenchyme so this is a wild type colon, this is a mutant colon, this is day 11.5 or Carnegie stage 14 and the vasculature is identical. Then they looked at other events within the tissue of the colon and the cecum itself. They looked at things like proliferation and cell death, so looking at the cecum this is a wild type cecum, this is the epithelium and the cecum, they are looking specifically at the epithelium and they saw there is a robust amount of proliferation, what they call is the apical cap of the cecum, which is lost in these mutants. This is a day 12 before the cecal atresia really becomes obvious.
In the colon, they looked in the epithelium as well at day 10.5 so full day before… the ink injections into the heart of these embryos and they show that the epithelium here there is decreased proliferation and then they looked at cell death and these others – these all green specs here where cells are dying, there is an increased amount of cell death in these mutants at day 10.5. So there are leading events that are occurring, before we can even identify these atresias externally. That precede the changes in the vasculature. So reduced epithelial proliferation increased apoptosis. I think this is really suggesting that this hypothesis – this vascular hypothesis is probably not correct.
So the problem is what these models don’t tell us, I told you they are homozygote recesses, so they are knock out, these genes are absent from the beginning of conception forward in development. So you really cannot generate any kind of information of… regarding where they are required to be for normal development to proceed. And there is no information anyway on where the HGF receptor 23 B gene is expressed within the intestine itself, those experiments have never been done. And there are no downstream genes that have been identified as targets, that regulated by this receptor. So we really do not have any information on mechanism other than globally there is a decrease in proliferation and an increase in celled up. We really do not understand how this development sort of breaks down resulting in the atresia.
So with all that, I kind of went back to the drawing board and did a lot of thinking and looking at my… in my experience with atresias and I have to really start reframing my observations and throughout the rest of this talk, I am going to present how this hypothesis evolve and then the data from the animal models are starting to align with the things I am seeing clinically. So first of all, we all agree intestinal atresias can present anywhere throughout the intestine. And they can form simultaneously in several distinct anatomical regions. And they present with a range in severity but we never see the entire genesis of the intestines. These are segmental defects, okay? Why… well, probably because development of intestines are critically important thing. But there are other reasons why. It has to do with how intestine actually grows and organizes itself. Let me get to that in a minute.
The other thing that always kind of bothered me is the coil, in this type 3B atresias where you have this big mesentery gap is always in the distal half of the intestine beyond the atresia. In terms of reframing… our thinking the first two points that the intestinal atresias can present anywhere throughout the intestine and they can form simultaneously in multiple regions – the intestine at once really points to, this is the result of a disruption and a common genetic developmental program for the intestine. And the range in severity argues that the severity depends on the timing of the disruption in this common genetic program. The fact that we never see any genesis of the intestine and it is a segmental defect. I got to start talking a little bit now about developmental biology, but it really has to do with the linkage between the period when the intestine grows most rapidly and when the intestines are organizing themselves into distinct anatomical regions with distinct functions.
There is evidence of that occurring as early as Carnegie stage 15 or 16 in the mouse and the reason we know that is there are genes called Hox genes which are transcription factors and these transcription factors regulate the expression of other genes. They are programmatic regulators and so there is a series of Hox genes and if you knock them out you will lose internal ileum you will still have a gut too but you would not form internal ileum with an ileocecal valve. So they regulate this regional development. So these intestines obviously segmentally organize and these are segmental defects. So it tells us that this developmental program is probably accessed by distinct non-overlapping signaling pathways, that originally determine throughout the intestine and that are of stream of this common genetic program. That is why you do not see a total genesis of the intestine. Because there is multiple points of entry that are all different.
And then there is 3D coil… always distal to defect frequently large, there is frequently large amount of intestine distally and I have seen as much a meter and a half in some cases. So what does it tells us about timing and growth of the intestine. Well, I got to step back now again and talk a little bit about development of biology and take you back to medical school. But this whole idea of intestinal looping, intestinal looping is the first and most rapid phase of intestinal growth, where the intestine forms loops or coils in a proximal to distal fashion.
So I do not know if you guys… you remember when you were kids there is cool firecrackers called blacksnakes that you light and the blacksnake will sit there on the asphalt and burn this thing and kind of spiral off of it. That is kind of how the intestine grows. Only, your growth plate is going away from your duodenum and adding loops like this. So, that’s how it appears to the process of looping and coiling is occurring. This is occurring between the 5th and 12th week of gestation before the abdominal wall is actually closed. Where days 10 to 15.5 in the mouse.
This is also the period where you see segmental organization in the intestine occurring whereas being defined to specific anatomical regions. Massive loss of the intestine, after this window in time, in the neonate from [indiscernible 21:36] volvulus from the intestine they herniated out to gastroschisis defect and defect closing massive loss after this window in time is usually not recoverable. This kids have short gut and it is not fixable, they lose the capacity for new intestinal growth, so I am bringing you back to this whole idea of regenerative therapy where you can maximize growth in general meaningful growth.
It looks like to me that the intestine… that the atresia is occurring during that window. So the coil tells us that normally the intestine, this is my phone cord explanation, but normally the intestine is fixed dorsally in a linear fashion. It loops like this, but when you take away the dorsal fixation, so now you do not have this mesentery here. Intestine continues to grow, you end up with this coil. So, there is a large amount of coiled intestine, distal to the atresia which indicated progression or continuation of this looping growth of the intestine. This means that the atresia are occurring during this looping phase, right in the middle of where the meaningful maximum growth potential is.
So, to summarize this hypothesis that I now walked you through, atresia arise with disruption in the common genetic developmental program during the looping phase and intestinal development. Based on this hypothesis, we can predict the following: That the severity of an atresia is determined by the timing of the disruption in this developmental program and the disruptions in this program lead to ulcerations and epithelial-mesenchymal signaling which ultimately in atresia formation.
So, I am going to spend the rest of the time showing you the data from my animal models that fits in these hypothesis. So first, the severity of an atresia is determined by the timing of the disruption of this developmental program. Because of the advent of the molecular age, there are ways to actually test this. And we can control the timing of the mutation in the FGF receptor 23 B [23:28] and I am not going to get in how we do that but it is a very well established methodology and so I disrupted expression of this causing mutation in this gene at day 7, day 8, 8.5 and day 9 in gestation. This is what the embryos looked like in each of these stages. Day 7 this is the gut, there is no gut, it’s just this yellow layer right here – endoderm on the outside of this mouse embryo. By day 8 the gut is this blue tube, 8.5 and at this point the mouse embryo is turned. So it causes mutation and then I examined both the colon and the cecum for increasing or decreasing severity depending on the timing of when that mutation occurred.
And the colon as our experimental controls we used or knock out mice where the genes missing at the time of conception. And this is the small intestine coming down to this boundary region, which is the colon. This is all that is there, this is actually the cecum on this animal and this at term at birth.
They mutated this gene at day 7 we actually end up with small intestine and a fairly significant amount of colon. This is the cecum and if we do it at day 8.5 we end up with type 2 defect where this is the rectum, this is the colon and I am not sure how well you can see this but there is a small solid cord of interceding [24:43] tissue right here.
We looked at the cecum, we have already seen this, but the cecum in this non mutants where they lack the gene at conception becomes a mesenchymal bud that then dies. And this is just a cluster of dead cells, but if you mutate the gene at day 7 you have somewhat of a cecal bud here probably coming from the endoderm. By day 8 you start to see, not only this epithelial bud but here starting to organize and be surrounded by mesoderm that looks like bowel. But this process arrest, and if you go to day 8.5 you end up with a normal cecum.
So we can control the severity of the defect based on the timing of the mutation FGF receptor 23 B. There is evidence for this, both the colon and the cecum, now we are actually starting to look at the duodenum, doing those experiments. The second part of this hypothesis is that disruptions in this program lead to alterations in epithelial- mesenchymal signaling which ultimately lead to atresia formation. So we predicted that regarding the tissue requirements for FGF receptor 23 B that this receptor would be required to be in the endoderm and mutated in the endoderm for atresia 24. And this would disrupt the development of the intestine and disrupt the development of the adjacent mesoderm.
So why the endoderm? Why do we think the endoderm is a critical tissue where this gene is required, well the endoderm is critical for establishing the asymmetry body plan in all vertebrates. And virtually all tissue that comes in contact with the endoderm during developments want to be asymmetric with the exception of the ear which is also is composed of ectoderm and mesoderm. And this include the intestine which is of course asymmetric organ. So how do we mutate this just in the endoderm? Well, we used the… there is a… again, I am not going to get into this but there is a well established strategy we can selectively mutate genes and tissues by putting other genes that are going to mutate, that are going to make a protein and mutate those genes under the control of various promoters, so as opposed to a knock out animal where you have mutated the gene and all the tissues. So these would be the stomach, and intestine, the lungs and the heart. Here is your schematic where all the tissues are affected. We actually can selectively mutate it just in the endoderm. This inner layer of the intestine as seen here.
When we did that, we ended up with a colonic atresia, we ended the reverse where we caused a mutation in mesoderm, we do not see a colonic atresia. Curiously, it looks a lot like the real thing in humans. So, the next question was – are there changes in the mesoderm during or leading up to these events? So is there evidence for disruption in epithelial-mesenchymal signaling?
And the first thing we do is we just look at the morphology of the wild type and this conditional mutant colons and so this is your small intestine. Your intestine is looping and here is your colon, stomach is actually up here. Stomach is here, small intestine, here is your colon, you can see – this area between the broken lines and the airways. This colon is much thinner in this mutant, particularly in the mesoderm as opposed to this wild type embryo’s colon. And this is at day 12 in development.
So we looked at it even earlier just look at the histology and this is wild type colon transverse section through it. And this is a mutant colon, and again we only mutated this gene just in the endoderm. And you can see first of all they told, the service area here, cross section is decreased and actually went back and counted the number of cells per cross section area here and here. And the density of the cells here is reduced as well. So there is a reduced amount of mesenchyme which suggest the mutation of this gene in the endoderm, causes an effect on the adjacent mesoderm.
Next question we had is whether there was an effect on proliferation. So, for this experiment we took the wild types and the mutants inject them with the drug that gets taken out by the proliferating cells, and then you can use an antibody, just staining for the presence of that drug and you count the cells that are positive for stain. That would give you an idea of the number of the cells that are actually in the prolifery phase and when you counted the total number of cells in the mesoderm of this wild type colon, it range somewhere between 40% and 60%. So about 50% of these cells are proliferating, whereas the mutant and this is a day 12. Only 27% of these cells are proliferating. There is a significant reduction in the rate of proliferation in the mesoderm, even though you caused the mutation in the endoderm.
So, the mesenchyme is less dense, there is reduced proliferation in these mutants in the mesoderm. But what about gene expression? Because that really is sort of the smoking gun. If we are going to look for interactions between tissues and alterations and epithelial-mesenchymal signaling you need to see changes in the adjacent tissues, gene expression. So, we are interested in gene called FoxF1 and it’s a transcription factor. It’s like the Hox genes, it is expressed only in the mesoderm however. And it is critical in organizing the mesoderm. So it turns on the expression of other genes are important for the mesoderm to form the various layers of muscle and connective tissue and basement membranes.
We predicted that FoxF1 would be down regulated in the colons of this conditional mutants prior to atresia formation. So we actually looked the expression gene, we looked at the expression, RNA by technique called in situ hybridization. This is your stomach, this is your duodenum, this is your cecum, this is your colon, and this is a wild type animal at 12.5 days and you can see there is a pretty strong expression of FoxF1 throughout the entire colon and all the way down to the rectum. In the mutant, the colon appears shorter and the expression of FoxF1 is fairly robust up to the cecum and in to the rectum, but it’s missing right in the central area of the colon where the atresia formation starting to occur.
So, atresia formation requires mutation of FGF receptor 23 B and the endoderm. So we figured out the tissue requirement and this appears to disrupt epithelial-mesenchymal signaling during the formation of this defect. So, the very first part of this hypothesis which is the last thing we are going to talk about is that… hypothesize that the atresia arise from the disruption in a common genetic developmental program and I have not shown you any evidence that this is also going on in the duodenum or in the cecum. So, I am going to talk about that now, this is a section through an embryo 11.5 that has a mutation at FGF receptor 23 B. This is the stomach, this is the duodenum, this is a close up of the duodenum here. If you look at a wild type embryo and the angle of this section is sagittal whereas this is transverse. In a wild type embryo, you have a well-defined basement membrane. Clear boundary region, between the epithelium and the mesoderm here. The epithelial cells are long and columnar, their nuclei are relatively short, and the mutant, that membrane is not as well defined, these cells are more cuboidal. The ratio of the length of the nucleus to the cytoplasm is actually increased because they are cuboidal cells.
You would also notice that the mesoderm here is extremely well organized and tight and dense, whereas in these mutants it’s rather loose and not as well organized.
We see the same thing in the colon in these mutants. So this is wild type embryo at day 12, this is well defined basement membrane all the way around the epithelium. Again, these cells are columnar, the nuclei are short, and the mutant, this is the epithelial layer of the colon, that’s it. These small cuboidal cells, large nuclei, there is not a clear distinct boundary between the epithelium and the mesoderm. So the basement membrane starting to break down.
So you have reduced epithelial cell height, increased nuclear cytoplasmic ratio, cuboidal appearance, the cells in both of these models. The mesoderm is less dense, less organized, the basement membrane is thin, but again, what about gene expression. So we look at FoxF1 in the duodenum during atresia formation compared to wild type. So here is your wild type and the stomach is missing here, but this should be a proximal duodenum, right at the pylorus. We see this nice expression pattern of FoxF1 throughout the duodenum. In this one region where you are starting to form these atresias, this is down regulated in these mutants.
So, in summary, I hate summary slides, because I think there is nothing in science that is ever conclusive. But I am going to leave you with these series of questions. Are we on the right track here? And I will argue that we are. The old hypothesis have never been scientifically proven and we have to take a completely different look at this. And be naïve to think that with all the tools that are out there now scientifically as we start to pull a support that we are going to find the exact same thing that was predicted a hundred years ago. Is there enough evidence to refute the previous hypothesis? I will argue that we are not quite there yet, but we are getting close. Are we starting to substantiate our own hypothesis? And I would say yes we are. But the key to science is, this is all observational so far. The key to science is you make an observation and you cause a permutation and then you undo that permutation to prove that your permutation caused your effect. So what we are going to be doing next 2 or 3 years is trying to figure out what proteins are involved in the formation of these atresias and start giving them back in embryos forming atresias to try and rescue these phenol types.
Are we closer to understanding the overall mechanism here about intestine growing? I will argue we are. I would also tell you that I think the intestine, there are a lot of people starting gut, but most people are starting long pancreas, stomach, there is a real lack of investigators in early intestinal developments and if we are going to get on to finding regenerative therapies with people with short gut, that is a field that is going to have to grow.
So I would like thank [indiscernible 34:42] colleagues and surgeons which funded this. University of Wisconsin obviously. My collaborator in Utah Dr. Yukio Saggio, Koje Syoto who is the director of the Kyoto embryo collection and my undergrads who help me over the last 6 months. Ben Becker, Rodney Bentham, Anastasia Lopoken and Britney Rica and… that’s all. [applause] | Translation - Russian
Докладчик: Питер Ф. Никол, врач, доктор медицинских наук
Я имею привычку говорить очень быстро и порой неразборчиво, так что, если вам что-то будет непонятно, не стесняйтесь дать мне знать. С докладом на данную тему за последние полгода я выступал уже раз 7-8, поэтому внес в него некоторые изменения. Положительным моментом участия в выездных научных конференциях является тот фактор, что докладчик вынужден временно прерывать собственные исследования, что дает ему возможность критически оценить результаты, тщательно их обдумать. Это, в свою очередь, позволяет заметить то, что раньше оставалось вне сферы внимания. Для меня процесс создания гипотезы сравним с работой скульптора, когда тот берет кусок мрамора и постепенно отсекает все лишнее, не будучи уверенным в том, что когда-либо достигнет совершенства.
Сегодня я не собираюсь оглушать вас потоком результатов исследований и обилием научных терминов, которые большинству из вас незнакомы и не нужны; вместо этого я бы хотел провести вас по тому пути, который прошел я в процессе создания гипотезы о кишечных атрезиях, и как на этот процесс повлияло наступление эпохи экспериментальной молекулярной биологии.
Видите ли, сто лет назад весь объем экспериментальной работы в области биологии укладывался в рамки гистологии и прочих фундаментальных наук; по мере развития науки у нас появилась возможность вызывать избирательную мутацию генов в отдельных тканях, что дает нам огромную силу – возможность молекулярного исследования некоторых дефектов.
Перед тем, как перейти собственно к изложению сути, я бы хотел ввести некоторые определения, некоторые из которых могут показаться очевидными, но, тем не менее, они полезны.
Определения
• Пищеварительный тракт: первичная кишечная трубка состоит из передней, средней и задней кишки, из которых появляются все органы энтодермы между ротовой полостью и анусом.
• Кишечник: полый орган, развившийся из первичной кишечной трубки и расположенный на участке между желудком и анусом.
• Кишечник выполняет функции пищеварения, поглощения питательных веществ, воды и желчи, сбору и эвакуации фекалий.
Пищеварительный тракт развивается из первичной кишечной трубки, состоящей из передней, средней и задней кишки, из которых появляются все органы энтодермы, включая пищевод, легкие, желудок, двенадцатиперстная кишка, поджелудочная железа, печень, и кишечник. А кишечник – это полый орган, который развился из первичной кишечной трубки, расположен на участке между желудком и анусом, и выполняет функции пищеварения, поглощения питательных веществ, воды и желчи, сбору и эвакуации фекалий.
Определения
• Эпителиально-мезенхиальные (ЭМ) взаимодействия: обмен сигналами между двумя различными тканями в процессе формирования сложной структуры или органа
• Кишечник требует ЭМ-взаимодействий в органогенезе на протяжении всей жизни взрослого организма
o Определяет построение по осям A-P и C-V
Эпителиально-мезенхимальные взаимодействия сейчас являются популярной темой исследований. Суть в том, что имеется две различных основных ткани – энтодерма и мезодерма. Они обмениваются сигналами, и это происходит в процессе формирования сложной структуры или органа. В отличие от прочих органов, эпителиально-мезенхиальное взаимодействие в органогенезе кишечника необходимо на протяжении всей жизни человека.
• Энтодерма ↔ эпителий
• Мезодерма ↔ мезенхима
Не хочется, чтобы в конце лекции вы спросили меня: «Все по поводу энтодермы понятно, но как же эпителий?» Ведь на самом деле эти термины взаимозаменяемы, так что я буду пользоваться различными терминами, так как для нашей темы они означают примерно одно и то же.
Кишечные атрезии
• Врожденная кишечная непроходимость
o Обычно ассоциируется с дефектами тканеобразования и кровоснабжения
• Классифицируется по степени выраженности
• Могут встречаться на любом участке кишечника
• Могут иметь место на нескольких участках одновременно
Итак, кишечная атрезия – это врожденная непроходимость кишки, чаще всего связанная с дефектами тканеобразования и кровоснабжения, и классифицируемые по степени выраженности, начиная от слабовыраженной сеточки в середине просвета кишки, и продолжая по возрастающей степени серьезности нарушениями типа недостаточности тканей или брыжейки. Такие нарушения могут появляться на любом участке кишки и даже на нескольких участках сразу. Один из типов кишечных атрезий не попал в перечисление на слайде – это тип 4, иначе называемый типом сосисочной связки – он характеризуется целым рядом мелких атрезий – 7-8 подряд у одного больного.
Зачем изучать атрезии?
• Успешно поддаются хирургическому лечению
• Частотность заболевания 1:5000
• Выживаемость 93%
Итак, актуальность изучения атрезий заключается, во-первых, в том, что кишечная непроходимость успешно излечивается хирургическим путем, во-вторых, коэффициент заболеваемости всего 1 к 5000, и в-третьих, процент выживших после операции детей достигает 93%, а летальные послеоперационные исходы являются не столько последствиями хирургического вмешательства, сколько результатами имеющихся прочих серьезных аномалий, например, врожденных пороков сердца.
Кишечная недостаточность
• Обширная анатомическая дефективность или функциональная декомпенсация кишечника
• Ограничение репаративных способностей и замедление роста кишечника
• Снижение абсорбционной функции
Перед вами причины возникновения кишечной недостаточности, среди которых – обширная анатомическая потеря или функциональная декомпенсация кишечника пациента, сопровождаемая ограничением репаративной способности тканей, в результате чего возникает снижение абсорбционной функции кишечника.
Стоимость поддержания таких пациентов составляет:
• внутривенное питание – 500 долларов в день
• как минимум одна госпитализация в год (как правило, по поводу катетерного сепсиса) в отделение интенсивной терапии - 140 тысяч долларов
• стоимость мультивисцеральной трансплантации по данным 1998 года – 219 тысяч долларов за первичный прием и трансплантацию, без учета дополнительных госпитализаций на курс инъекций, по поводу инфекционных осложнений и проведения необходимой поддерживающей терапии.
Кишечные атрезии
• Вероятно, возникают на очень ранних этапах формирования кишечника:
o проникновение в суть ранних этапов формирования кишечника
o чрезвычайно важно для разработки регенеративной терапии
Итак, по моему мнению, кишечные атрезии появляются на очень ранних этапах формирования кишечника, а поэтому понимание процессов, которые происходят в организме на раннем этапе формирования кишечника, очень помогут при разработке регенеративной терапии для пациентов с синдромом укороченного кишечника. При этом можно и нужно использовать такие новые технологии, как лечение стволовыми клетками, тканевая инженерия и т.д., с которыми ученые сегодня лишь экспериментируют, а методика оказания существенной помощи больным с синдромом укороченного кишечника пока еще не разработана.
Кишечная недостаточность
• Использование технологии стволовых клеток
• Тканевая инженерия
• Требует суммировать опыт эволюционного окружения
o выяснить факторы, отвечающие за максимальный рост кишечника
o определить способы вызывать направленный рост
Изучать кишечные атрезии нужно еще и потому, что это потребует от нас обобщения знаний об эволюционном окружении кишечника в процессе его формирования: выяснения, в каких условиях кишечник растет быстрее всего, и определения способов повлиять на формирование определенных клеток нужным нам образом. Иными словами, при синдроме укороченного кишечника нет необходимости в наращивании прямой кишки, а необходимо нарастить такую кишку, за счет которой увеличилось бы всасывание питательных веществ. Так что нашей задачей является научиться заставлять кишечник самовосстанавливаться.
Гипотезы
• Нормальное развитие двенадцатиперстной кишки
Гипотезы происхождения кишечных атрезий разрабатываются уже давно; в частности, одной из них более 100 лет. Первая гипотеза, принадлежащая обращает внимание на процесс внутриутробного формирования двенадцатиперстной кишки. В норме двенадцатиперстная кишка зарождается в виде полой трубки из однослойной энтодермы, покрытой одним слоем мезодермы. В процессе взаимодействия ткани обмениваются сигналами, происходит дифференциация, в результате которой энтодерма становится многослойной, клетки приобретают колончатую форму, ткань активно растет, в определенный момент перекрывая просвет формирующейся кишки. Затем в эпителиальной ткани, устилающей кишку, образуются небольшие кармашки, которые впоследствии объединяются, в течение пары дней восстанавливая таким образом просвет.
На данном слайде вы видите Киотскую коллекцию эмбриональных срезов двенадцатиперстной кишки. На слайде проиллюстрированы стадии эмбрионального развития – «стадии Карнеги». Внизу, под снимком, таблица сравнения человеческого и мышиного эмбриона [верхняя строка – человек, нижняя – мышь – прим.пер.]: с применением стадий Карнеги их этапы развития сопоставимы. На 13 стадии Карнеги, что соответствует 30 дням развития человеческого эмбриона или 22 дням мышиного, на снимке видно, что у человеческого зародыша сформировался многослойный эпителий, который активно растет, в итоге закрывая просвет формирующейся кишки. К сожалению, здесь нет иллюстрации 17 стадии Карнеги, а именно к этому моменту он окончательно перекрывает просвет. На 18 стадии Карнеги сформирована пробка, а затем начинают образовываться кармашки, которые затем объединятся, в результате чего произойдет реканализация просвета двенадцатиперстной кишки. Вот так он выглядит [последний снимок внизу справа – прим.пер.]
Гипотеза Тендлера (1902 г.)
• Выведена из наблюдений за развитием нормального человеческого эмбриона
• Атрезия занимает двухдневный период
• Начинается на 17 стадии Карнеги (42 день беременности)
• Не объясняет дефекты, связанные с тканевой недостаточностью
• Не получила научного подтверждения
Тендлер вывел свою гипотезу в результате наблюдений за развитием нормальных эмбрионов человека. По сути, он предположил, что по каким-то причинам процесс нормального развития кишки приостанавливается в тот момент, когда в ее центре сформировалась эпителиальная пробка, а в результате реканализация не протекает нормальным образом, и появляется атрезия двенадцатиперстной кишки. Итак, данная гипотеза основана на наблюдениях за нормальным развитием кишечника человеческого эмбриона, рассматривает физиологическую атрезию, в норме занимающую двухдневный период, с 42 по 44 день гестации, и соответствует 17 стадии Карнеги.
Недостатком этой гипотезы является то, что она не объясняет тканевую недостаточность. Она описывает блокировку просвета кишки мембраноподобной слизистой пробкой, но по опыту мы знаем, что большинство случаев атрезий кишечника не являются дефектами слизистой: они чаще бывают связаны с тканевой недостаточностью. Так что первая из описываемых гипотез так и не получила научного подтверждения.
Гипотеза Барнарда
• Посвящена врожденной кишечной атрезии; основана на исследованиях ее причин
• Публикация в соавторстве Louw JH, Barnard CN в журнале «Ланцет» за ноябрь 1955 г.
• Производил операции на эмбрионах собак за 12 дней до их рождения
Вторая гипотеза принадлежит Кристиану Барнарду. Он опубликовал ее задолго до того, как стал известен в качестве первого хирурга, выполнившего пересадку сердца человеку. Он проводил серию экспериментов на собачьих эмбрионах – на материале 12 беременных собак операция проводилась за 12 дней до родов. Эта серия экспериментов оказалась не слишком удачной – выжило лишь три или четыре щенка из трех-четырех пометов.
Гипотеза сосудистой недостаточности Барнарда
Суть операции заключалась в перевязке кровеносных сосудов, расположенных вокруг просвета кишки. В результате образовывался дефект, при котором проксимальная кишка оказывалась увеличенной, а дистальная – уменьшенной. В некоторых случаях образовывался V-образный дефект, на основании чего было написано три исследования об атрезиях, образующихся в результате внутриутробной сосудистой недостаточности кишечника.
Недочеты гипотезы Барнарда
• Использование хирургической, а не генетической модели
• Наличие заметных дефектов развития кишечника человеческого эмбриона на 22 неделе гестации
• Не объясняет наличие мембраноподобных дефектов
• Оказала слишком сильное влияние на медицинское видение врожденных аномалий
Недостаток данной гипотезы в том, что она представляет собой хирургическую модель, а не генетическую. Это фенокопия эпизода эмбрионального развития, в медицинской литературе описано множество подобных моделей, и далеко не все они приходят к ясному выводу, что же именно вызывает нарушения развития. В настоящий момент научно-исследовательская группа Национальных институтов здравоохранения США проводит масштабное изучение миеломенингоцеле, и это исследование основано на фенокопии – хирургическом копировании на материале овец, и пока оно не объяснило причин развития заболевания. В случае с изучением атрезий проблема заключается в том, что Барнард проводил свои опыты на собаках непосредственно перед родами, а у человека изменения регистрируются уже на 20 неделе гестации. Следовательно, развиваются они еще раньше, и недостаточность кровоснабжения не могла еще образоваться в той степени, в которой она предполагается по гипотезе Барнарда. Кроме того, эта гипотеза не объясняет мембраноподобные дефекты. Если внимательно рассмотреть такой дефект, то вокруг аномальной мембраны всегда заметна избыточная сосудистая сеть. Но, к сожалению, гипотеза Барнарда слишком глубоко проникла в сознание медицинского сообщества, которое привыкло с ее помощью объяснять все врожденные аномалии. Если вы попадете на ежегодную встречу с профессором Смитом, бывшим здешним преподавателем, автором книги «Распознаваемые врожденные аномалии человека» и подготовите презентацию по какой-нибудь врожденной аномалии, вам сразу зададут вопрос, имеет ли данная аномалия сосудистую природу, почти не глядя на то, какая именно это аномалия.
Моделирование на животных
• Мышиная двенадцатиперстная кишка (Kaufman MH, «Атлас развития мыши», 2004 г.)
o формируется из энтодермы и мезодермы
o Хронологизация формирования и дифференциации сходна с данными этапами гестации человека
Итак, чтобы сопоставить вышеперечисленные гипотезы, я использую прием, который называю «внесение хаоса с целью добиться гармонии». Для этого нам послужит моделирование на мышах. В качестве моделей используются мыши потому, что это даст нам возможность обобщить большую часть сведений о процессах эмбрионального развития, стадии которых, как нам уже известно, сопоставимы с человеческими. Как двенадцатиперстная, так и ободочная кишка мыши формируются из энтодермы и мезодермы, точно так же, как и у человека. Могу сказать, что я провел собственное исследование по сопоставлению стадий развития на материале Киотской коллекции срезов человеческих эмбрионов и собственной коллекции мышиных эмбрионов, в результате чего получил вывод, что стадии развития совпадают. Хронологизация процессов формирования и дифференциации тканей фактически совпадают с человеческими по стадиям Карнеги.
Итак, на слайде – формирующаяся двенадцатиперстная кишка мыши, и мы ищем пробку, закрывающую просвет кишки. Это первый важный этап эмбрионального развития при исследовании нашей темы на материале диких животных. Мы ищем пробку в просвете двенадцатиперстной кишки на 17 стадии Карнеги. На слайде представлены сагиттальные срезы двенадцатиперстной кишки, рядом виден зачаток поджелудочной железы. Вот двенадцатиперстная кишка проксимально – и в ней нет никакой пробки. И мы не первые, кто обратил на это внимание. Опубликовано исследование по эмбриональному развитию крысы, в котором также констатируется отсутствие пробки в просвете формирующейся двенадцатиперстной кишки. Затем, с целью более тщательного рассмотрения данного аспекта мы провели исследование на мышиной модели, которое уже опубликовано. В этой серии опытов мы пытались вызвать мутацию рецептора фактора роста фибробластов (FGF).
Мышиные FGF – рецепторы 2 III b -/-
• Группа FGF-рецепторов из 25 факторов роста
• Семейство из 4 рецепторных генов
• Мутация в кодировке последовательности на лиганд-связывающем участке рецептора
• В гомозиготном состоянии рецессивный ген
Рецепторы фактора роста фибробластов – это 25 факторов, играющих важную роль в тканевом развитии, некоторые из них приобретают особую важность в рамках регуляции развития кишечника. Они связываются с одним из четырех рецепторных генов различных типов, и каждый ген может вызывать от двух до восьми вариантов изменчивости рецепторов. Эти вариации создаются путем отключения аксонов, их взаимозамены, что оказывает влияние на способность рецепторов связываться с лигандами. Изучаемая мутация касалась аксона рецептора FGF-2, а именно – аксона III b. И чтобы эта мутация фенотипически проявилась в атрезии двенадцатиперстной кишки животного, нужно, чтобы отключились обе копии. Он должен быть рецессивным в гомозиготном состоянии.
Мышиные FGF – рецепторы 2 III b -/-
• Атрезия двенадцатиперстной кишки – 38% случаев
• Атрезия слепой кишки – 100% случаев
• Атрезия ободочной кишки – 100% случаев
Атрезия двенадцатиперстной кишки развивалась у мышей в 38% случаев. В 100% регистрировалась аномалия, не встречающаяся у людей – атрезия слепой кишки, и атрезия ободочной кишки также регистрировалась в 100% случаев.
Мышиные модели - удалось выяснить:
• Кишечные атрезии мышей имеют локализацию, подобную человеческой
• Как у мышей, так и у людей встречаются множественные атрезии – похожий механизм?
• Атрезии на мышиных моделях развиваются без хирургических манипуляций
• Предоставляют богатый материал для продолжения изучения
Во-первых, мы убедились в целесообразности проведения исследований на мышиных моделях, потому что атрезии развивались у мышей в тех же отделах кишечника, что и у людей, то есть в двенадцатиперстной и ободочной кишках. Во-вторых, у мышей, так же, как и у людей, регистрировались множественные атрезии двенадцатиперстной кишки и ободочной кишки одновременно, что позволяет предположить наличие одинакового тератогенного механизма. Все аномалии развивались без применения хирургических манипуляций, что предоставляет поле деятельности для продолжения изучения пороков развития кишечника.
Цели эксперимента
• Определить хронологизацию образования атрезии двенадцатиперстной кишки у мышиных эмбрионов с FGF – рецепторами 2 III b -/-
• Сопоставить период образования атрезии двенадцатиперстной кишки мышиных эмбрионов с этапом образования эпителиальной пробки в просвете двенадцатиперстной кишки человеческого эмбриона
Первой целью нашего эксперимента было выяснение времени образования атрезии двенадцатиперстной кишки у мышиного эмбриона. И как я уже вам показывал, у мышей не образуется эпителиальная пробка, перекрывающая просвет двенадцатиперстной кишки. Во-вторых, мы собирались проверить на предмет хронологического совпадения этапы образования кишечной атрезии мышиного эмбриона и эпителиальной пробки человеческого. Итак, мы исследовали морфологию мутировавшего мышиного эмбриона и на 14 стадии Карнеги, то есть в 11.5 день, на три стадии раньше образования эпителиальной пробки двенадцатиперстной кишки человеческого эмбриона, мы увидели начало изменений в мезодерме вокруг эпителиальной трубки двенадцатиперстной кишки в проксимальном положении. На снимке вы видите желудок, дистально - двенадцатиперстную кишку, и формирующийся С-образный изгиб двенадцатиперстной кишки.
Примерно через 24 часа был сделан следующий снимок передней части двенадцатиперстной кишки проксимально и ее участка дистально, и мы наблюдаем потерю мезодермы. К 16 стадии Карнеги процесс потери эпителиальной ткани будет завершен. Вы видите проксимальную, дистальную части двенадцатиперстной кишки, и ее изгиб. Следующий снимок показывает, что еще через 8 часов атрезия полностью сформирована.
Итак, хотя по стадиям Карнеги в рамках нормы этапы внутриутробного развития мышиных и человеческих эмбрионов практически совпадают, в аспекте образования атрезий у мышей данная аномалия формируется значительно раньше, чем у человека.
Наблюдения
• Атрезия двенадцатиперстной кишки у мышиных эмбрионов с FGF – рецепторами 2 III b -/-
o У мышиных эмбрионов не образуется эпителиальная пробка!
o Атрезия у мышей образуется раньше относительно формирования эпителиальной пробки двенадцатиперстной кишки человеческого эмбриона
o Потеря эпителиальной ткани очевидна на 16 стадии Карнеги
Итак, в результате наблюдений за ходом эксперимента нам удалось выяснить следующее. Мышиные эмбрионы не проходят этапа образования эпителиальной пробки двенадцатиперстной кишки, в отличие от человеческих. На 16 стадии Карнеги становится очевидной потеря эпителиальной ткани. Напротив, у человеческих эмбрионов происходит образование эпителиальной пробки, так что потеря эпителиальной ткани у человека не происходит, по крайней мере при нормальном развитии.
По поводу сосудистой недостаточности как причины возникновения атрезий сомнения возникли не только у нас, но и у других исследовательских коллективов. Это сомнения, подобные тем, что мы уже озвучивали: возможно, гипотеза не соответствует действительному положению вещей, и требует проверки на животных. Итак, на материале животных – моделей, у которых образуются кишечные атрезии в двенадцатиперстной и ободочной кишках другими исследователями были произведены внутрисердечные инъекции индийской туши с целью наблюдения за сосудистой сетью в период образования атрезий или до этого. В результате выяснилось, что сосудистая сеть сохраняется. Вот дикое животное, вот мутант, вот слепая кишка, вот внутренняя подвздошная кишка, вот ободочная кишка, вот система кровоснабжения у нормального животного, а вот те же органы у животного - мутанта. Вы видите, что сосудистая сеть не только сохранена, но даже избыточна на данном участке в период формирования атрезии.
Исследователи также наблюдали за ободочной кишкой после изменений, происходящих в мезенхиме. Вот ободочная кишка дикого животного, вот тот же орган мутанта. Оба снимка сделаны на 11.5 дне гестации, то есть на 14 стадии Карнеги, и сосудистая сеть идентична.
Далее они исследовали процессы, происходящие в тканях развивающихся ободочной и слепой кишок: пролиферацию и клеточную смерть. Вот ткани слепой кишки дикого животного, правее – животного-мутанта. Особое внимание уделялось эпителиальной ткани, в которой обнаружили обширную пролиферацию клеток в апикальной части слепой кишки, которая имеет выраженную тканевую недостаточность у мутантов. Снимок сделан на 12 день гестации, до того, как атрезия слепой кишки становится очевидной.
В тканях ободочной кишки также был исследован эпителий, с той разницей, что снимки сделаны на 10,5 день гестации, то есть на сутки раньше. Данным эмбрионам были сделаны внутрисердечные инъекции индийской туши, на снимках видна сниженная пролиферация клеток эпителия, и повышенный апоптоз у мутантов на 10.5 день гестации (смерть клеток выделена зеленым цветом). Итак, эти процессы можно считать основными, ведь они происходят еще до того, как можно заметить какие-либо внутренние структурные изменения, до нарушений сосудистой сети. Итак, основные процессы – сниженная эпителиальная пролиферация, повышенный апоптоз. Мне кажется, что данные свидетельствуют о том, что сосудистая гипотеза, вероятнее всего, не имеет под собой достаточных оснований.
Проблемы при моделировании на животных
• Необходимость использования генномодифицированных животных
• Отсутствие информации о потребностях ткани и о хронологизации генов FGF – рецепторов 2 III b
• Отсутствие информации об экспрессии FGF – рецепторов 2 III b в кишечнике
• Пока не идентифицированы другие гены, расположенные ниже в цепочке ДНК
• Отсутствие информации о механизме формирования атрезий
Итак, вот что моделирование на животных нам пока не дало следующей информации. Как я уже говорил, модели были генетически модифицированы, имели в гомозиготном состоянии рецессивные гены, так что эти гены изначально не участвовали в тканеобразовании. Иными словами, пока нам не удается выяснить, где и как должны участвовать эти гены для обеспечения нормального процесса развития. Также нет информации об экспрессии гена FGF–рецепторов 2IIIb внутри самого кишечника, поскольку такие эксперименты еще не проводились. До сих пор остаются неидентифицированными как мишени, регулирующиеся с помощью этих рецепторов, другие гены ДНК. Так что у нас пока нет другой информации о механизме образования атрезий, кроме того, что при этом снижается пролиферация и увеличивается объем клеточной смерти. Мы еще до конца не понимаем, как процесс тканеобразования сбивается настолько, чтобы привести к атрезии.
Получив такие результаты серии опытов, я, фигурально выражаясь, сел за стол и начал анализировать все то, что я по опыту знал об атрезиях. Мне необходимо было разработать новую концепцию наблюдения. В этой лекции я попытаюсь показать, как появилась моя гипотеза, и каким образом результаты серии экспериментов на животных-моделях стали выстраиваться в общую картину с тем, что мне было известно об атрезиях из клинического опыта. Итак, прежде всего, мы все согласны с тем, что кишечные атрезии могут образовываться в любом отделе кишечника, и даже в нескольких определенных анатомических областях одновременно. Они могут быть различными по степени тяжести, но мы никогда не наблюдаем полный агенез кишечника. Атрезии являются сегментарным дефектом. Возможно, потому, что развитие кишечника как органокомплекса очень важно для выживания организма. Но есть и еще причины. Они непременно должны быть связаны с особенностями роста и развития кишечника. К этому мы вернемся через минуту.
Еще меня всегда занимало то, что в атрезиях типа IIIb всегда имеется спираль, обширный пробел в брыжейке, который всегда располагается на дистальной части кишечника ниже места атрезии. В процессе переосмысления методологии исследования мы выработали два уже упомянутых выше тезиса:
• Кишечные атрезии могут образовываться на любом участке кишечника;
• Они также могут образовываться в нескольких определенных анатомических областях одновременно;
на основании чего пришли к такому выводу: атрезии могут быть результатом предполагаемого сбоя нормальной генетической программы развития. Что касается разброса по степени тяжести атрезий, то она объясняется хронологизацией этого генетического сбоя. Что же касается отсутствия случаев агенезиса кишечника и того факта, что атрезии являются сегментарным дефектом, мне придется вернуться к экспериментальной биологии. Это тесно связано с периодом, в котором происходит наиболее бурный рост кишечника, и его дифференциация с распределением функций по разным отделам органокомплекса.
Существует раннее подтверждение этому, на 15-16 стадии Карнеги во внутриутробном развитии мыши. Знаем мы об этом благодаря хокс-генам – особым генам, отвечающим за считывание генетической информации, и эти транскрипционные факторы регулируют экспрессию других генов. Они представляют собой регуляторы генетических программ, и если их «отключить», то получим отсутствие подвздошной кишки, то есть кишка будет, но без илеоцекального клапана. Таким образом хокс-гены регулируют развитие этого участка кишечника. Следовательно, кишечник определенно имеет региональную организованность, потому и атрезии являются сегментарным дефектом. Это говорит нам о том, что генетическая программа формирования кишечника запускается в действие четкими, не перекрывающими друг друга сигнальными путями. которые изначально определены вне кишечника, и входят в общий курс программы генетического развития. Вот почему не бывает полного агенезиса кишечника: существует много входных путей для передачи генетических сигналов, и все они имеют различную сферу влияния.
Теперь по поводу IIIb-спиралей: они всегда располагаются дистально по отношению к атрезии, в некоторых случаях их длина достигает полутора метров. О чем это говорит в плане хронологизации и развития кишечника? Я снова сделаю отступление, и расскажу немного об экспериментальной биологии, позволив вам почувствовать себя снова студентами медицинского вуза.
Образование петель кишечника – это фаза наиболее быстрого роста кишечника, когда кишечник образует петли или завитки в проксимально-дистальном положении. Не знаю, запускали ли вы в детстве спиральные петарды – зажигаешь, она некоторое время лежит на асфальте, а потом спиралью взвивается вверх. По такому же принципу растет кишечник. Только зона роста удаляется от двенадцатиперстной кишки и наращивает спиральные петли. Вот как протекает процесс образования петель кишечника. Он происходит между 5 и 12 неделями человеческой гестации, до того, как окончательно формируется стенка брюшины. У мышей это от 10 до 15.5 дня гестации.
И это совпадает по времени с периодом сегментарной организации кишечника, когда функции распределяются между определенными отделами кишечника. Массивная тканевая недостаточность, образующаяся после этого после этого «окна», в неонатальном периоде чревата различными осложнениями, например, заворотом кишок, когда кишечник выпячивается из брюшной полости через отверстие, вызванное пороком развития брюшной стенки, гастрошизисом. Из-за образовавшейся тканевой недостаточности дети страдают синдромом укороченного кишечника, который некурабелен по причине утраченной способности кишечника к росту. А теперь давайте вернемся к нашей идее регенеративной терапии, которая имеет целью максимально увеличить рост и восстановление необходимых органов.
По моему мнению, атрезии образуются именно в рамках вышеупомянутого «окна». В норме рост кишки происходит линейно при дорсальной фиксации кишки. Она завивается примерно так же, как телефонный шнур, спираль которого раскручена в обратном направлении. Но если убрать дорсальную фиксацию – брыжейку, – кишка продолжает рост, и в результате получается спираль. Итак, большое количество спиралевидных кишок дистально по отношению к атрезии означает продолжающийся рост кишки, которая неправильно прикреплена. Из этого следует, что атрезии образуются одновременно со спиралевидным ростом, в период самого бурного роста кишечника.
Суммируем все, что было сказано по поводу нашей гипотезы, которую я в общих чертах только что описал: атрезии образуются из-за сбоя в программе нормального генетического развития на стадии формирования петель кишечника в период его бурного роста. Это позволяет нам предполагать, что тяжесть атрезии определяется хронологизацией вышеупомянутого генетического сбоя в процессе развития. Также очевидно, что сбои в генетической программе активируют эпителиально-мезенхиальную сигнализацию, что в свою очередь приводит к образованию атрезии.
В оставшейся части доклада я покажу вам, как данные, полученные при моделировании на животных, вписываются в нашу гипотезу. Во-первых, проверим тезис о том, что тяжесть атрезии зависит от времени, когда происходит генетический сбой. Благодаря молекулярному анализу у нас появилась возможность подтвердить этот тезис экспериментально. Мы можем управлять временем начала мутаций через использование гена FGF–рецепторов 2IIIb (не буду вдаваться в подробности методики, но это технология проверенная и хорошо себя зарекомендовавшая). Итак, мы вызвали генетический сбой путем индуцированной мутации этого гена на 7, 8, 8.5 и 9 днях гестации. На слайде вы видите снимки эмбрионов на каждой из стадий. День седьмой – вот кишечник, его еще нет, вместо него – желтый слой энтодермы на поверхности мышиного эмбриона. К восьмому дню кишечник виден как синяя трубка, к 8.5 дню эмбрион уже изменен. Итак, мутация удалась. Затем я исследовал ободочную и слепую кишки на предмет тяжести сформировавшейся атрезии в зависимости от момента начала мутации.
В качестве экспериментального контроля мы «выключили» вышеупомянутые гены к моменту зачатия. Вот тонкая кишка, спускающаяся к граничной области, то есть ободочной кишке. Вот слепая кишка животного ко времени рождения.
При мутации, вызванной в день 7, мы получили сформированный тонкий кишечник и значительную часть ободочной кишки. Это слепая кишка. Но если вызвать мутацию в день 8.5, то получается второй тип дефекта, а именно между прямой и ободочной кишкой имеется небольшой слой вплетающейся жесткой ткани.
Мы таким же образом исследовали слепую кишку. У контрольного немутировавшего животного, у которого ген FGF–рецепторов 2IIIb отключен, слепая кишка зарождается в виде мезенхимального зачатка, который потом отмирает. Вы видите скопление мертвых клеток. Если мутация индуцирована на день 7, то появляется нечто вроде зачатка слепой кишки, возможно, выходящее из энтодермы. К дню 8 мы видим уже не только мезенхимальный зачаток слепой кишки, но и окружение его мезодермой, что делает его похожим на кишку, но процесс прекращен из-за мутации. Если же мутация вызывается в день 8.5, то слепая кишка успевает полностью нормально сформироваться.
Итак, мы научились управлять тяжестью дефекта путем хронологизации мутации гена FGF–рецепторов 2IIIb. Доказательством этого служат наши наблюдения за развитием слепой и ободочной кишок мышиных эмбрионов.
Вторую часть гипотезы составлял тезис о том, что нарушения в генетической программе ведут к изменениям эпителиально-мезенхиальной сигнализации, что в свою очередь приводит к образованию атрезии. Итак, относительно тканевой потребности гена FGF–рецепторов 2 IIIb мы предположили, что мутация этого рецептора должна произойти в энтодерме для образования атрезии. Это должно было нарушить развитие кишечника и примыкающей мезодермы.
Почему мы думаем, что именно энтодерма является той важнейшей тканью, которая требует наличия данного гена? Потому что именно энтодерма отвечает за создания асимметричного строения тела всех позвоночных. И вообще все ткани, контактирующие с энтодермой в процессе развития организма, стремятся к асимметрии (кроме ушей, которые тоже состоят из энтодермы и мезодермы). Это справедливо и для формирования кишечника, который является асимметричным органокомплексом.
Как мы индуцировали мутацию в энтодерме? Опять же я не буду вдаваться в технические подробности, но мы использовали проверенную стратегию, позволяющую избирательно вызывать мутацию генов и тканей путем подстановки других, мутирующих, генов – производя белок, который вызывает мутацию других генов под контролем различных промоторов, в отличие от отключения генов у животных, которое вызывало мутацию гена и всех тканей. Итак, здесь должен быть желудок, кишечник, легкие и сердце. На схеме вы видите все органы, которые будут затронуты. На самом деле мы можем избирательно управлять мутациями гена FGF–рецепторов 2IIIb только в энтодерме – внутреннем слое кишечника, как это показано на слайде.
Когда мы это сделали, мы получили атрезию ободочной кишки. Когда мы вызвали мутацию того же гена в мезодерме, мы получили обратный результат – отсутствие атрезии. Интересно, что данная картина очень похожа не то, что мы видим у людей.
Вопросы, возникшие в процессе данных опытов, были такими: сопровождается ли данный процесс изменениями в мезодерме, и можно ли доказать нарушение эпителиально-мезенхиальной сигнализации?
Первое, что мы сделали – сравнили морфологию ободочной кишки дикого и мутировавшего животного. На снимке видны петли кишечника, ободочная кишка, сверху – часть желудка. Как видите, ободочная кишка животного-мутанта оказалась значительно тоньше, чем у нормального животного, особенно на участке мезодермы. Сравнение проводилось на 12 день гестации.
Тогда мы провели сравнительное исследование на более раннем сроке гестации. Перед вами гистологическое исследование поперечного сечения ободочной кишки – слева дикое животное, справа - мутант. Как и предполагалось, поперечное сечение мутанта уменьшилось в размерах, мы даже подчитали клетки у дикого животного и мутанта. Плотность клеток у мутанта также снижена. Итак, зарегистрирована недостаточность мезенхимы, что позво | English to Russian: Пост-гастрэктомические синдромы
General field: Medical
Detailed field: Medical (general) | Source text - English
http://videos.med.wisc.edu/videoInfo.php?videoid=4546
Anna Ibele: So this is something that I knew nothing about before at researching and that has kind of pointed this talk. This is about post-gastrectomy syndromes and this is something that we get asked about a lot in the conference and on our ABSITE and probably on our boards but it is something that we really do not talk about clinically and so I just wanted to look in to this topic a little bit. Today, really briefly, what I am going to do is just go over a history of a little bit about gastric resection and review the physiology of gastric emptying and we will talk about some of the syndromes, how they present, how you work in that, and some of the surgical treatments.
So the thing that everybody has said to me about getting ready for this talk is how like whether or not this is a relevant topic for us today. I do not know that any of my resident colleagues have really seen much in the way of elective gastrectomy for ulcer disease. I myself have seen one gastrectomy period and in talking with the staff, really, when asking them for a case study as no one could think of a patient after that on top of their head that you know, have this great example of like alkaline reflux gastritis or Roux limb syndrome. Most of the literature that I have found is actually from like the 1980s and early 1990s, and I think the reason for that obviously is that we used to do a lot of gastric resections for ulcer disease and that has been supplanted now by therapy for H pylori and proton pump inhibitors.
So the question is what a lot of my staff learned in their residency really obsolete and their surgeons are just a bunch of dinosaurs that are being outdated by our medical colleagues… and there is hope for us. If it is any consolation, this is this nice study that was done in the British Medical Journal which has nothing whatsoever to do with post-gastrectomy syndromes, but I thought it was interesting. They actually took a panel of female panelists and had them rate surgeons and internists who were selected at random on a scale of good lookingness and compare them to film stars who played surgeons on TV, and the finding was that surgeons seemed to be statistically significantly taller and better looking than our internal medicine colleagues, and while sadly, this study like most is a male-biased study. I think that if you did the study for the female population, you will probably find that the same thing held was true. So there is hope for us, and truly, surgeons of course are not dinosaurs.
We are still doing gastrectomies and a lot of other procedures for indications other than elective ulcer disease. We do them emergently for ulcer disease and we do lots of gastric resections for cancer, bariatric surgery and occasionally for people with refractory disease who are not helped by PPIs and medical therapy for H pylori. So I hope this one is not completely a historical one. Hopefully it will take something away at least from the resident side of things to help us with our ABSITEs or boards. Maybe the medical students can learn something for their shelf and more importantly, hopefully; now that I have learned about this, if I see one of these rare entities in a patient, I will be able to recognize it and work it up appropriately and treat it. I think the other thing that is just kind of interesting from this is I am going to talk about a lot of surgical procedures that I have never seen and many people I spoke with have never even heard of and I think it is just kind of… the history of this is an interesting window into trouble shooting after an operation in revisional surgery.
So to start out, this is a picture of Dr. Christian Albert Theodor Billroth who was considered by many to be the father of gastric surgery, and this is him kind of late in his career and what was truly then an operating theater. People were invited from royalty and from the community to come and watch this and this is actually kind of a form of entertainment for the intellectual back in the day. He is performing an operation for trigeminal neuralgia here, but he is actually famous for a lot of things and not just the first gastrectomy.
So he published this pathology text in German and I am not even going to attempt to pronounce this which was renowned at that time. He is credited with doing the first esophagectomy in 1871, the first laryngectomy in 1873, and he performed the first gastrectomy for gastric cancer in 1881. Unfortunately, this patient actually passed away a few days after the procedure and there is his pledge in it. He was actually like people attempted to stone him to death on the streets of Vienna because there was such public outrage about this, and the interesting thing about Dr. Billroth is he is also considered to be the father of the morbidity and mortality process, and so he believed in reporting his complications and making them public and discussing them with his colleagues which I think is quite commendable for a surgeon of his time.
This is the Billroth I reconstruction which is named for him and just for the students and for residents like me. As a reminder, this is a gastric resection where the duodenum is then reanastomosed in the gastric remnant. Billroth II by comparison is a gastrojejunostomy with the duodenum, jejunum, and anatomic continuity, and then the other thing that we kind of learn about when we are talking about post-gastrectomy reconstruction is the Roux-en-Y gastrojejunostomy which actually came along a little bit later. I cannot find the picture of Dr. Cesar Roux. This is a street that was named for him near the hospital where he worked in Bern, Switzerland, but he was a Swiss-born surgeon. He trained Dr. Kocher and he was actually famous for a lot of things himself; I think maybe the most famous in his time for the first successful resection of the pheochromocytoma.
He is actually not the first surgeon to come up with an idea for this Roux-en-Y reconstruction. There was a surgeon in 1894 a few years earlier named Dr. Wolfer who proposed this antecolic Y-shaped reconstruction for diversion for people with obstructing ulcers, but Dr. Roux published a series of 29 patients in whom this procedure was successful, and so he is credited for it. The Y portion of the procedure just for the students so you can remember is actually just the letter that resembles the stick figure drawing of the operation. Initially, this was really employed as like a bypass procedure and not a reconstruction procedure, but later on, the surgeons in the late 1890s and early 1900s began to use this as a form of reconstruction after gastrectomy, and then it lost popularity actually because there was a high incidence of recurrent ulcer. It only regained its current popularity really in the 1950s and 1960s when people began to use it actually in the treatment of post-gastrectomy syndromes.
So, just sort of view gastric emptying for all of us because this gives us a little bit of insight into why some of our resections cause altered physiology that results in these syndromes. The stomach acts as a reservoir as we know and it accepts and stores boluses of ingested food. There is a role in digestion, the mechanical breakdown of food. It reduces large particles of food to a smaller size, and then also facilitates transport of the food through the pylorus into the duodenum and the small bowel.
The vagus nerve is very important in gastric emptying. It mediates resective relaxation which is a decrease in the tone of the stomach in order to accommodate a food bolus and this is initiated with swallowing and then accommodation, and the way this all kind of works is there are toning contractions in the proximal stomach that transport contents toward the antrum and the duodenum, and then there are these peristaltic contractions that occur further down in the distal stomach and pylorus and these aid in transport and mechanical digestion. This is enhanced by vagal stimulation.
Having an intact pylorus helps prevent passage of large food particles into the intestine and controls a refluxate of the duodenal content back into the stomach and this will be important as you will see in the moment, and then the small bowel actually also provides some amount of resistance to backflow or inflow into the stomach in addition to activating neural and hormonal pathways or provide a feedback to slow gastric emptying.
So there are many alterations of normal physiology that occur with gastric resection. Simply doing a proximal vagotomy which is not done a lot anymore because it was done for ulcerative disease impairs the compliance of the proximal stomach and decreases its reservoir function.
Gastrectomy also causes a decrease in the mechanical digestive function because it interferes with these propagations of contractions that help with breakdown of food particles. Resecting the pylorus and resecting portions of the stomach can cause reflux of the intestinal contents into the stomach and various types of resections are actually associated with increased or decreased resistance to outflow and I will go into that a little bit in a minute.
So according to current surgical texts, post-gastrectomy syndromes in one form or another actually occur in about 25% of patients undergoing gastric resection, and the reason why we maybe do not hear about them or do not think about them more is because they often improve with time, and really only about 2% to 4% of people who develop these problems are debilitated enough to seek medical attention.
There are several symptoms which have been described and I do not think that I really have time to go into all of them this morning. So, I am going to focus really mainly in the first three here because these are things that I have seen a lot on my ABSITE and that we do refer to sometimes in our conferences, and those are dumping syndrome and alkaline reflux gastritis and the Roux-en syndrome, and then I will talk briefly about afferent limb syndrome and efferent limb syndrome. We will talk a little bit about the mechanism of why these things are thought to recur, the diagnostic workup, how these are managed medically and conservatively, and then surgical options.
So to start out with dumping syndrome, it was first described by a radiologist named Mix in 1922 and what he noticed was he was doing some barium radiographs on people who had undergone gastrojejunostomy and there was rapid emptying of barium which was apparently fairly dramatic on these radiographs. We now know that this can occur with almost any gastric procedure and it is characterized essentially by rapid gastric emptying. There is an early version and a late version and the mechanisms and physiology that these are a little bit different.
Early dumping is a syndrome that occurs about 10 to 30 minutes after a meal and it is characterized by belching, a crampy abdominal pain, borborygmi, nausea, diarrhea, and the patients actually get blurred vision, diaphoresis, palpitations, and it can be presyncopal. The abdominal pain associated with this is not typically very severe. Dumping is especially common after a Billroth 2 gastrojejunostomy and some sources quote anywhere from 40% to 50% of patients will experience some form of this in their early postop period, and the reason why this is thought to be is because this reconstruction bypasses the pyloric and the duodenal control mechanisms. It is less common after a Billroth one with a pyloroplasty because this is likely more anatomic, and it also recurs with a variety of forms of vagotomy. Even though we talked about it a little bit after Roux-en-Y gastrojejunostomy, it is actually more rare with this type of reconstruction than with any of the other reconstructive options.
A combination of factors contribute to the physiology of early dumping. The vagotomy that accompanies many gastric resections causes a loss of receptive relaxation and accommodation, and there is the loss of volume that occurs with gastric resection that causes a smaller reservoir. There is also loss of the barrier to emptying when you do a pyloric resection or pyloric myotomy and there is a loss of duodenal feedback and admission of gastric emptying when the duodenum is bypassed. All of these results in the unregulated entry of chyme, hyperosmolar chyme from the stomach into the proximal small intestines and what this causes is a rapid fluid shift from the intervascular space into the intestinal lumen, and with this you get a release of all kinds of vasoactive mediators and vasoactive intestinal polypeptide, serotonin, and also insulin release and this results in hypotension in the patient that is symptomatic and also in hypoglycemia.
So the clinical diagnosis of this is typically based on the patient’s history, but you can do a couple of confirmatory tests. There is an oral provocative test with a radiotracer and then there is various gastric emptying studies that can be done with solid and liquid phase markers, and if you see normal gastric emptying with these, it precludes the diagnosis.
The treatment is usually medical and most recommended to patients since that they have frequent small meals, they avoid foods that are rich in carbohydrates, they separate their liquids from their solids, and occasionally some others recommend these of Ocreotide which is a somatostatin analogue. It is also a slow intestinal transit and patients will take this like half an hour before a meal. There are variable reports of the efficacy of this. Many patients improve over time with these measures but there are 1% to 2% that are really debilitated from this and are considered for revisional surgery.
The idea behind surgical correction and this problem is to decrease the rapid gastric emptying and restore the gastric reservoir. There is many techniques that have been historically described that are employed to do this, and the things that I saw were conversion of the Billroth II to a Billroth I thinking that this is more anatomic reconstruction of the pylorus, placement of an isoperisaltic jejunal interposition loop and interestingly enough also an antiperisaltic jejunal interposition, and then Roux-en-Y diversion which is really the modern standard of care for this.
This is just a picture of some of these revisional procedures. This first picture here shows this isoperisaltic jejunal interposition and the idea of this is that you take a 10- to 20-cm jejunal limb and you place it between a gastric remnant and the proximal small intestine. The idea behind this is that this hopefully will dilate up and increase your gastric reservoir capacity. The second picture here is the antiperisaltic jejunal interposition and this is a placement of a segment of the jejunum between a gastric remnant and the proximal small intestine in an antiperisaltic position and the idea is to delay gastric emptying by having this thing peristalsis in the opposite direction. This was not actually very successful. It can cause a lot of obstructive syndromes and patients also got alkaline reflux with this.
The third picture here is a pyloroplasty reversal and this was described by Dr. Mayo. Many surgeons are reluctant to do this and it never really seemed to catch on because people are just worried about narrowing the pylorus with this reversal. So the preferred operation for this problem in modern surgery is really conversion to a Roux-en-Y gastrojejunostomy and many text point out that when doing this, it is important to make the Roux limb long enough to prevent reflux, and if the patient does have a history of ulcer disease, it is important to make sure that they had or that you do a truncal vagotomy in order to avoid marginal ulceration, but when these things are done, success rates of up to 75% have been reported with this procedure.
The mechanism by which this is thought to help is worked out in animal models where they transected the jejunum during construction of a Roux limb and found that it results in a decreased frequency of the migrating motor complex in the gut. There are also some contractions that occur that come from ectopic pacemakers in the mid portion of the limb and the thought is that this drives things backward and slows gastric emptying.
So late dumping is a little bit different. The symptoms initially sound like they might be similar; patients have nausea and diarrhea and diaphoresis and blurred vision, but one difference is they really do not report a lot of abdominal cramping or pain, and the symptoms occur much later after a meal so 1 to 4 hours after ingestion. One kind of peril that you can take away is that the symptoms of early dumping are worse when the patient has carbohydrate ingestion and late dumping is actually relieved by carbohydrate injection.
The mechanism of this is thought to be also due to rapid emptying of chyme from the gastric remnant and this causes release of enteroglucagon which results in hypoglycemia. The beta cells of the pancreas are stimulated. They produce a lot of insulin and you get this hypoglycemic response. Truly, this is also low carbohydrate diet. There are some dietary things that you can do like pectin and A-ribose that are supposed to help in slowing your gastric transit and there may or may not be a role for octreotide. Some others mentioned that but I cannot really find any good data for this. The fact with late dumping is that over time, people will adapt to this, and unlike early dumping, this is almost never treated with surgery.
So moving on to alkaline reflux gastritis, this is a syndrome that is characterized by burning epigastric pain. It is aggravated by meals. Patients have emesis with this but they do not feel better after they vomit and this occurs most commonly late after gastric resection, so usually at least a year out. Series from the 90s quote 5% to 35% incidents in patients following gastric surgery and 1% to 3% will come to be evaluated for further operation because of the severity of their symptoms. This most frequently complicates a Billroth to reconstruction, but it is also reported after Billroth I and vagotomy with pyloroplasty, and for some reason, there is a 2 to 1 incidents male to female ratio. 3% to 5% of patients interestingly also have associated esophageal reflux so when considering a revisional operation for these people, you also have to consider an antireflux procedure.
The mechanism for this is there is refluxate of the duodenal content into the stomach particularly after the Billroth II and refluxate contains bile and pancreatic secretions and intestinal secretions and causes an injury to the gastric mucosa. On pathology, this actually looks like intestinal metaplasia and these patients get this glandular atrophy.
The evaluation of this is an EGD which shows this beefy red edematous gastric mucosa that changes abruptly to something which is normal appearing at the site of the intestinal anastomosis. This is also important to do in people with a history of ulcer disease to make sure there is no recurrent ulcer there. You can do a gastric emptying study to make sure that the stomach empties normally on a 24-hour pH monitoring, and if their fasting gastric pH is less than 3, the syndrome is less likely, and there is also this test called the Bernstein test which is intragastric infusion of 0.1 normal hydrochloric acid into the stomach, and when you give a patient this, their symptoms should not be reproduced. When you then give them a 0.1 normal sodium hydroxide, which has more alkaline, this reproduces the symptoms. And Dr. Warsaw [00:22:51] actually published a paper looking at patient’s tests and specifically with those who went to revisional surgery, and if they have a positive test, they are much more likely be helped by Roux diversion which is the preferred treatment.
This is a picture of an endoscopy that is done in a fusion alkaline reflux and a lot of this bilious froth in their stomach and this beefy red mucosa. This is another test that you can do. It is normal for everybody to have a little bit of enterogastric reflux. Normal people who are not operated on have a less than 5% incidence of this and you can do the scintigraphy to quantitate this. It is a technetium 99 test and the technetium is extruded in a vial and you can measure this and calculate this thing called the enterogastric reflux index. So less than 5% in normal people who have had a Billroth II that are relatively asymptomatic have an index of anywhere from 5% to 45%, and people who are very symptomatic tends to be greater than 60%.
Like all of these syndromes, a conservative therapy is attempted initially and this consists of a high-fat and amino acid diet. It is thought to augment the pyloric tone. Patients are also given proton pump inhibitors and H2 blockers, sulcofate, reglan, aluminum hydroxide, and some patients are even put on TPN in an attempt to reduce the amount of bile acid they are making.
The best data for medical management is actually for the use of this ursodeoxycholic acid and the administration of this is thought to alter the composition of bile salts. Ursodeoxycholic acid is supposedly better hydrolyzed by bacterial enzymes in the stomach and so it is supposed to be less toxic to the gastric mucosa, and they have actually done studies where they feed patients this stuff and then analyze their bile reflux data after a month of therapy and the composition is dramatically different and their symptoms of course are greatly reproduced.
For patients that fail all of these and the incidence of failure is probably about 1% to 3% of patients who have this described entity. The goal of surgery is to divert all the intestinal content away from the gastric remnant, and again, there have been many techniques that have been employed and described to attempt this; pyloric reconstruction by Mayo, conversion of the B-II to the B-I, a Braun enteroenterostomy which I will show you in a minute, and this thing called the Henle loop and a modification of it called the [indiscernible] [00:25:33] variation in which this interposed segment of isoperisaltic jejunum is placed between the gastric remnant and the duodenum.
This is a Braun enterostomy and the thought behind this is to decrease the volume of refluxate that the stomach receives. This actually is not very successful according to most series for this particular type of problem. A lot of people still have persistent bilious emesis after this.
This over here is the Henle loop and this is an isoperisaltic segment of jejunum which is placed between the gastric remnant and the outflow. This was first advocated by this surgeon in Britain in the 1950s and he did it to cure dumping. The fact behind it is that what you are trying to do is restore relatively normal GI continuity and allow potentially for better mixing of chyme and biliary secretions. If a patient has had a previous B-II, there is a modification called the [indiscernible] [00:26:40] maneuver which can be used to convert the B-II into the Henle loop, but again, the therapy for this really is Roux-en-Y gastrojejunostomy. This is the most common revisional operation that is done in this country for this and in several series. It has been reported to relieve the symptoms of pain and vomiting in 80% to 90% of patients. In Europe and Japan, there is also a modification this is employed called the Tanner 19 modification which uses this antiperisaltic segment and is thought to cause delayed gastric emptying which is why it is not used in this country.
This is the Roux-en-Y conversion and the roles for this when doing this conversion, you need to confirm that there has been an adequate gastric resection in patients with ulcer disease and that a complete vagotomy was performed at the time of the initial operation. You want to make sure at least 40% of the distal stomach or so was resected to ensure adequate removal of the interim so you do not have retained interim which can be ulcerogenic. And it is also recommended that if you are able to do so, you document a complete enterectomy while reviewing the initial pathologic specimen. Additionally, it is recommended that you explore the esophagus to make sure that there are no persistent vagal trunks.
This is the Tanner 19 modification. This procedure and for some funny reason, we like to name things after letters and numbers that they look like, so this is literally named because it looks like the number 19. There are some debates in the literature for a while in the 60s and 70s of whether or not this would give a better result, but in most randomized series, people really had kind of an equivalent result for the alkaline reflux problem, but there is a higher incidence of delayed gastric emptying associated with this procedure, so we fall on to this favor.
Roux limb syndrome is characterized by epigastric fullness, nausea, vomiting, upper abdominal pain, and weight loss and can present months to years after gastrectomy. This syndrome actually predominates in women again for reasons that are unclear. 25% to 60% of people with Roux limb are symptomatic to some extent according to various series and 70% of people who have this entity experience postprandial vomiting at least once daily, so that sounds pretty miserable.
This is a bit difficult to differentiate from gastroparesis and it is important to do this when you are thinking about treatment. The mechanism for this is thought to be as follows. There are these mechanical contractions of the jejunum that occur during normal gastric emptying and these are controlled by these electrical depolarizations called [indiscernible] [00:29:44] potentials. This propagated from duodenum down to the jejunum and when you make a Roux limb, you interfere with this propagation. What happens in the Roux limb that you bring up and anastomose to your stomach is that you then have decreased amplitude of these propagations and in addition, it has been shown in animal models that these ectopic pacemakers developed in the Roux limb and actually propagated in an antiperisaltic fashion, and this results in delayed gastric emptying.
To evaluate this, it is suggested that you do an upper GI gastrographу and interestingly, this is often interpreted if it is obtained without any other diagnostic workup as a gastric outlet obstruction. It is obviously important to rule this out but when you do an endoscopy in these patients, you will see a patent anastomosis and the enterostomy downstream also be patent.
If you do a radionucleotide study, you will see a profoundly decreased gastric remnant emptying. Most normal people pass over 80% of the radiolabeled barium that they take within the first 2 hours after ingesting it and as you can see in this patient, there is a substantial amount that is left in the remnant stomach at 5 hours out. This patient was very symptomatic. There are people that just based not on all of these diagnostic workup actually although it is important to get to make the right diagnosis but on symptom severity, and again, medical management is attempted first with prokinetics and erythromycin, but this is actually rarely successful.
Surgical revision generally involves a take down of the Roux limb and you can do conversion of B-II to a Braun jejunojejunostomy. There is a procedure that is described called the uncut Roux which is an exclusion duodenojejunostomy which I will show you a picture of in a minute, but really again in this country, Roux limb is kind of the answer, so people here do aggressive gastric resections and digital gastric resections and reconstruct these with a new Roux limb and this has been shown to be the most successful.
This is a Billroth II with a Braun enteroenterostomy and this was described mainly at the University of Florida by Dr. Hawking and Dr. Vogel, and they reported some success with this and their series of patients but not a lot of people have replicated the success with this operation in other people. Below here is the exclusion duodenojejunostomy and the idea behind this is to avoid using an isolated defunctionalized intestinal limb. So you did your vagotomy and your enterectomy and then you did a B-II type reconstruction and now all of this is in anatomic continuity and then you staple this off without transecting it and you make an enteroenterostomy downstream. The idea is that bile and pancreatic secretions are going to be diverted away from the side of your gastro-J and should hopefully just pass distally through your enteroenterostomy.
In most frequently employed operation in this country is further gastrectomy. You do an aggressive gastric resection, you bring up another Roux loop. There is no real agreement in the literature as to the extent of the gastric resection that you do, but the general consensus is that more is probably better. This group hinder at Hinder at All did a study in the late 1990s where they comment gastric emptying and proved to be normal and symptoms of vomiting resolved in the majority of patients who had an extensive gastric resection such as this or this and had a 50 to 75 mil gastric remnant remaining. So it is like that the volume of the gastric remnant probably helps normalize gastric emptying.
So moving on to some more kind of anatomical technical complications; afferent limb syndrome presents with intermittent right upper quadrant or epigastric pain. It is relieved by forceful bilious emesis that does not contain food and this is usually a technical problem, so kinks [00:34:47] in the afferent limb adhesions, herniations behind the anastomosis or volvulus. This is estimated to occur in somewhere between 0.5% to 2% of patients following the enterocolic Roux-en-Y gastrojejunostomy. It has also been observed after gastrectomy with a B-II reconstruction and there are two presentations of this. There is an acute form and a chronic form.
The acute form occurs in immediate postoperative period and via immediate, we think of the first one that is 2 weeks out really from surgery and what happens is there is complete or near complete obstruction which can lead to necrosis and perforation of the limb. This is important to distinguish from acute gastroparesis which can present similarly. It can occur with hyperamylasemia and so the diagnosis can be confused with acute pancreatitis, and the problem is that as the pressure in this limb rises, you are at risk for leakage of the duodenal stump which can be disastrous.
These are just some pictures of these technical things that are going on that can cause this. So this is the volvulus. It is very long afferent limb kicking at the side of the gastrojejunostomy or really just proximal to it. It can get adhesions up to the liver and it can herniate behind your anastomosis. Gastrografin enemas in EGGs are usually diagnostic of this problem and the treatment is surgical. What is recommended for people that you catch early is resection of a portion in the afferent limb to shorten it or revise it. If it just seems like there are some kicking your adhesions, you may be able to make a more minor revision. If they are people with severe necrosis, there are actually some case reports of a pancreaticoduodenectomy that results in survival.
These are some pictures of your surgical options here. So this first picture is a patient whose afferent limb was viable and so they treated this with Braun enteroenterostomy so they just drained it here. This person had a localized necrosis and so in addition to their enteroenterostomy, they did only a serosal patch using the jejunum, and this is a depiction of a patient who was described in the case report who actually necrosed their duodenum and so have this separate limb brought up for drainage in addition to their gastrojejunostomy and actually made it through this.
Chronic afferent limb syndrome is characterized by crampy epigastric pain and distension. This is relieved by bilious emesis and this does not contain food. Patients with this tend to minimize their food intake so they can minimize their symptoms and so they lose weight and this can also occur with bacterial overgrowth. With this, you can get kind of a blind loop syndrome where you have vitamin B12 deficiency and megaloblastic anemia, and again, technical complications are usually to blame, although patients can also have ulcerations to form here and there are described cases where people get carcinoma that is obstructive in nature.
This is actually more commonly in the acute version of this syndrome and the diagnosis again is made by upper GI which will show you a dilated afferent limb. Again, there is sort of a diagnostic challenge here and the thing that you want to do is make sure that this is not just alkaline reflux gastritis and you can do the workup that I described earlier which will help you sort this out, and the treatment of this is surgical with the recommended techniques being conversion of a B-II to a B-I if possible. This is not always easy to do because the duodenal stump is not always easy to mobilize and the Roux-en-Y gastrojejunostomy.
So very briefly then afferent limb syndrome. So efferent limb syndrome again is currently left upper quadrant epigastric pain, patients with bilious emesis. This can be confused with the afferent limb syndromes and alkaline reflux gastritis but what the cause is partial or complete mechanical obstruction of the efferent limb at or near the site of the gastrojejunostomy. This again is sort of a technical problem. It is most commonly produced by internal herniation of the efferent limb behind the anastomosis, but it can also be secondary to anastomotic stricture stenosis. It is diagnosis by barium upper GI and what you will see is low or absent gastric emptying across the point of obstruction in the efferent limb and the treatment is surgical revision.
So to summarize and hopefully awaken people up a little bit… so primary distal gastrectomy while it is not a procedure that I am doing a lot of, it is not a procedure that we see a lot of. It is still an indicated procedure and there is a large population of patients who are not having this done for cancer or for emergent ulcer, but who have this done in the 1970s and 1980s for their ulcer disease prior to the medical therapy that we used to treat this today. So I think it is probably important for us as surgeons to understand the physiology behind these symptoms. Surgery is truly a cognitive discipline and to recognize this and treat it appropriately, we have to think a little bit about it and work it up appropriately, and then I guess most importantly is just that if you have one of these rare patients who has one of these rare entities and you recognize this and treat it appropriately, you can probably really improve somebody’s quality of life.
So with that, I just like to thank very briefly these two people who gave me time to work on my grand rounds and this one here who fixes dinner every night in our home and picks this one up from daycare and with that I will take any questions. | Translation - Russian
Доктор А.Ибеле
Эта презентация посвящена теме, которая была мне совершенно незнакома до того, как я занялась ее разработкой. Пост-гастрэктомические синдромы – это то, что вызывает многочисленные вопросы на конференциях и в рамках занятий по программе госпитальной ординатуры, проводящейся под эгидой Американского хирургического совета, но чем редко занимаются в клинических условиях. Поэтому я решила исследовать эту тему. Сегодня я вкратце расскажу вам об истории резекции желудка, сделаю обзор физиологических аспектов опорожнения желудка, и мы поговорим о некоторых синдромах – какие симптомы в них входят, как с ними работает врач, и о некоторых способах хирургического лечения.
Итак, первое, что мне рекомендовали сделать в процессе подготовки к презентации – выяснить, насколько эта тема актуальна для сегодняшней медицины. Мне неизвестны случаи, когда бы моим коллегам по больнице приходилось прибегать к операции элективной гастрэктомии для лечения язвенной болезни. Самой мне пришлось наблюдать только один этап такой операции, а консультируясь с медперсоналом гастроэнтерологических отделений, так и не удалось найти ни одного интересного иллюстративного случая вроде щелочного рефлюкс-гастрита или синдрома Ру-петли. Большая часть литературы по данному вопросу датируется 80-ми годами, в крайнем случае – началом 90-х годов ХХ века. Думаю, это объясняется тем, что в те времена резекция желудка при язвенной болезни являлась такой же лечебной стратегией первого выбора, как сейчас – антихеликобактерная терапия и ингибиторы протонного насоса.
Итак, возникает вопрос: какая часть из тех знаний, которые молодые врачи получают в ходе ординатуры, безнадежно устарела? Являются ли хирурги исчезающим видом, ждет ли нашу специальность судьба динозавров? На самом ли деле хирурги в гастроэнтерологической области постепенно становятся ненужными, будучи вытесняемыми терапевтами? В нас, хирургов, ответ на последний вопрос вселяет уверенность в завтрашнем дне. В Британском медицинском вестнике опубликована хорошая статья, не имеющая, кстати, отношения к пост-гастрэктомическим синдромам, но мне она показалась интересной. Было собрано женское жюри, которое получило задание оценить рандомно выбранных оперирующих хирургов и практикующих врачей-интернистов на предмет их внешней респектабельности по сравнению со звездами экрана, игравшими хирургов в различных фильмах. В результате было выяснено, что хирурги по всем параметрам выигрывают у терапевтов, так как выглядят более высокими, мужественными и симпатичными. Хотя это исследование касалось только анализа социальных стереотипов мужчин-хирургов и терапевтов, я думаю, что, будь такое же исследование проведено относительно сравнения образов женщин-хирургов и терапевтов, существующих в общественном сознании, хирурги бы тоже не проиграли. Так что надежда для хирургов есть, и уж во всяком случае, рано списывать нас со счетов. Мы не динозавры.
И мы по-прежнему проводим гастрэктомии и прочие хирургические процедуры по поводу, отличному от язвенной болезни. Мы также проводим их ургентно по поводу язвенной болезни, часто резекции желудка бывают показаны при раковых опухолях, ожирении (бариатрическая хирургия), а иногда – у пациентов, заболевание которых характеризуется устойчивостью и не поддается терапии с помощью ингибиторов протонного насоса и антихеликобактерной терапии.
Хочется верить, что все это не уйдет в историю безвозвратно, а напротив - владение этой темой поможет нам разрешать текущие клинические проблемы, помогая правильно сориентировать обучение врачей в клинической ординатуре и хирургических обществах. Возможно, студенты-медики возьмут что-то полезное для себя из опыта прошлых поколений врачей, и, что еще более важно, когда им придется столкнуться с каким-нибудь редким явлением у пациента, они не пропустят его признаки и смогут адекватно спланировать и провести его лечение. Мне кажется, еще важно то, что я буду рассказывать о таких хирургических процедурах, которые в реальности видеть не приходилось ни мне, ни большинству из здесь собравшихся, и такое прикосновение к истории медицины может оказаться полезным для формирования объективного взгляда на современные клинические проблемы, связанные с послеоперационным периодом в ревизионной хирургии.
Итак, для начала перед вами портрет доктора Кристиана Альберта Теодора Бильрота, который, по мнению многих исследователей, является родоначальником гастрохирургии. На рисунке он изображен на пике своей карьеры, уже известным оперирующим хирургом, и сцена действия здесь – анатомический театр. Знатные и образованные люди приглашались в качестве зрителей, а сама операция тогда была разновидностью развлечения для интеллектуалов. Здесь изображена операция по поводу невралгии тройничного нерва, но вообще-то доктор Бильрот известен не только тем, что первым выполнил гастрэктомию, но и из-за множества других операций.
В 1863 году он опубликовал принесший ему известность трактат «Общий курс хирургической патологии и терапии». Бильрот также известен благодаря тому, что впервые произвел операцию эзофагэктомии в 1871 году, ларингоэктомии – в 1873 году, а в 1881 году впервые в мире произвел гастрэктомию по причине рака желудка. К несчастью, пациент скончался спустя несколько дней после операции, и после того, как доктор Бильрот сделал официальное признание своей врачебной ответственности за смерть пациента, венская публика предпринимала неоднократные попытки забить его камнями на улице – таков был уровень общественного негодования. Важно также заметить, что именно доктор Бильрот начал исследовать тему заболеваемости и смертности путем обнародования статистических данных и обсуждения их с коллегами, что можно считать поступком практикующего хирурга, достойным одобрения, особенно для тех времен.
Это реконструкция Бильрот-1, названная в честь доктора Бильрота и призванная пояснить студентам, изучающим хирургию, ход операции гастрэктомии. На рисунке вы видите резекцию желудка, после которой выполняется реанастомоз двенадцатиперстной кишки с оставленной частью желудка.
Реконструкция Бильрот-2 дана для сравнения. На ней показана гастроеюностомия – то есть гастроэнтероанастомоз: соединение части желудка, двенадцатиперстной кишки и тощей кишки в анатомическую непрерывность. В этой связи мы также вспоминаем о гастроеюностомии Y-образного отведения по Ру, методика выполнения которой была разработана немного позднее. Портрета доктора Сезара Ру мне найти не удалось, зато нашлась улица в швейцарском городе Берне, названная в его честь: неподалеку расположен госпиталь, где работал этот швейцарский хирург. Кстати, доктор Сезар Ру был учителем знаменитого хирурга Кохера, да и сам был знаменит благодаря своим многочисленным заслугам, одна из которых – первая в мире успешно проведенная операция по иссечению феохромоцитомы. Вообще-то доктор Ру не был первым, кому в голову пришла идея реконструкции Y-образного отведения при гастроеюностомии. За несколько лет до него, в 1894 году, идею антеколической реконструкции Y-образного отведения предложил доктор Вольфер в качестве обходного пути для хирургического лечения пациентов с язвами, препятствующими проведению классической операции. Но именно доктор Ру опубликовал исследование на материале историй болезни 29 пациентов, успешно перенесших такую операцию, за что метод и был назван в его честь. Исключительно в качестве напоминания замечу, что метод носит название Y-образного отведения потому, что его форма напоминает букву Y. Изначально этот метод использовался как обходной хирургический путь, а не как полноценная реконструкция, но позже, в конце 90-х годов XIX и в начале ХХ веков, хирурги стали использовать его для реконструкции после гастрэктомии. Затем метод утратил популярность по причине рецидивной язвы. Правда, в 50-60-х годах ХХ века метод снова стал использоваться для лечения пост-гастрэктомических синдромов.
Теперь немного об опорожнении желудка, чтобы разобраться в том, почему выполняемые нами резекции вызывают физиологические изменения, в результате которых и появляются пост-гастрэктомические синдромы. Как известно, желудок действует как резервуар, принимающий и сохраняющий болюсы проглоченной пищи. Пищеварительная роль желудка - в механическом расщеплении пищи. В нем происходи расщепление больших пищевых комков на более мелкие, что также способствует транспортировке пищи через привратник желудка в двенадцатиперстную кишку и тонкий кишечник.
Блуждающий нерв играет очень важную роль в опорожнении желудка. При его посредничестве происходит резективная релаксация, то есть снижение тонуса желудка с целью аккомодации пищевого болюса, а достигается это путем сглатывания и последующего расположения пищевого комка в желудке. Как именно происходит этот процесс? Имеются тонизирующие сокращения в проксимальной области желудка, которые и транспортируют пищу по направлению к полости и далее – к двенадцатиперстной кишке. Затем еще существуют перистальтические сокращения, которые происходят в дистальной области желудка и привратнике, которые способствуют механическому пищеварению. Стимуляция блуждающего нерва усиливает описанные процессы.
Целостность привратника желудка позволяет предотвратить поступление в кишечник слишком крупных пищевых комков, а также препятствует обратному забросу содержимого двенадцатиперстной кишки в желудок. Это, как вы успеете впоследствии убедиться, очень важно. Тонкий кишечник, в свою очередь, также оказывает определенное сопротивление обратному движению жидкостей в ЖКТ плюс к активации нервных и гормональных путей или обеспечению ответа для замедления опорожнения желудка.
Итак, существует много нарушений нормальной физиологии, возникающих после резекции желудка. Проксимальная ваготомия в подобных случаях больше не производится, поскольку, будучи проведенной при язвенной болезни, она ослабляет пластичность проксимальной области желудка и понижает его резервуарную функцию.
Гастрэктомия также вызывает снижение способностей желудка к механическому пищеварению, поскольку нарушает передачу импульсов, инициирующих функциональные сокращения стенок желудка, в результате которых и происходит механическое измельчение пищевого комка. Резекция привратника и части желудка может вызвать рефлюкс кишечного содержимого в желудок, и различные виды резекций ассоциируются с повышением либо понижением сопротивляемости кишки к обратному току жидкостей. Подробнее я расскажу об этом через несколько минут.
Согласно современной хирургической литературе, пост-гастрэктомические синдромы в той или иной форме встречаются у 25% пациентов, перенесших резекцию желудка. Почему же мы так мало слышим об этой проблеме? Комплекс неприятных симптомов со временем обычно исчезает, и лишь у 2-4% пациентов он принимает изнурительную форму; они и обращаются за медицинской помощью.
Было описано несколько симптомов, но я бы не хотела подробно останавливаться на каждом из них в рамках данной лекции. Я сосредоточусь на трех основных симптомах, поскольку даже я в курсе своей госпитальной ординатуры под эгидой Американского хирургического совета часто сталкивалась именно с ними. Именно на них чаще всего ссылаются врачи в своих выступлениях на конференциях. Это демпинг-синдром, щелочной рефлюкс-гастрит и синдром Ру. Я также вкратце расскажу о синдромах центростремительного и центробежного изгиба. Мы поговорим о том, почему данные симптомы имеют стойкий рецидивирующий характер, а также рассмотрим диагностические подходы, методы медикаментозного и консервативного лечения, и, наконец, хирургические способы лечения.
Начнем с демпинг-синдрома. Он был впервые описан в 1922 году радиологом по имени Микс, который заметил, что при проведении рентгенографии с барием у пациентов, перенесших гастроеюностомию, на рентгенограмме заметен процесс быстрого опорожнения желудка. Сегодня нам известно, что осложнение, суть которого заключается в быстром опорожнении желудка, отмечается у пациентов, перенесших различные гастроэнтерологические процедуры. Известны ранний и поздний демпинг-синдромы, и их механизмы и физиология несколько различаются.
Ранний демпинг-синдром развивается через 10-30 минут после еды и характеризуется отрыжкой, спастической болью в брюшной области, урчание кишечника, тошнота, понос, а кроме того, у пациентов отмечаются расфокусированное зрение, профузное потоотделение, учащенное сердцебиение, а возможно, даже предобморочное состояние, причем боль в животе при демпинг-синдроме не очень интенсивна.
Демпинг-синдром особенно часто возникает как следствие гастроеюностомии по реконструкции Бильрот-2. По данным из разных источников, от 40 до 50 % пациентов испытывают такие симптомы в раннем послеоперационном периоде. Это, возможно, происходит из-за того, что пути проведения реконструкции Бильрот-2 затрагивают механизмы, управляющие работой привратника и двенадцатиперстной кишки. Значительно реже демпинг-синдром отмечается у пациентов, перенесших реконструкцию Бильрот-1 с пилоропластикой, очевидно, по причине ее более высокой анатомичности. Кроме того, демпинг-синдром имеет рецидивирующий характер у пациентов с различными формами ваготомии. Даже несмотря на то, что мы говорим о таких осложнениях после того, как рассмотрели гастроеюностомию Y-образного отведения по Ру, демпинг-синдром при такой реконструкции отмечается реже, чем при других видах реконструкций.
Сочетание факторов вносят дополнительный вклад в физиологию раннего демпинг-синдрома. Ваготомия, сопровождающая многие виды резекции желудка, вызывает потерю желудком способности растягиваться для аккомодации пищи, плюс к этому – из-за потери объема, несомненно, сопутствующей резекциям желудка, снижается резервуарная функция желудка. Также при проведении резекции привратника или пилоромиотомии происходит утрата перегородки, препятствующей быстрому опорожнению желудка, а также потеря механизма взаимосвязи с двенадцатиперстной кишкой при использовании в реконструкции обходного пути. В результате этого из желудка в проксимальные отделы тонкого кишечника нерегулированно попадает гиперосмолярный химус, что вызывает быстрый отток жидкости из межсосудистого пространства в просвет кишки, что в свою очередь высвобождает все виды вазоактивных медиаторов и вазоактивных кишечных полипептидов, серотонин и инсулин, с чем и связаны симптоматическая гипотензия и гипогликемия у пациента.
Итак, клинический диагноз строится главным образом на данных, полученных при опросе пациента, но можно провести и подтверждающий анализ. Существует оральная провоцирующая проба с использованием радиоактивного индикатора, также разработаны различные методы исследования опорожнения желудка, которые можно проводить с помощью маркеров жидкостной и твердой фаз. Если эти анализы покажут нормальное опорожнение желудка, диагноз снимается.
Лечение главным образом терапевтическое и носит рекомендательный характер. Пациентам рекомендуются частые приемы небольшого количества пищи, снижение углеводной составляющей в меню, разделение приема твердой и жидкой пищи, а в плане медикаментозной терапии – Октреотид, аналог соматостатина. Он позволяет замедлить прохождение пищи в кишечник, принимать его следует за полчаса до еды. Отзывы об эффективности такой терапии носят изменчивый характер. Со временем у многих пациентов, получающих такую терапию, наступает улучшение, но у 1-2% нарастает слабость, что является показанием к ревизионной хирургии.
Идея, которая выполняется путем хирургической коррекции, заключается в том, чтобы снизить скорость опорожнения желудка и восстановить резервуарную функцию желудка. В истории хирургии описано много методов для достижения этой цели, среди них (из того, что я встречала в своей практике) – переход от реконструкции Бильрот-2 к Бильрот-1, которая считается более близкой к анатомическому устройству желудка и его привратника, выполнение петли изоперистальтической еюнальной интерпозиции и, что интересно, также обратной перистальтической интерпозиции, и обход Y-образного отведения по Ру, который является современным методом лечения подобных состояний.
Перед вами - изображение некоторых из вышеперечисленных ревизионных процедур. На первой картинке изображена изоперистальтическая еюнальная интерпозиция, сущность которой в следующем: берется 10-20- сантиметровый загиб тощей кишки и помещается между остатком желудка и проксимальным отделом тонкого кишечника. Цель заключается в том, чтобы добиться расширения кверху, что увеличит резервуарную функциональность желудка.
На второй картинке вы видите обратную перистальтическую еюнальную интерпозицию, которая подразумевает помещение сегмента тощей кишки между остатком желудка и проксимальным отделом тонкого кишечника в обратном в перистальтическом отношении положении. Цель данной манипуляции – замедлить опорожнение желудка путем организации обратной перистальтики. Данный метод оказался не слишком успешным. Его применение может вызывать большое количество обструктивных синдромов, а также щелочной рефлюкс.
На третьей картинке изображена инверсия пилоропластики – операция, описанная доктором Майо. Многие хирурги неохотно используют этот метод, нельзя назвать его популярным, поскольку сутью данной операции является сужение привратника. Итак, наиболее приемлемой для большинства оперирующих хирургов современности остается гастроеюностомия Y-образного отведения по Ру. Во многих источниках имеются примечания, указывающие на важность формирования отведения достаточной длины для предотвращения рефлюкса. Если же у пациента в анамнезе имеется язвенная болезнь, то отмечается необходимость проведения стволовой ваготомии во избежание образования периферических язв. При учете всех вышеперечисленных требований успешность процедуры достигает 75%.
Механизм лечебного воздействия данной операции отработан на моделях животных, у которых производился поперечный надрез тощей кишки при образовании Y-образного отведения по Ру, причем было доказано, что данная манипуляция снижает частоту образования мигрирующего комплекса пищеварительного тракта. Существуют также сокращения, которые исходят от эктопических водителей ритма в средней части отведения, и, по мнению исследователей, это вызывает обратное направление тока жидкостей и замедляет опорожнение желудка.
Теперь рассмотрим поздний демпинг-синдром. Поздний демпинг-синдром несколько отличается от раннего. Симптомы на первый взгляд кажутся сходными: тошнота, диарея, повышенное потоотделение и расфокусированное зрение, но есть одно отличие – отсутствие значительной спастической боли в брюшной области. Симптомы отмечаются в промежутке времени от 1 до 4 часов после приема пищи. Причем тут есть одна опасность, которой легко избежать, если знать следующее: пациентам с ранним демпинг-синдромом противопоказана углеводная пища, тогда как именно она снижает проявления демпинг-синдрома у пациентов с его поздней разновидностью.
Механизм позднего демпинг-синдрома, вероятно, также связан с быстрым выведением химуса из оставшейся части желудка, что вызывает выделение энтероглюкагона, в результате чего развивается гипогликемия. Бета-клетки поджелудочной железы подвергаются повышенной стимуляции. Они производят большое количество инсулина, вследствие сего наблюдается гипогликемическая реакция. Выходом из ситуации также является диета с низким содержанием углеводов. Есть вещества – пектин и А-рибоза, которые можно употреблять в пищу с целью замедлить прохождение пищи через желудок. Возможно, определенную роль в этом также играет применение Октреотида. В некоторых исследованиях описывалась терапия с использованием этого препарата, но достоверных статистических данных мне найти не удалось. В принципе, к позднему демпинг-синдрому все пациенты со временем приспосабливаются, и поэтому он никогда не требует хирургического вмешательства.
Теперь рассмотрим щелочной рефлюкс-гастрит. Этот синдром характеризуется жгучей болью в эпигастральной области, которая усиливается после еды. У пациентов отмечается рвота, не приносящая облегчения. Обычно такое осложнение начинается спустя долгое время после резекции желудка, как минимум спустя год после операции. Исследования, проведенные в 90-х годах ХХ века, показали, что от 5 до 35% пациентов имеют данное послеоперационное осложнение, из них 1-3% проходят обследование на предмет повторной операции из-за сильных болей. Это осложнение обычно случается у пациентов с реконструкцией Бильрот-2,но есть сведения о развитии щелочного рефлюкс-гастрита и после Бильрот-1, и после ваготомии с пилоропластикой. Кроме того, по неизвестной причине соотношение мужчин, подверженных такому синдрому, к женщинам – 2:1. Интересен тот факт, что 3-5% пациентов также имеют ассоциированный эзофагальный рефлюкс, поэтому при рассмотрении вариантов повторной операции у таких пациентов необходимо также иметь в виду и антирефлюксную манипуляцию.
Механизм образования патологии таков: сначала рефлюксат двенадцатиперстной кишки попадает в желудок после Бильрот-2, этот рефлюксат содержит желчь и секреты поджелудочной железы и кишечника, что повреждает слизистую оболочку желудка. Гистологически это выглядит как кишечная метаплазия, у пациентов развивается гландулярная атрофия.
При определении патологии путем эзофагогастродуоденоскопии (ЭГДС) мы видим кроваво-красную отечную слизистую желудка, постепенно превращающуюся в ткань, которая обычно встречается в месте кишечного анастомоза. Такое исследование особенно важно проводить пациентам с язвенной болезнью в анамнезе с целью исключения рецидивирующей язвы. Можно провести 24-часовое исследование процесса опорожнения желудка с мониторингов уровня pH, чтобы убедиться, что желудок опорожняется нормально, и если уровень pH желудка менее 3, диагностирование синдрома сомнительно. Также существует тест Бернштейна, в ходе которого в желудок вводится слабый (0,1%) раствор соляной кислоты, и если симптомы пропадают, это диагностирует щелочной гастрит. При введении в желудок такого же слабого раствора гидроксида натрия, который представляет собой щелочь, симптомы возобновляются. Доктор Ворсоу опубликовал исследование по материалам тестов Бернштейна у пациентов, особенно тех, которым была показана ревизионная хирургия, и если тест оказывался положительным, то с большой долей вероятности предпочтительным методом хирургического лечения являлась реконструкция по Ру.
Перед вами – снимок эндоскопии при наслоившемся щелочном гастрите, вы видите желчную пену и кроваво-красную слизистую. Вот еще один тест, который можно провести. Вообще-то периодическое возникновение энтерогастрального рефлюкса нормально для каждого из нас. У относительно здоровых неоперированных людей частотность возникновения рефлюкса достигает 5%, но для проведения количественного анализа нужно провести сцинтиграфическое исследование. Это тест проводится на технеции 99, который выделяется в пробирку, где его можно измерить и подсчитать индекс энтерогастрального рефлюкса. И менее 5% выздоровевших после Бильрот-2, которых можно назвать относительно асимптоматичными пациентами, имели показатель этого индекса в пределах от 5% до 45%. У пациентов с ярко выраженными симптомами индекс зашкаливает за 60%.
Как и при лечении всех этих синдромов, первоначально назначается консервативная терапия, которая заключается в рекомендации диеты, богатой жирами и аминокислотами. Предполагается, что такая диета повысит тонус привратника желудка. Также пациенту назначаются ингибиторы протонного насоса и блокаторы H2-гистаминовых рецепторов, Сулькофат, Метоклопрамид (Церукал, Реглан), гидроксид алюминия, а некоторые пациенты получают даже ингибиторы ангиогенеза TNP с целью снижения производства желчной кислоты.
Наилучшие результаты при анализе медицинского применения препаратов говорят за выбор такого препарата, как урсодеоксихолевая кислота, которая меняет состав желчных солей. Урсодеоксихолевая кислота предположительно легче подвергается гидролизу с помощью бактериальных ферментов желудка, а значит, может считаться менее токсичным по отношению к слизистой желудка. Были проведены исследования, в рамках которых анализировали данные по поводу желчного рефлюкса у пациентов, которые принимали этот препарат в течение месяца. Результаты исследования показали значительные изменения в составе желчи и, как следствие, снижение симптомов.
Если вышеописанная терапия не дает результата, что происходит примерно в 1-3% случаев, приходится прибегать к хирургическим методам. Целью хирургического вмешательства является отведение кишечного содержимого из оставшейся части желудка, а методов для достижения этой цели разработано и описано много: реконструкция привратника по Майо, трансформация Бильрот -2 в Бильрот – 1, энтероэнтеростомия по Брауну (наложение тонкокишечного анастомоза, которое я вскоре вам покажу), и петля Генле со своей модификацией – вариацией Супо, при которой сегмент изоперистальтический тощей кишки помещается между остатком желудка и двенадцатиперстной кишкой.
Перед вами – иллюстрация энтеростомии по Брауну, целью которой является снижение объема рефлюксата, который может попасть в желудок. Данный метод не слишком успешен, насколько можно судить по результатам серии операций по поводу описываемого синдрома. Многие пациенты по-прежнему страдают упорной желчной рвотой.
Теперь вы видите операцию под названием «петля Генле» - изоперистальтический сегмент тощей кишки помещен между остатком желудка и путем оттока желчи. Этот метод лечения демпинг-синдрома был впервые предложен британским хирургом, имя которого он носит, в 50-х годах ХХ века. Если рассмотреть его механизм, то мы увидим, что он позволяет восстановить относительно нормальную непрерывность желудочно-кишечного тракта, потенциально способствуя лучшему смешиванию химуса и желчного секрета. Если пациент перед этим перенес реконструкцию Бильрот-2, применяется модификация операции, носящая название «маневра Супо», которая используется для трансформации Бильрот-2 в петлю Генле. Но опять же, лечением в данном случае будет гастроеюностомия Y-образного отведения по Ру. На сегодня это самая частотная ревизионная операция, выполняемая в нашей стране по поводу данного синдрома. Есть данные о том, что ее проведение снимает или облегчает болевые и рвотные симптомы в 80-90% случаев. В странах Европы и в Японии также существует модификация данной операции под названием Таннер-19, при проведении которой используется сегмент с обратной перистальтикой, который вызывает замедленное опорожнение желудка, по каковой причине не применяется в нашей стране.
На данном слайде перед вами конверсия Y-образного отведения по Ру. При выполнении данной операции необходимо убедиться в том, что у пациентов с язвенной болезнью в рамках первичной операции гастрэктомии была выполнена адекватная резекция желудка и полная ваготомия. Нужно достоверно знать, что как минимум 40% дистальной области желудка было подвергнуто резекции с целью обеспечения адекватного удаления пограничного участка, который может быть ульцерогенным. Также при проведении вышеупомянутых мероприятий рекомендуется по возможности выполнить резекцию тонкой кишки в рамках исследования исходного патологического препарата. В качестве дополнительных рекомендаций можно посоветовать проведение обследования пищевода с целью исключения присутствия незамеченных и не удаленных стволов блуждающего нерва.
Перед вами модификация Таннер-19. Такое название эта операция получила за то, что внешний вид реконструкции напоминает форму единицы и девятки (вы уже заметили, что мы любим включать в названия буквы и цифры). В литературе 60-70-х годов некоторое время шли дебаты по поводу того, можно ли рассчитывать на то, что данная операция принесет лучшие результаты по сравнению с более старыми. В большинстве рандомизированных выборок получен адекватно высокий результат по разрешению проблемы щелочного рефлюкса; однако с данной процедурой ассоциируется замедление опорожнения желудка.
Синдром петли Ру характеризуется ощущением наполненности в эпигастральной области, тошнотой, рвотой, болями в верхней доле брюшины и потерей веса, и проявляются эти симптомы в пост-гастрэктомическом периоде от нескольких месяцев до нескольких лет. Этот синдром преимущественно встречается у женщин, причины этого опять же остаются неясными. От 25% до 60% больных (по данным разных исследований) страдают симптоматической формой заболевания, а в 70% случаев наблюдается послеобеденная рвота (рвота после приема пищи, по меньшей мере, один раз в день), что, конечно, очень выматывает пациента.
Данный синдром непросто отличить от гастропареза, но необходимо это сделать на стадии разработки тактики лечения. По мнению исследователей, механизм патологии таков: при нормальном опорожнении желудка происходят механические сокращения тощей кишки, которые управляются электрической деполяризацией, иначе называемой потенциалом настройки ритма. Данные ритмичные колебания передаются от двенадцатиперстной кишки вниз, к тощей кишке, а при выполнении петли Ру путь передачи таких сокращений нарушается. При реконструкции петли Ру выполняется анастомоз кишки к желудку, а значит, амплитуда сокращений кишки уменьшается. На животных-моделях было доказано, что данные эктопические регуляторы ритма в петле Ру развивают колебания в обратном перистальтике направлении, что и вызывает замедление опорожнения желудка.
Для оценки ситуации рекомендуется провести гастрографию верхнего отдела ЖКТ. Интересно, что часто такое состояние без надлежащего обследования ошибочно диагностируется как обструкция привратника желудка. Теперь понятна важность адекватного обследования пациента на предмет выяснения причин замедления опорожнения желудка, и, если провести эндоскопию, мы увидим раскрытый желудочно-кишечный анастомоз, и нижележащая энтеростома тоже будет раскрыта.
Если провести радионуклеотидное исследование, мы увидим значительно сниженное опорожнение оставшейся части желудка. В норме 80% меченого бария должно покидать желудок в течение приблизительно двух часов после приема, но, как вы видите на примере данного пациента, значительная часть бария все еще в желудке, и это спустя пять часов после приема контрастного вещества. У этого пациента симптомы были выражены очень заметно. Есть группа пациентов, диагностика которых значительно упрощена за счет силы выраженности симптомов, хотя и такое состояние требует проведения стандартных исследований. Терапия, опять-таки, назначается на основе прокинетиков и эритромицина, однако такое лечение редко снимает симптомы.
Ревизионное хирургическое вмешательство предусматривает демонтаж петли Ру и конверсию Бильрот-2 в еюноеюностомию по Брауну. Описана процедура под названием «Ру без разреза», представляющая собой дуоденоеюностомию, изображение которой я вам скоро покажу. На сегодняшний момент в нашей стране выполнение Y-образного отведения по Ру является основным методом решения данной проблемы. У нас приняты агрессивные резекции желудка и пальцевидные резекции и реконструкции с применением отведения по Ру, которые зарекомендовали себя как наиболее успешные.
Перед вами Бильрот-2 с энтероэнтеростомией по Брауну. Такие операции были в основном описаны в Университете Флориды доктором Хокингом и доктором Вогелем. Их операции были в массе своей успешны, но немногим удалось повторить этот успешный опыт. Внизу вы видите исключающую дуоденоеюностомию, целью которой является выключение из пищеварительного процесса изолированного дефункционализированного кишечного загиба. Была выполнена ваготомия, удаление отрезка кишечника, затем – реконструкция по Бильрот-2, и теперь имеется система, представляющая собой анатомическую непрерывность, на которую накладываются скобки без рассечения, что позволяет направлять энтероэнтеростомию вниз. Зачем? – чтобы желчь и секреты поджелудочной железы перенаправлялись в обход желудка, предположительно - дистально проходя по энтероэнтеростоме.
В наиболее часто используемой методике проведения операций предусмотрено следующее: дальнейшая гастрэктомия, агрессивная резекция желудка и создание еще одной петли по Ру. В литературе нет единого мнения по поводу максимально допустимого объема резекции желудка, но в основном все специалисты сходятся в том, что чем больше, тем лучше. Группа Хиндлера проводила в конце 90-х годов ХХ века подобные эксперименты, целью которых было выяснить степень опорожнения желудка и выраженность симптомов у пациентов с повторной обширной резекцией. Серия опытов показала, что у пациентов с обширной резекцией желудка исчез такой симптом, как рвота, а опорожнение желудка нормализовалось при уменьшении его объема (остаток химуса составлял не более 75 мл).
Переходим к техническим сложностям анатомического характера. Синдром приводящего сегмента кишечной петли характеризуется периодическими болями в правом верхнем квадранте брюшной области или эпигастрии. Облегчение наступает после сильной рвоты желчью, без примесей пищи. Обычно этот комплекс симптомов вызван технической проблемой, такой, как перегиб слишком длинного приводящего сегмента кишечной петли, ее грыжеподобное выпячивание за пределы анастомоза, или образование заворота кишок. Данное осложнение встречается в 0.5-2% случаев у пациентов, перенесших операцию на кишечнике: гастроеюностомию с Y-образного отведением по Ру. Также данный синдром встречается после гастрэктомии с реконструкцией Бильрот-2, причем здесь он имеет две формы – острую и хроническую.
Острая форма проявляется непосредственно в раннем послеоперационном периоде (две недели после операции) и характеризуется полной или почти полной обструкцией, которая может привести к некрозу и перфорации кишечной петли. Этот синдром важно правильно диагностировать, отличая от острого гастропареза, имеющего похожие симптомы. Синдром может сопровождаться гиперамилаземией, и тогда легко спутать его с острым панкреатитом. Основная опасность при этом заключается в возрастании давления на кишечную петлю, что чревато развитием недостаточности культи двенадцатиперстной кишки, что само по себе очень опасно.
Перед вами – изображения технических ошибок, которые и вызывают развитие осложнения. На рисунке А – заворот кишок. На рисунке В - слишком длинный приводящий сегмент кишечной петли, перегибающийся сбоку от гастроеюностомы или проксимально по отношению к ней. На рисунке С – развитие спаечного процесса, прикрепляющего кишечную петлю к печени. На рисунке D – ретроанастомозная грыжа, при которой кишечная петля выпячивается позади анастомоза. Диагностировать данное состояние помогает электрогастрография после клизмы с контрастным веществом. Лечение – хирургическое. Для пациентов с начальной стадией синдрома рекомендуется резекция части приводящего сегмента кишечной петли с целью ее укорачивания или ревизии. Если патологический процесс еще не зашел дальше образования спаек или перегибов, можно провести малое ревизионное вмешательство. А если у пациента запущенный некроз, для спасения жизни больного иногда приходится прибегать к полной гастродуоденэктомии, о чем имеются свидетельства в медицинской литературе.
Теперь рассмотрим хирургические пути решения данной проблемы. На первой иллюстрации – пациент с жизнеспособным сегментом кишечной петли, которого подвергли энтероэнтеростомии по Брауну с обеспечением дренажа.
У этого пациента наблюдался локализованный некроз двенадцатиперстной кишки, поэтому вдобавок к энтероэнтеростомии была выполнена серозная вставка на материале тощей кишки, а вот изображение операции у пациента с обширным некрозом двенадцатиперстной кишки: отдельная кишечная петля выведена для дренажа, плюс гастроеюностомия.
Хронический синдром приводящего сегмента кишечной петли характеризуется приступами болей в эпигастральной области и вздутием живота. Облегчение симптоматики происходит после желчной рвоты без примесей пи |
More Less | | Master's degree - Simferopol State University, Foreign Languages Dpt. | | Years of translation experience: 12. Registered at ProZ.com: Oct 2007. | | N/A | | N/A | | N/A | | Adobe Acrobat, Idiom, Microsoft Excel, Microsoft Word, SDL TRADOS | | English (RTF) | | marygold endorses ProZ.com's Professional Guidelines (v1.0). | | Keywords: English Russian translation fast quality medical legal lecture article conference competent intelligent surgery biochemistry therapy molecular biology Ukraine experience philology psychology
Profile last updated
Oct 30, 2009 |
The translation workplace 
Expertise